整个放大电路的电压增益
电压放大倍数或电压增益
高 频 电 子 线 路
按带宽分：
1、窄频带放大器：
窄带放大器用LC谐振回路或集中选频滤波器做负 载，具有放大、选频的功能。其中心频率在（几百-
几百M）Hz范围内，频带宽度约（几～几十M）Hz。
2、宽带放大器： 用纯阻或变压器做负载，带宽较宽，越（几M～几 百M）Hz。
主讲 元辉
高 频 电 子 线 路
主讲 元辉
3.1.1
高 频 电 子 线 路
5．噪声系数
表征信号经放大后，信噪比变坏的程度。 噪声系数的定义是放大器的输入信噪比（输入端的信 号功率与噪声功率之比）与输出信噪比之比，即
psi pni NF pso pno
N F 通常是大于1的， N F 越接近于1，放大器的输出
噪声越小。 放大器中产生噪声的原因有放大器本身产生的噪声。 在多级级联的放大器中，前一、二级放大器的噪声对整 个放大器的噪声起决定作用。为了减少放大器的内部噪 声，在设计与制作时应当采用低噪声管，正确的选择工 作点电流，选用合适的电路等。
非谐振放大器：以传输线变压器作负载。
主讲 元辉
3.1
高 频 电 子 线 路
二、高频小信号放大器
按元器件分： 1、以分离元件为主的高频小信号调谐放大器（用 LC谐振回路作负载） 又可分为： 谐振放大器（频率可调，主要做高频放大级，接 收天线后第一级放大器）
中频（频带）放大器（频率固定的中放电路）；
2、以集成电路为主的集中选频放大器（用集中选 择性滤波器做负载）。
高 频 电 子 线 路
第三章 高频小信号放大器
本章重点：高频小信号谐振放大器的 工作原理及性能指标计算。
难
点：谐振放大器的性能分析。
主讲 元辉
电压放大倍数或电压增益课件
Part
04
电压放大倍数或电压增益的实 现
晶体管放大器实现电压放大倍数或电压增益的原理
晶体管放大器通过控制输入信号的电流变化，改变输出信号的电流大小，从而实现电压放大 倍数或电压增益。
晶体管放大器的基本原理是利用晶体管的电流控制作用，将输入信号的微弱电流变化放大成 较大的输出电流，再通过电阻转换成电压变化，从而实现电压放大倍数或电压增益。
表示输出电压与输入电压的比值，用 于衡量电压放大器的放大能力。
电压增益
表示输出信号电压与输入信号电压的 比值，用于衡量电压放大器的增益效 果。
不同类型电压放大倍数或电压增益的特点与比较
• 晶体管放大器：具有较高的放大倍数和较低的失真度，适用于小信号放 大和音频信号处理。
• 集成运算放大器：具有高放大倍数、低失真度和低噪声等特点，适用于各种信号处理和控制电路。 • 电子管放大器：具有较高的输出功率和动态范围，适用于音频功率放大和广播系统。 • 电压放大倍数与电压增益的比较：两者均用于衡量电压放大器的性能，但电压放大倍数更注重于描述放大能力，而电压
动态性能调整
根据应用需求，调整电路
2
参数，优化放大器的动态
性能，如带宽、增益、相
位等。
噪声抑制与优化
3 采取措施降低电路中的噪
声，如加入滤波器、优化 布线等，以提高信号质量 。
THANKS
感谢您的观看
增益更注重于描述信号的增强效果。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的电压放大器和电压增益类型。
Part
03
电压放大倍数或电压增益的应 用
在模拟电路中的应用
STEP 01
信号放大
STEP 02
跨电阻器传输
电压放大倍数可以将微弱 的输入信号放大到足够的 幅度，以满足后续电路或 设备的需要。
交流放大器设计
集成运算放大器(简称集成运放或运放)在电子电路中应用非常广泛。
运放的多数典型应用电路在各类电子技术教科书中都有详细和深入的分析，而用集成运放构成交流信号放大电路很多教科书却没有介绍，有些教科书虽有介绍，但是介绍简单，分析不全面。
用集成运放构成的交流放大电路具有线路简单、免调试、故障率低等优点，如今许多电子产品中的交流放大电路普遍采用运放构成，全面分析集成运放构成的各种交流放大电路的组成和参数计算，有助于对该类电路的检修，以及合理设计和使用集成运放构成的交流放大电路。
1 运放交流放大电路的分析1．1 使用双电源的运放交流放大电路为了使运放在零输入时零输出，运放的内部电路是按使用双电源的要求来设计的。
