放大器教程

什麼是放大器？

放大器是一種旨在增強電子訊號強度的電子電路。放大器是各種電子裝置和系統的基本組成部分。放大器的主要功能是增加電子訊號的幅度。因此，放大器將微弱的訊號作為輸入，併產生一個增強的輸出訊號，同時保持訊號的原始特性。

• 放大器可以設計用於改善各種型別的訊號，例如電壓、電流、功率等。放大器執行的操作稱為放大。
• 放大器廣泛應用於各種電子領域，例如通訊系統、音訊裝置、資料傳輸裝置、醫療裝置、科學裝置、自動化系統、家用電器等。
• 放大器配備外部電源，以提供增強微弱輸入訊號所需的能量，因為放大器本身無法為此目的產生能量。
• 像BJT（雙極結型電晶體）這樣的電子電晶體是放大器的核心元件。在有源區工作的電晶體充當放大器，並有助於將微弱的電子訊號放大以獲得其強版本。

本教程將解釋所有重要的概念，從電晶體（放大器的關鍵元件）的介紹到所有主要型別的放大器及其操作。

關於放大器教程

本放大器教程的主要目標是提供對放大器所有重要概念、工作原理和應用的詳細概述。本教程涵蓋了放大器上的所有重要主題。

理解這些概念對於執行與設計和在各種電子系統中使用放大器相關的任務非常重要。本放大器教程經過精心設計和結構化，以逐步提供有關放大器的知識。

為了更好地解釋和理解，整個教程分為四個模組。

模組 I – 放大器教程

本教程首先概述用於製造電晶體和放大器的工程材料。

模組 II – 電晶體

本教程的第二個模組提供了關於電晶體的基礎知識，電晶體是放大器的關鍵元件。

• 在本模組的電晶體 - 概述部分，解釋了電晶體的基本構造和功能。
• 下一章電晶體組態解釋了電晶體的三種基本電路組態，即共射極、共基極和共集電極。詳細分析每種電晶體組態以匯出重要關係。
• 下一章是關於電晶體工作區域，它解釋了電晶體偏置的概念和電晶體操作的不同區域——有源區、截止區和飽和區。
• 電晶體負載線分析章節描述了電晶體的輸出特性、直流和交流負載線。理解這些主題對於設計高效穩定的放大器非常重要。
• 下一章介紹了電晶體工作點的概念。本章解釋了為精確放大設定和保持電晶體工作點的理論。
• 下一章描述了電晶體作為放大器，並涵蓋了電晶體放大器的理論和效能。本章為設計和理解更復雜的放大器奠定了基礎。
• 之後，您將學習電晶體偏置和相關的概念，例如偏置的需要、影響電晶體工作點的因素、穩定性和穩定性係數。
• 下一章是關於電晶體偏置方法，它描述了各種偏置方法，例如基極電阻法、集電極到基極偏置、帶集電極反饋電阻的偏置和分壓偏置。
• 本模組的最後一章是關於偏置補償，並解釋了各種補償方法，以確保電晶體在不同溫度下穩定高效地執行。

