放大电路的模型和性能指标课件.ppt

1、华中科技大学华中科技大学 张林张林电子技术基础模拟部分电子技术基础模拟部分1 1 绪论绪论2 2 运算放大器运算放大器3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路6 6 频率响应频率响应7 7 模拟集成电路模拟集成电路8 8 反馈放大电路反馈放大电路9 9 功率放大电路功率放大电路10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路11 11 直流稳压电源直流稳压电源1 1 绪论绪论1.1 1.1 信号信号1.2 1.2 信号的频谱信号的频谱1.3 1.3 模拟信号和数字信号

2、模拟信号和数字信号1.4 1.4 放大电路模型放大电路模型1.5 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.1 信号信号1.1.信号：信号：信息的载体信息的载体微音器输出的某一段信号的波形微音器输出的某一段信号的波形1.1 信号信号2.2.电信号源的电路表达形式电信号源的电路表达形式sissRiv 电电子子系系统统Rsi+-vS电压源等效电路电压源等效电路电流源等效电路电流源等效电路电电子子系系统统RsiiS戴戴维维宁宁诺诺顿顿转换转换1.2 信号的频谱信号的频谱1.1.正弦信号正弦信号)sin()(0m tVtv00022fT 时域时域频域频域1.2 信号的频谱信号的频谱2.2

3、.方波信号方波信号)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv 满足狄利克雷条件，展满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数开成傅里叶级数2SV直流分量直流分量其中其中2SV基波分量基波分量312S V三次谐波分量三次谐波分量方波的时域表示方波的时域表示 T20 基波角频率基波角频率1.2 信号的频谱信号的频谱2.2.方波信号方波信号)5sin513sin31(sin22)(000ss tttVVtv 频谱：信号的振幅和相位随频率变化的分布称为该信号的频谱。频谱：信号的振幅和相位随频率变化的分布称为该信号的频谱。幅度谱幅度谱相位谱相位谱傅里叶级数的标准形式傅里叶级数的标准形式

4、)2cos(122)(5,3,10ss ntnnVVt v1.2 信号的频谱信号的频谱3.3.非周期信号非周期信号傅里叶变换：傅里叶变换：通过快速傅里叶变换（通过快速傅里叶变换（FFT）可迅速求出非周期信号的频谱函可迅速求出非周期信号的频谱函数。数。)0(非周期信号包含了所有可能的频非周期信号包含了所有可能的频率成分率成分离散频率函数离散频率函数周期信号周期信号连续频率函数连续频率函数非周期信号非周期信号气温波形气温波形 气温波形的频谱函数（示意图）气温波形的频谱函数（示意图）c截止角频率截止角频率1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。处理模拟信号的电

5、子电路称为模拟电路。模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。1.4 放大电路模型放大电路模型电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）iovvv A电流增益电流增益ioiiAi 互阻增益互阻增益)(io iArv互导增益互导增益)S(ioviAg 1.1.放大电路的符号及模拟信号放大放大电路的符号及模拟信号放大信号源信号源负载负载1.4 放大电路模型放大电路模型2.2.放大电路模型放大电路模型 放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电放大电路是一个双口网络。从端口

6、特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。F 输入端口特性可以等效为一个输入电阻输入端口特性可以等效为一个输入电阻F 输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式1.4 放大电路模型放大电路模型2.2.放大电路模型放大电路模型负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益A.电压放大模型电压放大模型ovAiR 输入电阻输入电阻oR 输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得LoLiooRRRA vvv则电压增益为则电压增益为iovvv ALoLoRRRA v由此可见由此可见 LR vA即负载的大

7、小会影响增益的大小即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？（考虑改变放大电路的参数）（考虑改变放大电路的参数）LoRR 理想情况理想情况0o R1.4 放大电路模型放大电路模型 另一方面，考虑到另一方面，考虑到输入回路对信号源的输入回路对信号源的衰减衰减siRR 理想情况理想情况有有sisiivvRRR 要想减小衰减，则希望要想减小衰减，则希望？iRA.电压放大模型电压放大模型1.4 放大电路模型放大电路模型B.电流放大模型电流放大模型 关 心 输 出 电关 心 输 出 电流与输入电流的流与输入电流的关系关系1.4 放大电路模型放大电路模型负载短路时的