运放交流放大电路采用双电源供电，可以增大动态范围。
1．1．1 双电源同相输入式交流放大电路图1是使用双电源的同相输入式交流放大电路。
两组电源电压VCC和VEE相等。
C1和C2为输入和输出耦合电容；R1使运放同相输入端形成直流通路，内部的差分管得到必要的输入偏置电流；RF引入直流和交流负反馈，并使集成运放反相输入端形成直流通路，内部的差分管得到必要的输入偏置电流；由于C隔直流，使直流形成全反馈，交流通过R和C 分流，形成交流部分反馈，为电压串联负反馈。
引入直流全反馈和交流部分反馈后，可在交流电压增益较大时，仍能够使直流电压增益很小(为1倍)，从而避免输入失调电流造成运放的饱和。
无信号输入时，运放输出端的电压V0≈0V，交流放大电路的输出电压U0=0V；交流信号输入时，运放输出端的电压V0在-VEE～+VCC之间变化，通过C2输出放大的交流信号，输出电压uo的幅值近似为VCC(VCC=VEE)。
引入深度电压串联负反馈后，放大电路的电压增益为放大电路输入电阻Ri=R1／／γif。
γif是运放引入串联负反馈后的闭环输入电阻。
γif很大，所以Ri=R1／γif≈R1；放大电路的输出电阻R0=γof≈0，γof是运放引入电压负反馈后的闭环输出电阻，rof很小。
增益
有时也会看到dBc，它也是一个表示功率相对值的单位，与dB的计算方法完全一样。
一般来说，dBc 是相对于载波（Carrier）功率而言，在许多情况下，用来度量与
载波功率的相对值，如用来度量干扰（同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等）
以及耦合、杂散等的相对量值。
在采用dBc的地方，原则上也可以使用dB替代。
1、dBm
dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。
[例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
[例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：
10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
所以-50dBm=0dBm-10-10-10-10-10=1mW/10/10/10/10/10=0.00001mW
在dB，dBm计算中，要注意基本概念。比如前面说的 0dBw = 10lg1W = 10lg1000mw = 30dBm；又比如，用一个dBm 减另外一个dBm时，得到的结果是dB。如：30dBm - 0dBm = 30dB。
一般来讲，在工程中，dB和dB之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘，这个已经不多见（我只知道在功率谱卷积计算中有这样的应用）。
电压增益表示的是放大电路对输入信号的放大能力，使用的表示方法是分贝表示法，其定义为： Gu＝20lg（Uo/Ui）＝20lgAu
增益的单位是分贝，用符号dB表示。使用分贝来表示放大器的放大能力有以下好处： 1.采用分贝表示法，使大数字计算变为小数字计算，如某放大器的放大倍数Au＝10000倍，分贝表示为Gu＝80dB。 2.采用分贝表示法，可以利用对数特性将乘法变为加法，将除法变为减法，大大简化了多级放大器的计算。 3.采用分贝表示法，可以直观地表示增益的变化情况。比如，放大器的电压放大倍数＝1时，其增益用分贝表示为0；当放大器的电压放大倍数>1时，其增益用分贝表示为一个正数；当放大器的电压放大倍数<1时，其增益用分贝表示为一个负数。 分贝表示法还广泛应用于电子电器的各种性能指标，如收音机、电视机、手机、无线数传系统等的灵敏度和选择性等。各种测量仪器的信噪比、环境噪声等也都用分贝表示，是一个在实际工程中被广泛应用的单位。
电压反馈型运算放大器的增益和带宽
Page 3 of 8
-
-
-
R1
+
+
IN
B
R1
C
R2
MT-033
环路增益 开环增益与闭环增益之差称为环路增益，如图3所示。环路增益给出了可以在给定频率下 施加于放大器的负反馈量。
