SP6213EC5-2.7/TR現實生活中的絕大部分信號都不是單一頻率的信號,它們頻率的分布范圍不盡相同。表1,5.1給出了某些典型信號的頻率范圍。放大這些不同的信號,放大電路的通頻帶應涵蓋相應信號的頻率范圍。

從1.2節的討論可知,理論上許多非正弦信號的頻譜范圍都延伸到無窮大,而放大電路的帶寬卻是有限的,并且相頻響應也不能保持為常數。例如,圖1,5.6a中輸人信號由基波和二次諧波組成,如果受放大電路帶寬所限制,基波增益較大,而二次諧波增益較小,于是輸出電壓波形產生了失真,這叫做幅度失真。同樣,當放大電路對不同頻率的信號產生的時延不同時也要產生失真,稱為相位失真。在圖1.5.6b中,如果放大后的二次諧波產生了一個時延,輸出電壓波形也會變形。應當指出,幅度失真和相位失真幾乎是同時發生的,在圖1.5.6中分開討論這兩種失真,只是為了方便讀者理解。由傅里葉級數或傅里葉反變換也可反映出,無論頻譜函數的幅度還是相位發生變化,相應的時放大電路的輸人輸出波形(a)幅度失真 (b)相位失真,放大電路的主要性能指標,某些典型信號的頻率范圍信號基波廣艄波間函數波形都會由此而失真。幅度失真和相位失真總稱為頻率失真,它們都是由于線性電抗元件所引起的,所以又稱為線性失真,以區別于由于元器件特性的非線性造成的非線性失真。

為將信號的頻率失真限制在容許的范圍內,則要求設計放大電路時正確估計信號的有效帶寬(即包含信號主要能量或信息的頻譜寬度),以使放大電路帶寬與信號帶寬相匹配。放大電路帶寬過寬,往往造成噪聲電平升高或生產成本增加。

語音系統放大電路帶寬定在⒛Hz~⒛kHz,這與人類聽覺的生理功能相匹配。由于人耳對音頻信號的相位變化不敏感,所以不過多考慮放大電路的相頻響應特性。但在有些情況下,特別是對信號的波形形狀有嚴格要求的場合,確定放大電路的帶寬還須兼顧其相頻響應特性。

非線性失真,在1.4節曾提到,放大電路對信號的放大應是線性的。例如,可以通過圖1.5.7a所示的電壓傳輸特性曲線,來描述電壓放大電路輸出電壓與輸入電壓的這種線性關系。這種描述放大電路輸出量與輸人量的關系曲線,稱為放大電路的傳輸特性曲線。圖1.5.7a中的電壓傳輸特性是一條直線,表明輸出電壓

o。與輸人電壓vi具有線性關系,直線的斜率就是放大電路的電壓增益。然而,實際的放大電路并非如此。由于構成放大電路的元器件本身是非線性的(將在第3、4、5章介紹),加之放大電路工作電源受有限電壓的限制,所以,實際的傳輸特性不可能達到圖1,5.7a所示的理想情況,較典型的情況應為圖1.5.7b所示。由此看出,曲線上各點切線的斜率并不完全相同,表明放大電路的電壓增益不能保持恒定,隨輸人電壓的變化而變化。由放大電路這種非線性特性引起的失真稱為非線性失真。從頻域的角度看,非線性失真會使輸出波形產生高次諧波分量。在設計和應用放大電路時,應盡可能使放大電路工作在線性區。對于圖1.5.7b來說,應工作在曲線的中間部位,該部位的斜率基本相同。有放大電路的電壓傳輸特性(a)理想特性 (b)實際特性.