本页使用了标题或全文手工转换

放大器

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
放大器

放大器英语Amplifier)一般而言是指能够使用较小的能量来控制较大能量的任何器件。现在,在日常使用中,这个名词常常是指放大器電路,经常用于音频应用中。

一个放大器的输入输出关系——常常表示为一个与输入频率相关的函数,这个关系称为放大器的传输函数,同时这个传输函数的系数定义为增益

放大器的基本特性[编辑]

大多数放大器的特性可以由一系列的参数来描述。

增益[编辑]

增益是指放大器能在多大程度上增大信号的幅值。该参数常用分贝(dB)来度量。用数学语言来说,增益等于输出幅值除以输入幅值。(对功率放大器而言,用分贝表示的增益可以由此关系式计算:G(dB)=10log(Pout/Pin)(Electrical))。

理想频率特性[编辑]

放大器對於不同的頻率有不同的轉換倍率,一個放大器會有最佳的放大波段,即聽音樂時調整的EQ.

输出动态范围[编辑]

输出动态范围,常用dB为单位给出,是指最大与最小有用输出幅值之间的范围。因为最低的有用幅值受限于输出噪声,所以称之为放大器的动态范围。

带宽与上升时间[编辑]

放大器的带宽(BW)常定义为低频与高频半功率点之间的差值。因而也就是常说的-3dB BW。有时也定义在其它的响应容差下的带宽(-1dB,-6dB等等。)。举例来说,一个好的音频放大器的-3dB带宽将在二十赫兹到两万赫兹左右(正常人的听觉频率范围)。

放大器的上升时间是指当阶跃信号输入时,输出端由其最终输出幅度值10%变化到90%时所用的时间。对于高斯响应系统(或一个简单的RC振荡回路),上升时间大约可以表达为:

Tr \cdot BW = 0.35,其中BW的单位是Hz,Tr的单位是秒。

建立时间与失调[编辑]

是指输出幅值建立于最终幅值的某个比值(比如0.1%)以内时所花的时间。

压摆率[编辑]

压摆率(slew rate)是指输出電壓变量的变化率,常定义为伏特/每秒(或微秒)。

噪声系数[编辑]

是对在放大过程中引入噪声多少的一个量度。噪声是电学器件和元件中不受欢迎却无法避免的。噪声由放大器零输入时輸出的分贝或输出電壓峰值来度量。也可由输入信号和输出信号的信噪比差值确定,输出信号信噪比恶化了多少dB,则该放大器的噪声系数就是多少dB。

效率[编辑]

效率用来量度多少输入能量是应用于放大器输出的。甲类(A类)放大器效率十分低下,约在10-20%之间,最大不超过25%。现代甲乙类(AB类)放大器一般效率都在35-55%之间,理论值可达78.5%。有报道说商用的丁类(D类)放大器的效率可高达97%。放大器的效率限制了总功耗中有用部分所占的比例。注意,效率越高的放大器散热量越小,通常在几个瓦特的设计中也无需风扇。

线性度[编辑]

理想放大器应当是完全线性器件,但是实际的放大器仅在某些实际限制下是线性的,其他情况下均会出现失真。当驱动放大器的信号增大后,输出也随之增大,直到达到某个电压值,使得放大器的某部分达到饱和从而不能再增大输出了,称之为“截止失真”(削顶失真、削峰失真)。同样的,存在着“饱和失真”(削底失真)。失真的原因与晶体管的特性以及静态工作点的选择密切相关。

有些放大器在设计中通过某种可控途径来解决这个问题,即以牺牲增益为代价换取较小的失真。其结果是一种补偿效应,即(如果放大器是音频放大器的话)大大減少听起来不悅耳的聲音。对于这些放大器,其增益比小信号时小1dB时的输入功率(或输出功率)定义为1dB补偿点。

线性度是一个关键的问题,目前有很多技术来避免非线性带来的影响,比如前馈预矫正、后矫正、包迹抑制还原(波包消除重建)、用非线性元件实现线性放大(LINC)、CALLUM、Cartesian反馈……

放大器電路[编辑]

对于不同的应用,电子放大器有很多种类。

最普通的一类放大器就是电子放大器,常应用于广播电视发射台接收器高傳真(hi-fi)立体声装置,微型计算机和其它电子数字装置,以及其他仪表放大器。它最关键的元件是有源器件,比如真空管晶体管

功率放大器[编辑]

放大器常依据通过放大器件的输入信号(正弦波)的导通角(有时也称为angle of flow)来分类;詳见功率放大器類型

真空管放大器(閥式)放大器[编辑]

The glow from four "Electro Harmonix KT88" brand power tubes lights up the inside of a Traynor YBA-200吉他放大器

電晶體放大器[编辑]

此主動元件的基本角色就是放大輸入訊號,產生一個顯著的放大訊號。放大的倍率(順向增益)是由主動元件和外部電路所共同決定的。在電晶體放大器裡常用的主動元件是雙極性電晶體(BJT)和金氧半場效應電晶體(MOSFET)。應用非常多樣化,常見的如家用音響的聲音放大器、半導體設備的高功率射頻訊號發射機、射頻或微波訊號的無線電收發機。

運算放大器(op-amps)[编辑]

運算放大器是一種積體電路式放大器,主要由外部的回授來決定其轉移函數或增益。ewrew

影像放大器[编辑]

本類放大器處理頻寬高於5MHz的影像訊號。為了呈現可接受的電視畫面,對於步階響應Overshoot的要求也是必要的。設計一個高頻影像放大器是件很困難的工作。

示波器垂直放大器[编辑]

用於放大示波器映像管的影像訊號,頻寬大約可達500MHz。對於步階響應、上升时间、overshoot和變形的規格要求,使得設計此種放大器是極端困難的

分散式放大器[编辑]

微波放大器[编辑]

Travelling wave tube (TWT) amplifiers[编辑]

應用於微波頻段中較低頻的高功率放大。此類放大器通常能使用於很寬的頻率範圍,但相對的,TWT並不像Klystrons能夠調整。

樂器(音頻)放大器[编辑]

音頻放大器通常用於放大音樂或說話的訊號。

其他類型放大器[编辑]

碳膜麥克風[编辑]

磁放大器[编辑]

光學放大器[编辑]

通过受激辐射过程放大光的元件。比如用于光纤通讯网络中的掺铒光纤放大器(EDFA,Erbium doped fiber amplifier)。

雜項類型[编辑]

參考資料[编辑]


參閱條目[编辑]

外部連結[编辑]