發燒小知識：什麼是放大器？有源放大器和無源放大器有什麼區別？

作者：值友7279597492

放大器一般是指某種電子裝置，旨在增加音訊訊號的幅度。

訊號是隨時間變化的電壓或電流，由各種放大器放大的模擬音訊訊號。因為人類聽覺可聽範圍在20Hz – 20，000Hz之間，所以音訊放大器的主要任務是放大20Hz到20，000Hz 之間的音訊訊號電壓。

放大器是雙埠電路，包括輸入和輸出。它們靠外部的電力來增加訊號的幅度。放大器輸入端的訊號被放大，並在輸出端產生成比例的更高幅度的訊號。它的放大量取決於電源和放大器的電子設計。

放大器有各種形狀、大小和型別。根據有沒有依靠外力來增加訊號幅度，我們可以將它們分為有源放大器和無源放大器。現代生活中應用比較多的是有源放大器，主要包括：

有源放大器

功率放大器：

將來自播放裝置的線路電平訊號放大為驅動揚聲器的電平訊號。

前置放大器：

將低電平訊號（通常來自麥克風）放大為線路電平訊號，用於典型的錄音和處理。

整合放大器：

將前置放大器和功率放大器組合成一個單元。

接收器：

帶有無線電接收器的整合放大器。

汽車放大器：

設計用於驅動汽車揚聲器並在汽車電池/交流發電機上執行的功率放大器。

樂器（吉他、貝司等）放大器：

前置放大器和/或功率放大器，旨在放大來自樂器拾音器的高阻抗輸出訊號。

耳機放大器：

將線路電平訊號放大為能夠正確驅動一對（或幾對）耳機的訊號。

麥克風前置放大器

：設計用於將麥克風電平訊號放大為線路電平訊號以進行典型錄音和處理的前置放大器。

阻抗轉換器放大器：

一種更關心改變訊號阻抗而不是對訊號電壓施加增益的放大器。這些放大器通常出現在電容式麥克風中。

分配放大器：

將一個訊號輸入訊號分成多個相同幅度的輸出訊號的單元。

固態放大器：

使用固態電子器件的放大器。

電子管放大器：

使用電子管的放大器。

數字放大器：

使用數字訊號處理來放大數字音訊訊號的放大器。

那麼無源放大器和有源放大器有什麼區別？放大器本質上是增加聲音幅度的裝置。無源放大器不需要電力並且透過增加集中聲音和音訊中的聲壓級來工作。相反，有源放大器需要功率來增加音訊訊號的幅度。

PART01

無源放大器

無源放大器透過無源方式放大聲音（增加聲音功率的幅度、聲音強度和聲壓級）。換句話說，它在不使用外部電力或任何形式的額外能量的情況下，能將聲音放大。出現最早的、而且在生活中比較常見的，其實是無源放大器。

早在幾千年前，古代戰場上用來發號施令或振奮軍心的號角，就是無源放大器的一種。另外在現代比較常見的還有管樂器裡的喇叭、嗩吶等樂器。

應用最廣泛的無源放大器是圓形劇場和喇叭（此處的喇叭是指電聲元件，非樂器喇叭）。

01圓形劇場

天然圓形劇場一般靠近高大巖壁的位置，透過將聲波反射回原始位置來自然放大聲音。一般開放性的場所裡，聲波會消散開來，觀眾只能聽到初始聲波。而圓形劇場可以形成一種反射，將聲波重新反射給聽眾，從而增加感知響度。

雖然圓形劇場會增強原始聲音的感知響度，但是反射回來的聲音會產生延遲的情況，還可能出現聲音的相位問題。聲源與反射面之間的距離，以及反射面與聽者之間的距離，都會引起音質的一些變化。因此，“放大”過程不太精確，這就是我們通常說的聲音失真。

02喇叭

喇叭是連線到揚聲器驅動器並將由驅動器引起的空氣振動傳導到外部環境的喇叭形管。許多木管樂器和銅管樂器使用喇叭來增加聲音功率。許多種類的揚聲器也利用喇叭來放大聲音輸出。

留聲機就是喇叭技術的歷史性用途。留聲機（由托馬斯愛迪生於1877年發明）早於電子錄音（1925年問世）。隨著電子錄音和回放的出現，有源電子放大出現了。在那之前，都是機械被動放大，其中大部分是透過喇叭實現的。

那麼喇叭型“無源放大器”是如何工作的？讓我們從一個簡化的插圖開始。右側是喇叭結構，左側是驅動器結構（畫出振膜、線圈和磁性結構）：

喇叭喉部的小橫截面面積在一定程度上限制了空氣的透過，從而提供了相對較高的聲阻抗（相對於喇叭外部的自由場）。因此，喇叭喉部的聲波壓力相對較高，位移較小。隨著聲波到達喇叭口，它們逐漸減壓到較低壓力（環境壓力）和較高位移的狀態，從而使聲音更響亮。

PART02

有源放大器

一般來說在音訊領域，放大器一詞主要是指有源放大器。有源放大器利用外部電源提供的增益放大音訊訊號（交流電電壓和功率）。請注意，有源放大器是放大音訊訊號的電子放大器，而上述無源放大器則放大聲音。

能量既不能產生也不能破壞，因此有源放大器需要電源來提供增益並提高訊號電平。有源放大器遍佈整個訊號鏈，用於將訊號電平從一個裝置提升到下一個裝置。

所有有源放大器的工作方式都相同。它們接收輸入訊號，透過外部電源應用增益，並輸出更強的訊號。理想情況下，這些放大器將以清晰的方式進行。也就是說，輸出訊號的質量與輸入訊號的質量完全一樣，只是訊號的幅值不同。但是，這些放大器的元件在放大的過程中，不可避免地會給聲音製造音染。

所有放大器都有限制，只能接受這麼多的輸入電平和輸出這麼多的輸出電平，而不會給訊號增加明顯的失真。放大器過載甚至會因過熱而造成不可逆轉的損壞。

下面讓我們簡單介紹幾個比較典型的有源放大器型別。

01功率放大器

功率放大器是最常見的放大器型別。上述列表中的許多其他有源放大器型別也被認為是功率放大器，如整合放大器、汽車放大器、樂器放大器、耳機放大器等。

音訊功率放大器是一種電子放大器，可將低電平訊號放大為可以正確驅動揚聲器（有時是耳機）的電平訊號。功率放大器是訊號鏈的“重物”，直接放置在揚聲器之前。在有源揚聲器中，功率放大器內置於主揚聲器中，用於驅動主揚聲器。對於有源揚聲器，每個驅動器都有自己的功率放大器，每個放大器在分頻器之後串聯（處理線路電平訊號而不是揚聲器電平訊號）。

02前置放大器

音訊前置放大器是一種電子放大器，可將微弱訊號（麥克風和樂器電平）提升到足夠強的訊號。這種增強使音訊訊號具有抗噪性和強度，足以進行進一步的處理、錄音、混音和回放。