X5043-F顯然,只有當(dāng)Ri>>Rs時(shí),才能使Rs對(duì)信號(hào)的衰減作用大為減小。這就要求設(shè)計(jì)電路時(shí),一般應(yīng)盡量設(shè)法提高電壓放大電路的輸人電阻Ri。理想電壓放大電路的輸人電阻應(yīng)為Ri→∞。此時(shí),Ui=vs,信號(hào)免受衰減。

從上述分析可知,電壓放大電路適用于信號(hào)源內(nèi)阻Rs較小而且負(fù)載電阻RL較大的場(chǎng)合。

圖1.4.2b的點(diǎn)畫線框內(nèi)是電流放大電路模型。與電壓放大電路模型在形式上不同之處在輸出回路,它是由受控電流源AISIi和輸出電阻R。并聯(lián)而成,其中Ii為輸人電流,AIS為輸出短路時(shí)(RL=0)的電流增益。受控電流源是另一種受控信號(hào)源,本例中控制信號(hào)是輸人電流Ii。電流放大電路與外電路相連同樣存在信號(hào)衰減問(wèn)題。與電壓放大電路相對(duì)應(yīng),衰減的產(chǎn)生是由于放大電路輸出電阻R。和信號(hào)源內(nèi)阻Rs分別在電路輸出和輸人端對(duì)信號(hào)電流的分流。由圖1.4.2b可知,在輸出端,RL和R。有如下的分流關(guān)系:

IO=AISIiRO/RL+RO              (1.4.8)

帶負(fù)載RL時(shí)的電流增益為

AI=IO/II=AISRO/RL+RO                     (1.4.9)

在電路輸人端,Rs和Ri有如下的分流關(guān)系:

Ii=IsRs/RS+Ri                             (1.4.10)

由此可見(jiàn),只有當(dāng)RO>>RL和Ri<<Rs時(shí),才可使電路具有較理想的電流放大效果。

從電路特性可知,電流放大電路一般適用于信號(hào)源內(nèi)阻Rs較大而負(fù)載電阻RL較小的場(chǎng)合。

圖1.4.2c和d的點(diǎn)畫線框內(nèi)分別為互阻放大和互導(dǎo)放大電路模型。兩電路的輸出信號(hào)分別由受控電壓源AROII和受控電流源Agsvi產(chǎn)生。在理想狀態(tài)下,互阻放大電路要求輸人電阻Ri=0且輸出電阻RO=0,而互導(dǎo)放大電路則要求輸人電阻Ri→∞,輸出電阻RO→∞。電路中的⒕淘稱為輸出開(kāi)路時(shí)的互阻增益,Ags稱為輸出短路時(shí)的互導(dǎo)增益。兩模型的詳細(xì)情況讀者可自行分析。

根據(jù)信號(hào)源的戴維寧-諾頓等效變換原理,上述四種電路模型相互之間可以實(shí)現(xiàn)任意轉(zhuǎn)換。例如,圖1.4,2a所示電壓放大電路模型的開(kāi)路輸出電壓為AvOvi,而根據(jù)電流放大電路模型可得開(kāi)路輸出電壓為AisIiR。且Ii=vi/Ri,令兩電路等效,于是有

AUOUI=AISIIRO=AISUI/RIRO                    (1.4.11)

即可得AvO=AISRO/Ri。同理可得AUO=ARO/Ri和AvOOAgsRO兩式。這樣,其他三種電路模型都可轉(zhuǎn)換為電壓放大電路模型。同理可實(shí)現(xiàn)其他放大電路模型之間的轉(zhuǎn)換。換言之,一個(gè)實(shí)際的放大電路原則上可以取四類電路模型中任意一種作為它的電路模型,但是根據(jù)信號(hào)源的性質(zhì)和負(fù)載的要求,一般只有一種模型在電路設(shè)計(jì)或分析中概念最明確,運(yùn)用最方便。例如,信號(hào)源為低內(nèi)阻的電壓源,要求輸出為電壓信號(hào)時(shí),以選用電壓放大電路模型為宜。而某種場(chǎng)合需要將來(lái)自高阻抗傳感器的電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)時(shí),則以采用互阻放大電路模型較合適,如此等等。

圖1.4.2所有電路模型中,輸入回路和輸出回路之間都是相連的。然而,當(dāng)前有許多工業(yè)控制設(shè)各及醫(yī)療設(shè)備,為了提高安全性和抗干擾能力,在前級(jí)信號(hào)預(yù)放大中,普遍采用所謂的隔離放大,即放大電路的輸入與輸出電路(包括供電電源)相互絕緣,輸人與輸出信號(hào)之間不存在任何公共參考點(diǎn)。這種類型的電壓放大電路通過(guò)圖14,3 隔離型放大電路模型所示。輸人和輸出之間有無(wú)公共參磁或光進(jìn)行信號(hào)的傳輸,其模型如圖1.4.3考點(diǎn)對(duì)本章所有內(nèi)容和討論沒(méi)有影響。

某放大電路輸人信號(hào)為10PA時(shí),輸出為500mv, 它的增益是多少?屬于哪一類放大電路?

某電唱機(jī)拾音頭內(nèi)阻為1MΩ,輸出電壓為1V(有效值),如果直接將它與10Ω揚(yáng)聲器相接,揚(yáng)聲器上的電壓為多少?如果在拾音頭和揚(yáng)聲器之間接人一個(gè)放大電路,它的輸人電阻Ri=1MΩ,輸出電阻RO=10Ω,電壓增益為1,試求這時(shí)揚(yáng)聲器上的電壓。該放大電路使用哪一類電路模型最方便?

放大電路的性能指標(biāo)是衡量它的品質(zhì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),并決定其適用范圍。這里主要討論放大電路的輸人電阻、輸出電阻、增益、頻率響應(yīng)和非線性失真等幾項(xiàng)主要性能指標(biāo)。

輸入電阻,前述四種放大電路,不論使用哪種模型,其輸入電阻Ri和輸出電阻R。