3.1放大电路的基础知识
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放大电路基本知识目录1. 基本概念 (2)1.1 电压放大 (3)1.2 电流放大 (4)1.3 电阻放大 (5)2. 常见的放大器类型 (7)2.1 晶体管放大器 (8)2.1.1 NPN晶体管放大器 (10)2.1.2 PNP晶体管放大器 (11)2.2 场效应管放大器 (12)2.2.1 增强型场效应管 (14)2.2.2 depletion型场效应管 (15)2.3 运算放大器 (17)3. 放大器电路分析 (18)3.1 直流分析 (20)3.2 交流分析 (21)3.3 频率响应 (23)3.4 稳定性和可靠性 (24)4. 放大电路应用 (25)4.1 音频放大 (26)4.2 无线通信 (28)4.3 数据处理 (29)4.4 图像处理 (31)5. 放大电路设计 (32)5.1 选型元器件 (33)5.2 电路仿真 (38)5.3 调试和测试 (39)1. 基本概念放大电路的核心在于放大因子,也称为电压放大倍数或者增益。
放大因子的定义是输出信号幅度与输入信号幅度的比值,用数学公式表示为:放大电路中,信号从电路的一个端部引入,称为“输入”(通常标记为V_in);经放大后,信号将从另一端输出,称为“输出”(通常标记为V_out)。
直流通路:是指在放大电路中,当所有元件的瞬时值保持为零时电流的流动路径。
在直流通路中,直流电源和直流电阻构成了电路的主干。
交流通路:是指当 circuit 中含有电容或电感时,信号激励下电荷或磁链的流动路径。
在交流通路中,交流信号源和周边电容、电感共同构成电路的核心。
线性放大:指的是放大电路在一定的输入范围内(通常是增益系数近似恒定的范围),输出与输入信号成正比。
这适用于简单的电子工作中,如收音机、传感器等。
非线性放大:是指放大电路的输出和输入不再成正比关系,存在显著的非线性失真。
非线性放大电路被应用于手机、非线性失真必须被当作优势利用的应用中,如电子振荡器、调制器等。
基本放大电路知识点总结一、放大电路的概念与分类1. 放大电路的定义放大电路是一种能够将输入信号放大的电路,通过控制放大倍数来增加信号的幅度,以便更好地进行后续处理或传输。
2. 放大电路的分类根据放大器的工作原理和应用场景,放大电路可以分为以下几类: - 模拟放大电路:用于增加模拟信号的幅度,常见于音频、通讯等领域。
- 数字放大电路:用于增加数字信号的幅度,常见于数字通信、数据处理等领域。
- 功率放大电路:用于增加电力信号的幅度,常见于音响、无线电等领域。
二、放大器的基本组成部分1. 输入端输入端接收输入信号,并将其传递给放大器的其他部分进行处理。
输入端通常包括耦合电容、阻抗匹配电路等。
2. 放大器核心部分放大器核心部分是放大器的主要放大部分,根据不同的工作原理,可以分为三种常见的放大器结构: - 电压放大器:通过增大输入信号的电压来实现放大。
- 电流放大器:通过增大输入信号的电流来实现放大。
- 转移放大器:通过改变输入信号的形式(如电压-电流、电压-电压等)来实现放大。
3. 输出端输出端将经过放大处理后的信号输出给下一级电路或外部设备。
输出端通常包括耦合电容、输出阻抗匹配电路等。
三、放大电路的基本原理1. 放大增益放大增益是衡量放大器放大能力的指标,其定义为输出信号幅度与输入信号幅度之比。
放大增益可以通过改变电路元件的参数来调节,如电阻、电容、电感等。
2. 频率响应频率响应描述了放大电路在不同频率下对输入信号的放大能力。
通常通过幅频特性曲线来表示放大器的频率响应情况,其中,通频带为幅度降低3dB的频率范围。
3. 噪声噪声是放大器中不可避免的因素,它会对输出信号产生干扰并引入误差。
