放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，其基本任务是将微弱信号不失真地放大到所需的值，用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中，是自动化技术工具中处理信号的重要元器件。
一.放大器的工作原理
放大器主要由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成，输入待测信号，经放大和带通滤波后与参考信号共同输入乘法器得到的结果再通过低通滤波器滤波后输出。
通俗点说，放大器的作用就是将微弱的信号放大，在设备装置本身能量不足的情况下，为了能让信号被显示或者推动负载工作，可利用放大器将其能量放大，其放大作用是通过输入信号控制能源来实现的，放大所需功耗由能源提供。
放大器实现放大作用，实际上是用小能量的信号去控制电源驱动大能量，使其按小信号相同的变化规律，即用较小的信号去控制较大的信号，换句话讲，就是信息幅度放大。
图1：放大器原理图
图1为放大器的通用原理图：每个放大器都必须由5个引脚组成，它们是：2个供电端（单电源供电或双电源供电），1个同向输入端（标正号引脚），1个反向输入端（标负号引脚），还有一个输出端。
图2
图3
在这里需要注意：有的放大器芯片在一个封装内集成了多个放大器，而且把它们共用的两个电源端子分别连到一起；而有的外部引脚中没有同向输入或负向输入，因为它内部电路已经设定好，不允许设计者再次改动。图2和图3就如此。
二．放大器的分类
放大器种类繁多，按照不同的标准有不同的分类。
1.按频率范围可分为单频道、宽频带、多波段。
2.按使用位置可分为前端放大器和线路放大器。
前端放大器：即在机房前端使用的放大器，分为频道放大器和宽带放大器，频道放大器用在混合器前，对单个频道的低信号进行放大；宽带放大器则用在混合器后，对所有频道信号同时放大，使其具有足够的电平送人干线传输。
线路放大器：即在传输系统中，对信号在传输电缆中的损失进行弥补的干线放大器和用于传输网最末端供给分配所需高电平的分配放大器。
3.按放大器的放大目的可分为电流放大器、电压放大器、功率放大器。
顾名思义，电流放大器主要用于放大电流信号，实现小电流输入、大电流输出。
电压放大器主要用于放大电压信号，实现小电压输入、大电压输出。
功率放大器主要用于驱动负载（如喇叭、发射天线等）。
4.按信号特征可分为音频放大器（用于放大语音信号）、视频放大器（用于放大图像信号）、脉冲放大器（用于放大脉冲信号）、谐振放大器（用于放大高频载波信号）。
5.按信号强弱可分为小信号放大器（即线性放大器）、大信号放大器（即非线性放大器）。
线性放大器输出就是输入信号的复现和增强。
非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。
6.按电流结构可分为交流放大器、直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源、高频，多用于分立元件电路。
直流放大器能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器，多用于集成电路，测量和控制方面常用到这种放大器。
7.按所处理信号物理量可分为机械放大器、机电放大器、电子放大器、液动放大器和气动放大器等。其中用得最广泛的是电子放大器，随着射流技术的推广，液动或气动放大器的应用也逐渐增多。
电子放大器又按所用有源器件分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和磁放大器，其中又以晶体管放大器应用最广。
晶体管放大器在自动化仪表中常用于信号的电压放大和电流放大，主要形式有单端放大和推挽放大，此外还常用于阻抗匹配、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换（如电荷放大器）以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系（如运算放大器）。
8.按照信号导通角的大小，可分为甲类（A类）、乙类（B类）、丙类（C类）、甲乙类（AB类）、丁类（D类）、戊类（E类）等。（以下统一以“甲乙丙丁”称）
甲类放大器
甲类放大器是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器，其电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大，由于避免了器件开关所产生的非线性，只要偏置和动态范围控制得当，仅从失真的角度来看，可认为它是一种良好的线性放大器。
乙类放大器
乙类放大器是指器件导通时间为50％的一种工作类别，流通角约等于 180度。乙类放大器使用非常广泛，适用于大功率工作。
丙类放大器
