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技術(shù)專題
放大器設(shè)計基礎(chǔ)
放大器是一個術(shù)語，用于描述增加輸入信號強度的電路。
從音頻應(yīng)用到射頻應(yīng)用，放大器的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
但是，對于所有放大器，無論是直流，音頻，射頻，小信號，大信號還是任何其他應(yīng)用，都有許多共同的考慮因素。
電子放大器可以以多種方式分類。它們可以提供高輸入阻抗，低輸出阻抗，并且可以具有各種不同的偏置和工作模式。高功率，低噪聲，A級，B級，C級等。選擇每種類型以適合不同的應(yīng)用。
放大器電路符號
普通放大器符號是三角形，在整體框圖中，通常如下圖所示在正方形內(nèi)。
通常，放大器符號，尤其是在電路內(nèi)部使用時，如下圖所示。
第二個符號通常用于表示電路中的運算放大器或運算放大器。
放大器設(shè)計基礎(chǔ)
放大器可以多種方式制造。他們可以使用雙極晶體管，場效應(yīng)晶體管，甚至熱電子閥/真空管。放大器可以包括在某種形式的電路塊或集成電路中。它們甚至可以采用運算放大器，運算放大器的形式。
可以將放大器視為具有兩個輸入端子和兩個輸出端子的模塊。由于接地通常是輸入和輸出的公共端子，因此通常只有三個端子：輸入，輸出和公共端子。
放大器增益，輸入和輸出電阻注意：盡管輸入和輸出
的“冷”端通常已接地，但在此處已分別顯示，因為這是通用圖
放大器具有三個主要屬性：
輸入電阻-R in： 輸入電阻是信號源應(yīng)用于放大器的輸入時所看到的電阻。輸入電阻將成為電源的負載。負載是純電阻的情況是一種特殊情況，更通常的情況是阻抗。但是，出于解釋目的，將其視為電阻性的。
通過測量輸入電流和電壓，并使用歐姆定律確定電阻，可以輕松確定輸入電阻
輸出電阻-R out 輸出電阻是可以認為在放大器內(nèi)的電阻，如下所示。它將與施加到放大器的任何負載形成一個分壓器網(wǎng)絡(luò)。同樣，輸出將具有指示性的ad電容性元件，這意味著它將是一個阻抗，但是對于大多數(shù)低頻應(yīng)用而言，對于此解釋，可以將其視為電阻性的。
輸出電阻可以通過先在無負載條件下測量輸出電壓，然后再在有負載條件下測量負載電壓來確定。知道開路電壓和負載電阻以及負載下內(nèi)部電阻兩端的壓降，就可以確定源輸出電阻。
增益： 放大器的增益顯然是其性能的關(guān)鍵因素。
放大器的電壓增益通常，電壓增益A V是關(guān)注的關(guān)鍵因素。定義為輸出電壓除以輸入電壓：
電壓增益，Av=V出V在Voltage Gain, Av=VoutVin
通常，在放大器中，波形可能會反轉(zhuǎn)，這由增益為負的事實表示。換句話說，如果放大器的絕對增益值為5，但對信號進行了反相，則對于1伏輸入，輸出將為-5伏，當輸入方程式時，增益為-5 。
放大器輸出電壓反轉(zhuǎn)，即與輸入異相180°在電路內(nèi)也可以具有電流增益。當需要驅(qū)動低阻抗負載時，這特別有用。有必要增加電流水平，通常保持電壓不變。諸如雙極晶體管發(fā)射極跟隨器，FET源極跟隨器，具有100％反饋的運算放大器緩沖器之類的電路，為此使用電子管/閥門，為此使用的電路通常為陰極跟隨器。
電流增益，A一世=一世出一世在Current Gain, Ai=IoutIin
使用電路提供電流增益時，通常需要確保電路具有足夠的驅(qū)動能力。電路可能能夠為低電流水平提供電流增益水平，在某些情況下，它們可能無法提供某些情況下可能需要的高電流水平。舉一個非常明顯的例子，一個小的運算放大器緩沖器將無法獨自驅(qū)動一個大型揚聲器。
放大器功率增益和設(shè)計
在測試或設(shè)計放大器時，定義放大器提供的功率增益有時很有用。對于RF放大器，尤其是在發(fā)射機中使用的RF放大器，通常常常引起很大的興趣。
因為功率是電壓乘以電路中的電流，所以功率增益可以簡單地表示為兩者的乘積。
功率增益，Ap=一個v × 一個一世Power Gain, Ap=Av × Ai
指定放大器的功率增益時，通常用分貝表示：
功率增益，dB，ap = 10 日志（ 一個p）Power gain in dB, ap = 10log(Ap)
也可以使用電壓和電流電平來提供以dB表示的增益，但是必須考慮阻抗的任何變化。
注意分貝：
分貝，即貝爾的十分之一，是比較兩個功率水平的對數(shù)方式。由于電子產(chǎn)品中的許多數(shù)量差異很大，因此這種對數(shù)格式非常有用。
閱讀有關(guān)分貝的更多信息。
放大器效率
任何放大器的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)之一就是其效率。對于電池壽命很重要的電池電源設(shè)備，這尤其重要。
放大器的效率實質(zhì)上是輸出功率除以輸入功率。通常，將輸入功率視為施加給放大器的DC電源。
效率也以百分比表示。這樣，僅在直流輸入端看的放大器的基本效率可取如下：
效率=信號功率輸出直流電源輸入? 100 ％Efficiency=Signal power outputDC power input?100%
放大器的效率水平取決于許多因素，包括放大器的類別，輸出信號延伸到導軌的距離，電路內(nèi)的損耗等。
放大器類
在研究放大器的形式時，經(jīng)常會看到對放大器類的參考，包括A類，B類，C類，AB類及其他。在設(shè)計放大器時，該類通常是一項會在設(shè)計周期的早期出現(xiàn)的項目。
通過改變放大器的偏置方式，可以改變其工作方式并提高效率水平，但通常以產(chǎn)生失真的代價為代價。
下面列出了一些主要的放大器類：
A類： 對于 A類放大器，會對其施加偏置，以便在整個波形周期內(nèi)傳導。它提供具有最低失真的線性輸出，但其效率水平也最低。理論效率為50％，但很少達到此水平，并且20％或更低的效率水平也不意外。
B類： 對B類放大器施加偏置，使其傳導超過波形的一半。通過使用兩個放大器，每個放大器傳導一半的波形，就可以覆蓋整個信號。效率要高得多，但B類放大器會遭受交叉失真的困擾，該放大器的一半關(guān)閉，另一半開始工作。這是由于在關(guān)斷點附近發(fā)生的非線性引起的。盡管B類放大器的理論效率為78.5％，但典型的效率水平要低得多。
AB類：AB 類放大器介于A類和B類之間。它試圖通過稍微使處于靜態(tài)狀態(tài)的晶體管導通來克服交叉失真，以使它們導通的周期略大于一半，從而克服了交叉失真。
C類：C 類放大器經(jīng)過偏置，因此其導通時間少于半個周期。這會導致非常高的失真度，但同時也可以實現(xiàn)非常高的效率等級。這種類型的放大器可用于不帶幅度調(diào)制信號的RF放大器-可以毫無問題地用于頻率調(diào)制。有效地在飽和狀態(tài)下運行的放大器產(chǎn)生的諧波可以通過輸出上的濾波器消除?？紤]到失真程度，這些放大器不用于音頻應(yīng)用。
還有其他放大器類別，但是它們采用了一些稍有不同的技術(shù)。