测控技术与仪器专业英语 习题答案 作者 张凤登 unit-6-放大器-参考译文及练习答案

1、 22 UNIT 6 放大器放大器 参考译文参考译文: 6.1 电压与电流放大器的区别电压与电流放大器的区别 如果要把放大级当作电压放大器用，在信号源两端接上放大器后，必须使信号源电压 不受影响；因此，放大器的输入电阻必须比信号源电阻高得多。而且在接上负载后，必须使 放大器的输出电压基本上不受影响；因此，输出电阻必须比负载电阻低得多。假设这些对于 电阻的条件都得到满足， 那么放大器的总电压增益就可以等于各级电压增益的乘积； 或者说 （这是同一事实的另一种表达方式） 放大器的总电压增益只不过等于以分贝表示的各级电压 增益的总和。 当把电流放大器接在信号源上时，放大器的接上必须使信号源电流不受影响；因此， 放大器的输入电阻必须比信号源电阻要小。 放大器的输出电流在接上负载时应不受影响； 因 此，输出电阻应该比负载电阻要高。假设这些对于电阻的条件都得到满足，那么放大器的总 电流增益就可以等于各级电流增益的乘积；或者说（这是同一事实的另一种表达方式）放大 器的总电流增益只不过等于以分贝表示的各级电流增益的总和。 表 6-1 列出电压放大器和电流放大器对电阻的要求。由此可以推论，给定的放大器可以

2、 作为电压放大器或电流放大器。 表表 6-1 电压放大器和电流放大器中信号源电阻与负载电阻的条件电压放大器和电流放大器中信号源电阻与负载电阻的条件 放大器类型 信号源电阻 (RS) 负载电阻 (RL) 电压放大器 RSrin RLrout rin: 放大器输入电阻。 rout: 放大器输出电阻。 例如，假设放大器的输入电阻与输出电阻都为 1k，如果 RS=100，RL=10k，那么最 好把放大器当作电压放大器用；反之，如果 RS=10k，RL=100，那么最好把放大器当作电 流放大器用。 把这些理论上所考虑的东西用到实际晶体管电路时，必须采取一些预防措施。例如， 如把双极型晶体管接在低阻的信号源（作为电压放大器）时，输入电阻的变化会造成严重的 失真。为了使失真成为极小，必须使信号源电阻大于输入电阻；这就提醒我们，双极型晶体 管本质上就是一个电流放大器。场效应管（FET）的输入电阻非常高，要接在一个更高的信 号源电阻上（作为电流放大器）是不切实际的。当然，可以在场效应管的输入端并联一个低 电阻，可是这就把场效应管的高输入电阻这一重要的特性白白地浪费了；这就提醒我们，场 效应管本质上是一个

3、电压放大器。 6.2 放大系统的功能放大系统的功能 无论应用在何种场合，放大器都有一些必须完成的功能。了解这些功能，对于理解放 大器的工作原理是至关重要的。图 6-1 为放大系统的方框图，图中三角形即为放大器，每个 三角形表示放大器的每个级， 在这个特定的放大系统中有三个放大器， 一级放大器包括一个 有源器件和若干其它元件， 小信号放大器用在三级放大系统的第一级， 最右边的放大器是输 出级放大器，使输出放大器工作的信号要大得多。输出级常称作大信号放大器，或功率放大 器。实际中，这种放大器常用于控制相当大的电流或电压，因为功率是电流与电压的乘积。 23 在放大系统中，信号必须产生并作用于输入端，这个信号因不同的系统变化很大。在 立体声唱机中，这个信号由唱机的唱片产生，唱片纹道的变化转化成电信号。这个信号再作 用于系统的输入端， 这个信号的幅度被放大器放大到适当的值。 许多不同的输入信号源可用 于放大系统的输入。另一些系统中，信号可由输入装置产生，传感器就具有这种功能。输入 传感器把一种形式的能量变换成另一种。话筒、唱机拾音器和磁头是典型的输入传感器。输 入信号也可通过空气接收。 天线线圈

4、和天线网络就是这类系统的输入传感器。 天线把电磁波 变换成射频电压信号，这信号然后由系统的其余部分处理。 被放大系统处理的信号最终作用于输出换能器，这种换能器把电信号转换成其它形式 的信号。 在声音系统中， 扬声器是输出换能器， 它把电信号转换成声音信号， 换能功能完成， 扬声器就完成了工作。电灯、电机、继电器、变压器和电感器都常被认为是换能器。输出换 能器还被看作是系统的负载。 为了使放大系统工作，必须向它提供电能，一个直流电源就能完成这个功能。每个放 大器由一个较纯的直流电源供电。在大多数放大系统中，交流是主要的能源，然后由交流变 直流、滤波、在有些系统中还需稳压，然后用于放大器。放大器的放大质量很依赖直流电源 电压，一些便携立体声放大器可由电池供电。 6.3 运算放大器运算放大器 今天，电气和电子工程领域中的幅度控制功能主要通过运算放大器来实现。一个运算 放大器或 op-amp 是高性能的直接耦合放大器电路，其中包含多个晶体管元件。整个组件建 立在一个小型硅衬底上，并被封装为集成电路（IC） 。这种类型的 IC 能对从直流到几百万赫 兹的信号进行高增益放大。 运算放大器是拥有差分