GAIN dB
OPEN LOOP GAIN
LOOP GAIN
CLOSED LOOP GAIN
NOISE GAIN
fCL
LOG f
LOG f
图5：增益带宽积
Page 5 of 8
MT-033
例如，如果有这样一个应用，要求闭环增益为10，带宽为100 kHz，则需要一个最低增益带宽 积为1 MHz的运算放大器。但这有点把问题过度简单化了，因为增益带宽积变化极大，而且在 闭环增益与开环增益相交的位置，响应实际上要低3 dB。另外，还应该允许一定的额外余量。 在上述应用中，增益带宽积为1 MHz的运算放大器是最低要求。保险起见，为了实现要求的 性能，因数至少应该是5。因此选择了增益带宽积为5 MHz的运算放大器。 稳定性标准 反馈稳定性理论认为，闭环增益必须在不大于6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增 益相交，才能使系统实现无条件稳定。如果响应为12 dB/8倍频程(双极点响应)，则运算放 大器会发生振荡。简单起见，不妨这样设想，每个极点增加90°相移。两个极点则会产生 180°的相移，而180°的相移会使负反馈变成正反馈，即振荡。 那么问题是：为什么要用单位增益下不稳定的放大器呢？答案是，对于给定的放大器，如 果该放大器设计时未考虑单位增益稳定性，则可在较高增益下提高带宽。这类运算放大器 有时被称为非完全补偿运算放大器。然而，仍需满足稳定性标准，即闭环增益必须在6 dB/8倍频程(单极点响应)的斜率下与开环增益相交。否则，放大器将会振荡。因此，非完 全补偿运算放大器仅在数据手册中规定的较高增益下保持稳定。 举例来说，不妨比较图6中的开环增益图。图中的三种器件，AD847、AD848 和 AD849基 本上采用相同的设计，只是内部补偿机制不同。AD847为单位增益稳定型，规定增益带宽 为50 MHz。AD848在增益为5或以上时保持稳定，其增益带宽为175 MHz。AD849在增益为 25或以上时保持稳定，其增益带宽为725 MHz。由此可见，在基本设计相同的情况下，可 以通过修改运算放大器的内部补偿机制来产生不同的增益带宽积，其为最低稳定增益的函 数。
放大电路中频增益典型公式
放大电路中频增益典型公式放大电路中频增益是描述放大器在中等频率范围内对信号进行放大的能力的一个关键参数。
在设计和分析放大电路时，了解中频增益的计算方法和相关因素至关重要。
本文将对放大电路中频增益的典型公式进行详细探讨，涉及基础原理、计算方法以及实际应用场景，并给出相关的结论和建议。
一、放大电路中频增益的定义与重要性中频增益是指在一定频率范围内（通常是音频范围），放大器对输入信号的电压或电流进行放大的倍数。
这个参数对于评估放大器的性能至关重要，因为它直接影响到放大器的输出信号质量和功率。
中频增益的稳定性对于保证放大器在不同工作条件下的性能一致性也具有重要意义。
二、中频增益的典型计算公式中频增益的计算公式通常表示为：A_v = V_out / V_in其中，A_v 为电压放大倍数，V_out 为输出电压，V_in 为输入电压。
这个公式用于计算放大器对输入信号的电压放大倍数。
在实际应用中，还需要考虑放大器的输入阻抗、输出阻抗以及频率响应等因素。
对于电流放大倍数，可以使用类似的公式进行计算：A_i = I_out / I_in其中，A_i 为电流放大倍数，I_out 为输出电流，I_in 为输入电流。
三、影响中频增益的因素1.放大器类型：不同类型的放大器（如共射放大器、共基放大器等）具有不同的中频增益特性。
选择合适的放大器类型对于实现所需的中频增益至关重要。
2.元件参数：放大器的元件参数（如电阻、电容、电感等）对中频增益产生重要影响。
这些参数的选择需要根据具体的电路设计要求进行优化。
3.电源电压：电源电压的稳定性对中频增益也有一定影响。
电源电压的波动可能导致放大器性能的不稳定，从而影响中频增益。
4.温度：放大器在工作过程中产生的热量可能导致元件参数的变化，进而影响中频增益。
因此，在设计和应用放大器时，需要充分考虑散热问题。
