纪客老白【每日答疑】低噪声弱信号的精密放大电路中，为什么要用功率来表述呢？

学生提问如下：
在低噪声弱信号的精密放大电路中，我们常常关注的是信号电压的幅值和噪声的相对大小，而不是其功率大小。但是信噪比和噪声系数的定义都是以功率相比较的，我觉得信噪比直接用信号电压的幅值和噪声的幅值相比能更好的反应电路的品质，也更形象易于理解，为什么要用功率来表述呢？请白老师谈谈看法，非常感谢。在电路系统中，除了音响之外，哪些场景需关注功率放大？从提取微弱信号的角度考虑，功率放大相比较电压放大而言，个人觉得意义不大。感谢白老师指点。

白纪龙老师解答：
(1)首先这是一个非常典型的问题，很多人其实很容易把小信号放大和功率放大混为一谈。
(2)小信号放大我们一般都是电压的放大，我们不做功率的放大，而功率的放大之前我们都会有电压放大。
(3)我们以音频放大电路为例给大家说明:

A.首先大家看这个图，我们的音频信号其实其首先是个小信号，所以我们需要做的第一步就是对小信号进行放大。一般都是电压的放大，电压的放大我们可以通过晶体管也可以通过运放。主要是运放来实现。
B.但是存在一个问题，即使我们用多级放大假如说通过运放进行了放大，则其最终放大的也只是电压信号但是并没有放大电流，这个时候怎么办呢，大家也知道喇叭对电流的需求也挺大的一般都是A级。比如说2A。
C.假如说我们前边通过运放讲小信号的音频信号放大到15V然后我们直接链接喇叭，大家也知道喇叭的电阻非常小，比如说8Ω，这个时候我们运放需要输出的电流=15/8＞2A,大家觉得可能吗？显然不可能，因为我们运放输出的电流一般也都是在几十mA这样。
D.所以这个时候我们就需要功率放大器出场了，我们功率放大器不知可以放大电压也可以实现电流方法，最终就可以驱动我们的喇叭发出声音。
(4)针对于噪声我们为什么要功率的方式的表达，这其实涉及到了一个很重要的概念SNR,所谓的SNR.指的是signal noise ratio即所谓的信噪比。

信噪比的定义如图所示，可以是功率比也可以是电压比，但是如果是电压比的话是rms值即均方根值，为什么呢？而且功率比也是平均值为什么呢？其实最主要的原因是我们的噪声一般都是全频率范围分布，所以要想表征噪声的信息，我们也必须找到全频率范围的参数，所以平均功率或者均方根值电压他其实都是一种全频率单位的参数，也带代表了其关键信息！