模擬電子—從放大器說起（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)當中可以看作一個“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型的，其中還可以包含物理量轉(zhuǎn)變的過程。在狹義上，放大器是對相同的物理量進行“放大”，因為只有物理量的量綱相同才能有數(shù)值上的倍數(shù)關(guān)系。

　　例如，我們常見的麥克風電路，就是將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后將電信號的功率放大輸出?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/信號采集">信號采集設(shè)備當中。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為聲音的強度單位(在這里是有絕對大小的，在空氣中0dB聲參考聲壓為20uPa，這和電學中的相對單位dB有所區(qū)別)，而V為電壓單位。而在音頻功率放大器中是將電信號轉(zhuǎn)換為聲音，放大倍數(shù)單位為V/dB。而將以上兩個系統(tǒng)串聯(lián)起來形成一個新的放大系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的輸入輸出就都是聲音信號，增益就可以表示為一個沒有單位的常數(shù)，例如100。這個倍數(shù)100也可以表示為相對量20dB來表示。

　　在這里數(shù)次提到的dB這個單位，在聲學和電學當中都有非常重要的意義，而且很多時候容易混淆。更加詳細的說明會在《模擬電子——從放大器說起(番外)》中提到。

　　那么一個理想當中的放大器的基本特征是什么樣的呢?

　　1. 不能對輸入的前級信號產(chǎn)生影響，簡而言之就是默默的接入了，這樣就不需要因為引入放大器而對前級做任何的特殊處理。換句話說就是輸入信號不需要向放大器提供任何能量。

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

　　3. 放大倍數(shù)(轉(zhuǎn)換系數(shù)穩(wěn)定)，也就是說它的性能不會隨著外部條件的變化例如溫度，濕度，外部能量源(大部分時候為電源)等等的影響永遠保持恒定。

　　4. 不受輸入信號的幅度影響，如果一個放大器的放大倍數(shù)為10，那么對于輸入信號是1，那么輸出信號就應(yīng)該為10，輸入信號為10的時候，輸出應(yīng)該為100。無論輸入什么值，輸出總是這個值的10倍。

　　5. 輸入信號帶寬無限大，這是對于快速變化的信號而言的，指的是無論輸入信號變化得多快放大器的輸出都要立即跟上輸入。

　　那么在現(xiàn)實當中，電子線路中是如何實現(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)可以利用變壓器實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。變壓器可以根據(jù)兩個繞組的匝數(shù)比來將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為N倍輸出電壓。但是因為是無源器件，因此輸出端所有的能量都來自于輸入端，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的能量來源與輸入信號分開，使放大器的性能進一步向理想放大器接近。