詳解信號的線性放大

信號

1.信號

信號是信息的載體或表達(dá)形式

信號的頻譜

正弦信號

方波信號

滿足狄里赫利條件，展開成傅里葉級數(shù)

附 狄里赫利條件:

函數(shù)在任意有限區(qū)間內(nèi)連續(xù)，或只有有限個(gè)第一類間斷點(diǎn)（當(dāng)t從左或右趨于這個(gè)間斷點(diǎn)時(shí)，函數(shù)有有限的左極限和右極限）

在一個(gè)周期內(nèi)，函數(shù)有有限個(gè)極大值或極小值。

x(t)在單個(gè)周期內(nèi)絕對可積，即

?

?

非周期信號

3.模擬信號和數(shù)字信號

模擬信號：在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號。

數(shù)字信號：在時(shí)間和幅值上都是離散的信號。

處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。

4.電信號的電路表示

信號小結(jié)：

● 自然界及人類活動(dòng)中的信號大多是非電信號，通過相應(yīng)的傳感器將它們轉(zhuǎn)換為電信號才能被電子系統(tǒng)處理。

● 同一個(gè)信號既可以在時(shí)域中描述，也可以在頻域中描述。 理論上許多非正弦信號的頻譜范圍都會延伸到無窮大，而電路的處理能力卻是有限的。 通常將信號在某一頻率點(diǎn)處截?cái)啵瑑H處理保留下來的有限頻率范圍內(nèi)的信號。 當(dāng)丟棄高于該頻率的部分信號基本不影響信號特性時(shí)，保留下來的頻率范圍稱為這種信號的帶寬。 信號的頻譜特性是設(shè)計(jì)電子電路頻率響應(yīng)指標(biāo)的主要依據(jù)。

● 在時(shí)間上和幅值上均是連續(xù)的信號稱為模擬信號，在時(shí)間上和幅值上均是離散的信號稱為數(shù)字信號。 處理模擬信號的電路稱為模擬電路。

● 任何電信號在電路中都可以等效為兩種信號源電路，即戴維南等效電路和諾頓等效電路。

信號的線性放大

1.抽象層面的理解

?

線性放大的特點(diǎn)表現(xiàn)為任何一點(diǎn)的電壓幅值被放大的程度完全相同，也反映了輸入對輸出的控制 。

2.實(shí)現(xiàn)線性放大的條件

放大后輸出能量大于輸入能量就要求：

放大電路需要能量供給

| A|>1，且保持常數(shù)

實(shí)際上，只有在一定的幅值范圍和一定的頻率范圍內(nèi)，放大電路的A才能基本保持常數(shù)。

非線性失真

用非線性失真系數(shù)來衡量放大電路的非線性失真程度：

Xo1是輸出信號基波分量的有效值，Xok是各高次諧波分量的有效值，k為正整數(shù)

放大電路輸出幅值有限導(dǎo)致的非線性失真

?

頻率失真（線性失真）

當(dāng)放大基波幅值的倍數(shù)大于放大二次諧波的倍數(shù)時(shí)，復(fù)合波形出現(xiàn)失真。

幅度失真：

放大電路對信號中不同頻率分量的放大倍數(shù)不同而產(chǎn)生的失真。

此時(shí)的傳輸特性曲線

如果基波分量和二次諧波分量經(jīng)放大電路產(chǎn)生不同的時(shí)延，則復(fù)合波形出現(xiàn)失真。

相位失真：

放大電路對信號中不同頻率分量產(chǎn)生的時(shí)延不同而出現(xiàn)的失真

幅度失真和相位失真通常都是同時(shí)發(fā)生的，它們統(tǒng)稱為頻率失真，也稱為線性失真。

頻率失真與非線性失真的本質(zhì)差別是，頻率失真不會產(chǎn)生輸入信號中沒有的、新的頻率分量，非線性失真則不然

信號的線性放大小結(jié)：　

● 線性放大是指信號經(jīng)過放大電路后，任何一點(diǎn)的幅值都是按照相同的比例

變化，即放大電路輸出的信號，除了幅值增大外，應(yīng)是輸入信號的重現(xiàn)。 輸出波形的任何變形，都意味著產(chǎn)生了失真。 實(shí)現(xiàn)信號線性放大的條件是：在輸入信號幅值范圍內(nèi)，放大電路增益 A 是常數(shù)； 在輸入信號頻帶范圍內(nèi)，放大電路增益 A保持不變，時(shí)延相同，即放大電路的帶寬要與信號的頻帶相匹配。

● 放大作用實(shí)質(zhì)上是一種控制作用，體現(xiàn)了放大電路的輸入對輸出的控制。