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放大器的种类及作用

文章来源:上海卷取     时间:2019-10-22 09:09:31

          放大器的作用:

1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置,由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。

原理:高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。

高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。

甲类放大器电流的流通角为360o, 适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。

乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。

 

2、画图的时候,放大或缩小图形的用具。也叫放大尺。

原理:利用光的折射。



一、集成运算放大器的分类介绍

下面对不同特性的集成运算放大器进行介绍。

1.通用型集成运算放大器

通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中,可满足大多数情况下的使用要求。通用型集成运算放大器又分为I型、型和型,其中I型属低增益运算放大器,II型属中增益运算放大器,II型为高增益运算放大器。I型和II型基本上是早期的产品,其输入失调电压在2mV左右,开环增益一般大于 80dB。

 

2.高精度集成运算放大器

高精度集成运算放大器是指那些失调电压小,温度漂移非常小,以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。这类运算放大器的噪声也比较小。其中单片高精度集成运算放大器的失调电压可小到几微伏,温度漂移小到几十微伏每摄氏度。

 

3.高速型集成运算放大器

    高速型集成运算放大器的输出电压转换速率很大,有的可达2 ~3kV/μ S。

 

4.高输入阻抗集成运算放大器

高输入阻抗集成运算放大器的输入阻抗十分大,输入电流非常小。这类运算放大器的输入级往往采用MOS管。


5.低功耗集成运算放大器

低功耗集成运算放大器工作时的电流非常小,电源电压也很低,整个运算放大器的功耗仅为几十微瓦。这类集成运算放大器多用于便携式电子产品中。

 

6.宽频带集成运算放大器

宽频带集成运算放大器的频带很宽,其单位增益带宽可达千兆赫以上,往往用于宽频带放大电路中。

 

7.高压型集成运算放大器

般集成运算放大器的供电电压在15V以下,而高压型集成运算放大器的供电电压可达数十伏。

 

8.功率型集成运算放大器

功率型集成运算放大器的输出级,可向负载提供比较大的功率输出。



              二、光纤放大器介绍

光纤放大器不但可对光信号进行直接放大,同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能,是新代光纤通信系统中必不可少的关键器件;由于这项技术不仅解决了衰减对光网络传输速率与距离的限制,更重要的是它开创了1550m频段的波分复用,从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM) 、密集波分复用(DWDM) 、全光传输、光孤子传输等成为现实,是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。在目前实用化的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器(EDFA)、半导体光放大器(SOA)和光纤拉曼放大器(FRA)等,其中掺铒光纤放大器以其优越的性能现已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网、军用系统(雷达多路数据复接、数据传输、制导等)等领域,作为功率放大器、中继放大器和前置放大器。

 

          光纤放大器一般都由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构组成。目前光纤放大器主要有掺铒光纤放大器、半导体光放大器和光纤拉曼放大器三种,根据其在光纤网络中的应用,光纤放大器主要有三种不同的用途:在发射机侧用作功率放大器以提高发射机的功率;在接收机之前作光预放大器以极大地提高光接收机的灵敏度;在光纤传输线路中作中继放大器以补偿光纤传输损耗,延长传输距离。




              三、运算放大器介绍

运算放大器(常简称为“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”,此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多,广泛应用于几乎所有的行业当中。

 

运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算单元,是模拟电子计算机的基本组成部件,由真空电子管组成。

 

第一块集成运放电路是美国仙童(fairchild) 公司发明的μA741,在60年代后期广泛流行。直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。

 

运算放大器原理

运放如上图有两个输入端a,b和一个输出端o.也称为倒向输入端(反相输入端),非倒向输入端(同相输入端)和输出端.当电压加U-加在a端和公共端(公共端是电压的零位,它相当于电路中的参考结点. )之间,且其实际方向从a端指向公共端时,输出电压U实际方向则自公共端指向o端,即两者的方向正好相反.当输入电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同.为了区别起见,a端和b端分别用”-”和"+”号标出,但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或用箭头表示.

