什么是放大器？

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信号是随时间变化的电压或电流，由各种放大器放大的模拟音频信号。因为人类听觉可听范围在20Hz – 20,000Hz之间，所以音频放大器的主要任务是放大20Hz到20,000Hz 之间的音频信号电压。放大器是双端口电路，包括输入和输出。它们靠外部的电力来增加信号的幅度。放大器输入端的信号被放大，并在输出端产生成比例的更高幅度的信号。它的放大量取决于电源和放大器的电子设计。

​​放大器一般是指某种电子设备，旨在增加音频信号的幅度。



放大器有各种形状、大小和类型。根据有没有依靠外力来增加信号幅度，我们可以将它们分为有源放大器和无源放大器。现代生活中应用比较多的是有源放大器，主要包括：



有源放大器


功率放大器：将来自播放设备的线路电平信号放大为驱动扬声器的电平信号。

前置放大器：将低电平信号（通常来自麦克风）放大为线路电平信号，用于典型的录音和处理。

集成放大器：将前置放大器和功率放大器组合成一个单元。

接收器：带有无线电接收器的集成放大器。

汽车放大器：设计用于驱动汽车扬声器并在汽车电池/交流发电机上运行的功率放大器。

乐器（吉他、贝司等）放大器：前置放大器和/或功率放大器，旨在放大来自乐器拾音器的高阻抗输出信号。

耳机放大器：将线路电平信号放大为能够正确驱动一对（或几对）耳机的信号。

麦克风前置放大器：设计用于将麦克风电平信号放大为线路电平信号以进行典型录音和处理的前置放大器。

阻抗转换器放大器：一种更关心改变信号阻抗而不是对信号电压施加增益的放大器。这些放大器通常出现在电容式麦克风中。

分配放大器：将一个信号输入信号分成多个相同幅度的输出信号的单元。

固态放大器：使用固态电子器件的放大器。

电子管放大器：使用电子管的放大器。

数字放大器：使用数字信号处理来放大数字音频信号的放大器。


那么无源放大器和有源放大器有什么区别？放大器本质上是增加声音幅度的设备。无源放大器不需要电力并且通过增加集中声音和音频中的声压级来工作。相反，有源放大器需要功率来增加音频信号的幅度。




无源放大器



无源放大器通过无源方式放大声音（增加声音功率的幅度、声音强度和声压级）。换句话说，它在不使用外部电力或任何形式的额外能量的情况下，能将声音放大。出现最早的、而且在生活中比较常见的，其实是无源放大器。


早在几千年前，古代战场上用来发号施令或振奋军心的号角，就是无源放大器的一种。另外在现代比较常见的还有管乐器里的喇叭、唢呐等乐器。



应用最广泛的无源放大器是圆形剧场和喇叭（此处的喇叭是指电声元件，非乐器喇叭）。



01圆形剧场


天然圆形剧场一般靠近高大岩壁的位置，通过将声波反射回原始位置来自然放大声音。一般开放性的场所里，声波会消散开来，观众只能听到初始声波。而圆形剧场可以形成一种反射，将声波重新反射给听众，从而增加感知响度。



虽然圆形剧场会增强原始声音的感知响度，但是反射回来的声音会产生延迟的情况，还可能出现声音的相位问题。声源与反射面之间的距离，以及反射面与听者之间的距离，都会引起音质的一些变化。因此，“放大”过程不太精确，这就是我们通常说的声音失真。


02喇叭


喇叭是连接到扬声器驱动器并将由驱动器引起的空气振动传导到外部环境的喇叭形管。许多木管乐器和铜管乐器使用喇叭来增加声音功率。许多种类的扬声器也利用喇叭来放大声音输出。



留声机就是喇叭技术的历史性用途。留声机（由托马斯爱迪生于1877年发明）早于电子录音（1925年问世）。随着电子录音和回放的出现，有源电子放大出现了。在那之前，都是机械被动放大，其中大部分是通过喇叭实现的。


