详解信号的线性放大

信号

1.信号

信号是信息的载体或表达形式

信号的频谱

正弦信号

方波信号

满足狄里赫利条件，展开成傅里叶级数

附 狄里赫利条件:

函数在任意有限区间内连续，或只有有限个第一类间断点（当t从左或右趋于这个间断点时，函数有有限的左极限和右极限）

在一个周期内，函数有有限个极大值或极小值。

x(t)在单个周期内绝对可积，即

 

 

非周期信号

3.模拟信号和数字信号

模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。

数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。

处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。

4.电信号的电路表示

信号小结：

● 自然界及人类活动中的信号大多是非电信号，通过相应的传感器将它们转换为电信号才能被电子系统处理。

● 同一个信号既可以在时域中描述，也可以在频域中描述。 理论上许多非正弦信号的频谱范围都会延伸到无穷大，而电路的处理能力却是有限的。 通常将信号在某一频率点处截断，仅处理保留下来的有限频率范围内的信号。 当丢弃高于该频率的部分信号基本不影响信号特性时，保留下来的频率范围称为这种信号的带宽。 信号的频谱特性是设计电子电路频率响应指标的主要依据。

● 在时间上和幅值上均是连续的信号称为模拟信号，在时间上和幅值上均是离散的信号称为数字信号。 处理模拟信号的电路称为模拟电路。

● 任何电信号在电路中都可以等效为两种信号源电路，即戴维南等效电路和诺顿等效电路。

信号的线性放大

1.抽象层面的理解

 

线性放大的特点表现为任何一点的电压幅值被放大的程度完全相同，也反映了输入对输出的控制 。

2.实现线性放大的条件

放大后输出能量大于输入能量就要求：

放大电路需要能量供给

| A|>1，且保持常数

实际上，只有在一定的幅值范围和一定的频率范围内，放大电路的A才能基本保持常数。

非线性失真

用非线性失真系数来衡量放大电路的非线性失真程度：

Xo1是输出信号基波分量的有效值，Xok是各高次谐波分量的有效值，k为正整数

放大电路输出幅值有限导致的非线性失真

 

频率失真（线性失真）

当放大基波幅值的倍数大于放大二次谐波的倍数时，复合波形出现失真。

幅度失真：

放大电路对信号中不同频率分量的放大倍数不同而产生的失真。

此时的传输特性曲线

如果基波分量和二次谐波分量经放大电路产生不同的时延，则复合波形出现失真。

相位失真：

放大电路对信号中不同频率分量产生的时延不同而出现的失真

幅度失真和相位失真通常都是同时发生的，它们统称为频率失真，也称为线性失真。

频率失真与非线性失真的本质差别是，频率失真不会产生输入信号中没有的、新的频率分量，非线性失真则不然

信号的线性放大小结：　

● 线性放大是指信号经过放大电路后，任何一点的幅值都是按照相同的比例

变化，即放大电路输出的信号，除了幅值增大外，应是输入信号的重现。 输出波形的任何变形，都意味着产生了失真。 实现信号线性放大的条件是：在输入信号幅值范围内，放大电路增益 A 是常数； 在输入信号频带范围内，放大电路增益 A保持不变，时延相同，即放大电路的带宽要与信号的频带相匹配。

● 放大作用实质上是一种控制作用，体现了放大电路的输入对输出的控制。