模組 III – 放大器

熟悉電晶體概念後，您將學習放大器。從介紹性章節基本放大器開始，您將學習放大器的基礎知識，例如單級電晶體放大器、電晶體放大器的實際電路等。

之後，您將學習根據級數、輸出訊號、輸入訊號、頻率範圍、偏置條件、耦合方法和電晶體配置對放大器進行分類。

下一章基於組態解釋了基於電路配置（如共射極、共集電極和共基極）的不同型別放大器的理論。

在本模組的下一章，即多級電晶體放大器中，您將學習級聯多個放大器、不同型別的耦合等概念。

接下來的三章，即RC耦合放大器、變壓器耦合放大器和直耦放大器將詳細描述這些耦合放大器的電路、工作原理和應用。

接下來，您將學習功率放大器以及相關主題，例如功率電晶體、電壓放大器和功率放大器之間的區別。

在關於功率放大器的分類的章節中，您將學習根據頻率和工作模式對功率放大器進行分類。

下一章將是關於A類功率放大器，您將學習A類功率放大器的理論，包括整體效率、集電極效率、優點和缺點的表示式。

然後，您將學習變壓器耦合A類功率放大器的構造、執行、分析和應用。下一章將討論推輓式A類功率放大器的構造和執行。

然後，您將學習B類、AB類和C類功率放大器。在接下來的兩章中，您將學習這些放大器的構造、執行和效率。

本模組的接下來的兩章將解釋調諧放大器和調諧放大器的型別，以及它們的構造、執行和頻率響應。

之後，您將學習反饋放大器和負反饋放大器。在這些章節中，您將學習反饋放大器的原理和型別。接下來的章節將解釋兩種最常見的反饋放大器，即射極跟隨器和達林頓放大器，以及它們的構造、執行和特性。

在本模組的最後一章，您將討論放大器中的噪聲，涵蓋的主題包括噪聲的影響、信噪比、噪聲型別等。

模組 IV – 放大器有用資源

本放大器教程還提供快速指南和有用資源，例如書籍和影片課程，以及一個關於放大器的討論平臺。使用這些資源，學習者可以擴充套件他們關於放大器的知識。

使用教程的先決條件

本放大器教程是為初學者和從事電氣和電子工程工作的工程師編寫的。本科電氣和電子工程專業的學生可以使用它作為入門資源，而執業工程師則可以使用它作為參考。

但是，如果您具備電子元件（如電晶體、電阻器、電感器、電容器）的基本知識以及電路分析（如歐姆定律、基爾霍夫定律等）的基本概念，那麼您將從本教程中獲得更多益處。

關於放大器的常見問題

在本節中，我們收集了一組關於放大器的常見問題及其答案。

1. 放大器的基本原理是什麼？

放大器的基本原理是增加電子訊號的幅度以產生更強的輸出訊號，而不會改變其原始特性。為此，放大器使用外部電源。

利用來自外部電源的電力，放大器會增強微弱的輸入訊號併產生強的輸出訊號。為了執行電子訊號的放大功能，放大器使用電晶體作為其關鍵元件。

2. 放大器的基本用途是什麼？

放大器的基本用途是增強微弱的電子訊號。簡單來說，放大器用於增加微弱電子訊號的幅度以產生具有保留原始特性的強電子訊號。

3. 什麼是放大器及其型別？

放大器是由電晶體組成的電子電路，旨在增強電子訊號的強度，例如電壓、功率等。

放大器分為各種型別，下面描述了一些主要的型別：

單級放大器

如果電子放大器僅由單個電晶體進行放大過程，則稱其為單級放大器。它接收電壓、電流或功率等電子訊號作為輸入，併產生其放大的版本作為輸出。它是結構最簡單的電子放大器，其主要元件是電晶體。單級放大器主要用於基本訊號的放大。

多級放大器

多級放大器是一種透過將多個單級放大器級聯連線而設計的放大器。它用於提高放大器的增益。多級放大器包含一個以上的電晶體。

電壓放大器

電壓放大器是一種放大器，它接收輸入訊號並在輸出端放大其電壓幅度，同時保持電流引數不變。它是一種共射極放大器。電壓放大器的電壓增益由輸出電壓與輸入電壓之比給出。

電壓放大器通常用於音訊裝置和通訊系統。

功率放大器

一種電晶體放大器，它可以提高輸入訊號的功率水平併產生高功率輸出訊號，被稱為功率放大器。這些放大器使用功率電晶體來放大訊號。

功率放大器通常用於高功率裝置，如音訊放大器或無線電發射。

小訊號放大器

小訊號放大器是一種電子放大器，旨在放大低電平訊號，而不會引入噪聲和失真。這些放大器也稱為電壓放大器。

小訊號放大器的增益可以用分貝 (dB) 表示。這些放大器主要用於無線電接收機、訊號處理器等裝置。

大訊號放大器

大訊號放大器是一種功率放大器，用於放大大輸入訊號以產生高功率輸出訊號。因此，這些放大器也稱為功率放大器。大訊號放大器主要用於揚聲器等高功率負載。

音訊放大器

音訊放大器是一種功率放大器，設計用於接收弱音訊訊號併產生高強度輸出音訊訊號。

大多數音訊放大器設計用於處理 20 Hz 至 20 kHz 頻率範圍內的音訊訊號。這些放大器通常用於樂器、家庭影院等。

反饋放大器

一種放大器，其中輸出和輸入之間存在反饋路徑，並使用一部分輸出訊號與輸入訊號一起產生最終輸出訊號，稱為反饋放大器。提供反饋路徑是為了控制增益並增強放大器的穩定性。這種型別的放大器用於控制系統、通訊系統和振盪器。

