第四章第二节性能指标

第二节放大器的性能指标当三极管用小信号模型时，可将放大器用线性有源双口网络来等效。线性有源双口网络RSRiRoRLvivoiiiovs有关参数：vs、RS、is、vi、ii、vo、io、RL、Ri、Ro。线性有源双口网络RSRiRoRLvivoiiiois1、输入电阻Ri：定义：实验测试方法：用交流电压表实际测得vi1与vi2根据电路有线性有源双口网络RiRoRLvi2voiiioRSvsRvi1Ri所以注意：R阻值大小，应该与Ri同一数量级。2、输出电阻Ro：对输出负载RL来说，放大器可以看作是负载RL的信号源，因此，可以用戴维南等效电压源vot和Ro或诺顿等效电流源iin和Ro表示。线性有源双口网络RSRiRoRLvivoiiiovsvotRo

vot是将RL移去（即RL趋于无穷大)时，由vi或ii在放大器输出端产生源电压的开路电压。线性有源双口网络RSRiRoRLvivoiiiovsionRo

iot是将RL短接（即RL趋于零）时，由vi或ii在放大器输出端产生电流源的短路电流。它们之间的转换关系为：Ro是等效电流源的内阻，称为放大器的输出电阻，它是在独立电压源短路vs=0或独立电流源开路ii=0而保留受控源的情况下，由RL两端向放大器看进去的等效电阻。线性有源双口网络RSRiRoviviiivs若在输入端令信号源vs为零，并保留其内阻RS，将放大器输出端加电压v，求出由v产生的电流i，则它们的比值就是所定义的Ro：即实验测试方法：线性有源双口网络RSRiRoRLvivoiiiovsvotRoSS断开时：测得端口电压votS闭合时：测得负载两端电压vo根据电路有：得3、小结根据上述的定义可知：Ri

和Ro

不是实际电阻，而是等效意义上的视在电阻。通常情况下，Ri

不仅与网络参数有关，而且还与输出负载RL

有关；Ro不仅与网络参数有关，而且还与输入信号源内阻RS

有关。4、增益（1）、增益，又称为放大倍数，用A表示。定义为放大器输出量对输入量的比值，用来衡量放大器放大电信号的能力。根据双口网络的特点分类，共有四种增益。①、电压增益：②、电流增益：③、互导增益：④、互阻增益：（2）、四种增益之间可以互相转换：例如、已知电压增益Av计算Ai、Ar

、Ag。（3）、负载开路和短路时的增益：分析目的：是讨论RL对增益的影响。①、RL开路时，电压增益。已知：votRoRLvo由此可知：当Ro越小，Av

越大，RL

对Av

的影响越小。当Ro越大，Av

越小，RL

对Av

的影响越大。当Ro<<RL

时，Av≈Avt

②、RL短路时，电流增益已知：ionRoRLio由此可知，当Ro

越大，Ai

越大，RL

对Ai

的影响越小。当Ro

越小，Ai

越小，RL

对Ai

的影响越大。当Ro>>RL

时，Ai≈Ain

（4）、信号源增益：①、信号源电压增益定义为：线性有源双口网络RiRoRLvivoiiioRSvsRi根据电路可知：由此可知，Ri

越大，Avs

越大，当Ri>>Rs

时，Avs≈Av②、信号源电流增益：定义为线性有源双口网络RSRiRoRLvivoiiioisRi根据电路有由此可知，Ri

越小，Ais

越大，当Ri<<Rs

时，Ais≈Ai组成多级放大器的目的，是为了实现高增益，以及满足其它的特定要求。例如、一多级放大器的方框图RsRLvsvo1vovo2第一级第二级第三级vi5、多级放大器根据定义有：①、多级放大器的电压增益vsvi1RSRi1vot1Ro1Ri2vo1=vi2vot2Ro2vo2=vi3Ri3vot3Ro3RLvo③、多级放大器互阻增益②、多级放大器的电流放大增益⑤、多级放大器的输入电阻与输出电阻：根据多级放大器的方框图可知，第一级放大器输入电阻为多级放大器的输入电阻，最后一级放大器输出电阻为多级放大器的输出电阻。⑥、根据不同的要求，可组成不同类型的放大器。例如、互导放大器→多级电流放大器→互阻放大器④、多级放大器互导增益6、失真放大器的失真是指其输出信号不能重现输入信号波形的一种物理现象。根据失真产生的原因不同，可分为两大类失真失真线性失真频率失真瞬变失真非线性失真（1）、频率失真对于实际放大器来说，放大器是含有电抗元件的动态网络，因此，对于不同频率，放大器具有不同的放大增益，而且还产生不同的相移。此时的放大器增益，已不再是前面定义的与频率无关的数值，而应表示为频率的复函数。即A(ω)为增益的幅值（即复函数的模）φA(ω)为增益的相角（即复函数的相角）如果用模来描述放大器的增益，称为放大器的幅频特性。如果用相角来描述放大器的增益，称为放大器的相频特性。将它们合到一起来描述放大器的增益，称为放大器的频率特性。101021031041051061071081091010f(Hz)A(f)/dB02010504030低频段中频段高频段注意：此坐标系，横坐标为频率坐标应该用对数刻度，纵坐标为增益幅值和相角坐标用等分刻度。其中增益幅值用分贝数表示：101021031041051061071081091010f(Hz)A(f)/dB02010504030101021031041051061071081091010f(Hz)φA(f)0°-45°-90°+90°+45°当中频增益AI下降0.707倍或3dB时，所对应的频率为fL、fHfLfHfL

称为下限频率；fH

称为上限频率。通过上面的分析，可知当信号工作频率f>fH

或f

<fL时，放大器不能像在中频区那样，将此频段的信号进行同等放大，因此，放大器将产生失真，这种幅频特性非恒值，而产生的失真称为幅度失真。同理，在f>fH

或f<fL

时，将产生相移，这种相频特性非线性而产生的失真称为相位失真。将它们统称为频率失真。BW0.7=fH-fL它们的差值称为放大器的通频带，用BW表示认为在通频带范围内，放大器可近似看作为，一不产生频率失真的电阻性网络。（2）、瞬变失真当放大脉冲信号时，由于电抗元件上的电压或电流不能产生突变，而引起输出波形的失真称为瞬变失真。例如、如图所示RCvOvIvIt01vot00.90.1tr输入波形输出波形通常用上升时间tr

来评价这种瞬时失真的大小。RCvOvI输入波形vIt01输出波形vot01t1Δ通常用特定时间t=t1

上的跌落值Δ来评价这种瞬变失真的大小。在出现振荡的情况下，例如瞬时失真，还要用最大冲量δ来衡量。vIt01δ7、非线性失真非线性失真主要是由半导体器件伏安特性非线性引起的。例如、一个由二极管组成的整流电路或三极管组成的放大电路，加上一个正弦信号电压时，由于伏安特性的非线性，它们的输出电流或电压波形将是非正弦的（此时的输入信号为单一频率）。vot