放大器

放大器（英語：amplifier）或電子放大器（electronic amplifier）是一種可以增加訊號（隨時間變化的電壓或電流）功率的電子設備。它是一種雙埠電子電路，使用來自電源供應器的電力來增加施加到其輸入端訊號的振幅（電壓或電流的幅度），從而在其輸出端產生成比例的更大振幅訊號。放大器提供的放大量由其增益衡量，亦即輸出電壓、電流或功率與輸入的比率。放大器是一種功率增益大於1的電路。 大多数放大器的特性可以由一系列的参数来描述。 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)）。 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，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。 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： T r ⋅ B W = 0.35 {\displaystyle Tr\cdot BW=0.35} ,其中BW的单位是Hz，Tr的单位是秒。 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（英语：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）。 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。 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，比如前饋、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反馈等。 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，常应用于广播和电视发射台及接收器，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，比如真空管或晶体管。 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。 电子管放大器是使用电子管作为主动元件的电子放大器。电子管放大器可以放大信号的幅度或功率。现今，中低功率、工作频率低于微波的电子管放大器已经广泛地被电晶体放大器于1960-1970年代取代。电子管放大器现在被用于吉他爱好者的吉他音箱、音响发烧友的立体声放大器、卫星通讯以及雷达等军事用途与大功率高频无线电发射（如无线广播、无线电视的发射）。 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。 運算放大器通常在類比輸入上運作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。 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，對於步階響應和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。 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 行波管（TWT）放大器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。 音頻放大器通常用於放大音樂或說話的訊號。 磁放大器，是用具有非線性特性的鐵磁材料製成鐵心，並用直流和交流電流使其磁化以進行電量變換的電器。磁放大器主要用於電氣自動控制系統中，如電機的調速、調壓等。 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）。 低噪音放大器 电子学主题 密勒效应 HiFi-Wiki webpage with facsimile of data sheet Crecraft, David; Gorham, David. Electronics, 2nd Ed.. CRC Press. 2003: 168. ISBN 978-0748770366.  Agarwal, Anant; Lang, Jeffrey. Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. Morgan Kaufmann. 2005: 331. ISBN 978-0080506814.  Glisson, Tildon H. Introduction to Circuit Analysis and Design. Springer Science and Business Media. 2011. ISBN 978-9048194438.  Audio Valve Amplifier Kit Build （页面存档备份，存于互联网档案馆） See a high quality hi-fi amplifier being built from a kit. SatSleuth Circuits Large database of amplifier schematics. 60 Watt RF Amplifier Solid state RF power amplifier using IRF840. Simple and easy to construct. IRF840 can handle a maximum power output of 125 watts. The Audio Circuit （页面存档备份，存于互联网档案馆）—Information on and user reviews of loudspeakers, headphones, amplifiers, and playback equipment. Car Audio （页面存档备份，存于互联网档案馆）—Talk about Car Audio amplifiers and other mobile electronics. NPN晶體管共發射極放大器Java模擬 （页面存档备份，存于互联网档案馆）