四、中频增益的优化方法为了获得理想的中频增益，可以采取以下优化方法：1.合理选择放大器类型：根据具体的应用需求，选择具有合适中频增益特性的放大器类型。
程控增益放大器AD603资料
AD603资料：选用方案三，采用集成可变增益放大器AD603作增益控制。
AD603是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，最大增益误差为0.5dB ，满足题目要求的精度，其增益（dB ）与控制电压（V ）成线性关系，因此可以很方便地使用D/A 输出电压控制放大器的增益。
1.3后级放大电路 由于AD603的最大输出电压较小，不能满足题目要求，所以前级放大信号需经过后级功率放大达到更高的输出有效值。
方案一: 使用集成电路芯片。
使用集成电路芯片电路简单、使用方便、性能稳定、有详细的文档说明。
可是题目要求输出10V 以上有效值,而在电子市场很难买到这样的芯片,而且很容易发生工作不稳定的情况。
方案二: 使用分立元件设计后级放大器。
使用分立元件设计困难,调试繁琐,可是却可以经过计算得到最合适的输入输出阻抗、放大倍数等参数,电阻电容可根据需要更换,在此时看来较集成电路灵活。
因此,我们决定自行设计后级放大器。
2.1电压控制增益的原理 AD603的基本增益可以用下式算出： Gain (dB) = 40 VG + 10 其中，VG 是差分输入电压,单位是V ，Gain 是AD603的基本增益,单位是dB 。
从此式可以看出，以dB 作单位的对数增益和电压之间是线性的关系。
由此可以得出，只要单片机进行简单的线性计算就可以控制对数增益，增益步进可以很准确的实现。
但若要用放大倍数来表示增益的话，则需将放大倍数经过复杂的对数运算转化为以dB 为单位后再去控制AD603的增益，这样在计算过程中就引入了较大的运算误差。
3.1.1输入缓冲和增益控制部分 如附图1所示，输入部分先用电阻分压衰减，再由低失真度电流反馈放大器AD8009放大，整体上还是一个跟随器，二极管可以保护输入到AD8009的电压峰峰值的不超过其极限。
增益控制部分采用AD603典型接法中通频带最宽的一种，如图3-1所示，通频带为90MHz ，增益为-10～+30dB,输入控制电压U 的范围为-0.5～+0.5V 。
电压增益和跨导数的关系
电压增益和跨导数的关系电压增益和跨导数是电子电路中两个重要概念，它们的关系在电路设计中具有很重要的意义。
电压增益是指电路中输入信号的电压与输出信号的电压之比，而跨导数则是输入电压变化时输出电流变化的比例。
本文将分析电压增益和跨导数的关系，并探讨在电路设计中的应用。
在电子电路中，电压增益是指一个电路中输出电压与输入电压之比。
电压增益通常用以下公式表示：Av = Vo/Vi其中，Av代表电压增益，Vo代表输出电压，Vi代表输入电压。
电压增益是描述电路性能的基本参数之一，通常以分贝（dB）作为单位进行表示。
跨导数是指输入电压变化时，输出电流变化的比例。
跨导数通常用以下公式表示：gm = ΔIout/ΔVin其中，gm代表跨导数，ΔIout代表输出电流的变化量，ΔVin代表输入电压的变化量。
跨导数是描述管子或晶体管等放大器性能的参数，也是电路中的重要参考值之一。
电压增益和跨导数之间的关系可以通过简单的数学计算进行推导。
假设电路中有一个电压放大器，输出电压为Vo，输入电压为Vi，放大器的输入阻抗为Rin，输出阻抗为Rout。
当输入电压变化ΔVi时，输出电压将发生ΔVo的变化，同时输出电流也会发生ΔIout的变化。
此时，可以通过欧姆定律得到：gm = ΔIout/ΔVin = 1/(Rin + Rout) × Av由此可见，电压增益和跨导数之间是存在直接的线性关系的。
3. 应用示例在电路设计中，电压增益和跨导数是非常重要的参考值。
在大多数放大器设计中，希望获得高电压增益和高的跨导数，这可以通过选择合适的元器件和调整电路参数来实现。
例如，在晶体管放大器设计中，可以选择具有高跨导数的晶体管，同时调整电路参数来获得更高的电压增益。
此外，电压增益和跨导数的计算还可以用于设计反馈放大器和滤波器等复杂电路。
总之，电压增益和跨导数是电子电路中两个重要的性能参数，它们之间具有直接的线性关系。
