家用立體聲放大器和接收器集于一身。 奧斯卡·桑切斯攝影/蓋蒂圖片社

　　當人們提到“放大器”時，他們通常談論的是立體聲組件或音樂設備。但這只是音頻放大器頻譜的一小部分。實際上，我們周圍到處都是放大器。您會在 電視, 計算機便攜式 光盤播放器 以及大多數其他使用 議長 產生聲音。

　　聲音是一種迷人的現象。當大氣中的東西振動時，它會移動周圍的空氣顆粒。這些空氣粒子反過來移動它們周圍的空氣粒子，通過空氣攜帶振動脈沖。我們 耳朵 捕捉這些氣壓波動，并將它們轉化為大腦可以處理的電信號。

　　電子音響設備的基本工作方式相同。它將聲音表示為變化的電流。從廣義上講，這種聲音再現有三個步驟：

　　聲波移動 麥克風 振膜來回，麥克風將這種運動轉換為電信號。電信號波動以表示 按壓和稀疏 的聲波。

　　記錄儀將這種電信號編碼為某種介質中的模式 - 作為磁脈沖 磁帶，或作為唱片中的凹槽。

　　播放器(例如磁帶卡座)將此模式重新解釋為電信號，并使用此電流移動 議長 來回錐體。這重新創建了麥克風最初記錄的氣壓波動。

　　如您所見，該系統中的所有主要組件本質上都是轉換器：它們以一種形式獲取信號并將其放入另一種形式。最后，聲音信號被轉換回其原始形式，即物理聲波。

　　為了記錄聲波中的所有微小壓力波動，傳聲器振膜必須非常靈敏。這意味著它非常薄，只能移動很短的距離。因此，麥克風產生的電流相當小。

　　這對于過程中的大多數階段都很好 - 例如，它足夠堅固，可以在記錄儀中使用，并且很容易通過電線傳輸。但這個過程的最后一步——來回推動揚聲器錐體——更加困難。為此，您需要增強音頻信號，使其具有更大的電流，同時保持相同的電荷波動模式。

　　這是放大器的工作。它只是產生更強大的音頻信號版本。在本文中，我們將了解放大器的作用以及它們是如何工作的。放大器可能是非常復雜的設備，有數百個小部件，但您可以通過檢查最基本的組件來清楚地了解放大器的工作原理。在下一節中，我們將介紹放大器的基本元件。

　　加油

　　放大器的基本概念：較小的電流用于修改較大的電流。在上一節中，我們看到放大器的工作是獲取微弱的音頻信號并對其進行增強，以產生足以驅動揚聲器的信號。當您將放大器視為一個整體時，這是一個準確的描述，但放大器內部的過程稍微復雜一些。

　　實際上，放大器根據輸入信號產生全新的輸出信號。您可以將這些信號理解為兩個獨立的電路。這 輸出電路 由放大器的 電源，它從 電池 或電源插座。如果放大器由家用供電 交流電，其中電荷流改變方向，電源將其轉換為 直流，其中電荷始終沿同一方向流動。電源也 平滑 輸出電流以產生絕對均勻、不間斷的信號。輸出電路的 負荷 (它所做的工作)正在移動揚聲器錐體。

　　這 輸入電路 是錄制在磁帶上或從麥克風流入的電音頻信號。其負載正在修改輸出電路。它應用 電阻變化 到輸出電路以重新創建原始音頻信號的電壓波動。

　　在大多數放大器中，此負載對于原始音頻信號來說工作量太大。因此，信號首先由 前置放大器，這會向 功率放大器.前置放大器的基本工作方式與放大器相同：輸入電路對電源產生的輸出電路施加不同的電阻。一些放大器系統使用多個前置放大器來逐漸建立高壓輸出信號。

　　那么放大器是如何做到這一點的呢?如果你在放大器內部尋找答案，你只會發現大量的電線和電路元件。放大器需要這種精心設計的設置，以確保正確準確地表示音頻信號的每個部分。高保真輸出需要非常精確的控制。

晶體管。晶體管產生大量熱量，由散熱器散發。" src="https://supp.iczoom.com/images/public/202302/1675660290263048393.jpg" width="285" height="214"/>

