放大器

电子放大器或“放大器”是增加信号功率的设备。从收音机到电脑,它们被广泛应用。理解放大器是关键,如果你想成为一个电气工程师或只是学习调整你的音频系统。在过去的几年里,成千上万的工程师为更好的放大器设计做出了贡献,我们在这里只提几个。放大器设计的领域是巨大的,所以我们在这里只涉及一些基本的内容,链接到关于这个主题的更多细节的页面。

1.)他们如何工作和基础知识
2)。功率放大器
3)。扬声器和乐器的放大器
4)。晶体管安培
5.)电子管放大器,它们是怎么工作的
6)。3电子管放大器型号

1)。它们是如何工作的

从最基本的意义上说,放大器接收一个微弱的信号,然后将电源的功率加到它上面,使它在输出端变大。

放大器需要的两个基本示例:

声音的- Thomas Edison和Emile Berliner开发了碳麦克风。直流电在两块金属板之间传递,两块金属板中间有碳,其中一块金属板是隔膜,当声波冲击它时,隔膜就会振动。这两个板之间的距离改变了电阻,因此在输出端你有一个直流信号变成交流,因为它调制。
问题:麦克风的输出端是弱信号,因为需要低直流电压来制作麦克风工作。现在我们需要采取这种弱信号,并将其发送到长距离(如电话系统)或将其放入扬声器中。需要放大器来做到这一点。

广播- 当Alexanderson,Fessenden,Hull和其他人开发语音无线电传输和雷达时,它们需要一种方法来拍摄由真空管检测到的弱无线电波并放大信号,以便为扬声器供电。还需要放大器(如三极管真空管)来采用携带音频和视频(电视)的弱信号,并将该信号转换为信号(对于发射器)的兆瓦,或者几瓦在接收器端上为扬声器供电。

先决条件

为了真正了解放大器如何与他们一起工作和修补它们,您需要在某些电子设备领域中的背景。大多数工程师通过修补来开始对该领域的终身激情(实验实用的设备)。如果您将书籍知识与修补和安全的做法相结合,您可以掌握放大器的工作。在这一领域开始工作的最常见方法是在家中建立自己的音频系统,或为您的汽车建立自己的音频系统。放大器对使用非常危险,所涉及的电流和电压可以杀死您,因此不适用于动力系统并遵循安全规则非常重要。即使在没有插入电容器时也可以存储系统中的大量能量。

以下是一些你在使用放大器之前会读到的术语:亚博体育官方app

电压
当前的
电阻和欧姆定律
交流电源
电阻抗
电抗

获得-增益这个词是用来描述放大器倍增功率的能力。为了测量增益,你需要测量输入和输出功率。分贝是通过方程式来测量增益的。增益是对数的,用10的幂来衡量。要计算给定放大器的增益,请使用在这个wiki页面>上找到的一系列方程式

振子-当一个放大器连接到一个滤波器,然后回到它自己的输入,你创建一个线性振荡器。振荡器用于钟表、收音机、电视、滤波器和许多其他东西。它们被用来调整电路,是使事物运转的重要工具。更多关于振荡器>


2)。功率放大器

在信号链中,功率放大器是指最终放大器。功率放大器可以提高信号到高水平,以用于为天线,磁控管(雷达),扬声器或长距离数据传输线/光纤供电。

功率放大器进入课程来描述放大了多少正弦信号。AMP可以设计为关闭一个周期的一半,这会改变波形通过。
数字类:D, E, F, G, S, T
这里有更多亚博体育官方app关于类的信息。

下图:左:早期微波炉中的磁控管放大器。银色和黄色的圆柱形器件是电容器。
下图:右:现代固态磁控管放大器。

3)。扬声器和乐器的放大器

用于驱动扬声器的放大器采用A的微小信号麦克风,无线电接收机,电视或其他设备并将其转换为强大的信号,足以驱动强大的电磁铁扬声器

音频放大器电路由:
电容器:过滤电容器、耦合电容器
电阻
真空管或晶体管
整流器-转换交流电到直流电源。可能是硅二极管或电子管整流器
二极管管整流器

驱动电磁扬声器的放大器电路是早期音频工程师面临的最大挑战。尽管扬声器在19世纪70年代就被提出了理论,但我们花了40多年的时间才看到第一台有功能的扬声器准备投入商业销售。这样做的原因是,为了制造出真正能产生音乐和声音的音频放大器,还需要开发其他技术,比如真空管和电路的高级数学,而不是那些能让扬声器产生丑陋的、无法控制的嗡嗡声的原始设备。制造能精确增加音频信号的电子产品,保留原始信号的丰富而纯净的波形是最先被执行的任务漫画大米和凯洛格。

