《放大电路动态分析》的学习教案主要讲解了放大电路在处理各种信号时的动态性能和主要技术指标。在分析放大电路时,我们首先需要理解交流通路的概念,即在低频小信号输入的情况下,将半导体器件视为线性电路进行等效。这一章的内容是电子电路分析的基础,因此对掌握相关技能的要求较高。
一、输入信号源和输出负载
1. 输入信号源
- 单端信号源:适用于单端与地之间输入信号的放大,常见类型包括电压源和电流源。
- 双端信号源(对称信号源):例如集成运算放大器,具有双端对称输入功能,常用于电桥电路,如电阻应变片电桥,可以测量材料受力的大小。
输入信号可以是:
- 正弦稳态信号:如音频信号,频率范围通常在几十赫至几十千赫,常见的来源是话筒输出的音频信号,幅度一般在几毫伏至几十毫伏。
- 慢变信号或直流信号:例如由温度传感器转换的信号,变化缓慢,直流输入信号需与静态值区分。
- 瞬变信号:变化迅速,需要放大电路有快速的瞬态响应。
2. 输出负载
- 放大电路的负载多样性决定了不同的性能要求,如高内阻的电压表需要大电压幅度输出,继电器线圈需要大电流输出,扬声器则需要足够的输出功率。
二、放大电路的主要性能指标
1. 增益(放大倍数)
- 开路电压增益:负载开路时的电压增益,反映放大电路的电压放大能力。
- 源电压增益:考虑输入信号源内阻影响的电压增益。
- 增益常用分贝(dB)表示,便于理解和计算。
2. 输入电阻(Ri)
- 输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻,定义为输入电压与输入电流之比。
- Ri越大,信号源内阻上电压降越小,放大电路获得的输入电压越接近信号源电压,影响源电压增益。
3. 输出电阻(Ro)
- 输出电阻是负载开路时从输出端看进去的等效电阻,反映带负载能力。
- Ro小则放大电路带负载能力强,输出接近恒压源。
4. 通频带
- 通频带由上限频率(fH)和下限频率(fL)定义,当放大倍数降低到中频段放大倍数的0.707倍时,对应的频率称为-3dB频率。
- 宽的通频带意味着放大电路能适应更广频率范围的信号,如扩音机电路,通频带应大于音频范围(20Hz~20kHz)。
5. 最大不失真输出幅度
- 最大不失真输出幅度是指放大电路在保持输出波形无非线性失真的情况下所能提供的最大输出幅度,它受到放大电路本身特性和电源限制的影响。
了解并掌握这些基本的动态性能指标,是深入学习和设计放大电路的关键。在实际应用中,我们需要根据具体需求,结合输入信号类型、负载要求以及电路性能参数,来合理选择和优化放大电路。通过实验和理论分析相结合的方式,可以更好地理解和掌握放大电路的动态行为。