模拟电路网络课件 第二节:放大电路的基本知识
1.2.1 模拟信号的放大
放大是最基本的模拟信号处理功能,它是通过放大电路实现的,大多数模拟电子系统中都应用了不同类型的放大电路。放大电路也是构成其他模拟电路,如滤波、振荡、稳压等功能电路的基本单元电路。
电子技术里的“放大”有两方面的含义:
一是能将微弱的电信号增强到人们所需要的数值(即放大电信号),以便于人们测量和使用;
检测外部物理信号的传感器所输出的电信号通常是很微弱的,例如前面介绍的高温计,其输出电压仅有毫伏量级,而细胞电生理实验中所检测到的细胞膜离子单通道电流甚至只有皮安(pA,10-12A)量级。对这些能量过于微弱的信号,既无法直接显示,一般也很难作进一步分析处理。通常必须把它们放大到数百毫伏量级,才能用数字式仪表或传统的指针式仪表显示出来。若对信号进行数字化处理,则须把信号放大到数伏量级才能被一般的模数转换器所接受。
二是要求放大后的信号波形与放大前的波形的形状相同或基本相同,即信号不能失真,否则就会丢失要传送的信息,失去了放大的意义。
某些电子系统需要输出较大的功率,如家用音响系统往往需要把声频信号功率提高到数瓦或数十瓦。而输入信号的能量较微弱,不足以推动负载,因此需要给放大电路另外提供一个直流能源,通过输入信号的控制,使放大电路能将直流能源的能量转化为较大的输出能量,去推动负载。这种小能量对大能量的控制作用是放大的本质。
针对不同的应用,需要设计不同的放大电路。
1.2.2 放大电路的四种模型
放大电路的一般符号如图1所示,
为信号源电压,Rs为信号源内阻,
和
分别为输入电压和输入电流,RL为负载电阻,
和
分别为输出电压和输出电流。在实际应用中,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求,放大电路可分为四种类型。
电压放大电路
如果只需考虑电路的输出电压
和输出电压
的关系,则可表达为
式中
为电路的电压增益。前述炉温控制系统中对高温计输出电压信号的放大,就是使用了这种放大电路。
电流放大电路
若只考虑图1中放大电路的输出电流
和输入电流
的关系,则可表达为
式中
为电流增益,这种电路称为电流放大电路。
互阻放大电路
当需