康第四章 4.1放大器的基本概念

二、增益A（放大倍数）
放大器的增益：A = xo / xi 1、四种增益： 即放大器输出信号变化量与输入信号变化量的比值。
反映放大电路在输入信号控制下，将电源能量转换为 输出信号能量的能力。 不同类型放大器输入、输出电量不同，故增益的含义不同。
其中 AV、Ai太大 常用分贝（dB）表示
Vo AV Vi

P167
图4-1-7
横轴 lgf刻度
20 lg AV （单位dB）
对数幅频特性 纵轴
波特图的组成 横轴 对数相频特性
lgf刻度
纵轴

幅频特性曲线： A( f )的关系曲线如后。 A
增益分贝值： A( ) dB 20lg A( )
幅 频 特 性
A( f )/dB
A AI I 2
-3dB
三、频率响应
一般，放大器中含有电抗元件(L、C)。在正弦信 号激励下，不同频率呈现不同的电抗。因而，放大 器的增益应为频率的复函数：
A( j ) A( )e
j A ( )
波特图
放大器幅频特性曲线，两个截止频率间，频率范围 从几十Hz到几千MHz，幅度放大倍数从几倍到几十 万倍。如采用线性刻度，不太实际。 为缩短坐标，扩大视野，频率常采用对数刻度，放 大倍数用对数20lg|AV|，相角总在0°～360°之间， 仍用线性刻度。 这样描绘出的频率特性曲线,称为半（单）对数频 率特性曲线或波特图。
3dB 频率点（半功率点）
3dB 频率点（半功率 点）
上限截 止频率
下限截 止频率
fbW=fH-fL
2、频率响应及带宽（频域指标）
新问题：如何避免频率失真？信号的带宽 放大器的带宽 低频区 中频区 高频区
当 f H fL时, BW 0.7 fH
60
20lg|AV|/dB
3dB
若输入50kHz的正弦波 40 是否会产生频率失真？
作用，将电源VCC提供的直流功率，部分地转换为
输出功率。
注意： 电源VCC 不仅要为三极管提供偏置，保证管子工作 在放大区，同时还是整个电路的能源。 三极管仅是一个换能器。
4.1.2 放大器的性能指标
就信号而言，各种小信号放大器均可统一表示 为有源线性四端网络：
ii RS + vS + vi io
vot vi
RS
+ vi Ri -
Ro
+ vo -
vS -
+
+ RL vot -
(4-1-18)
电压放大器
RO越小，RL对Av影响越小，与RL几乎 大小无关。
问：要想减小负载的影响，则希望…？
电流放大器
ion 短路电流增益： Ain ii
ii
ion iS i RS Ri Ro
io
RL
两电流增益关系：
20
带宽
直流放大电路的幅频响 应与此有何区别？
0 2 20 fL
2102
2103
2104 fH
f/Hz
普通音响系统放大电路的幅频响应
频率特性的三个频段：
中频段：通频带以内的区域。
特点： 放大器的增益、相角均为常数，不随f 变化。
原因： 所有电抗影响均可忽略不计。 即极间、分布电容开路；耦合、旁路电容短路。 高频段： f > fH 的区域。 特点： 频率增大，增益减小并产生附加相移。 极间、分布电容容抗 分流 不能视为开路。 原因： 低频段： f < fL 的区域。 特点： 频率减小，增益降低并产生附加相移。 原因： 耦、旁电容容抗 分压 不能视为短路。
RB
+
-
iB vBE
+ + -
+
vCE
+
（4-1-3）
RL
vCE VCC iC RL （4-1-4）
VBB
-
VCC
放大的实质,一般有
1 P 2 1 输入端： PI 2
v i dt （4-1-5）
0
2

2 vBE iB 0
1 dt VBB IBQ Vsm Ibm（4-1-6） 2
输出端：
电源VCC提供的功率：
1 PD 2
2
V
0
2
CC iC dt
VCC I CQ
（4-1-7）
负载电阻RL 上的功率：
1 PL 2