5、输入的模块化多级放大器件。 这种组合单元的特性接近理想放大 器，这些理想特性包括电压增益无限大，输入阻抗无穷大，输出阻抗为零，两个输入相等时 输出电压为零，以及高带宽等。 在实践中，运算放大器实际上难以实现理想放大器的特性。然而，它的特性的确与理想 特性相当接近。在输入阻抗约为 2M 时，运算放大器的开环增益在 20 万范围内，输出阻 抗相当低，其值在 50 的范围内或在更小的范围内。它的带宽或放大不同频率信号的能力 相当高。但是，随着频率的增加，增益有下降或滚降的倾向。滚降速率为-20dB/十倍频程 （-20dB/decade） 。十倍频程（decade）是指 10 与前一值的积。放大作用随频率的增加不断 下降，直到输出等于输入。 运算放大器常用来进行象加法或积分这样的数学运算，其正确功能系由负反馈电路的 元件和电路安排来支配。运算放大器的原理可以探讨如下。 24 图 6-2 表示一个高增益电流放大器，其串联的输入阻抗为 Z1，反馈阻抗为 Z2。送给放 大器的电流 ib为 binfb iii=- (6-1) 式中，iin=Vin/Z1，而 ifb=Vout/Z2。 如果放大器的增益很

6、高，ib便会很小，可以忽略不计。那么，输入电流便近似地等于反 馈电流， infb ii= (6-2) 故 12 / inout VZVZ= - (6-3) 放大器的有效增益便为 21 / outin VVZZ= - (6-4) 现在我们考虑一下图 6-3 的电路，它示出两个电压 V1和 V2与输出电压一起分别经过阻 值相等的电阻把电流馈送至放大器。再假定 ib=0， 可得 12 / out VRVRVR+= - (6-5) 因而 Vout=(V1+V2) (6-6) 即放大器的输出电压等于这两个输入电压之和。 显然，这个电路可以推广到包括任何数目的输入电压。此外，如将 V2倒相， Vout=(V1 - V2) (6-7) 那么，输出电压便等于两输入电压的差。 最后，考虑一下图 6-4 的电路。反馈电流为 / out dQ dtC dVdt= - (6-8) 如再假定放大器的输入电流 ib为零， 那么 / inout VRC dVdt= - (6-9) 因而 dVout/dt=dVin/RC (6-10) 故 1 outin VV dt RC = - (6-11) 即放大器的输出电压等于

7、输入电压的时间积分。显然，这是密勒（Miller）积分器电路。 图 6-5 表示运算放大器比较电路。它的作用是，输出电压 Vout的极性为输入电压（V1 和 V2）的函数。请记住，输出电压的极性与反相端的信号异相 180，而和正相端输入的信 号同相。如果输入信号 V1大于 V2（两者都为正） ，则输出电压为负。相似地，如果 V2的信 号大于 V1信号 （两者都为正） ， 则输出电压将为正号。 此外， 如果两输入信号相等， 即 V1=V2， 25 输出电压将为零值。很显然，在数字电路的工作中将使用运算放大器比较电路。比较电路根 据两个输入信号的电平，产生相当于逻辑电平（正或负）的输出电压。 练习答案练习答案: 1. Answer the following questions. (1) The input resistance of the amplifier must be high compared with the resistance of the signal source. (2) The output resistance must be low compared with

8、 load resistance. (3) The overall voltage gain of the amplifier can be given. Yes, there is. When expressed in decibels, it can be added to give the overall gain of the amplifier. (4) The input resistance of the amplifier must be small compared with the resistance of the signal source. (5) The output resistance of the amplifier must be high compared with the load resistance. (6) The overall current gain of the amplifier can be given. Yes, there is. When expressed in decibels, it can be added to

9、give the overall gain of the amplifier. (7) A given amplifier can behave as a voltage or current amplifier. (8) The advantage of using FET as voltage amplifier is that the transistor has a high input resistance and works with little power. 2. Choose the right words or phrases and change them into appropriate forms if necessary to replace the underlined parts in the following. (1) reaches a conclusion (2) essentially (3) is composed of (4) developed (5) In fact (6) adjusted (7) rests on (8) In spite of (9) powered (10) be put into use in 3. Select the best choices to complete the article. (1) properly (2) together (3) most (4) is connected (5) reduce 习题习题 3 参考译文参考译文： 在许多系统中，单级放大不能提供所期望的信号输出水平，二级或多级放大器连在一 起以增加总的增益。 系统级间必须正确耦合使其正常工作。 耦合指把放大器连接在一起的方 法。通过耦合元件，被处理的信号在级间传递。 目前，放大器级间耦合采用几种方法。三种很常用的方法是：电容耦合、直接耦合和 变压器耦合。 每种耦合方式都有特定的应用。 在大多数放大装置中， 输出电压大于输入电压。 如某级的输出和下一级的输入直接连接， 这种电压差将引起问题， 将会产生信号失真和元件 损坏。正确的耦合将减少

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