模擬電子—從放大器說(shuō)起（一）：放大器的基本形態(tài)

　　在序章中我們講到，放大器是一種非常有代表性的模擬電路，那么到底什么叫做放大器呢?首先放大器在系統(tǒng)當(dāng)中可以看作一個(gè)“輸入->黑盒->輸出”的模型。在廣義上，輸入和輸出可以是各種不同類(lèi)型的，其中還可以包含物理量轉(zhuǎn)變的過(guò)程。在狹義上，放大器是對(duì)相同的物理量進(jìn)行“放大”，因?yàn)橹挥形锢砹康牧烤V相同才能有數(shù)值上的倍數(shù)關(guān)系。

　　例如，我們常見(jiàn)的麥克風(fēng)電路，就是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后將電信號(hào)的功率放大輸出到信號(hào)采集設(shè)備當(dāng)中。因此在這種情況下放大器的放大倍數(shù)單位(Gain)為dB/V，其中dB為聲音的強(qiáng)度單位(在這里是有絕對(duì)大小的，在空氣中0dB聲參考聲壓為20uPa，這和電學(xué)中的相對(duì)單位dB有所區(qū)別)，而V為電壓?jiǎn)挝?。而在音頻功率放大器中是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音，放大倍數(shù)單位為V/dB。而將以上兩個(gè)系統(tǒng)串聯(lián)起來(lái)形成一個(gè)新的放大系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的輸入輸出就都是聲音信號(hào)，增益就可以表示為一個(gè)沒(méi)有單位的常數(shù)，例如100。這個(gè)倍數(shù)100也可以表示為相對(duì)量20dB來(lái)表示。

　　在這里數(shù)次提到的dB這個(gè)單位，在聲學(xué)和電學(xué)當(dāng)中都有非常重要的意義，而且很多時(shí)候容易混淆。更加詳細(xì)的說(shuō)明會(huì)在《模擬電子——從放大器說(shuō)起(番外)》中提到。

　　那么一個(gè)理想當(dāng)中的放大器的基本特征是什么樣的呢?

　　1. 不能對(duì)輸入的前級(jí)信號(hào)產(chǎn)生影響，簡(jiǎn)而言之就是默默的接入了，這樣就不需要因?yàn)橐敕糯笃鞫鴮?duì)前級(jí)做任何的特殊處理。換句話(huà)說(shuō)就是輸入信號(hào)不需要向放大器提供任何能量。

　　2. 輸出是不受到后級(jí)接入系統(tǒng)的影響的，也就是任爾東西南北風(fēng)我自巋然不動(dòng)的輸出，這樣的話(huà)就可以適應(yīng)各種后級(jí)而不擔(dān)心引入額外的問(wèn)題。也就是放大器的能量輸出能力為無(wú)限的。

　　3. 放大倍數(shù)(轉(zhuǎn)換系數(shù)穩(wěn)定)，也就是說(shuō)它的性能不會(huì)隨著外部條件的變化例如溫度，濕度，外部能量源(大部分時(shí)候?yàn)殡娫?等等的影響永遠(yuǎn)保持恒定。

　　4. 不受輸入信號(hào)的幅度影響，如果一個(gè)放大器的放大倍數(shù)為10，那么對(duì)于輸入信號(hào)是1，那么輸出信號(hào)就應(yīng)該為10，輸入信號(hào)為10的時(shí)候，輸出應(yīng)該為100。無(wú)論輸入什么值，輸出總是這個(gè)值的10倍。

　　5. 輸入信號(hào)帶寬無(wú)限大，這是對(duì)于快速變化的信號(hào)而言的，指的是無(wú)論輸入信號(hào)變化得多快放大器的輸出都要立即跟上輸入。

　　那么在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，電子線(xiàn)路中是如何實(shí)現(xiàn)放大的呢?在有源電子元器件例如電子管和晶體管出現(xiàn)之前，我們已經(jīng)可以利用變壓器實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。變壓器可以根據(jù)兩個(gè)繞組的匝數(shù)比來(lái)將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為N倍輸出電壓。但是因?yàn)槭菬o(wú)源器件，因此輸出端所有的能量都來(lái)自于輸入端，與理想放大器的特征里面的第1條和第2條差距非常大。

　　而以電子管和晶體管為基礎(chǔ)的有源放大電路將輸出信號(hào)的能量來(lái)源與輸入信號(hào)分開(kāi)，使放大器的性能進(jìn)一步向理想放大器接近。