家用立体声放大器和接收器集于一身。 奥斯卡·桑切斯摄影/盖蒂图片社

　　当人们提到“放大器”时，他们通常谈论的是立体声组件或音乐设备。但这只是音频放大器频谱的一小部分。实际上，我们周围到处都是放大器。您会在 电视, 计算机便携式 光盘播放器 以及大多数其他使用 议长 产生声音。

　　声音是一种迷人的现象。当大气中的东西振动时，它会移动周围的空气颗粒。这些空气粒子反过来移动它们周围的空气粒子，通过空气携带振动脉冲。我们 耳朵 捕捉这些气压波动，并将它们转化为大脑可以处理的电信号。

　　电子音响设备的基本工作方式相同。它将声音表示为变化的电流。从广义上讲，这种声音再现有三个步骤：

　　声波移动 麦克风 振膜来回，麦克风将这种运动转换为电信号。电信号波动以表示 按压和稀疏 的声波。

　　记录仪将这种电信号编码为某种介质中的模式 - 作为磁脉冲 磁带，或作为唱片中的凹槽。

　　播放器(例如磁带卡座)将此模式重新解释为电信号，并使用此电流移动 议长 来回锥体。这重新创建了麦克风最初记录的气压波动。

　　如您所见，该系统中的所有主要组件本质上都是转换器：它们以一种形式获取信号并将其放入另一种形式。最后，声音信号被转换回其原始形式，即物理声波。

　　为了记录声波中的所有微小压力波动，传声器振膜必须非常灵敏。这意味着它非常薄，只能移动很短的距离。因此，麦克风产生的电流相当小。

　　这对于过程中的大多数阶段都很好 - 例如，它足够坚固，可以在记录仪中使用，并且很容易通过电线传输。但这个过程的最后一步——来回推动扬声器锥体——更加困难。为此，您需要增强音频信号，使其具有更大的电流，同时保持相同的电荷波动模式。

　　这是放大器的工作。它只是产生更强大的音频信号版本。在本文中，我们将了解放大器的作用以及它们是如何工作的。放大器可能是非常复杂的设备，有数百个小部件，但您可以通过检查最基本的组件来清楚地了解放大器的工作原理。在下一节中，我们将介绍放大器的基本元件。

　　加油

　　放大器的基本概念：较小的电流用于修改较大的电流。在上一节中，我们看到放大器的工作是获取微弱的音频信号并对其进行增强，以产生足以驱动扬声器的信号。当您将放大器视为一个整体时，这是一个准确的描述，但放大器内部的过程稍微复杂一些。

　　实际上，放大器根据输入信号产生全新的输出信号。您可以将这些信号理解为两个独立的电路。这 输出电路 由放大器的 电源，它从 电池 或电源插座。如果放大器由家用供电 交流电，其中电荷流改变方向，电源将其转换为 直流，其中电荷始终沿同一方向流动。电源也 平滑 输出电流以产生绝对均匀、不间断的信号。输出电路的 负荷 (它所做的工作)正在移动扬声器锥体。

　　这 输入电路 是录制在磁带上或从麦克风流入的电音频信号。其负载正在修改输出电路。它应用 电阻变化 到输出电路以重新创建原始音频信号的电压波动。

　　在大多数放大器中，此负载对于原始音频信号来说工作量太大。因此，信号首先由 前置放大器，这会向 功率放大器.前置放大器的基本工作方式与放大器相同：输入电路对电源产生的输出电路施加不同的电阻。一些放大器系统使用多个前置放大器来逐渐建立高压输出信号。

　　那么放大器是如何做到这一点的呢?如果你在放大器内部寻找答案，你只会发现大量的电线和电路元件。放大器需要这种精心设计的设置，以确保正确准确地表示音频信号的每个部分。高保真输出需要非常精确的控制。

晶体管。晶体管产生大量热量，由散热器散发。" src="https://supp.iczoom.com/images/public/202302/1675660290263048393.jpg" width="285" height="214"/>

　　在放大器内部，你会看到大量的电子元件。核心组件是大型晶体管。晶体管产生大量热量，由散热器散发。

　　放大器中的所有部件都很重要，但您当然不需要检查每个部件来了解放大器的工作原理。只有少数元件对放大器的功能至关重要。在下一节中，我们将看到这些元件如何在非常基本的放大器设计中组合在一起。

　　电子元件

　　标准双极晶体管大多数放大器的核心组件是 晶体管.晶体管中的主要元件是 半导体，具有不同导电能力的材料。通常，半导体由劣质导体制成，例如 硅，已经 杂质 (另一种材料的原子)添加到其中。添加杂质的过程称为 掺杂.

　　在纯硅中，所有的硅原子都与它们的邻居完美结合，没有自由电子来传导电流。在掺杂硅中，额外的原子会改变平衡，要么增加自由电子，要么产生自由电子 孔 电子可以去哪里。当电子从一个空穴移动到另一个空穴时，电荷就会移动，因此这些添加中的任何一个都会使材料更具导电性。(见 半导体的工作原理 以获得完整的解释。

　　N型 半导体的特点是额外的电子(带负电荷)。 P型 半导体具有大量额外的空穴(带正电荷)。

　　让我们看一下围绕基本构建的放大器 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，一个 P型 半导体夹在两个之间 N型 半导体。这种结构最好用条形表示，如下图所示(现代晶体管的实际设计略有不同)。

　　第一个 n 型层称为 发射，p型层称为 基础 第二个n型层称为 收藏家.这 输出电路 (驱动扬声器的电路)连接到晶体管发射极和集电极的电极。输入电路连接到发射极和基极。

　　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，所以空穴很快就会填满。这创造了 耗尽区 在N型材料和P型材料之间的边界处。在耗尽区，半导体材料恢复其原始状态 绝缘状态 ——所有的空穴都被填满了，所以没有自由电子或电子的空白空间，电荷不能流动。当耗尽区较厚时，即使两个电极之间存在很强的电压差，从发射极到集电极的电荷也很少。

　　在下一节中，我们将看到可以做些什么来改变这种情况。

　　升压

　　当耗尽区较厚时，您可以提高 基底电极.该电极上的电压由 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器吸引到它。这样可以释放一些孔洞，从而缩小耗尽区域。随着耗尽区的减少，电荷可以更容易地从发射极移动到集电极 - 晶体管变得更加导电。耗尽区的大小以及晶体管的电导率由基极处的电压决定。这样，基极处的波动输入电流会改变集电极处的电流输出。此输出驱动扬声器。

　　像这样的单个晶体管代表放大器的一个“级”。典型的放大器将有几个升压级，最后级驱动扬声器。

　　在一个小型放大器中 - 例如扬声器中的放大器 - 最后级可能只产生半瓦的功率。在家用立体声放大器中，最后一级可能会产生数百瓦的功率。户外音乐会中使用的放大器可以产生数千瓦的功率。

　　一个好的放大器的目标是尽可能少地产生失真。驱动扬声器的最终信号应尽可能模仿原始输入信号，即使它已被多次增强。

　　这种基本方法可用于放大各种东西，而不仅仅是音频信号。任何可以被电流携带的东西—— 收音机 例如，视频信号可以通过类似的方式放大。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。声音爱好者着迷于影响设计的变化 额定功率, 阻抗 和 保真度等规格。

　　常见问题

　　放大器在音频中有什么作用?

　　放大器使音频更响亮。

　　放大器的3种类型是什么?

　　三种类型的放大器是电压放大器、电流放大器和功率放大器。