放大电路性能
放大电路的性能指标是用来衡量其“好”与“坏”的客观参数，主要包括以下几个方面，可以按增益、阻抗、频率特性、失真/噪声、稳定性/效率等分类。
一、基本放大能力
| 指标 | 含义 | 常用表达式 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 电压增益 Av | 输出电压与输入电压之比 | Av=Vout/Vin | 最核心指标，可用倍数或 dB 表示 |
| 电流增益 Ai | 输出电流与输入电流之比 | Ai=Iout/Iin | 例如共射电路的 β=IC/IB |
| 功率增益 Ap | 输出功率与输入功率之比 | Ap=Av⋅Ai | 单位 dB，10log(Pout/Pin) |
注意：对于电压放大器，主要关注 AvAv；对于功率放大器（如功放），更关注 ApAp 和效率。
二、输入/输出阻抗
| 指标 | 含义 | 理想值（电压放大） | 影响 |
|---|---|---|---|
| 输入阻抗 Zin | 从输入端看进去的等效阻抗 | 高（尽量不拉低信号源电压） | 决定与前级或传感器的匹配程度 |
| 输出阻抗 Zout | 从输出端看进去的等效阻抗 | 低（驱动负载能力强） | 决定带载能力、抗干扰能力 |
例如：共射电路 Zin 中等（kΩ级），射极跟随器 Zin 高（几十kΩ~MΩ）、Zout 低（几十Ω）。
三、频率特性
| 指标 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
| 通频带（带宽）BW | 增益下降 3dB（-3dB）所对应的频率范围 | BW=fH−fL，音频放大要求 20Hz~20kHz |
| 上限截止频率 fH | 高频段增益下降 3dB 的点 | 受晶体管结电容、密勒效应限制 |
| 下限截止频率 fL | 低频段增益下降 3dB 的点 | 受耦合电容、旁路电容影响 |
| 增益带宽积（GBW） | GBW=Av⋅BW（常数，尤其对运放） | 例如 1MHz 运放，当 Av=10Av=10 时，可用带宽 100kHz |
对于宽带放大器（视频、射频）和音频放大器，频率响应平坦度也很重要。
四、失真
| 指标 | 含义 | 产生原因 |
|---|---|---|
| 非线性失真 | 输出信号波形相对于输入信号发生形状改变 | 三极管的非线性，输入信号过大进入饱和/截止区 |
| 谐波失真（THD） | 输出信号中新增的谐波分量总和与基波的比值 | 主要由非线性产生；Hi-Fi 功放要求 <0.1% |
| 互调失真（IMD） | 两个不同频率信号同时输入时产生的和频/差频分量 | 同样由非线性引起，对音频质量影响明显 |
| 交越失真 | 推挽输出级在信号过零点时产生的失真 | 乙类或甲乙类功放静态偏置不足导致 |
五、噪声性能
| 指标 | 含义 | 说明 |
|---|---|---|
| 等效输入噪声 en | 折合到输入端的噪声电压 | 越小越好，通常 nV/√Hz 量级 |
| 噪声系数（NF） | 输入信噪比 / 输出信噪比（dB） | 理想值 0dB，实际一般 1~10dB |
| 信噪比（SNR） | 信号功率与噪声功率之比 | 越高越好，单位 dB |
对微弱信号放大（如麦克风前置、射频LNA）噪声是首要考虑指标。
六、电源相关
| 指标 | 含义 | 说明 |
|---|---|---|
| 电源电压抑制比（PSRR） | 电源纹波对输出影响的程度 | 单位 dB，值越大抗电源干扰能力越强 |
| 效率（ηη） | 输出信号功率 / 电源总输入功率 | 对功率放大器重要（A类效率低，D类效率高） |
| 静态功耗 | 无信号时电路消耗的功率 | 影响电池续航、散热设计 |
七、稳定性与其他
| 指标 | 含义 | 说明 |
|---|---|---|
| 稳定性 | 放大电路是否会产生自激振荡 | 通常用相位裕度、增益裕度衡量 |
| 温度漂移 | 增益、静态工作点随温度变化 | 用 μV/∘CμV/∘C 表示，差分放大可抑制 |
| 最大不失真输出摆幅 | 输出信号不削波的最大峰值电压 | 受电源电压、静态工作点限制 |
| 建立时间 / 转换速率（SR） | 运放输出电压变化的最大速率（V/μs） | 影响大信号高频响应 |
总结表格（常用性能指标）
| 类别 | 核心指标 | 理想趋势 |
|---|---|---|
| 增益 | Av, Ai, Ap | 满足需求即可（太高易自激） |
| 阻抗 | Zin 高，Zout 低 | 高输入、低输出 |
| 频率 | 带宽足够宽，增益平坦 | 足够覆盖信号频带 |
| 失真 | THD, IMD 小 | 越小越好 |
| 噪声 | en, NF 小 | 越小越好 |
| 电源 | PSRR 高，效率高 | 高抑制、高效率 |
| 稳定性 | 不自激，相位裕度 >45° | 必须保证 |
这些指标往往相互制约：
提高增益可能降低带宽（GBW 常数）。
降低失真可能需要引入负反馈，从而降低增益。
提高效率（如 B 类、D 类）会引入交越失真或需要额外滤波。
设计放大电路需要根据具体应用（音频、射频、精密测量、功率驱动）权衡选择。