 

一般可将运放简单地视为:具有一个信号输出端口(Out) 和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元,因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。

 

运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放,其输出可在零电压两侧变化,在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放,输出在电源与地之间的某一范围变化。

 

运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值, 而低于正电源某一数值。 经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化,甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨(rail-to-rail)输入运算放大器。

 

运放的输出电位通常只能在高于负电源某一数值, 而低于正电源某数值之间变化。经过特殊设计的运放可以允许输出电位在从负电源到正电源的整个区间变化。这种运放成为轨到轨(rail-to-rai1) 输出运算放大器。

 

运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比,在音频段有:输出电压=A0 (E1-E2),其中,AO是运放的低频开环增益(如100dB,即100000倍),E1是同相端的输入信号电压,E2是反相端的输入信号电压。


应用运算放大器是用途广泛的器件,接入适当的反馈网络,可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。



              四、功率放大器简介

功率放大器简介是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大。

 

功率放大器,简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

 

功率放大器种类

目前市场上车用功率放大器的种类很多,分类方法也比较复杂。最常见的是按照工作方式分为: A型、B型和AB型。A型是指放大器每隔一定时间收集一次主机传输过来的音频信号,并将其放大后传输给扬声器,而这一过程中的 “缓冲作用”保证了系统能够输出温和、平顺的声音信号,不足之处处在于消耗的能量较大。B型功率放大器则是取消了前面所说的“缓冲作用”,放大器的工作一直处于适时状态,但是音质方面较前者就要差了一些。AB型放大器,实际上是A型和B型的结合,每个器件的导通时间在50%-100%之间,可以称得上是当前比较理想的功率放大器。

 

功率放大器选购

选择功率放大器的时候,首先要注意它的一些技术指标: 1、输入阻抗:通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小,一般会在5000-15000,数值越大表示抗干扰能力越强; 2、 失真度:指输出信号同输入信号相比的失真程度,数值越小质量越好,一般在0.05%以下; 3、信噪比:是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例,数值越大代表声音越干净。


另外,在选购功率放大器的时候还要明确自己的购买意愿,如果您希望加装低音炮,最好购买5声道的功放,通常2声道和4声道扬声器只能推动前后扬声器,而低音炮只能再另配功放,5声道功放就可以解决这个问题,功率放大器的输出功率也要尽量大宇扬声器的额定功率。

 

功率放大器原理

高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的寬窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路”课程中己知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的流通角为360o,适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。 乙类和丙类都适用于大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达100%,但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。我们已经知道,在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。

 

高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低,但相对频带宽度却很宽。例如,自20至20000Hz,高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz一直到几百、 几千甚至几万MHz),但相对频带很窄。例如,调幅广播电台(535- 1605kHz的频段范围)的频带宽度为10kHz,如中心频率取为1000kHz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高,则相对频宽越小。因此,高频功率放大器一般 都采用选频网络作为负载回路。由于这一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。近年来,宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器,它不采用选频网络作为负载回路,而是以频率响应很宽的传输线作负载。这样,它可以在很宽的范围内变换工作频率,而不必重新调谐。综上所述可见,高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大,效率高;它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同,因而负载网络和工作状态也不同。

 

高频功率放大器的主要技术指标有:输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的,在设计放大器时应根据具体要求,突出一些指标,兼顾其他一些指标。 例如实际中有些电路,防止干扰是主要矛盾,对谐波抑制度要求较高,而对带宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题,其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效率,它通常工作在乙类、丙类,即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大,不能采用谐振回路作负载,因此一般工作在甲类状态;采用推挽电路时可以工作在乙类。高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小,可以采用谐振回路作负载,故通常工作在丙类,通过谐振回路的选频功能,可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分,选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以,高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态,不能用线性等效电路分析,工程上普遍采用解析近似分析方法-折线法来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚,分析工作状态方便,但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中,窄带高频功率放大器:用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率,或放大窄带已调信号或实现倍频的功能,通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器:用于对某些载波信号频率变化范围大得短波,超短波电台的中间各级放大级,以免对不同fc的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。



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