0
2 iC RL dtFra bibliotek2 I CQ RL
1 2 I cm RL 2
（4-1-8）
三极管集电极上的功率：
1 PC 2
1、放大器分类
按信号特征分： 音频放大器 （放大语音信号）A 视频放大器 （放大图像信号）V 宽带 脉冲放大器 （放大脉冲信号） 放大器 谐振放大器 （放大高频载波或已调制信号） 按信号强弱分： 小信号放大器 （线性放大器、本章） 大信号放大器 （功率、非线性放大器） 按电路结构分： 直流放大器（DC、缓慢变化的。多用于集成电路） 交流放大器 （多用于分立元件电路）
第四章
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
放大器基础
放大器的基本概念 基本放大器 差分放大器 电流源电路及其应用 多级放大器 放大器的频率响应
放大器的噪声
*** 4.6 *** 4.7
概
述
放大器是应用最广泛的电子线路。
主要功能:将输入信号进行不失真、放大。
在广播、通信、自动控制、电子测量等各 种电子设备中，放大器是必不可少的组成部 分。
Ro io ion RL Ro Ai io ion io Ro Ain ii ii ion RL Ro
(4-1-20)
RO越大，RL对Ai影响越小，与RL几乎 大小无关。
问：要想减小负载的影响，则希望…？
例1：电压放大器
在实验二中， RS Ro vi Ri + + Ri vS vot vi vS Ri RS vi Ri RS RL vS vi vo vot RL Ro

1 2 VCE iC dt VCEQ I CQ I cm RL 0 2
2
（4-1-9）
VCC VCEQ I CQ RL
PD PC PL （4-1-10）
电源提供的功率PD 除了转换成负载上有用的输出 功率PL 外，其余均消耗在晶体三极管上（ PC ）。
放大器放大的实质：利用三极管的正向受控
幅度失真：上下
对信号的不同频率成分增 益不同，产生的失真。
输入信号
I
相位失真：左右
对信号的不同频率成分相移 不同，产生的失真。
Io Ai Ii
Vo () Ar Ii
Io Ag (S) Vi
(4-1-14)
电压增益 20lg AV (dB) 电流增益 20lg Ai (dB)
功率增益 10lg AP (dB)
四种增益间可互相转换。 vi ii Ri，vo io RL (4-1-15)
如电容值C足够大（耦合、旁路电容），就 可认为电容容抗可忽略不计，作短路处理。
一、输入电阻、输出电阻
P164与参数、RL有关。
1、输入电阻Ri 对输入信号源而言，放大器相当于它的一个负载， 而这个等效负载电阻就是放大器输入电阻Ri 。
ii ii RS vS + + vi Ri +
或
iS
RS vi -
四、失真 放大器的失真，指输出信号不能真实重现输入 信号波形的一种物理现象。 幅度失真 频率失真 线性失真 失真类型 瞬变失真 相位失真 非线性失真 1、频率失真分：
幅度失真与相位失真。
实际输入信号含有众多频率分量，当通过放大器时：
若不同频率信号呈现不同增益
若不同频率信号呈现不同相角
幅度失真 相位失真
+
+ RL vo -
vot Ro ( 1) RL vo
3、源增益：
v o vo v i Ri 源电压增益： Avs v v v Av R R (4-1-21) s i s s i
问：要想减小衰减，则希望…？
Ri越大，RS对Avs影响越小。
源电流增益：
io io ii RS (4-1-22) Ais Ai is ii is RS Ri
问：要想减小对信号源的衰减，则希望…？
例3：互导放大器
io Ag 互导增益： vi
vo 互阻增益：Ar ii
Ri越小，RS对Ais影响越小。
(S)
()
例4：互阻放大器
4、小结 P166：小信号放大器四种电路模型
ii
io RL
RS + vS -
+ vi Ri
-
Ro + RL vo iS vot o
i
+
v
-
（放大器一般框图）
（ Ro 的定义）
令信号源为零(vs=0、is=0)，保留受控源(共C有)。
令负载RL开路，在输出端外加v，则产生电流i。 v Ro 定义2: (4-1-12) i Ro 大小反映放大器受负载电阻RL的影响程度。
电路，第五版，2006.3.
P91戴维宁定理：Ro=，一端口中，全部独立电源为 零(vs=0、is=0)，保留受控源后的等效输入电阻。 P90，齐性定理：一端口中，无独立电源，端口U与 端口I成比例关系，且比值定义为端口等效电阻。
Ri Rs，Ro RL 2、电流放大器： Ri 0、Ro 、 Ai大且不随RL和信号源而变化。
3、互导放大器： Ri Rs，Ro RL Ri 、Ro 、Ag大且不随RL和信号源而变化。 4、互阻放大器： Ri Rs，Ro RL Ri 0、 Ro 0、Ar大且不随RL和信号源而变化。