查看“︁放大器”︁的源代码

{{NoteTA
|G1=Electronics
|1=zh-hk:膽機; zh-cn:电子管放大器; zh-tw:真空管放大器;
|2=zh-hk:膽; zh-cn:电子管; zh-tw:真空管;
}}
{{Otheruses|subject=電子技术上的放大器|other=光學上的放大鏡|放大鏡}}
{{not|音箱}}
[[File:McIntosh MC2505.jpg|thumb|1970年代家庭音響系統中每聲道輸出功率為50瓦的立體聲音頻放大器<ref>[https://www.hifi-wiki.de/index.php/McIntosh_MC_2505 HiFi-Wiki webpage with facsimile] of data sheet</ref>]]
'''放大器'''（{{lang-en|amplifier}}）或'''電子放大器'''（electronic amplifier）是一種可以增加[[訊號 (資訊理論)|訊號]]（隨時間變化的[[電壓]]或[[電流]]）[[功率]]的電子設備。它是一種[[二端口网络|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。<ref name="Crecraft">{{cite book| last1  = Crecraft| first1 = David| last2  = Gorham| first2 = David| title  = Electronics, 2nd Ed.| publisher = CRC Press| date   = 2003| pages  = 168| url    = https://books.google.com/books?id=Yq66DDW4f8IC&q=amplifier+power&pg=PA168| isbn   = 978-0748770366}}</ref><ref name="Agarwal">{{cite book | last1  = Agarwal| first1 = Anant  | last2  = Lang  | first2 = Jeffrey | title  = Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits| publisher = Morgan Kaufmann| date   = 2005| pages  = 331| url    = https://books.google.com/books?id=lGgP7FDEv3AC&q=amplifier+power&pg=PA331| isbn   = 978-0080506814}}</ref><ref name="Glisson">{{cite book | last1  = Glisson | first1 = Tildon H. | title  = Introduction to Circuit Analysis and Design | publisher = Springer Science and Business Media | date   = 2011 | url    = https://books.google.com/books?id=7nNjaH9B0_0C&q=amplifier+power&pg=PA197 | isbn   = 978-9048194438}}</ref>

== 放大器的基本特性 ==
大多数放大器的特性可以由一系列的参数来描述。

=== 增益 ===
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 ===
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 ===
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 ===
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：

:<math>Tr \cdot BW = 0.35</math>,其中BW的单位是[[hertz|Hz]]，Tr的单位是秒。

=== 建立时间与失调 ===
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 ===
{{le|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===
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 ===
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 ===
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[[前饋控制|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。

==放大器電路==
{{main|放大器電路}}
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 (广播)|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]]。

===功率放大器 ===
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[[放大器電路#功率放大器類型|功率放大器類型]]。

<!--
;'''甲类（A类）'''
:其效率不是最重要的，绝大多数小信号线性放大器就设计成[[A类放大器|甲类（A类）]]，即输出级元件总是处于导通区。甲类（A类）放大器一般比其它类型线性度更好，也较为简单，但效率非常低。这类放大器最常用于小信号级或低功率（例如驱动耳机）应用中。

;'''乙类（B类）'''
:在[[B类放大器|乙类（B类）]]中，有两个（组）输出器件分別放大正負半週，每一个都精确地在输入信号的180度（或半周期）时交互导通。

;'''甲乙类（AB类）'''
:[[AB类放大器|甲乙类（AB类）]]放大器在甲类（A类）与乙类（B类）的一种折衷，它改善了小信号输出的线性度;导通角在180度以上，具体值由设计者决定。由于他们有较高的效率，通常用于低频放大器（如音频和hi-fi）中。或者也用于其它线性度和效率都很重要的设计（手机，蜂窝发射塔，电视发射台）。

;'''丙类（C类）'''
:常称为高功率射频（RF）放大器。[[C类放大器|丙类（C类）]]设计成在输入信号不足180°时导通。线性度不好，但是对于单个频率功率放大器来说这并不重要。信号由调谐电路还原为近似正弦形状，同时效率比甲类（A类）、甲乙类（AB类）或者乙类（B类）放大器都高很多。

;'''丁类（D类）'''
:[[PWM放大器|丁类（D类）放大器]]使用开关来达到很高的功耗效率（在现代设计中大于90%）。通过允许每个输出器件完全导通或关断，能量损失达到最小化。像[[PWM|脉冲宽度调制]]这类简单方法有时还在使用;然而，高性能的开关放大器使用数字技术，比如∑-Δ调制，来达到更高的性能。早先由于有限的带宽和相当大的失真，它们仅用于亚低音用扩音器。半导体器件的进展已经使开发高保真、全声音频带丁类（D类）放大器的开展成为可能，使得它们的信噪比（S/N）和失真度与其它线性器件相近。

;'''其它种类'''
:目前尚有几个其他的放大器种类，尽管他们主要是前述种类的变型。比如，H类和I类放大器随着输入信号的变化而改变供电轨迹（variation of the supply rails，分别以离散或连续的形式）。由于过剩电压（excess voltage）一直保持最小，其输出器件耗散的热量得以减少。本身以这种供电轨迹工作的放大器可以属于任何种类。这类放大器将更复杂，并且主要用于特定应用，比如特高功率单元。
-->
=== 真空管放大器 ===
[[File:TL12Bronze.jpg|thumb|真空管放大器]]
[[电子管放大器]]是使用[[电子管]]作为主动元件的[[放大器電路|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[[電台廣播|无线广播]]、无线电视的发射）。

=== 電晶體放大器 ===
{{main|放大器電路|晶体管|双极性晶体管|MOSFET}}

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 ===
{{main|运算放大器|儀表放大器}}
[[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]]。

=== 影像放大器 ===
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。

==== 示波器垂直放大器 ====
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 ====

=== 微波放大器 ===
[[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 ===
[[音頻功率放大器|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 ==
=== 碳膜麥克風 ===

=== 磁放大器 ===
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。

=== 光學放大器 ===
{{main|光放大器}}
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 ===
* [[低噪音放大器]]

== 参见 ==
{{portal|電子學}}
*[[密勒效应]]

== 參考資料 ==
{{reflist}}

==外部連結==
* [http://www.mostlyaudio.com/PQBuildMain.html Audio Valve Amplifier Kit Build] {{Wayback|url=http://www.mostlyaudio.com/PQBuildMain.html |date=20061119072222 }} See a high quality hi-fi amplifier being built from a kit.
* [https://web.archive.org/web/20080513012729/http://www.satsleuth.com/schematics.htm SatSleuth Circuits] Large database of amplifier schematics.
* [https://web.archive.org/web/20061209040522/http://hamradio.co.in/circuit/60_watts_rf_amplifier.php 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.
* [http://www.audiocircuit.com The Audio Circuit] {{Wayback|url=http://www.audiocircuit.com/ |date=20200803120401 }}—Information on and user reviews of [[loudspeaker]]s, [[headphone]]s, amplifiers, and playback equipment.
* [http://www.carstereo.com/forum/ Car Audio] {{Wayback|url=http://www.carstereo.com/forum/ |date=20061111173456 }}—Talk about Car Audio amplifiers and other mobile electronics.
*[http://phy.hk/wiki/chinesehtm/Amplifier.htm NPN晶體管共發射極放大器Java模擬] {{Wayback|url=http://phy.hk/wiki/chinesehtm/Amplifier.htm |date=20070927204305 }}

[[Category:放大器]]