SP6213EC5-2.7/TR现实生活中的绝大部分信号都不是单一频率的信号,它们频率的分布范围不尽相同。表1,5.1给出了某些典型信号的频率范围。放大这些不同的信号,放大电路的通频带应涵盖相应信号的频率范围。

从1.2节的讨论可知,理论上许多非正弦信号的频谱范围都延伸到无穷大,而放大电路的带宽却是有限的,并且相频响应也不能保持为常数。例如,图1,5.6a中输人信号由基波和二次谐波组成,如果受放大电路带宽所限制,基波增益较大,而二次谐波增益较小,于是输出电压波形产生了失真,这叫做幅度失真。同样,当放大电路对不同频率的信号产生的时延不同时也要产生失真,称为相位失真。在图1.5.6b中,如果放大后的二次谐波产生了一个时延,输出电压波形也会变形。应当指出,幅度失真和相位失真几乎是同时发生的,在图1.5.6中分开讨论这两种失真,只是为了方便读者理解。由傅里叶级数或傅里叶反变换也可反映出,无论频谱函数的幅度还是相位发生变化,相应的时放大电路的输人输出波形(a)幅度失真 (b)相位失真,放大电路的主要性能指标,某些典型信号的频率范围信号基波广艄波间函数波形都会由此而失真。幅度失真和相位失真总称为频率失真,它们都是由于线性电抗元件所引起的,所以又称为线性失真,以区别于由于元器件特性的非线性造成的非线性失真。

为将信号的频率失真限制在容许的范围内,则要求设计放大电路时正确估计信号的有效带宽(即包含信号主要能量或信息的频谱宽度),以使放大电路带宽与信号带宽相匹配。放大电路带宽过宽,往往造成噪声电平升高或生产成本增加。

语音系统放大电路带宽定在⒛Hz~⒛kHz,这与人类听觉的生理功能相匹配。由于人耳对音频信号的相位变化不敏感,所以不过多考虑放大电路的相频响应特性。但在有些情况下,特别是对信号的波形形状有严格要求的场合,确定放大电路的带宽还须兼顾其相频响应特性。

非线性失真,在1.4节曾提到,放大电路对信号的放大应是线性的。例如,可以通过图1.5.7a所示的电压传输特性曲线,来描述电压放大电路输出电压与输入电压的这种线性关系。这种描述放大电路输出量与输人量的关系曲线,称为放大电路的传输特性曲线。图1.5.7a中的电压传输特性是一条直线,表明输出电压

o。与输人电压vi具有线性关系,直线的斜率就是放大电路的电压增益。然而,实际的放大电路并非如此。由于构成放大电路的元器件本身是非线性的(将在第3、4、5章介绍),加之放大电路工作电源受有限电压的限制,所以,实际的传输特性不可能达到图1,5.7a所示的理想情况,较典型的情况应为图1.5.7b所示。由此看出,曲线上各点切线的斜率并不完全相同,表明放大电路的电压增益不能保持恒定,随输人电压的变化而变化。由放大电路这种非线性特性引起的失真称为非线性失真。从频域的角度看,非线性失真会使输出波形产生高次谐波分量。在设计和应用放大电路时,应尽可能使放大电路工作在线性区。对于图1.5.7b来说,应工作在曲线的中间部位,该部位的斜率基本相同。有放大电路的电压传输特性(a)理想特性 (b)实际特性.