4. 放大器的應用有哪些？

以下是放大器的一些關鍵應用：

• 在電視、顯示器、機頂盒等影片裝置中，放大器用於提高影片訊號的質量和解析度。
• 放大器用於減少干擾並增強天線或無線裝置等通訊裝置中接收到的訊號。
• 在生物醫學研究領域，放大器用於ECG、EEG、PCG等技術的訊號處理。
• 在家庭影院、樂器、耳機等音訊裝置中，放大器用於增強音訊訊號以提供所需的音量。
• 放大器也用於射頻系統中，以提高訊號功率，以便它們可以傳輸到更遠的距離。
• 各種精密放大器用於儀器儀表中，以增強從小型感測器（如萬用表、示波器、醫療裝置等）接收到的訊號強度。
• 放大器是振盪器和訊號發生器等裝置的基本組成部分。它們用於為產生的訊號提供必要的增益並保持輸出訊號的形狀。

5. 最常見的放大器型別是什麼？

電晶體放大器（也稱為固態放大器）是最常用的電晶體型別。在這種型別的放大器中，電晶體用作訊號放大的核心元件。

6. 放大器的主要功能是什麼？

放大器的主要功能是增強弱訊號，產生與輸入訊號具有相同特性的強輸出訊號。

7. 什麼是電晶體放大器？

電晶體放大器不過是一種電子放大器，其中電晶體用作主要有源元件來進行訊號放大。

8. 為什麼使用BJT作為放大器？

由於以下主要特性，BJT（雙極結型電晶體）被用作放大器：

• 作為放大器的BJT提供更高的電流和電壓增益。
• 在有源區工作時，它的輸入和輸出之間具有線性關係。
• BJT可以在很寬的頻率範圍內工作，通常從低音訊頻率到高射頻頻率。
• 與其他電晶體相比，BJT更容易偏置。
• BJT提供不同的放大器配置，例如共射極、共基極、共集電極。因此，BJT可用於設計滿足不同應用要求的放大器。
• BJT體積小、廣泛應用且成本低。因此，它可用於設計各種電子應用的經濟實惠且可靠的放大器。
• 由於良好的熱穩定性和耐用性，BJT是設計放大器的合適選擇。

9. 放大器是如何工作的？

放大器的工作原理是增強弱電子訊號，產生其更強的版本，而不會改變其原始特性。典型放大器的工作步驟如下：

步驟 1 - 弱訊號透過其輸入端輸入放大器。在輸入源和放大器之間提供一個耦合電容，以阻止直流分量並僅允許交流分量透過。

步驟 2 - 為放大器提供外部電源，以正確配置其有源元件或電晶體。

步驟 3 - 電晶體執行弱輸入訊號的放大併產生放大的輸出訊號。

步驟 4 - 放大的訊號透過耦合電容傳遞，以阻止直流分量並將交流訊號傳遞到負載。

步驟 5 - 放大的輸出訊號現在用於驅動負載電路。

10. 電晶體放大器的優點是什麼？

以下是電晶體放大器的主要優點：

• 電晶體放大器具有更高的能量效率。因此，它們在放大訊號時功耗更低。
• 電晶體放大器具有緊湊的尺寸和輕巧的設計。因此，它們適合現代電子裝置。
• 因為電晶體放大器是固態器件，所以它們更可靠。
• 電晶體放大器可以在很寬的頻率範圍內有效工作，通常從音訊頻率到射頻頻率。
• 如果電晶體放大器被正確偏置，那麼它們可以執行線性放大，失真最小。
• 電晶體放大器提供良好的放大增益。
• 可以設計各種配置的電晶體放大器以滿足不同應用的要求。