放大器电路,也称为放大电路,能增加信号的输出功率。它透过电源取得能量来源,以控制输出信号的波形与输入信号一致,但具有较大的振幅。依此来讲,放大器电路亦可视为可调节的输出电源,用来获得比输入信号更强的输出信号。


放大电路的四种基本类型是电压放大电路、电流放大电路、互导放大电路和互阻放大电路。进一步的区别在于输出是否是输入的线性或非线性表示。放大器也可以通过在信号链中的物理位置来分类。

 


放大电路的一般符号如图 1 所示,Vs 为信号源电压,Rs 为信号源内阻,Vi 和 Ii 分别为输入电压和输入电流,RL 为负载电阻,V0 和 I0 分别为输出电压和输出电流。在实际应用中,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求,放大电路可分为四种类型。


1、电压放大电路

如果只需考虑电路的输出电压 V0 和输出电压 Vi 的关系,则可表达为

式中 Av 为电路的电压增益。前述炉温控制系统中对高温计输出电压信号的放大,就是使用了这种放大电路。

 

2、电流放大电路

若只考虑图 1 中放大电路的输出电流 I0 和输入电流 Ii 的关系,则可表达为

式中 Ai 为电流增益,这种电路称为电流放大电路。


3、互阻放大电路

当需要把电流信号转换为电压信号,如前述细胞电生理技术中,需要检测细胞膜离子通道的微弱电流时,则可利用互阻放大电路,其表达式为

式中 Ii 为放大电路的输入电流,V0 为输出电压,为互阻增益,其量纲为Ω。这里把信号放大的概念延伸了,与前述无量纲的电压增益和电流增益不同。


4、互导放大电路

当电路中输入信号取 Vi,输出信号取 I0,输出对输入信号的关系可表达为

式中称为放大电路的互导增益,它具有导纳量纲 S。相应地,这种放大电路得名为互导放大电路。


例如在前面介绍的石英预制棒加热炉温度控制系统中,微处理器送出的控制信号经数模转换后,输出的温度控制信号是电压信号,必须使用电压 / 电流转换电路将此电压信号转换为随之变化的强大电流,才能驱动炉中一个电阻值仅有 1mΩ左右的石墨加热电极,转换电路输出电流达数千安,输出功率达数十千瓦之巨。