模拟电路网络课件 第二节:放大电路的基本知识

文章摘要：同样，当放大电路对不同频率的信号产生的相移不同时也要产生失真，称为相位失真，在图2中，如果放大后的二次谐波滞后了一个相角，输出电压也会变形。由傅里叶级数或傅里叶反变换也可反映出，无论频谱函数还是相位谱函数发生变化，相应的时间函数波形都会由此而失真。幅度失真和相位失真总称为频率失真，它们都是由于线性电抗元件所引起的，所以又称为线性失真，以区别于因为元器件特性的非线性造成的非线性失真。为使信号的频率失真限制在容许的程度之内，则要求设计放大电路时正确估计信号的有效带宽（即包含信号主要能量或信息的频谱宽度），以使放大电路带宽与信号带宽相匹配。放大电路带宽过宽，往往造成噪声电平升高或生产成本增加。上述音

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同样，当放大电路对不同频率的信号产生的相移不同时也要产生失真，称为相位失真，在图2中，如果放大后的二次谐波滞后了一个相角，输出电压也会变形。由傅里叶级数或傅里叶反变换也可反映出，无论频谱函数还是相位谱函数发生变化，相应的时间函数波形都会由此而失真。幅度失真和相位失真总称为频率失真，它们都是由于线性电抗元件所引起的，所以又称为线性失真，以区别于因为元器件特性的非线性造成的非线性失真。

为使信号的频率失真限制在容许的程度之内，则要求设计放大电路时正确估计信号的有效带宽（即包含信号主要能量或信息的频谱宽度），以使放大电路带宽与信号带宽相匹配。放大电路带宽过宽，往往造成噪声电平升高或生产成本增加。

上述音响系统放大电路带宽定在20Hz~20kHz，这与人类听觉的生理功能相匹配。由于人耳对声频信号的相位变化不敏感，所以不过多考虑放大电路的相频响应特性。但在有些情况下，特别是对信号的波形形状有严格要求的场合，确定放大电路的带宽还须兼顾其相频响应特性。

六、非线性失真

信号的另一种失真是由放大器件的非线性特性所引起的。放大器件包括分立器件（如半导体三极管等）和集成电路器件（如集成运算放大器等）。对于分立器件放大电路来说，电子电路设计工作者应设法使它工作在线性放大区。当要求信号的幅值较大，如多级放大电路的末级，特别是功率放大电路，非线性失真难以避免。

对于集成运算放大器，通常是由正、负双电源供电，当输出信号的幅值接近双电源值时，其输出将产生非线性失真，称为饱和失真。有关上述非线性失真的细节，将在后续各章讨论。

向放大电路输入标准的正弦波信号，可以测定输出信号的非线线失真，并用下面定义的非线性失真的系数来衡量。

Vo1——输出电压信号基波分量的有效值；

Vok——高次谐波分量的有效值，k为正整数。

非线性失真对某些放大电路的性能指标，显得比较重要，例如，高保真度的音响系统和广播电视系统即是常见的例子。随着电子技术的进步，目前即使增益较高、输出功率较大的放大电路，非线性失真系数也可做到不超过0.01%。

本章小结
1．本章首先通过具体实例简要介绍了电子系统与信号的概念，以及信号的频谱特性，讨论了本课程所涉及的各种信号的特点。模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处理的是数字信号。

2．信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路。根据实际应用所要求的输入信号和输出信号之间的关系，放大电路可分为四种类型：电压放大、电流放大、互阻放大和互导放大。用输入电阻、输出电阻和受控电压源或受控电流源等基本元件，可建立起四种放大电路的简化模型，用于对放大电路基本特性的分析。根据电路分析的要求，这四种放大电路模型之间可实现相互转换。

3．输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等主要性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，也是设计放大电路的依据。它们可以通过对电路的分析、计算或对实际电路的测量来确定。

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