電壓放大器的工作原理及常會出現(xiàn)什么故障？

電壓放大器(Voltage Amplifier)是提高信號電壓的裝置。對弱信號，常用多級放大，級聯(lián)方式分直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合，要求放大倍數(shù)高、頻率響應(yīng)平坦、失真小。當(dāng)負(fù)載為諧振電路或耦合回路時，要求在指定頻率范圍內(nèi)有較好幅頻和相頻特性以及較高的選擇性。

運(yùn)算放大器是一個實實在在的模擬信號的放大電路，它的輸入端輸入一個變化的模擬量(例如音頻信號、或者一個線性變化的直流電壓);在輸出端就輸出一個幅度放大的但是其波形完全相同的不失真的信號(輸出信號波形各個部分的比例和輸入信號波形各個部分的比例相同)。所謂冠于：“運(yùn)算”兩字;是輸出信號是輸入信號經(jīng)某種數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果;就是輸出信號的各個部分是輸入信號對應(yīng)的各個部分的倍數(shù)關(guān)系(就好像輸出信號各個部分的電壓幅度是輸入部分各個部分的的乘積結(jié)果);好像是把信號的幅度進(jìn)行了乘法運(yùn)算一樣。也就是說運(yùn)算放大器是一個優(yōu)秀的線性放大電路 。

運(yùn)算放大器的核心是一個具有恒流源的差分放大器，由于恒流源的作用盡量的保證晶體管的工作點，能在晶體管特性曲線比較線性的一段工作，并且采用了深度的負(fù)反饋使整個運(yùn)算放大電路對信號具有較好的線性放大。一個運(yùn)算放大器為了保證有一定的增益，都是采用多級直流放大器的組合，在制造時就在一個芯片上完成，以集成電路運(yùn)算放大器的形式出現(xiàn);保證了良好的耦合特性及穩(wěn)定性。所以運(yùn)算放大器就是高質(zhì)量的模擬放大器的代名詞 。由于運(yùn)算放大器的核心是一個差分放大器，所以就有兩個輸入端，和一個輸出端，其在電路圖上的表示符號，引腳的位置和電壓比較器一樣;兩個輸入端和輸出的關(guān)系也有同相輸入端和反相輸入端的稱呼。這兩個輸入端都可以輸入信號(對稱的差分信號);也可以，一個輸入端設(shè)定為基準(zhǔn)電壓，一個輸入端輸入模擬信號 。運(yùn)算放大器既然能把信號進(jìn)行放大，顯然我們用他來代替電壓比較器作為電壓比較用也是沒有問題的，就有許多電路的電壓比較電路就采用了運(yùn)算放大器電路完成的。不過運(yùn)算放大器作為電壓比較器使用;其靈敏度、反映速度都要差的多，還是不要這樣替代用的為好，但是電壓比較器是絕對不能作為運(yùn)算放大器用的。在一般的電路原理圖上運(yùn)算放大器和電壓比較器，光從符號上很難區(qū)分圖紙上表示的是運(yùn)算放大器還是電壓比較器，只能通過對電路的分析，進(jìn)行判斷

很多電子工程師雖然經(jīng)常使用電壓放大器，但是對于它的了解卻是完全不夠的。電壓放大器是電子測量中經(jīng)常使用到的電子測量儀器，那么什么是電壓放大器，電壓放大器的作用原理是什么呢，下面我們一起來看看。

電壓放大器是指實驗中能夠幫助輸出信號達(dá)到最大輸出功率用來驅(qū)動特定負(fù)載的裝置。電壓放大器的作用就是將小信號進(jìn)行功率放大。電壓放大器的工作原理介紹：當(dāng)信號還沒有連接的時候，晶體管的三個電極和電壓狀態(tài)都是靜態(tài)，也被大家稱作“靜態(tài)工作點”。在使用時需要集電極電流和集電極發(fā)射之間的電壓值。

電壓放大器和電流放大器的區(qū)別：

電壓放大器，不論是運(yùn)算放大器還是級聯(lián)放大器，都相對容易實現(xiàn)。除非需要的輸出電流很大，否則輸出電阻不會影響整個電路的性能。在實現(xiàn)電壓放大的時候，主要是增益的合理分配，每一級的增益不能太大，但是在設(shè)計需要做的時候，增益設(shè)計和噪聲設(shè)計要控制好。

電流放大器和電壓放大器的輸出電阻完全不同。這類電路后面一般要接很重負(fù)載，即小阻值大功率的負(fù)載，需要的輸出電流大，輸出端為共集電路。

電壓放大器和電流放大器無非是兩者強(qiáng)調(diào)的著重點不同，但是都能夠?qū)π盘柡凸β蔬M(jìn)行放大，從而滿足功率放大的需求。

安泰電壓放大器推薦：

圖：ATA-2082電壓放大器指標(biāo)參數(shù)