8、负载短路时的 电流增益电流增益s iA由输出回路得由输出回路得LooioRRRiAiis 则电流增益为则电流增益为ioiiAi LooRRRAis 由此可见由此可见 LR iA要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？LoRR 理想情况理想情况 oR由输入回路得由输入回路得isssiRRRii 要想减小对信号源的衰减，则希望要想减小对信号源的衰减，则希望？siRR 理想情况理想情况0i RB.电流放大模型电流放大模型1.4 放大电路模型放大电路模型C.互阻放大模型（自学）互阻放大模型（自学）输入输出回路没有公共端输入输出回路没有公共端D.互导放大模型（自学）互导放大模型（自学）E.

9、隔离放大电路模型隔离放大电路模型1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.1.输入电阻输入电阻ttiiRv 1iiitRRR vviti1ivvv RR或或1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标2.2.输出电阻输出电阻 Ls,0ttoRvviR注意：输入、输出电阻为交流电阻注意：输入、输出电阻为交流电阻1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标3.3.增益增益 反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。转换为输出信号能量的能力。(dB)lg20vA 电电压压增增益益四种增益四种增益io

10、vvv AioiiAi ioiArv ioviAg 其中其中iAA、v常用分贝（常用分贝（dBdB）表示。）表示。(dB)lg20iA 电流增益电流增益(dB)lg10PA 功功率率增增益益 “甲放大电路的增益为甲放大电路的增益为-20-20倍倍”和和“乙放大电路的增益为乙放大电路的增益为-20dB”-20dB”，问哪个电路的增益大？，问哪个电路的增益大？1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4.4.频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 电压增益可表示为电压增益可表示为)j()j()j(io VVAV 在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的在输入正弦信

11、号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。稳态响应，称为放大电路的频率响应。)()()j()j(ioio VV或写为或写为)()(VVAA其中其中称称为为幅幅频频响响应应 jjio)()()(VVAV 称称为为相相频频响响应应 io)()()(1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标其中其中上上限限频频率率Hf普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应下下限限频频率率Lf称称为为带带宽宽LHffBW HLH fBWff 时，时，当当03dB20lg|AV|/dB带宽带宽2204060202 1022 1032 104f/HzfLfH高

12、频区高频区中频区中频区低频区低频区3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）直流放大电路的幅频响应与直流放大电路的幅频响应与此有何区别？此有何区别？0 f/Hz 20lg|AV|/dB 低频通带区 高频区 3dB 4.4.频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）幅度失真：幅度失真：对不同频率的信号增对不同频率的信号增益不同，产生的失真。益不同，产生的失真。O t I O t O 基波基波二次谐波二次谐波输入信号输入信号输出信号输出信号基

13、波基波二次谐波二次谐波4.4.频率响应频率响应1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标相位失真：相位失真：对不同频率的信号时对不同频率的信号时延不同，产生的失真。延不同，产生的失真。O t vI O t vO O t vI O t vO 基波基波 基波基波 O t vI O t vO 基波基波 二次谐波二次谐波 基波基波 二次谐波二次谐波 O t vI O t vO 信号信号 基波基波 二次谐波二次谐波 基波基波 二次谐波二次谐波 信号信号 B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）4.4.频率响应频率响应幅度失真：幅度失真：对不同频率的信号增对不同频率的信号增益不同，产生的失真。益不同，产生的失真。1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标5.5.非线性失真非线性失真 由元器件非线性特性由元器件非线性特性引起的失真。引起的失真。非线性失真系数非线性失真系数:%100o122o VVkk Vo1是输出电压信号基是输出电压信号基波分量的有效值，波分量的有效值，Vok是高是高次谐波分量的有效值，次谐波分量的有效值，k为为正整数。正整数。O t I O t O end