电子放大器介绍

1、概述

放大器是一种电子模块，可放大电位信号（电压放大器）、强度信号（电流放大器）或两者（功率放大器）。 放大器由两个输入组成，分别是要放大的信号（参见图 1 中的输入信号）和电源供电（电源）。 输出（输出信号）是经过一定增益放大的输入信号。

图1：电子放大器的流程图 许多电子应用的大部分阶段都会用到放大器：

• 在输入级，它们将信号提升到可以被电路利用的值。
• 在中间阶段，它们维持并纠正信号的幅度。
• 在输出级，它们对幅度进行标准化以满足连接标准。

电阻器、电容器或电感器等常见无源元件之间的主要区别在于，电子放大器是有源元件，因为它是由更基本的有源元件组成的。 根据定义，有源组件包含内部源，如下图所示：

图 2：电源的戴维南表示法和诺顿表示法

有两种不同类型的源：电压源和电流源。 电压源为一定范围的电流提供恒定电压。 电流源在一定电压范围内提供恒定电流。

用于放大的典型有源元件是电子管和晶体管。 从历史上看，这些管子比较旧，但仍然用于一些需要高功率的特定应用。 然而，自 20 世纪 60 年代以来，双极晶体管或 MOSFET 晶体管变得更便宜、更快、更高效，并且需要更少的电源来放大我们使用的大多数日常电子产品中的信号：电视、电话、电脑等……

2、四极表示法

为了精确地表示电压放大器，戴维宁表示法更适合，因为它直接描述了输出电压和源之间的关系。 出于同样的原因，诺顿表示法更适合电流放大器。

如果我们认为电源输入与输入和输出信号无关，我们可以根据四极模型来表示放大器：

图3：共地电压放大器的四极模型

这里只有四个参数可以完整地描述放大器的工作原理：输入阻抗$Z_{input}$、输出阻抗$Z_{output}$、跨导G和反应参数$G_{12}$。 如前所述，跨导块G恰好充当电压源。 这些参数与信号$V_{input}$、$I_{input}$、$V_{output}$ 和 $I_{output}$ 之间的一般关系由以下等式给出：

等式1：电压放大器的一般关系

3、理想模型

当放大过程中信号的形状未改变时，无论输入信号的形状或频率如何，放大器被认为是理想的。 此外，增益应该是恒定值，无论信号的形状或频率如何，并且噪声不应该被放大。

当考虑放大器是理想的时，输出电流 I o u t p u t I_{output}