一、放大器

任何放大器都具有某些參數(shù)。這些是使放大器以某種方式運行的特殊屬性。典型的放大器參數(shù)如下所述。

二、增益

放大器的增益是放大器“放大”的量度，即它增加信號振幅的程度。更準確地說，它是輸出信號幅度與輸入信號幅度之比，并用符號“A”表示?？梢杂嬎汶妷?A v)、電流(A i)或功率(A p)，當A后面的下標字母為小寫時表示小信號情況，當下標為大寫時表示到直流條件?？梢允褂眠m當?shù)墓絹砻枋鋈N不同類型放大器的增益或放大率：

電壓增益 A v = 輸出電壓幅度 ÷ 輸入電壓幅度。

電流增益 A i = 輸出電流幅值 ÷ 輸入電流幅值。

功率增益 A p = 信號功率輸出 ÷ 信號功率輸入。

放大器的增益不僅取決于所使用的元件(晶體管等)，還取決于它們在放大器電路中的互連方式。

三、頻率響應

放大器在所有頻率下的增益都不相同。例如，設計用于音頻放大的放大器將放大頻率低于大約 20kHz 的信號，但不會放大具有更高頻率的信號。專為射頻設計的放大器會放大大約 100kHz 以上的頻段，但不會放大較低頻率的音頻信號。在每種情況下，放大器都具有特定的頻率響應，即它提供足夠放大的頻帶，并排除放大不足的高于和低于該頻帶的頻率。

圖4

為了顯示放大器的增益如何隨頻率變化，使用了顯示放大器頻率響應的圖表。圖 4顯示了音頻放大器的典型頻率響應曲線，圖 5 顯示了射頻放大器的典型頻率響應曲線。在此類圖中，增益和頻率可能會遇到非常大的值，這很常見。出于這個原因，通常圖表的頻率軸和增益軸都使用對數(shù)刻度。

圖5

從圖4 可以看出，(水平)x軸上的刻度不是線性增加的;每個等分代表繪制的頻率增加十倍。這確?？梢栽趩蝹€圖形上繪制非常寬的頻率范圍。(垂直)y 軸使用線性分度，但使用對數(shù)單位(分貝 dB)。該圖的曲線顯示了以分貝為單位的增益如何。以這種方式繪制的圖4 和 圖5 顯示了每種類型的放大器(音頻、RF 等)如何具有其自己的頻率響應曲線特征形狀。具有非常窄、尖峰響應曲線的放大器被認為是非?！斑x擇性”的。這是 RF 放大器的典型特征，并且正是專為無線電調諧階段設計的放大器所需要的，在無線電調諧階段中，必須僅選擇數(shù)百個無線電載波中的一個無線電載波，例如，沿中波段擁擠。

四、帶寬

可以從頻率響應曲線中獲得的一條重要信息是放大器的帶寬。這是指放大器具有有用增益的頻率“頻帶”。在這個有用頻帶之外，與帶寬中心的增益相比，放大器的增益被認為是不足的。為電壓放大器指定的帶寬是放大器增益大于最大增益的 0.707 的頻率范圍(見圖5)?；蛘?，分貝用于表示增益，即輸出電壓與輸入電壓的比率(見圖 4)。圖4 中的有用帶寬將被描述為擴展到電壓增益比中頻增益低 ?3dB 的那些頻率?？梢允褂脦追N描述帶寬的方法，首先可以說(圖 4的)“帶寬從 10Hz 到 20kHz”?；蛘呖梢哉f(圖5)“帶寬為 9kHz，以 774kHz 為中心”。甚至是“774kHz 加減 4.5kHz”。

五、輸入阻抗

阻抗這個詞意味著反對交流電流。在 0 Hz 時，(即直流)阻抗(符號 Z)與電阻(R)相同，但在 0Hz 以外的頻率下，阻抗和電阻并不相同。放大器的輸入阻抗是輸入端子之間的有效阻抗。“有效”意味著阻抗不一定只是實際連接在輸入端子上的放大器元件(電阻器、電容器等)的阻抗，而是在給定條件下能夠流入輸入端子的電流量所經(jīng)歷的阻抗以特定頻率施加的信號電壓。輸入阻抗受多種因素的影響，包括應用信號的頻率、放大器的增益、使用的任何信號反饋，甚至連接到放大器輸出端的信號。