在电路设计中，考虑到这两个参数的影响对于获得所需的电路性能至关重要。
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uo
-
模 拟电子技术
• 思考题
1.什么是静态?什么是动态?两者的关系是什么?
2.如何测量输入电阻和输出电阻?
习题
•
2-1.2-3
模 拟电子技术
下面研究的问题
1.静态：ui=0. 2.动态：若输入为正弦信号
uBE U BE ube iB I B ib iC IC ic uCE U CE uce
隔离输入输出与
+VCC 电路直流的联系，
同时能使信号顺
大小为10F~50F
C1
RC
利输入输出。
C2
+
+
T
Rs
+
ui
us
-
RB VBB
RL
uo
模 拟电子技术
单电源供电
+VCC
可以省去
C1
RC
C2
T
Rs
RB
RL
+
us
VBB
-
模 拟电子技术
单电源供电
+VCC
RB C1
+
Rs
+
us
-
RC
C2
+
+
T
RL
1.静态：
ui
O
t
ui=0.
IBQ
IB
+
Ic
+
C1
UCE
+ C2
+
+
O
ＵBＥQ
t
Rs
UBE
RL
O
t
--
-
ICQ
t
O
UCEQ
2.动态：
uo O
ui＝0，若输入为正弦信号
O
t
模 拟电子技术
ui
O
Rs
C1 +
+
ui
IB+ib
U+ BE
Ic+ic
U+ CE uce
+ C2
+
RL uo
iB IBQ O uBE
O
f
模 拟电子技术
放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电 流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。
模 拟电子技术
2. 3 晶体管放大电路的 组成及其工作原理
2.3.1 共射基本放大电路的组成
模 拟电子技术
发射结加正向电压
C1
+
T
Rs
+
us
ui
-
RB RC
VBB
集电结加反向电压
+ C2
us –
Ri
–
1
Ri
ui ii
ui
us
Ri RS Ri
Ri 越大， ui 与 us 越接近
例 us = 20 mV，Rs = 600 ，比较不同 Ri 时的
ui。
Ri
ii
ui
6 000
3 A
18 mV
600
16.7 A
10 mV
60
30 A
1.82 mV
ii 、
模 拟电子技术
+ u
–
2
uo
uot RL Ro RL
Ro
( uot uo
1)RL
Ro
uot — 负载开路时的输出电压；
uo — 带负载时的输出电压，Ro 越小，uot 和 uo 越接近。
模 拟电子技术
四、 通频带
1. 幅电频抗特元性件和(相主频要特是性电容)使放大电路对不同频率
输入信号的放大能力不同，反映在：
模 拟电子技术
基本放大电路 共集电极放大电路 共基极放大电路 组合单元放大电路
小结
模 拟电子技术
2.2
2.2.1.放大的概念
一.扩音机示意图
概述
1) 输入量控制输出量 2)把直流能量转换成按输入量变化的交流能量
模 拟电子技术
二.方框图
+ RS us
–
信 号 源
放大 电路
负 载 RL
is
RS
直流电源
-
RB VBB
T RL
模 拟电子技术
+VCC
RC C1
集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
C2
T
Rs
Rb
RL
+
us
VBB
-
模 拟电子技术
集电极电阻，
+VCC
将变化的电流 转变为变化的
RC
电压。
C2
C1
T
Rs
Rb
RL
+
us
VBB
-
模 拟电子技术
作用：隔直通交
耦合电容： 电解电容，有极性，
方框图的示意图
模 拟电子技术
三、放大电路的四端网络表示
１ii
RS +
+ ui
us –
– 1
放大 电路
io 2Βιβλιοθήκη +RLuo
–
2
us — 信号源电压 Rs — 信号源内阻 RL — 负载电阻
ui — 输入电压 uo — 输出电压 ii — 输入电流 io — 输出电流
模 拟电子技术
２.2.2 放大电路的主要性能指标
当信号源有内阻时：
.
