放大电路主要技术指标优化探讨

为了衡量放大电路的性能优劣，需要若干性能指标来评价。这些指标主要包括放大倍数（增益）、输入电阻、输出电阻和通频带等。对于性能指标的要求，不仅取决于放大电路的具体用途，而且还和放大电路输入端的信号源及输出端的负载有关。

1.放大倍数（增益）

放大倍数用来衡量放大电路的放大能力，定义为输出量与输入量之比。根据输出量和输入量的不同，分为电压放大倍数、电流放大倍数、功率放大倍数、互阻增益、互导增益等。放大电路的输入信号通常为正弦信号，这是因为正弦信号便于测量和判断失真；而且任何非正弦信号都可以分解为具有不同频率的正弦信号之和。因此，将图2-1中的输入和输出信号用向量形式表示：输入电压为、输入电流为，输出电压为、输出电流为，信号源的内阻为R_s，得到放大电路示意图如图2-2所示。

（1）电压放大倍数（电压增益）

图2-2 放大电路示意图

电压放大倍数是指放大电路的输出电压与输入电压之比，即

源电压放大倍数是指放大电路的输出电压与信号源电压之比，即

（2）电流放大倍数（电流增益）

电流放大倍数是指放大电路的输出电流与输入电流之比，即

（3）互阻放大倍数（互阻增益）

互阻放大倍数是指放大电路的输出电压与输入电流之比，即

（4）互导放大倍数（互导增益）

互导放大倍数是指放大电路的输出电流与输入电压之比，即

（5）功率放大倍数（功率增益）

功率放大倍数A_p是指放大电路的输出功率P_o和输入功率P_i之比，即

2.输入电阻

输入电阻R_i是从放大电路的输入端看进去的等效交流电阻，定义为放大电路的输入电压与输入电流的比值，即

根据图2-2可得到输入电压为与信号源之间的关系：

则可得到电压增益与源电压增益之间的关系：

由式（2-8）可知，若R_i＞＞R_s，则。输入电阻R_i是信号源的负载，R_i越大，放大电路从电压源索取的电流越小，输入电压越接近于，表明信号源的电压尽可能地加到了放大电路上。(www.xing528.com)

若信号源为电流源，为了保证电流源尽可能多地流入放大电路，就要求输入电阻越小越好。所以，对于一个技术指标，由于信号源不同，要求是不同的。

3.输出电阻

输出电阻R_o是在断开负载和信号源为零的情况下，从放大电路的输出端看进去的等效交流电阻。图2-2所示电路为负载开路时的输出电压，为负载电阻为R_L时的输出电压，为此

解得

由式（2-10）可见，输出电阻R_o越小，负载电阻R_L变化时，输出电压变化越小，越稳定，即放大电路带负载的能力越强。

若放大电路输出电流，要求流过负载的电流尽可能大，而且不受负载变化的影响，接近于电流源，这时要求输出电阻大。

图2-3 放大电路的输出电阻

另外一种计算输出电阻的方法如图2-3所示，将信号源短路（即），保留内阻R_s，将负载R_L开路（R_L→），在输出端外加交流电压，产生相应的电流，则输出电阻R_o等于与之比，即

4.非线性失真系数

放大电路中的晶体管等器件具有非线性。由于放大电路的非线性特性所引起的失真称为非线性失真。放大电路在正弦输入信号的作用下，测量其输出电压信号，并对输出电压信号进行谐波分析。输出电压信号的谐波成分总量与基波分量之比，即为非线性失真系数，其表达式为

式中，U₁为基波分量有效值；U₂、U₃、…为各次谐波分量的有效值。

5.最大不失真输出幅度

放大电路的最大不失真输出幅度是指放大电路的输出信号非线性失真系数不超过额定值时的最大输出幅值，一般用U_ommax或I_ommax表示。

6.通频带

由于放大电路中存在电抗性元件和晶体管的电容效应，所以放大电路对不同频率的输入信号具有不同的增益。放大电路增益与输入信号频率之间的关系如图2-4所示。图中增益基本不变的频率范围称为中频段，A_um为中频增益。当A_um下降到0.707A_um时所对应的信号频率为下限截止频率f_L和上限截止频率f_H，f_L和f_H之间的频带称为通频带，用f_BW表示，即

f_BW=f_H-f_L （2-14）

通频带越宽，表示放大电路能在更大的信号频率范围内进行不失真地放大，但是，通频带越宽，又使放大电路易受干扰和噪声的影响。在某些场合，如滤波电路中，又要求通频带窄。

图2-4 放大电路增益的频率特性

7.输出功率

放大电路向负载提供的输出功率为

式中，U_o和I_o为输出电压和输出电流的有效值；U_om和I_om为输出电压和输出电流的峰值。