丙类放大器指器件导通时间小于50％的工作类别，在输入信号超过偏置点时才有电流流过晶体管，电流的流通角小于180度，这类放大器，一般用于射频放大，适用于大功率工作。
甲乙类放大器
实际上是甲类和乙类的结合，每个器件的导通时间在50-100％之间，依赖于偏置电流的大小和输出电平。该类放大器的偏置按乙类设计，然后增加偏置电流，使放大器进入甲乙类。
丁类放大器
丁类放大器的特点是断续地转换器件的开通，其频率超过音频，可控制信号的占空比以使它的平均值能代表音频信号的瞬时电平，这种情况被称为脉宽调制（PWM），其效率在理论上来说是很高的。
戊类放大器
戊类放大器可在几乎所有工作时间内，通过的电压或电流是较小的，亦即功率耗散很低，不过它仅用于射频技术，不用于音频。
随着半导体器件的发展，放大器早已不限于甲类、乙类等基础类别，出现了更多的类别，除了上述类别外，还有己类（F类）放大器、 庚类（G类）放大器、辛类（H类）放大器、S类放大器，但总体上，仍以甲类、乙类、甲乙类使用得较多，这些使用得较少，在此就不一一列举了。
三．放大器的基本特性
1.增益
增益是指放大器能在多大程度上增大信号的幅值。该参数常用分贝（dB）来度量。 用数学语言来说，增益等于输出幅值除以输入幅值。（对功率放大器而言，用分贝表示的增益可以由此关系式计算：G（dB）=10log（Pout/Pin）（Electrical））。
2.输出动态范围
输出动态范围，常用dB为单位给出，是指最大与最小有用输出幅值之间的范围。因为最低的有用幅值受限于输出噪声，所以称之为放大器的动态范围。
3.带宽与上升时间
（1）放大器的带宽（BW）常定义为低频与高频半功率点之间的差值。因而也就是常说的-3dB BW。有时也定义在其它的响应容差下的带宽 （-1dB，－6dB等等。）。举例来说，一个好的音频放大器的－3dB带宽将在二十赫兹到两万赫兹左右（正常人的听觉频率范围）。
（2）放大器的上升时间是指当阶跃信号输入时，输出端由其最终输出幅度值10%变化到90%时所化的时间。
4.理想频率特性
增益为常数，相移与频率成正比。即放大器对不同频率的信号具有相同的放大量，并且对任何频率的信号的相移均为零。
5.建立时间与失调
是指输出幅值建立于最终幅值的某个比值（比如0。1%）以内时所花的时间。
6.效率
效率用来量度多少输入能量是应用于放大器输出的。甲类（A类）放大器效率十分低下，约在10-20%之间，最大不超过25%。现代甲乙类（AB类）放大器一般效率都在35-55%之间，理论值可达78。5%。有报道说商用的丁类（D类）放大器的效率可高达97%。放大器的效率限制了总功耗中有用部分所占的比例。注意，效率越高的放大器散热量越小，通常在几个瓦特的设计中也无需风扇。
7.回转率
回转率（slew rate）是指输出电压变量的变化率，常定义为伏特/每秒（或微秒）。
8.噪声系数
是对在放大过程中引入噪声多少的一个量度。噪声是电学器件和元件中不受欢迎却无法避免的。噪声由放大器零输入时输出的分贝或输出电压峰值来度量。也可由输入信号和输出信号的信噪比差值确定，输出信号信噪比恶化了多少dB，则该放大器的噪声系数就是多少dB。
9.线性度
理想放大器应当是完全线性器件，但是实际的放大器仅在某些实际限制下是线性的，其他情况下均会出现失真。当驱动放大器的信号增大后，输出也随之增大，直到达到某个电压值，使得放大器的某部分达到饱和从而不能再增大输出了，称之为“截止失真”（削顶失真、削峰失真）。同样的，存在着“饱和失真”（削底失真）。失真的原因与晶体管的特性以及静态工作点的选择密切相关。
四．功率放大器与运算放大器
功率放大器和运算放大器是使用最为广泛的两大类，在此特拿出来简单介绍一下。
1.功率放大器
功率放大器的作用是将来自前置放大器的信号放大到足够能推动相应扬声器系统所需的功率。就其功率来说远比前置放大器简单，就其消耗的电功率来说远比前置放大器为大，因为功率放大器的本质就是将交流电能“转化”为音频信号，当然其中不可避免地会有能量损失，其中尤以甲类放大和电子管放大器为甚。
功率放大器的方框图
2.运算放大器
运算放大器，简称运放，是一种具有较强放大作用的电路单元，经常与反馈网络相结合组成某种功能模块作用于电路中。随着电子技术的不断进步，已衍生出各种不同的种类，广泛应用于电子行业中。
运算放大器包含两个输入端（同相输入端和反相输入端，也成为倒向输入端和非倒向输入端）和一个输出端，为区别两输入端，将同相输入端用“+”标明，将反相输入端用“-”标明，但应注意，此处的“+”和“-”仅用于标识，并不代表其正负极性。
运算放大器具有双电源和单电源两种供电方式，对于采用双电源供电的运放而言，其输出值允许在零电压上下变化，差动输入电压为零时也可将输出置零；而对于采用单电源供电的运放而言，其输出值仅允许在电源与地之间的某范围内进行变化。
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