.
＝ U.O U.i
Ui Us
模 拟电子技术
三、输出电阻
1
2
放大电路的输出相当于 负载的信号源，该信号源的
RS +
+ ui
Ri
内阻称为电路的输出电阻。
us
–
–
1
Ru+oot RL
–
+ uo
–
2
计算：
1
2i
Ro
u i
us RL
0
测量：
RS us =0
1
放大 电路
1 ii
io 2
RS +
+ ui
us –
–
1
一、 放大倍数
放大 电路
+
RL
uo
–
2
电压放大倍数 Au = uo/ui
电压增益 Au (dB) = 20lg |Au|
电流放大倍数 Ai = io/ ii
电流增益 Ai (dB) = 20lg |Ai|
模 拟电子技术
二、输入电阻
１ii
RS +
+ ui
静态分析的任务是根据电路参数和三极管的
特性确定静 态值（直流值）UBE、IB、 IC 和UCE。
Au(jf ) Au ( f ) ( f )
Au( f ) — 幅频特性
Au(f) Aum
上限
( f ) — 相频特性 Aum/ 2
BW0.7 频率
2. 频带宽度(带宽)BW BW0.7 = fH – fL
下 限
频
O fL
低频段 中频段
f fH
高频段
(Band Width)
率 ( f )
t t
us+
-
-
uce
UBEQ
-
符号说明
uBE U BE ube
iB I B ib
O
ICiQC uCEO UCEQ
t t
iC IC ic
uOo
t
uCE U CE uce
O
t
模 拟电子技术
放大电路中各元件的作用
做一变换
Rs us+
-
C1 +
+ ui
-
+ C2
+
RL uo
RL uo
VCC
信号源加到b-e间
输出不失真
模 拟电子技术
• 1.发射结加正向电压 • 2.集电结加反向电压 • 3.把信号源加到b-e之间 • 4.在输入信号作用下得到不失真的输出信号 • 以上四条是判断三极管放大电路能否放大
的依据，四条必须同时满足。
模 拟电子技术
2.3.2、 共射基本放大电路的工作原理
-
模 拟电子技术
+VCC RC
输入 C1
Rs
+
ui
us
-
RB VBB
放大元件iC=iB， 工作在放大区， 要保证集电结反 偏，发射结正偏。
T C2 RL
uo 输出
参考点
模 拟电子技 基极电源与基极电阻
术
+VCC RC C2
使发射结正偏， 并提供适当的 静态工作点IB 和UBE。
Rs C1
+
us
模 拟电子技术
2. 4 图解分析法
引言 2.4.1 静态工作情况分析 2.4.2 动态工作情况分析
模 拟电子技术
引言
分析三极管电路的基本思想和方法
基本思想
非线性电路经适当近似后可按线性电路对待， 利用叠加定理，分别分析电路中的交、直流成分。
模 拟电子技术
2.4.1 静态工作情况分析
放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态。