　　在放大器內部，你會看到大量的電子元件。核心組件是大型晶體管。晶體管產生大量熱量，由散熱器散發。

　　放大器中的所有部件都很重要，但您當然不需要檢查每個部件來了解放大器的工作原理。只有少數元件對放大器的功能至關重要。在下一節中，我們將看到這些元件如何在非常基本的放大器設計中組合在一起。

　　電子元件

　　標準雙極晶體管大多數放大器的核心組件是 晶體管.晶體管中的主要元件是 半導體，具有不同導電能力的材料。通常，半導體由劣質導體制成，例如 硅，已經 雜質 (另一種材料的原子)添加到其中。添加雜質的過程稱為 摻雜.

　　在純硅中，所有的硅原子都與它們的鄰居完美結合，沒有自由電子來傳導電流。在摻雜硅中，額外的原子會改變平衡，要么增加自由電子，要么產生自由電子 孔 電子可以去哪里。當電子從一個空穴移動到另一個空穴時，電荷就會移動，因此這些添加中的任何一個都會使材料更具導電性。(見 半導體的工作原理 以獲得完整的解釋。

　　N型 半導體的特點是額外的電子(帶負電荷)。 P型 半導體具有大量額外的空穴(帶正電荷)。

　　讓我們看一下圍繞基本構建的放大器 雙極結型晶體管.這種晶體管由三個半導體層組成 - 在這種情況下，一個 P型 半導體夾在兩個之間 N型 半導體。這種結構最好用條形表示，如下圖所示(現代晶體管的實際設計略有不同)。

　　第一個 n 型層稱為 發射，p型層稱為 基礎 第二個n型層稱為 收藏家.這 輸出電路 (驅動揚聲器的電路)連接到晶體管發射極和集電極的電極。輸入電路連接到發射極和基極。

　　n型層中的自由電子自然想要填充p型層中的空穴。自由電子比空穴多得多，所以空穴很快就會填滿。這創造了 耗盡區 在N型材料和P型材料之間的邊界處。在耗盡區，半導體材料恢復其原始狀態 絕緣狀態 ——所有的空穴都被填滿了，所以沒有自由電子或電子的空白空間，電荷不能流動。當耗盡區較厚時，即使兩個電極之間存在很強的電壓差，從發射極到集電極的電荷也很少。

　　在下一節中，我們將看到可以做些什么來改變這種情況。

　　升壓

　　當耗盡區較厚時，您可以提高 基底電極.該電極上的電壓由 輸入電流.當輸入電流流動時，基極具有相對正電荷，因此它將電子從發射器吸引到它。這樣可以釋放一些孔洞，從而縮小耗盡區域。隨著耗盡區的減少，電荷可以更容易地從發射極移動到集電極 - 晶體管變得更加導電。耗盡區的大小以及晶體管的電導率由基極處的電壓決定。這樣，基極處的波動輸入電流會改變集電極處的電流輸出。此輸出驅動揚聲器。

　　像這樣的單個晶體管代表放大器的一個“級”。典型的放大器將有幾個升壓級，最后級驅動揚聲器。

　　在一個小型放大器中 - 例如揚聲器中的放大器 - 最后級可能只產生半瓦的功率。在家用立體聲放大器中，最后一級可能會產生數百瓦的功率。戶外音樂會中使用的放大器可以產生數千瓦的功率。

　　一個好的放大器的目標是盡可能少地產生失真。驅動揚聲器的最終信號應盡可能模仿原始輸入信號，即使它已被多次增強。

　　這種基本方法可用于放大各種東西，而不僅僅是音頻信號。任何可以被電流攜帶的東西—— 收音機 例如，視頻信號可以通過類似的方式放大。然而，音頻放大器似乎比其他任何東西都更能吸引人們的注意力。聲音愛好者著迷于影響設計的變化 額定功率, 阻抗 和 保真度等規格。

　　常見問題

　　放大器在音頻中有什么作用?

　　放大器使音頻更響亮。

　　放大器的3種類型是什么?

　　三種類型的放大器是電壓放大器、電流放大器和功率放大器。