那么喇叭型“无源放大器”是如何工作的？让我们从一个简化的插图开始。右侧是喇叭结构，左侧是驱动器结构（画出振膜、线圈和磁性结构）：


喇叭喉部的小横截面面积在一定程度上限制了空气的通过，从而提供了相对较高的声阻抗（相对于喇叭外部的自由场）。因此，喇叭喉部的声波压力相对较高，位移较小。随着声波到达喇叭口，它们逐渐减压到较低压力（环境压力）和较高位移的状态，从而使声音更响亮。


有源放大器

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一般来说在音频领域，放大器一词主要是指有源放大器。有源放大器利用外部电源提供的增益放大音频信号（交流电电压和功率）。请注意，有源放大器是放大音频信号的电子放大器，而上述无源放大器则放大声音。


能量既不能产生也不能破坏，因此有源放大器需要电源来提供增益并提高信号电平。有源放大器遍布整个信号链，用于将信号电平从一个设备提升到下一个设备。


汽车音响放大器所有有源放大器的工作方式都相同。它们接收输入信号，通过外部电源应用增益，并输出更强的信号。理想情况下，这些放大器将以清晰的方式进行。也就是说，输出信号的质量与输入信号的质量完全一样，只是信号的幅值不同。但是，这些放大器的元件在放大的过程中，不可避免地会给声音制造音染。



所有放大器都有限制，只能接受这么多的输入电平和输出这么多的输出电平，而不会给信号增加明显的失真。放大器过载甚至会因过热而造成不可逆转的损坏。下面让我们简单介绍几个比较典型的有源放大器类型。


01功率放大器


功率放大器是最常见的放大器类型。上述列表中的许多其他有源放大器类型也被认为是功率放大器，如集成放大器、汽车放大器、乐器放大器、耳机放大器等。


音频功率放大器是一种电子放大器，可将低电平信号放大为可以正确驱动扬声器（有时是耳机）的电平信号。功率放大器是信号链的“重物”，直接放置在扬声器之前。在有源扬声器中，功率放大器内置于主扬声器中，用于驱动主扬声器。对于有源扬声器，每个驱动器都有自己的功率放大器，每个放大器在分频器之后串联（处理线路电平信号而不是扬声器电平信号）。


02前置放大器


音频前置放大器是一种电子放大器，可将微弱信号（麦克风和乐器电平）提升到足够强的信号。这种增强使音频信号具有抗噪性和强度，足以进行进一步的处理、录音、混音和回放。



吉他放大器麦克风需要麦克风前置放大器，而电吉他（以及贝司和其他乐器）的放大器中有前置放大器。


在将信号发送到功率放大器之前，前置放大器还用于提升来自唱片播放器和其他来源的录制音频电平。


吉他放大器上的低音、中音、高音、增益、临场感和混响控制；麦克风前置放大器上的高通滤波器、均衡器和衰减器；音响系统前置放大器上的轮廓控制。这些额外的过程经常出现在前置放大器中。娱乐系统中的前置放大器可以轻松控制系统的音量及响度。


03麦克风前置放大器





顾名思义，麦克风前置放大器用于将麦克风电平信号提升到接近线路电平的强信号。


增强后，音频信号可以更容易地处理、录制、混合，并最终发送到功率放大器以驱动扬声器或耳机。许多麦克风前置放大器具有内置均衡器、滤波器、衰减器和相位翻转。麦克风前置放大器通常也有一个幻象电源来为需要它们的有源麦克风供电。USB麦克风还具有内置前置放大器。


04耳机放大器



耳机放大器是一种特殊的功率放大器，旨在正确驱动耳机。耳机的阻抗值比扬声器高得多，并且由更小的驱动器制成。


许多耳机都具有相同的一般灵敏度和阻抗，并且可以由典型的耳机放大器驱动。这些“典型”耳机放大器通常位于耳机插孔内。一些特殊类型的耳机（如静电耳机）的阻抗和灵敏度等级与典型耳机有很大不同，因此需要特殊的耳机放大器。​​​​

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放大器一般是指某种电子设备，旨在增加音频信号的幅度。  

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