为什么放大器需要高输入阻抗和低输出阻抗?

电器工程 放大器
2022-01-01 04:12:58

我了解到理想放大器需要高输入阻抗和低输出阻抗。为什么?放大器具有相反的低输入阻抗和高输出阻抗意味着什么。

我不完全了解阻抗输入和输出。

4个回答

实际上,只有当您感兴趣的信号是电压时,您的问题的前提才成立。在这种情况下,如果放大器没有通过其输入吸收电流(具有无限大或至少非常高的输入阻抗),那么将其连接到源不会影响信号电压,无论源阻抗是多少。

同样,当您将负载连接到放大器的输出时,如果放大器的输出阻抗为零,则无论负载消耗的电流如何,信号电压都不会改变。

这些属性使分析整个系统的行为变得更加容易。

但是,如果您感兴趣的信号是电流而不是电压,出于同样的原因,您希望放大器具有零输入阻抗和无限输出阻抗。

理想的放大器根本不应该从其输入中汲取任何电流。假设一个双输入放大器,两个输入探头中的信号电流为零。换句话说,输入阻抗必须是无限的!

输出应作为理想电压源的输出。这意味着输出和接地之间的电位必须为 \$A(v_2-v_1)\$,无论连接到输出的负载会消耗多少电流。换句话说,输出阻抗必须为零!

对于真正的放大器,输入阻抗必须尽可能大,而输出阻抗必须尽可能低!

主要与音频放大器有关的简化答案:-

与具有较高输出阻抗的放大器相比,具有低输出阻抗的音频放大器可以更有效地为其扬声器提供更大的功率。因此,您会发现音频放大器的输出阻抗测量值小于 1 欧姆,并且在很多情况下以毫欧为单位。

另一方面,来自(例如)麦克风的微弱信号不希望将其信号馈入输入阻抗过低的放大器 - 这可能会(并且显着)衰减信号并需要更高放大水平以补偿从而增加噪声拾取等。

如果按照您的建议,音频功率放大器的阻抗被反转,它可能会在扬声器上产生噪声信号,并且功率效率低,以至于在从扬声器产生等效声级时它会变得明显变暖。

低输入阻抗还有其他问题,因为可能会发生某些麦克风的频率响应的重塑。高输出阻抗也是如此 - 扬声器的机电细微差别可能会导致某些信号显得比应有的更大。

顺便说一句,有许多放大器确实具有相当低的输入阻抗,这些放大器通常用于 RF 领域,您需要匹配阻抗以防止信号反射。

毫无疑问,还有其他我错过的例子。

负反馈用于“线性化”放大器的输出。如果放大器的输出是输入的精确放大副本,则放大器是线性的。如果放大器不是线性的,输出就会失真。线性失真是任何优秀音频放大器的规格之一。

负反馈的一个副作用是,在常见配置中,它会产生低阻抗输出。无论您在放大器上施加什么负载,输出电压都是相同的:输出电压反馈到输入以使放大器线性化,这使得输出电压对负载条件不敏感。

所以:好的放大器使用负反馈:电压反馈很常见:好的放大器通常具有低输出阻抗。

一些负载(特别是扬声器)的电压响应是非常非线性的,并且非常敏感。出于这个原因,一些音频工程师认为高阻抗输出放大器,即电流驱动放大器,优于低阻抗输出音频放大器。

高输出阻抗放大器在将功率传输到扬声器方面的效率不一定低(扬声器本质上比软扬声器听起来更好),并且在将功率从电源传输到扬声器(在那个无论如何,数量很便宜),但电流检测电路总是比电压检测电路更困难,更昂贵,线性度略低。