常见的噪声有热噪声、互模干扰噪声等。
在设计放大电路时,需要在放大增益和噪声之间进行权衡。
四、常见的放大电路类型与应用1. 乙类放大电路乙类放大电路常用于功率放大领域,特点是高效率、大功率输出。
常见的乙类放大电路有B类、C类等。
3.1 放大电路的基础知识
放大的概念
3.1.1 放大电路的组成
3.1.2 放大电路的主要性能指标
放大的概念
放大电路的作用:不失真地放大电信号。
按用途分类:电压放大器、电流放大器、互阻放大器、
互导放大器、功率放大器。
放大电路放大的本质:能量的控制与转换,
放大电路本体
有源器件
直流偏置电路
信号耦合电路能量控制与转换
合适稳定的Q点
有效传递信号
放大电路本体
有源器件
直流偏置电路
信号耦合电路
直流电源、信号源和负载也会
对放大电路的工作和性能产生
影响。
放大电路的组成原则:
直流通路正常,能保证有源器件工作于放大区;
交流通路正常,能保证信号加到有源器件的输入端,
并能将放大后的信号耦合至负载。
3.1.2 放大电路的主要性能指标
一、放大电路的二端对网络表示
二、放大电路的主要性能指标
1. 放大倍数
输出信号与输入信号之比。
表示放大电路的放大能力
五种不同类型放大器及其放大倍数
(dB) = 20lg |A u|
电压增益A
u
(dB) = 20lg |A i|
电流增益A
i
(dB) = 10lg A p
功率增益A
p
2. 输入电阻
放大电路输入端所呈现的等效电阻
i
i i i u R =
⏹不同场合对R i 要求不同:
恒压输入R i >> R S 恒流输入R i << R S 最大功率输入R i =R S
相同u s 输入时,R i 越大,u i 越大。
i
S i
s
i R R R u u +=⏹
3. 输出电阻
放大电路输出端所等效的信号源内阻
R
o
反映了放大电
路带负载能力。
R
o
越小,带负载能力越强。
不同场合对R
o 要求不同:恒压输出时,R
o
越小越好
恒流输出时,R
o
越大越好。
输出电阻的计算
0L s o ∞===
R u i u R L
o
ot
o )1(R u u R -=⏹由电路计算
⏹由测量计算
测出空载时的输出电压u ot 测出有载时的输出电压u o
4. 通频带与频率失真
A u ( f ) —幅频特性
ϕ( f ) —相频特性
⏹幅频特性和相频特性
)
( )()j (f f A f A u u ϕ∠=f
A u (f )O
f
O
)
(f ϕA u m
2
/m u A f L f H
下限频率
上限频率中频段低频段高频段
BW 0.7
⏹通频带宽度
BW 0.7 = f H –f L
由于放大电路对不同频率的信号放大倍数不同或产生相移不同而引起的失真称为频率失真,由于它是由线性的电抗元件引起,故也称线性失真。
f
A u( f )
O
f
O
)
(f
由于放大电路对不同频率的信号放大倍数不同或产生相移不同而引起的失真称为频率失真,由于它是由线性的电抗元件引起,故也称线性失真。
线性失真的特征:不产生新的频率分量。
非线性失真特征:会产生新的频率分量。
饱和失真、截止失真是非线性失真。
放大电路通频带应不小于输入信号的频带,否则会引起频率失真某放大电路f
L
=50Hz,f
H
=2kHz,试问下列两种情况下,输出是否会产生频率失真:(1)输入5kHz单频正弦波;(2)输入
100Hz~4kHz的音频信号。
结论:(1)不会;(2)会
讨
论
5. 最大输出功率和效率
效率 =最大输出功率P
om 直流提供功率P
D
最大输出功率P
om :在输出信号基本不失真的情况下,能够向负载提供的最大信号功率。
作业:
3.1 复习要点
主要要求:
1.理解放大的概念和放大电路的组成。
2.掌握放大电路的主要性能指标。
重点:
放大电路主要性能指标的含义与要求。