X5043-F显然,只有当Ri>>Rs时,才能使Rs对信号的衰减作用大为减小。这就要求设计电路时,一般应尽量设法提高电压放大电路的输人电阻Ri。理想电压放大电路的输人电阻应为Ri→∞。此时,Ui=vs,信号免受衰减。

从上述分析可知,电压放大电路适用于信号源内阻Rs较小而且负载电阻RL较大的场合。

图1.4.2b的点画线框内是电流放大电路模型。与电压放大电路模型在形式上不同之处在输出回路,它是由受控电流源AISIi和输出电阻R。并联而成,其中Ii为输人电流,AIS为输出短路时(RL=0)的电流增益。受控电流源是另一种受控信号源,本例中控制信号是输人电流Ii。电流放大电路与外电路相连同样存在信号衰减问题。与电压放大电路相对应,衰减的产生是由于放大电路输出电阻R。和信号源内阻Rs分别在电路输出和输人端对信号电流的分流。由图1.4.2b可知,在输出端,RL和R。有如下的分流关系:

IO=AISIiRO/RL+RO              (1.4.8)

带负载RL时的电流增益为

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

在电路输人端,Rs和Ri有如下的分流关系:

Ii=IsRs/RS+Ri                             (1.4.10)

由此可见,只有当RO>>RL和Ri<<Rs时,才可使电路具有较理想的电流放大效果。

从电路特性可知,电流放大电路一般适用于信号源内阻Rs较大而负载电阻RL较小的场合。

图1.4.2c和d的点画线框内分别为互阻放大和互导放大电路模型。两电路的输出信号分别由受控电压源AROII和受控电流源Agsvi产生。在理想状态下,互阻放大电路要求输人电阻Ri=0且输出电阻RO=0,而互导放大电路则要求输人电阻Ri→∞,输出电阻RO→∞。电路中的⒕淘称为输出开路时的互阻增益,Ags称为输出短路时的互导增益。两模型的详细情况读者可自行分析。

根据信号源的戴维宁-诺顿等效变换原理,上述四种电路模型相互之间可以实现任意转换。例如,图1.4,2a所示电压放大电路模型的开路输出电压为AvOvi,而根据电流放大电路模型可得开路输出电压为AisIiR。且Ii=vi/Ri,令两电路等效,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两式。这样,其他三种电路模型都可转换为电压放大电路模型。同理可实现其他放大电路模型之间的转换。换言之,一个实际的放大电路原则上可以取四类电路模型中任意一种作为它的电路模型,但是根据信号源的性质和负载的要求,一般只有一种模型在电路设计或分析中概念最明确,运用最方便。例如,信号源为低内阻的电压源,要求输出为电压信号时,以选用电压放大电路模型为宜。而某种场合需要将来自高阻抗传感器的电流信号变换为电压信号时,则以采用互阻放大电路模型较合适,如此等等。

图1.4.2所有电路模型中,输入回路和输出回路之间都是相连的。然而,当前有许多工业控制设各及医疗设备,为了提高安全性和抗干扰能力,在前级信号预放大中,普遍采用所谓的隔离放大,即放大电路的输入与输出电路(包括供电电源)相互绝缘,输人与输出信号之间不存在任何公共参考点。这种类型的电压放大电路通过图14,3 隔离型放大电路模型所示。输人和输出之间有无公共参磁或光进行信号的传输,其模型如图1.4.3考点对本章所有内容和讨论没有影响。

某放大电路输人信号为10PA时,输出为500mv, 它的增益是多少?属于哪一类放大电路?

某电唱机拾音头内阻为1MΩ,输出电压为1V(有效值),如果直接将它与10Ω扬声器相接,扬声器上的电压为多少?如果在拾音头和扬声器之间接人一个放大电路,它的输人电阻Ri=1MΩ,输出电阻RO=10Ω,电压增益为1,试求这时扬声器上的电压。该放大电路使用哪一类电路模型最方便?

放大电路的性能指标是衡量它的品质优劣的标准,并决定其适用范围。这里主要讨论放大电路的输人电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等几项主要性能指标。

输入电阻,前述四种放大电路,不论使用哪种模型,其输入电阻Ri和输出电阻R。