電壓放大器和功率放大器的區(qū)別：

功率放大電路是單管功放、堆挽功放等組成，耦合方式包括直接耦合、電容耦合、變壓器耦合等。

電壓放大電路是基本放大電路、差動放大電路和集成運(yùn)放組成的電路等，耦合方式包括直流耦合和阻容耦合等。

電壓放大器的應(yīng)用領(lǐng)域介紹：

1、壓電轉(zhuǎn)換器(高電流和高電壓)驅(qū)動

2、高頻亥姆霍茲線圈(高電流)驅(qū)動

3、MEMS(高電壓)驅(qū)動

4、脈沖和瞬態(tài)器件(高功率)驅(qū)動

電壓放大器的常見應(yīng)用包括MEMS測試、超聲波測試、聲吶系統(tǒng)和壓電陶瓷驅(qū)動器。此外，電壓放大器經(jīng)常用于激光切割、微流控細(xì)胞分選和無損檢測。

電壓放大器(VoltageAmplifier)是提高信號電壓的裝置。對弱信號，常用多級放大，級聯(lián)方式分直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合，要求放大倍數(shù)高、頻率響應(yīng)平坦、失真小。當(dāng)負(fù)載為諧振電路或耦合回路時，要求在指定頻率范圍內(nèi)有較好幅頻和相頻特性以及較高的選擇性。

電壓放大器的特點：

(1)傳感器輸出信號為電荷;

(2)是具有深度負(fù)反饋的高增益放大器，實質(zhì)是一個電流\電壓轉(zhuǎn)換器;

(3)不容易引入現(xiàn)場干擾信號，電路受連接電纜長度變化的影響不大，幾乎可忽略不計，可用于壓電式傳感器遠(yuǎn)距離傳輸放大;

(4)可對靜態(tài)壓力進(jìn)行有效測量;

(5)頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和重量輕。

放大器的電路構(gòu)成

電壓放大器的核心是處于放大狀態(tài)的三極管，假定我們使用的是NPN型硅三極管，向它提供放大條件。

如果流經(jīng)Rb的電流Ib適當(dāng)，使經(jīng)過放大的Ic在Rc壓降使集電極電壓Vc》Vb，三極管就工作在放大區(qū)域了。但這一電路有明顯的缺陷，就是需要用VBB和 VCC兩組電池，這是很不方便的，也是不現(xiàn)實的。因此我們設(shè)法將兩個電源合并使用，放棄電源VBB，利用電源VCC經(jīng)過電阻Rb產(chǎn)生Ib，給發(fā)射結(jié)提供正偏，形成如圖3(b)所示的電路。電阻Rb稱作“偏置電阻”。這樣，放大器的核心部分就形成了。如果Rb接在c-b之間，形成電壓負(fù)反饋，穩(wěn)定工作點，如圖3(c)所示。通常在畫電路圖時，因為直流電源VCC許多地方公用，一般可以不畫，標(biāo)VCC即可，如(c)所示。

需要放大的小電壓信號是如何輸入而不影響放大器的直流偏置呢?可以在基極串入一個電容C1，如圖4所示，C1稱作“輸入耦合電容”。電容的一個重要特性就是“隔直通交”，它能隔斷直流，但允許交流通過。普通信號都是由一系列交流信號組合而成的，所以小電壓信號可以通過耦合電容到達(dá)三極管的基極。

輸入的電壓信號到達(dá)基極，將使基極電位在原來確定的直流偏壓基礎(chǔ)上發(fā)生變化，從而使基極電流隨之發(fā)生變化。如果輸入信號很小，那么基極電流的變化規(guī)律與輸入電壓的變化規(guī)律是基 本相同的。(即不出現(xiàn)非線性 失真)基極電流的變化將引起集電極 電流的相應(yīng)變化，而集電極電 流的變化量是基極電流變化量 的B 倍，這就實現(xiàn)了信號電流 的放大。

電壓放大器的基本工作原理

當(dāng)信號尚未接入時，三極管三個電極的電流、電壓狀態(tài)稱作靜態(tài)，也叫“靜態(tài)工作點”。一般只需求出集電極電流和集-射之間的電壓值即可。

需要放大的信號輸入后，是疊加在靜態(tài)工作點之上的，使靜態(tài)電流和電壓出現(xiàn)“變化”或“波動”，我們就稱它為“動態(tài)”。要了解放大器的工作原理，就要先了解靜態(tài)，再了解動態(tài)。下面以圖6電路為例來簡要解釋放大器是如何實現(xiàn)電壓放大的。

靜態(tài)：

如圖6，假設(shè)三極管是硅材料管，而且電流放大系數(shù)已經(jīng)確定( B=50)，使用6V直流電源供電。