模电2013级第一章

直流放大电路的幅 频响应与此有何区别？
见教材图1.5.5（下限频率为零）
2、频率失真（线性失真） （1）幅度失真：
对 不同 频 率的 信 号增 益不同，产生的失真。
二次谐波
I
输入信号 基波
O
t
O
输出信号 基波
O
t
二次谐波
（2）相位失真
对 不同 频 率的 信 号相 移不同，产生的失真。
20lg|A |/dB 幅度失真： 对不同频率的信号增益 3dB 60 不同，产生的失真。
R Iis Vs V s – – + + Ro
Io
+ RL V RL o –
Rs
+ ViVi ––
+
+ AVOVi R i 放大电路 Vo – –
+
电压放大模型
图中 A IS
——负载短路时的 电流增益
电流放大模型
二、电流放大模型 由输出回路得：
I A I o IS i Ro Ro RL
该图称为波特图
普通音响系统放大电路的幅频响应
其中： f H — —上限频率 f L — —下限频率
BW fH fL 称为带宽。
60
20lg|AV|/dB
中频区
3dB 3dB 频率点 频率点 （半功率点） （半功率点）
高频区
3dB
低频区40
带宽
当 f H f L时，BW f H
20 0 2 20 fL 2 102 2 103 2 104 fH f/Hz
Ro I o 则电流增益为： AI AIS Ro RL I i 要想减小负载的影响，则希望…？ 可见： RL A I
Ro RL
由输入回路得：
理想情况： Ro

I I i s
Ri Rs
Rs 要想减小对信号源的衰减，则希望…？ Rs Ri 电流放大适用于RS 理想情况： Ri 0 较大RL较小场合。
三、互阻放大模型（自学）
Ii Ii
s I Vs
R
o
Io
+ V –
+ –
Rs s + R Vi –
+ + rO i i 放大电路 A I Vo R – – 互阻放大模型
RLL R
四、互导放大模型（自学）
R
s
I + V –
i
o
+
V
s
R
i
R
o
–
A V
gS i
R
L
五、隔离放大电路模型
Ro + Vi – Ri – + AVO Vi + Vo –
O
c

1.3 模拟信号和数字信号 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。 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
1.4 放大电路的基本知识
1.4.1 模拟信号的放大 1.4.2 放大电路模型
电压放大模型 互阻放大模型 隔离放大电路模型
电流放大模型 互导放大模型
在输入正弦信号情况下，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。
电压增益可表示为：
( j ) V ( j ) o A V ( j ) V i
( j ) V o [ o ( ) i ( )] Vi ( j )
+ Vs –
Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo –
RL Vo AVOVi Ro RL
可见 R L
R V L o A AV VO Ro RL Vi
即负载的大小会影响增益的大小。 A V
要想减小负载的影响，则希望…？ （考虑改变放大电路的参数）
Ro RL
理想情况
Ro 0
另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减，
输入端口特性可以等效为一个输入电阻 输出端口特性可以根据不同情况等效成不同 的电路形式（信号源）。
一、电压放大模型
——负载开路时的 A VO 电压增益
Rs + Vs – + Vi –
Ro +
Ri –
+
AVOVi
Vo –
RL
Ri ——输入电阻
Ro ——输出电阻
由输出回路得：
则电压增益为：
Ri 有 Vi V s Rs Ri
Rs + Vs – + Vi – Ri – +
Ro + AVOVi V
o –
RL
要想减小衰减，则希望…？ 理想情况： R
Ri Rs
i

所以，电压放大电路适用于RS较小RL较大场合。
二、电流放大模型 关心输出电流 与输入电流的关 系 , 可变换为电流 放大模型如下：
4、互导增益 I o A (S ) G Vi
( )
1.4.2 放大电路模型
信号源
+ Vs – Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL
负载
放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放 大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路 （即端口用一些基本元件等效）。
三、增益 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。
V 四种增益： AV o V i
I o A I I i
V o A R I i
I o A G V i
、A 常用分贝（dB）表示。 其中： A V I
（1）正弦信号
v(t ) Vm sin( 0 t )
T
v
T = = f Vm
2π
0
0 2πf 0
时域
v Vm
频域

O t


O



-Vm
（2）方波信号
v T= 0
时域
v Vs Vs 2Vs 2Vs O 2V放大和互 导放大电路），Ri愈大，则放大电路输入电压净值vi 愈大；反之，对输入为电流信号的放大电路（电流 放大和互阻放大电路）， Ri愈小，则放大电路输入 电流净值ii愈大。
二、输出电阻 V A V
o VO
i
V A V o VO i
V (dB) 电压增益 20 lg A I (dB) 电流增益 20 lg A P (dB) 功率增益 10 lg A
“甲放大电路的电压增益为 -20 倍”和“乙放大电路 的电压增益为-20dB”，问哪个电路的增益大？ 甲放大电路的增益大！负分贝增益和负放大倍数意义不同。
四、频率响应及带宽（频域指标） 1、频率响应及带宽
1.2 信号及其频谱
1、信号：信息的载体。
各种信息一般都能通过传感器转换为电信号，因 而常把传感器看作电信号源。自然界的大部分信息的 电信号大小随时间连续变化，称为模拟信号。
T/℃ 2 200.5 2 200.0 2 199.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80 t/s
温度波动曲线
2、电信号的时域与频域表示
vi

V
k 2

2 ok
Vo1
100%
O
VO1 是输出电压信号基波 分量的有效值 ， Vok 是高次谐 波分量的有效值， k 为正整数。
t
O
end
本章小结：
1、信号即信息的载体。可分为模拟信号和 数字信号两类。 2、信号放大电路是最基本的模拟信号处理电 路。可分为四种类型。
3、信号放大电路主要的性能指标是：输入电 阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真。 它们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。
end
1.4.1 模拟信号的放大
一、放大电路的表示方法
信号源
Vs + –
负载
Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL
二、放大电路的增益 1、电压增益（电压放大倍数） V o A V V i 3、互阻增益 V o A R I
i
2、电流增益 I o A I I i
输入、输出回路没有公共端，通过磁或光进 行信号传输。
值得注意的是： 各种模型端口中的等效信号源是受控源， 而不是独立信号源。
1.5 放大电路的主要性能指标
输入电阻 输出电阻
增益
频率响应及带宽
非线性失真
一、输入电阻
V i Ri Ii
Rs + Vs –
Ii + Vi – 放 大 Ri 电 路
1、清华大学电子学教研组编，童诗白，华成英 主编，模拟电子技术基础.第3版.北京：高等教 育出版社，2001
2、李哲英主编.电子技术及其应用基础（模拟 部分）.北京：高等教育出版社，2003
教学内容：
1.1 电子系统与信号
1.2 信号与频谱 1.3 模拟信号与数字信号
1.4 放大电路模型 1.5 放大电路的主要性能指标
频域
Vs O t



满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数：
v(t )
VS 2VS 1 1 (sin 0t sin 30t sin 50t ) 2 π 3 5
2VS VS ——基波分量 ——直流分量 π 2 T 2VS 1 ——三次谐波分量 π 3 频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号各频率分量的幅 值（相位）随角频率变化的分布，称为该信号的幅度（相位）频谱。