大多數(shù)放大器的特性可以由一系列的參數(shù)來描述。而本文具體從這些參數(shù)具體的講解了放大器的特性:增益、理想頻率特性、輸出動(dòng)態(tài)范圍、帶寬與上升時(shí)間、建立時(shí)間與失調(diào)、回轉(zhuǎn)率、噪聲、效率、線性度
1、增益是指放大器能在多大程度上增大信號的幅值。該參數(shù)常用分貝(dB)來度量。 用數(shù)學(xué)語言來說,增益等于輸出幅值除以輸入幅值。(對功率放大器而言,用分貝表示的增益可以由此關(guān)系式計(jì)算:G(dB)=10log(Pout/Pin)(Electrical))。
2、理想頻率特性增益為常數(shù),相移與頻率成正比。 即放大器對不同頻率的信號具有相同的放大量,并且對任何頻率的信號的相移均為零。
3、輸出動(dòng)態(tài)范圍輸出動(dòng)態(tài)范圍,常用dB為單位給出,是指最大與最小有用輸出幅值之間的范圍。因?yàn)樽畹偷挠杏梅凳芟抻谳敵鲈肼,所以稱之為放大器的動(dòng)態(tài)范圍。
4、帶寬與上升時(shí)間放大器的帶寬(BW)常定義為低頻與高頻半功率點(diǎn)之間的差值。因而也就是常說的-3dB BW。有時(shí)也定義在其它的響應(yīng)容差下的帶寬 (-1dB,-6dB等等。)。 舉例來說,一個(gè)好的音頻放大器的-3dB帶寬將在二十赫茲到兩萬赫茲左右(正常人的聽覺頻率范圍)。 放大器的上升時(shí)間是指當(dāng)階躍信號輸入時(shí),輸出端由其最終輸出幅度值10%變化到90%時(shí)所化的時(shí)間。 對于高斯響應(yīng)系統(tǒng)(或一個(gè)簡單的RC振蕩回路),上升時(shí)間大約可以表達(dá)為: Tr * BW = 0.35, 其中 BW 的單位是Hz,Tr 的單位是秒.
5、建立時(shí)間與失調(diào)是指輸出幅值建立于最終幅值的某個(gè)比值(比如0.1%)以內(nèi)時(shí)所花的時(shí)間。
6、回轉(zhuǎn)率迴轉(zhuǎn)率(slew rate)是指輸出電壓變量的變化率,常定義為伏特/每秒(或微秒)。
7、噪聲是對在放大過程中引入噪聲多少的一個(gè)量度。噪聲是電學(xué)器件和元件中不受歡迎卻無法避免的。噪聲由放大器零輸入時(shí)輸出的分貝或輸出電壓峰值來度量。
8、效率效率用來量度多少輸入能量是應(yīng)用于放大器輸出的。甲類(A類)放大器效率十分低下,約在10-20%之間,最大不超過25%。現(xiàn)代甲乙類(AB類)放大器一般效率都在35-55%之間,理論值可達(dá)78.5%。有報(bào)道說商用的丁類(D類)放大器的效率可高達(dá)97%。放大器的效率限制了總功耗中有用部分所占的比例。注意,效率越高的放大器散熱量越小,通常在幾個(gè)瓦特的設(shè)計(jì)中也無需風(fēng)扇。
9、線性度理想放大器應(yīng)當(dāng)是完全線性器件,但是實(shí)際的放大器僅在某些實(shí)際限制下是線性的。當(dāng)驅(qū)動(dòng)放大器的信號增大后,輸出也隨之增大,直到達(dá)到某個(gè)電壓值,使得放大器的某部分達(dá)到飽和從而不能再增大輸出了,稱之為截止失真(削峰失真)。 有些放大器在設(shè)計(jì)中通過某種可控途徑來解決這個(gè)問題,即以犧牲增益為代價(jià)換取較小的失真。其結(jié)果是一種補(bǔ)償效應(yīng),即(如果放大器是音頻放大器的話)大大減少聽起來不悅耳的聲音。對于這些放大器,其增益比小信號時(shí)小1dB時(shí)的輸入功率(或輸出功率)定義為1dB補(bǔ)償點(diǎn)。 線性度是一個(gè)關(guān)鍵的問題,目前有很多技術(shù)來避免非線性帶來的影響,比如前饋、預(yù)矯正、后矯正、包跡抑制還原(波包消除重建)、用非線性元件實(shí)現(xiàn)線性放大(LINC)、CALLUM、Cartesian 反饋……
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