模拟电路放大器基础剖析

•
Zi
Ui
•
Ii
Ri
Ui Ii
放大器的输出阻抗是将负载断开后，信号源为零时，从输出端看进去的等效阻抗， 可用戴维南定理来求，即：
•
Zo
Uo
•
I• o Us 0
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3．非线性失真
具有放大作用的电子器件一般都是非线性器件，信号经过放大器后，必然产生某 种程度的失真。当输入单一频率的正弦信号时，输出信号将是一个周期性的非正弦波， 即输出信号新的谐波分量产生，基波频率和输入信号频率相同，为有用信号，谐波分 量就是由电子器件的非线性引起的。显然，谐波成分比例越大，失真就越大。这种因 电子器件非线性特性引起的产生新的谐波分量的失真称为非线性失真。
工程上常将谐波功率与基波功率之比定义为 非线性失真系数，用来表示，即：
Pk
P1
幅频
4．频带特性
特性
由于放大器中含有电抗元件，所 以放大倍数将随信号频率而变化， 即：
A()
Am
Am / 2 低 频 区
l
通频 带
中频区
高 频 区
h
()
•
A A( j) A()e j()
相频 特性
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能低。
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2-1-2 放大电路的组成
放大电路一般由这样几部分组成 ： 电源
耦
合
信号源， 包括内阻
元 件C1
负载
EC C2
放大单元由场效应管及周边元 件组称为场效应管放大电路
C1
Rs Us
ED
RD
RG RS
CS
C2 RL Uo
RS US
放大 单元
放大单元
RL UO
放大单元由场效应管及周边元 件组称为场效应管放大电路
+UCC
放大单元
C1
由三极管
及周边元 件组称为
RS
三极管放
US
大电路
EC RB RC
C2
Ui RL Uo
R1
Rf
RL UO
UEE
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放大电路正常工作条件：
第一，必须有直流电源，直流电源有两个作用：一是给放大单元提供正确的 偏置，使其工作在放大状态，（如使晶体三极管发射结正偏，集电结反偏）。 二是为输出信号提供能量，信号通过放大电路使输出电压或电流得到放大， 也就是信号功率得到放大，而直流电源就提供了输出功率。
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2．输入阻抗和输出阻抗
放大器处于信号源于负载之间，因此对信号源而言，放大器是它的负载，这个等效负 载阻抗就定义为放大器的输入阻抗；对于放大器的负载来说，放大器可等效为一个信 号源，这个信号源内阻就为放大器的输出阻抗。
放大器的输入阻抗定义为：
如果电路中所有的电抗性元件均 不予考虑，那么输入阻抗就可用 输入电阻来表示：
按工作频率可分为低频放大器、高频放大器和超高频放大器，而 低频放大器又可分为音频放大器、直流放大器和宽带放大器；
按工作状态可分为甲（A）类放大器、乙（B）类放大器、甲乙 （AB）类放大器、以及丙（D）类放大器等。
低频放大器，它具有较宽的频率范围，所带负载不能采用谐 振回路，故又称为非谐振模拟放电大路放器大器。基础剖析
放大器变量及输入输出变量参考方向的规定 放大器变量的规定
用大写字母带大写下标表示直流电压及电流（如UBE、IE 等）；用小写字母带小写下标表示交流电压及电流（如ube、ib
等）；用小写字母带大写下标表示直流和交流在内的总的瞬时
电压及电流（如uBE、iE等）；用大写字母带小写下标表示正弦 交流有效值电压及电流（如Ube、Ie等）。
1．放大倍数（增益）
1）电压放大倍数 放大器输出电压的有效值相量与输入电压的有效值相量之比称为 电压放大倍数，用表示：
•
•
Au
U0
•
Ui
ii
Rs
us
ui
Zi
放大电路
io uo
若考虑信号源内阻RS的影响，则 •
常用源电压放大倍数 Aus 表示，即：
•
••
•
Aus
Uo Us
Ui • Us
Uo
•
Ui
Zi Zi Rs
第二章 放大器基础
本章教学要求：
1．掌握放大器的主要性能指标及其定义。 2．掌握双极型晶体管和场效应管的低频微变等效电路，运算放 大器的线性等效电路。
3．掌握放大器的基本分析方法：图解法和微变等效电路法。
4．掌握双极型晶体管和场效应晶体管放大器的常用的偏置电路、 三种基本组态以及射极(源极)带有电阻的放大器的基本组成、各 指标计算和主要特点。
5．掌握运算放放大器组成的放大电路的各指标的计算和同相放 大电路、反相放大电路的特点。
6．掌握多级放大器的藕合方式及主要性能指标的计算。
模拟电路放大器基础剖析
放大器的基本功能和分类
放大器的基本功能
放大器的基本功能是将信号不失真地放大到所需的大小。 放大器的分类
按器件可分为晶体管放大器、场效应管放大器、电子管放大器 和集成放大器； 按用途可分为电流放大器、电压放大器和功率放大器；
放大器输入输出变量参考方向的规定
放大电路一般 视为二端口网 络，两个端口 电压与电流的 参考方向的规 定为：
ii ui
放大电路
io uo
模拟电路放大器基础剖析
严格地讲， 放大电路与 放大器是有 区别的，但 有时候这两 个名词是混 用的，均指 放大电路。
2-1 放大电路的主要性能指标和电路组成
2-1-1放大电路的主要性能指标
•
Au
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2）电流放大倍数 放大器的输出电流有效值相量与输入电流有效值相量之比称为电流
放大倍数，用
•
Ai
表示，即：
•
•
Ai
I0
•
Ii
若考虑信号源内阻的影响，则常用源电流
ii
is
Rs ui
Zi放大电路
io uo
放大倍数表示，即：
•
••
•
Ais
Io Is
Ii
•
Is
Io
•
Ii
Rs Zi Rs
5．噪声系数
放大器的噪声系数NF定义为：
NF
(PS / PN )i (P S / PN )o
或
NF
(dB)
10 lg
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(PS (PS
/ PN / PN
)i )o
dB
式中(PS / PN)i、(PS / PN)o分别为输入、输出信号功率与噪声功率的比值。一 般地，NF >1，这是由于构成放大器的元件如电阻、晶体三极管、场效应管 及集成放大器等都会产生噪声，使得输出信号的信噪比小于输入信号的信 噪比。为了放大微弱信号，要求放大器特别是前置放大器的内部噪声尽可
•
Ai
3）功率放大倍数 放大器输出功率 与输入功率之比称为功率放大倍数， 用GP表示，即：
••
GP
Po Pi
Uo Io
•• Ui Ii
••
Au Ai
放大倍数是无量纲的量，在工程 上，常用分贝（dB）作为单位：
GP (dB) 10 lg GP Au (dB) 20 lg Au Ai (dB) 20 lg Ai