放大器的典型应用场景

放大器的应用几乎涵盖所有电子信息领域，从微小信号的检测到大功率能量的传输，其在不同场景中发挥着关键作用。

（一）通信系统中的放大器

通信系统是放大器应用最广泛的领域之一，从信号发射到接收的各个环节都离不开放大器：

• 发射机中的放大器

射频功率放大器：将调制后的射频信号放大到足够功率，通过天线发射出去，移动通信基站的射频功率放大器输出功率可达几十瓦甚至上百瓦。

驱动放大器：位于功率放大器之前，为功率放大器提供足够幅度的输入信号，保证功率放大器工作在最佳状态。

• 接收机中的放大器

低噪声放大器（LNA）：位于接收机前端，首先对接收到的微弱射频信号进行放大，同时引入尽可能少的噪声，提高接收灵敏度。卫星电视接收机的 LNA 通常集成在高频头中。

中频放大器：对混频后的中频信号进行放大，中频信号频率固定，便于实现高增益和良好的选择性。

• 光纤通信中的放大器

掺铒光纤放大器（EDFA）：工作在 1550nm 波长窗口，能够直接对光信号进行放大，无需先转换为电信号，大大提高了光纤通信的传输距离和容量，是长途光纤通信的关键器件。

（二）音频系统中的放大器

音频系统对放大器的音质和功率有特定要求，不同环节使用不同类型的放大器：

• 前置放大器

功能：对麦克风、唱头、磁带等输出的微弱音频信号进行初步放大和处理（如音量控制、音调调节）

特点：低噪声、高增益、高输入阻抗，确保微弱信号得到清晰放大

应用：音响系统的信号输入端、录音设备的前置放大电路

• 功率放大器

功能：将前置放大器输出的信号进一步放大，提供足够的功率驱动扬声器发声

分类：

甲类功率放大器：音质好但效率低，适合高端音响

甲乙类功率放大器：平衡了音质和效率，广泛应用于家用音响和汽车音响

D 类放大器（数字功率放大器）：效率高（可达 90% 以上）、体积小，适合便携式音频设备和汽车音响

性能要求：足够的输出功率（从几瓦到几百瓦）、低失真、宽频率响应

• 专业音频放大器

应用场景：舞台演出、大型音乐会、体育馆等需要大功率音频输出的场合

特点：高输出功率（可达几千瓦）、多通道、具有保护功能（过流、过温、短路保护）、能够驱动多种阻抗的扬声器负载

（三）测量与仪器中的放大器

在测量和科学仪器中，放大器用于放大各种微弱信号，以实现精确测量：

• 仪器放大器

特点：高共模抑制比（CMRR）、高输入阻抗、低噪声、可调节增益

应用：传感器信号放大（如应变片、热电偶、压力传感器输出的微小信号）、医疗仪器（如心电图机、脑电图机中的生物电信号放大）

• 对数放大器

特点：输出信号与输入信号的对数成正比，能够放大动态范围极宽的信号（如从微伏到伏级）

应用：雷达信号处理、频谱分析仪、光强度测量等需要处理宽动态范围信号的场合

• 锁相放大器

特点：能够从强噪声背景中提取出与参考信号同频同相的微弱信号，具有极高的信噪比

应用：物理实验中的微弱信号检测（如红外光谱、核磁共振信号）、环境监测中的微量成分分析

（四）工业与医疗领域中的放大器

• 工业控制中的放大器

伺服放大器：用于驱动伺服电机，将控制信号放大为足够的电流或电压，精确控制电机的转速和位置，应用于数控机床、机器人等精密控制设备。

仪表放大器：在工业自动化系统中，用于放大各种传感器（如温度、流量、液位传感器）输出的信号，为控制系统提供准确的输入信号。

• 医疗设备中的放大器

生物电放大器：用于放大人体微弱的生物电信号，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等，要求极高的输入阻抗和极低的噪声，以确保信号的准确性。

超声放大器：在超声诊断设备中，用于放大超声换能器接收的微弱回波信号，同时驱动换能器发射超声信号，对放大器的带宽和线性度有较高要求。