电压放大器和功率放大器的区别


放大器是一种电子电路,用于增强电压、电流、功率等信号的强度。它接收输入端微弱的信号,并在输出端产生放大的信号,尽管输出信号与输入信号相同。放大器执行的功能称为放大。放大器执行的放大量由称为放大器增益的因素决定。

根据所施加的输入信号和产生的输出信号,放大器大致分为两种主要类型:

  • 电压放大器
  • 功率放大器

在本文中,我们将通过考虑基本功能、晶体管尺寸、晶体管增益、负载电阻等不同参数,重点介绍电压放大器和功率放大器之间的所有主要区别。但在讨论这些区别之前,让我们先了解一下电压放大器和功率放大器的一些基础知识,以便更容易理解它们之间的区别。

什么是电压放大器?

电压放大器是一种当输入低电压信号时产生输出电压增大的信号的放大器。电压放大器用于需要通过长电线以较高电压传输信号的应用场合。因此,电压放大器类似于变压器,因为它可以提高信号的电压等级。

图1显示了典型的电压放大器电路。它由一个BJT(双极结型晶体管)和两个电阻组成。基本上,电压放大器旨在获得尽可能高的电压增益。其中,电压放大器的电压增益只是输出电压与输入电压之比,即:

$$A_v\:=\:\frac{V_{out}}{V_{in}}$$

电压放大器从负载汲取的功率非常小。对于这些放大器,输入信号幅度非常小,因此电压放大器也称为小信号放大器。

电压放大器应用于各种应用场合,例如无线通信、信号广播、扬声器等音频设备等。

什么是功率放大器?

顾名思义,功率放大器是一种增强输入信号功率等级的电子设备。图2显示了典型功率放大器的电路图。它由一个功率晶体管组成,因为普通晶体管不能用于功率放大。因为在功率放大器中,晶体管必须能够处理大量的功率。

由于不能直接放大信号的功率。在实际应用中,会在功率放大器之前放置一个电压放大器,以提高信号的电压等级。功率放大器输入端的这个高电压信号会产生高电流信号,它们的乘积会在功率放大器的输出端提供高功率信号。

因此,功率放大器的增益由下式给出:

$$A_P\:=\:A_V\:\times\:A_I$$

其中:

$$A_V\:=\:\frac{V_{out}}{V_{in}}\: 和 \:\:A_I\:=\:\frac{I_{out}}{I_{in}}$$

功率放大器广泛应用于耳机驱动器、电视机、手机、音乐系统、微波炉等多种应用场合。

电压放大器和功率放大器的区别

下表重点介绍了电压放大器和功率放大器之间所有显著的区别:

区别依据 电压放大器 功率放大器
定义 设计用于提高输入信号电平的放大器称为电压放大器。 设计用于提高输入信号功率电平的放大器称为功率放大器。
其他名称 电压放大器也称为小信号放大器。 功率放大器也称为大信号放大器。
输入信号电压 电压放大器的输入电压非常低,约为几毫伏。 功率放大器的输入电压相对较高,约为几伏。
输出信号的性质 电压放大器具有高电压和低功率输出。 功率放大器具有高功率和低电压输出。
所用晶体管的尺寸 电压放大器电路中使用的晶体管尺寸较小。 功率放大器电路中使用的晶体管具有相对较大的物理尺寸。
晶体管的β值 电压放大器中使用的晶体管具有相对较高的β值,约大于100。 功率放大器中使用的晶体管的β值较低,约为5到20。
耦合类型 电压放大器通常使用RC耦合。 功率放大器总是使用变压器耦合。
集电极电流 (IC) 电压放大器的集电极电流较低,约等于1 mA。 功率放大器的集电极电流相对较高,大于100 mA。
所用晶体管的基区 电压放大器中使用的晶体管具有较薄的基区,因为它处理的电流较低。 功率放大器中使用的晶体管的基区相对较厚,因为它需要处理大电流。
负载电阻 (RC) 在电压放大器中,负载具有较高的电阻值,约为4 kΩ到10 kΩ。 在功率放大器中,负载电阻的值较低,约为5 Ω到20 Ω。
交流功率输出 电压放大器的交流功率输出较低。 功率放大器的交流功率输出相对较高。
输出阻抗 电压放大器具有较高的输出阻抗,约等于12 kΩ。 功率放大器的输出阻抗较低,约为200 Ω。
散热片的需求 对于电压放大器,不需要散热片。 功率放大器必须使用散热片。
用途 电压放大器通常用作放大器的第一级。 功率放大器通常用作放大器的最后一级。

结论

电压放大器和功率放大器之间最显著的区别在于,电压放大器会增加输入信号的电压幅度,而功率放大器会提高输入信号的功率电平。

更新于:2022年9月2日

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