右图:第一工作扬声器原型(1921年)和它的放大器占据了整个橱柜。
电子工程师科尔宾·欧文向我们展示了爱迪生技术中心一个经典电子管放大器的部件:亚慱足球网址多少

4)。晶体管放大器

晶体管有“跨电阻”,这意味着制造它们的半导体可以改变电阻值。晶体管既可用作开关,也可用作放大器。晶体管有三个引线:输入(集电极)、电压(基极)和输出(发射极)。

晶体管作为开关:当您将其用作开关时,在“底座”铅上的电源将允许从输入(收集器)流到输出(发射器)的电源,当您停止供电时,它起到像和打开开关和信号一样没有从收集器流到发射器。当使用它作为开关时,晶体管被称为“饱和”,因为最大电压随着它可以处理而流过。将此视为一个简单的“上”或“关闭”交换机,没有半路选项。

晶体管作为放大器:在放大器中,你无时无刻都向晶体管施加少量的功率,这就关闭了“开关”,允许信号通过设备。将这个正电压加到设备上就是使设备“偏置”。当弱输入信号通过时,它从增加到输出信号的偏置中获得强度。这很好,但并不会造成很大的放大。
两个晶体管:当我们将两个晶体管一起放置在一起时,我们可以将稍微放大的AC信号提供给接下来的底部引线,从而允许更强大的信号流过第二晶体管并在第二晶体管中产生更大的变化。交流波形保持完整,作为原始信号,它就不强。因此,您可以想象大量的水压在阀门的一侧排放(收集器侧),只是等待赶紧管道,所有你需要做的就是转动旋钮并对基座进行轻微调整侧面和门将打开部分方式或完整的方式。水会涌过,或只是涓涓细流。这就是我们如何做出一点努力(弱信号)控制严重的功率。

为了制作运算放大器,使用多个晶体管以及电阻器和电容器,可以通过这种方式放大一系列频率。通过将负电压应用于设备,您可以将放大器创建最多12伏(+),以12伏( - ),您可以使用足够的电量来制作演讲者工作。有1000种方法来设计这些电路,但您可以从几种基本模型开始。

在晶体管之前使用的电容器:晶体管放大器在晶体管输入前使用一个电容器,以使来自麦克风的直流信号“居中”。麦克风共振,产生负和正的直流能量。它们也使用“偏置”,但原因与晶体管不同。麦克风中的偏置使设备通电,并使0分贝高于0电压。大多数麦克风的偏压需要你提供大约2伏的电压,但它可以是不同的。亚博体育官方app在晶体管之前的电容将2伏的偏置降低到实际的0,因此消除了直流偏置。晶体管需要这个才能工作。

并发症:由于信号噪声等因素,创建一个放大器电路变得复杂。我们建议你从套件开始构建简单的放大器,以获得基本知识。在那之后,你可以调整更强大、更昂贵的系统。

通过构建学习:
建立自己的放大器和效果踏板(有简单的套件可用)>
老式真空管放大器套件(带扬声器的全尺寸吉他安培)>

上图:在三极管中,灯丝加热阴极,阴极和栅极被连接到交流信号。

在(1)处,栅极带负电荷并排斥电子,甚至可能完全阻止电子到达阴极。

在(2)处,栅极不带负电荷,电子可以自由地通过弯曲的外板,即阴极。

注意:部分(1.)和(2.)同时不会发生,它们仅显示在一起的图形。

5.)使用真空管放大

1906年的三极管的出现革命性的电话和收音机。有多种用于放大的真空管,我们今天仍然使用其中一些。管安培可以使用四极,三极管和戊码真空管进行信号放大的作业。

三极管放大器:该管在中心的中心具有热阴极,围绕着具有阳极的金属栅极。阴极发射电子,并且在真空中自由地流过栅极到阳极。通过对网格的负激励,返回更多电子,这意味着较少的电子可以通过网格来进入阳极。如果您采取弱音频信号(变化电压)并将其应用于电网,您将在正尖峰期间通过电网更大,并且较少的负面,从而大大放大信号。

