放大器的工作原理

放大器的基本概念是:用较小的电流改变较大的电流。

在上一节中，我们看到放大器的工作是取一个微弱的音频信号，并推动它产生一个足够强大的信号来驱动扬声器。当你把放大器看作一个整体时，这是一个准确的描述，但放大器内部的过程有点复杂。

实际上，放大器在输入信号的基础上产生一个全新的输出信号。你可以把这些信号理解为两个独立的电路。的输出电路是由放大器的电力供应，它从a电池或电源插座。如果放大器是家用的交流电当电荷流动方向改变时，电源就会将其转换成直流电在这种情况下，电荷总是沿同一方向流动。电源也轻抚输出电流，以产生绝对均匀，不间断的信号。输出电路的负载(它所做的工作)是移动扬声器锥体。

的输入电路是录在磁带上或从麦克风输入的电子音频信号。它的负载正在改变输出电路。它适用于不同的电阻输入输出电路，再现原始音频信号的电压波动。

在大多数放大器中，这种负载对于原始音频信号来说是太多的工作。由于这个原因，信号首先被a前置放大器，它向控制器发送更强的输出信号功率放大器．前置放大器的工作原理与放大器相同:输入电路对电源产生的输出电路施加可变电阻。一些放大器系统使用几个前置放大器逐渐形成高压输出信号。

那么放大器是怎么做到的呢?如果你在放大器内部寻找答案，你只会发现一大堆复杂的电线和电路元件。放大器需要这种精心的设置，以确保音频信号的每个部分都被正确和准确地表示。高保真输出需要非常精确的控制。

在放大器内部，你会看到大量的电子元件。中心部件是大的晶体管。晶体管产生大量的热量，这些热量由散热器散热。

放大器的所有部件都很重要，但你当然不需要检查每一个部件来了解放大器是如何工作的。只有少数几个元件对放大器的功能至关重要。在下一节中，我们将看到这些元素如何在一个非常基本的放大器设计中结合在一起。

标准双极晶体管

大多数放大器的核心部件是晶体管．晶体管的主要元件是半导体是指具有不同导电能力的材料。通常，半导体是由不良导体制成的，例如硅，已经有了杂质（原子(另一种材料的)加进去的。加入杂质的过程叫做兴奋剂．

在纯硅中，所有的硅原子都与它们的相邻原子完美结合，没有留下自由电子来传导电流。在掺杂的硅中，额外的原子改变了平衡，要么增加了自由电子，要么产生了自由电子孔电子可以去的地方。当电子从一个空穴移动到另一个空穴时，电荷就会移动，所以任何一种添加都会使材料更导电。(见半导体是如何工作的请给予详细解释。)

n型半导体的特征是有多余的电子(带负电荷)。p型半导体有大量的额外空穴(带正电荷)。

让我们看看一个基本的放大器双极结型晶体管．这种晶体管由三个半导体层组成——在这种情况下，是一个半导体层p型半导体夹在两者之间n型半导体。这种结构最好用条形图来表示，如下图所示(现代晶体管的实际设计略有不同)。

第一个n型层被称为发射器， p型层称为基地第二层n型层叫做收集器．的输出电路(驱动扬声器的电路)与晶体管发射极和集电极相连。输入电路连接发射极和基极。

n型层中的自由电子自然想要填充p型层中的空穴。自由电子比空穴多得多，所以空穴很快就会被填满。这就产生了耗尽区在n型材料和p型材料的边界处。在耗尽区，半导体材料返回到原来的状态绝缘状态所有的空穴都被填满了，所以没有自由电子，也没有电子的空间，电荷就不能流动了。当耗尽区很厚时，即使两个电极之间有很强的电压差，也很少有电荷能从发射极移动到集电极。

在下一节中，我们将看到可以做什么来改变这种情况。

当耗尽区很厚时，你可以提高上的电压基电极．这个电极上的电压直接由电极控制输入电流．当输入电流流动时，基极具有相对正电荷，因此它将电子从发射极吸引到基极。这就释放了一些空洞，从而缩小了耗竭区。随着耗尽区减少，电荷可以更容易地从发射极移动到集电极——晶体管变得更导电。损耗区的大小，以及晶体管的导电性，是由基极的电压决定的。这样，基电极处波动的输入电流就会改变集电极处的输出电流。这个输出驱动扬声器。

像这样的一个晶体管代表一个放大器的一个“级”。一个典型的放大器将有几个升压级，最后一级驱动扬声器。

在小型放大器中，例如手机扬声器的放大器，最后一级可能只产生半瓦特的功率。在家用立体声放大器中，最后一级可能产生数百瓦的功率。用于户外音乐会的放大器可以产生数千瓦的功率。

好的放大器的目标是造成尽可能少的失真。驱动扬声器的最后信号应该尽可能地模仿原始输入信号，即使它被多次增强。

这种基本方法可以用于放大各种东西，而不仅仅是音频信号。任何可以被电流携带的东西广播比如视频信号，可以用类似的方法放大。然而，音频放大器似乎比其他任何东西都更能吸引人们的注意力。声音发烧友们对影响效果的设计变化非常着迷额定功率，阻抗和忠诚，以及其他规格。

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