六、輸出阻抗

放大器的輸出阻抗不僅僅取決于連接在放大器輸出端的實際元件。它是一個“表觀”阻抗，可以最好地證明它是造成放大器輸出端信號電壓下降的原因，當電流從輸出端流出時。從輸出端子汲取的電流越大，輸出信號電壓的降低就越大。其效果是與輸出端子串聯(lián)的阻抗或電阻的效果。

圖 6

七、多級放大器增益的計算

輸入和輸出的匹配是必要的，以確保最大量的信號可以在放大器和它之前或之后的任何其他電路或設備之間傳輸。當單個放大器的增益不足以滿足給定目的時，通常會出現(xiàn)這種情況。然后使用幾個放大級，包括將一個放大器的輸出饋送到另一個放大器的輸入。(這稱為在“級聯(lián)”中連接放大器)。在這種設計中，第一個放大器的輸出阻抗和第二個放大器的輸入阻抗形成一個分壓器，如圖 7

級聯(lián)電壓放大器時，第二級的輸入信號理想情況下應為第一級輸出電壓的 100%，即具有盡可能高的電壓幅度。如果第一個放大器的輸出阻抗比第二個放大器的輸入阻抗低得多，就會發(fā)生這種情況。這允許輸出端(A 點)的大部分可用電壓在第二個放大器的輸入阻抗(因此在其輸入端)而不是在第一個放大器的輸出阻抗上產(chǎn)生。

圖 7

但是，如果第二個放大器是電流放大器，則有必要讓盡可能多的電流流入其輸入端子。因此，在這種情況下，第二個放大器的輸入阻抗必須很低。對于功率放大器，如果兩個阻抗相等，則最大功率從輸出傳輸?shù)捷斎搿?/p>

輸入和輸出阻抗的值對多級放大器的增益有相當大的影響，并且由于連續(xù)放大器級的耦合，信號幅度總會有一些損失。在計算多級放大器的總增益時，總增益應等于每個放大器單獨增益的乘積。即，如果兩級放大器的每一級增益為 10，則總增益應為 10 x 10 = 100。然而在實踐中，由于匹配放大器時會產(chǎn)生耦合損耗，因此這是無法實現(xiàn)的，并且略低整體增益結果。

八、相移

放大器中的相移是輸出信號相對于輸入信號在相位上延遲或超前的量(如果有的話)，以度表示。如果發(fā)生 90 度的相移，則輸出波的峰值出現(xiàn)在輸入波峰值之后的四分之一周期。這種偏移可能是由放大器電路中的電阻器、電感器和電容器等元件的影響引起的。單級放大器中晶體管的動作會引起180度的相移，因此輸入和輸出將處于“反相”狀態(tài)。放大器中的相移是否重要取決于放大器的用途。

圖8

多級放大器的設計必須考慮相移，因為相移量會隨頻率而變化，在某些頻率下總相移加起來可能達到 360 度。如果允許此類系統(tǒng)的輸出信號重新進入輸入端，則會發(fā)生正反饋，放大器將變得不穩(wěn)定并可能發(fā)生振蕩。

九、反饋

反饋是獲取放大器輸出信號的一部分并將其反饋回輸入的過程?？梢园才欧答亖碓黾踊驕p少輸入信號。當反饋用于增加輸入信號時，它被稱為正反饋，而當反饋的作用降低輸入信號時，它被稱為負反饋。

當反饋信號與輸入信號同相時，就會出現(xiàn)正反饋，這會增加輸入信號的幅度，從而增加輸出信號的幅度，從而有效地增加放大器的增益。

圖 9

當反饋信號與輸入信號反相時，就會出現(xiàn)負反饋，從而有效地降低輸入信號的幅度，從而降低輸出信號的幅度。這導致增益降低。見圖 9。

在高質量放大器中，負反饋通常用于降低放大器的增益。這樣做的一個特別好處是，放大器產(chǎn)生的任何信號失真或背景噪聲也會減少。

圖 10

另一個有益效果是應用負反饋會增加放大器的帶寬。其原因可以在圖 10 中看出，其中降低增益曲線的高度會產(chǎn)生更寬的 0.707 點間距，從而加寬帶寬。