电子管放大器的缺点是它们比亚博体育官方app晶体管消耗更多的能量和空间。管中的热阴极是由钨和钍灯丝制成的。这条灯丝,就像灯泡一样,几个小时后就会烧坏,管子就得换掉。

当你把一个放大器连接到扬声器上,放大器的行为将会改变。扬声器阻抗会随着负载的变化而变化,这将影响整个系统。

优势:晶体管

吉他手会说电子管放大器的声音比晶体管放大器的好。管放大器系统有非线性削波和更多的二阶谐波失真,有很多详细的文章在这方面。为吉他手设计的固态放大器现在使用电流反馈电路来增加输出阻抗,这样从扬声器发出的声音与电子管放大器类似。

6)。三管放大器示例

我们将使用一个简单的吉他放大器与三管演示如何将信号从一个微弱的0.9伏信号转化为一个强大的信号,足以为一个大的扬声器膜片供电。我们的图形是一个简化版本的芬达Champ-Amp特色在“道格叔叔”的视频。如果你需要更深入的了解,请看下面列出的38分钟视频。在我们下面的图表中,我们省略了电阻和大多数电容,以便集中讨论放大的作用。

在上图中,你会看到由一个电源(变压器)连接到一个整流管和其他两个管的布局。变压器将120伏的电压从墙上转换成三条独立的线路。6V线只是为两个放大器管中的细丝供电。它使灯丝保持高温,这样管子就可以工作了。5 V线到电源整流器和加热管。另一条高压线路将交流电源带到整流器,通过切断波形的负侧转换为直流电。系统其他地方的电阻和变压器有助于平滑直流信号,消除弯曲的驼峰。

吉他的信号由拾音器产生连接到Pre-AMP三极管管中的网格。管中的阳极被提供有一个非常强的150伏+ DC。因此,板块真的在任何附近的负离子(电子)上都会拉动。在管中央的阴极上,它非常热刺激了许多电子的产生,然而,栅格默认在负状态下,阻挡电子通过阳极通过。来自吉他的AC信号改变了电网,允许数百万电子以复制吉他波形的图案流到另一侧。

交流电源现在跟随直流线从阳极到另一个网格(12AX7管)在同一管。电容器阻塞直流电源,只允许交流信号通过。这个信号现在比原来的吉他弦的信号更强,第二个栅格的反应更强烈,允许一个更极端的交流波形从阴极传递到阳极。信号在这个前置放大器管中已经被放大了两次。

来自前置放大器管的信号被传递到最后一个放大器管的平板上。这条链上的最后一根电子管拥有高达320伏的直流电和极强的+电荷。再一次,电网对交流电源作出反应,许多电子以相同的模式流过交流波形。这个交流信号通过一个变压器将功率转换为扬声器可以使用的电压。通常,通过变压器线圈的320伏电压不会影响到变压器的扬声器一侧,因为直流电不能通过变压器。

视频,此电路的完整描述:
电子管放大器如何工作,电路描述-电源(18分钟)>
第2部分(20分钟)的描述这个电路为一个挡泥板冠军放大器>

第一个扬声器的原型,这个视频向你们展示了在1921年的原型中使用的电子管。

类型的放大器:
运算放大器
差分放大器
隔离放大器
负反馈放大器
仪表放大器

进一步阅读:
晶体管理论>
运算放大器>
半导体电子产品>
广播>


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文章根据分子量
来源:
恩斯特·维尔纳·冯·西门子。FamousScientists.org
greenmountainaudio.com.
了解电子电路基础知识。作者:Gordon McComb和Earl Boysen, 2005
采访科尔宾·欧文。亚慱足球网址多少爱迪生技术中心,2013
微波加工材料。国家学院出版社。1994年
电子管放大器的工作原理。2014年叔叔道格。
什么是麦克风偏置电压?Learning亚博体育官方appAboutElectronics.com

照片:
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