摘要

放大电路中，所有元件的工作都需要能量的提供，而实现这一功能的就是“源”。在工作过程中，能量的转换方式主要有损耗和储存，但整个过程中都遵循能量守恒定律。

关键词：

能量  转换  守恒  损耗  储存
    我们经常会听到人家会问：“放大电路放大的时候总感觉放大后能量就不守恒了？或者电流和电压不是增大了吗，能量怎么会守恒呢？”首先，在这里提出一个概念---电信号，就是指电子的信号，放大电路中放大的就是电信号，而我们一直用电流电压来描述一个电路只是为了简单和方便，说到电路的本质就不能用电流电压来解析了。 

在放大电路中，放大电路应由放大器件、直流电源和偏置电路、输入电路和输出电路几部分组成。放大器件是放大电路的核心，一般指的是三极管或其组合。它们按照不同的原理制造成对电流、电压和功率有放大作用的元件。按照我们的知识，如果现在有一个功率放大倍数是100的电路，设输入功率是1W，则输出功率就是100W，我们会很习惯的认为由W=PT，在相同时间内，输出的能量就是输入能量的100倍，导致会有能量不守恒的想法。但我们知道放大电路中直流电源，而正是它提供这99W*T功率的，能量是从电源来的，不是无中生有的，具体说电路中有个偏置电压Vcc，电流增益的能量就是从偏置电源来的。直流电源和输入源的能量是给整个电路工作提供能量的，输入源的能量一部分提供输入电阻工作，剩下的就是整个放大电路的输入端口能量，也就是输入源不会为输出端提供能量，所以说不管你电路怎么放大，能量增益都不会超过直流电源提供的能量。三极管自身和电阻（不包括输入电阻）存在能量损耗，在这里电阻就实现了对能量的转换，大部分能量用来工作，其中一小部分以热辐射和电磁辐射散发到外界，这是不可避免的。所以在误差允许的范围内，整个电路也就符合能量守恒。

那为什么我们会有那样的错觉，根源就是“控制”，通俗地说，就是我们可以通过放大器用小电流控制大电流。举个简单的实例：小时候玩的鞭炮，我们把它扔出去了，爆开那一瞬间的能量很明显比我们扔这个动作消耗的能量大得多，那我们能不能说这违背了能量守恒呢？---不能，那瞬间巨大的能量还由鞭炮里面化学成分的能量和空气分子剧烈运动的能量提供，但这种能量我们可以控制，这种现象本质上符合能量守恒。从专业的知识说，晶体管放大的过程，实际上是指小信号控制大信号的过程。而不是小信号独自生成大信号的过程。所以在某种程度上我们可以说放大电路能量的守恒就是晶体管的能量守恒。

而在放大电路中，实现能量转换的手段有很多种，最常见的就是电阻损耗能量（自身损耗、热辐射和电磁辐射），电容电感储存能量。消耗和存储电能其实都是能量转换。但电阻损耗能量是不可逆的，电容电感储存能量是可逆的，有时候电容电感储存能量提供给电阻工作，但有时候他们由电路原型转变而来，此时他们的作用就不再是储存能量，而是消耗能量，这能量是不可逆的，所以此时可以将它们看做是具有一定阻值的电阻。可见，电路中的能量转换手段多彩多样，而且实现转换能量的主体都是有着密切联系的。

在放大电路中，如果为了得到稳定的输出电压，电路会引入二极管起稳幅作用：把二极管并联在电阻两端，当流过电阻的电流改变，其两端电压保持在0.7V左右。这就是稳幅二极管的原理。这里存在一个问题：当输入信号为该电阻两端提供10V的电压，二极管起作用时，其电压只有0.7V，那剩下的9.3V去哪里了？是不是引入稳幅二极管之后电路不遵循能量守恒？但事实不是如此，当其两端电压没有达到二极管导通压降（约0.7V）时，二极管相当于不工作，当超过导通压降时，多余的电压会让信号源的内阻消耗掉。在能量的角度看，这只是能量的转换过程，所以整个电路还是符合能量守恒。

所以，我们不能以为电流、电压或电功率放大了，放大电路会违背能量守恒定律，它确实是做到能量的放大，但其能量增益不是无中生有的，而是由电源提供的，并且电路中每一个元件工作所需能量都是由“源”提供的，而其获得的能量可以通过损耗或储存等方式实现能量的转换，但整个过程都满足能量守恒定律。