淺談功放原理和分類

HenryYuan

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首先根據功放不同的放大類型可分為：
Class A（A類也稱為甲類）、Class B（B類也稱為乙類）、Class AB（AB類也稱為甲乙類）、Class D（D類也稱為數碼類）。
1、A類功率放大器
在音響領域裡人們一直堅守著A類功放的陣地。認為A類功放聲音最為清新透明，具有很高的傳真度。但是，A類功放的低效率和高損耗卻是它無法克服的先天缺陷。A類功率放大器又稱為純甲類功率放大器（Class A），它是一種完全線性放大形式的放大器。在純甲類功率放大器工作時，晶體管的正負通道不論有或沒有訊號都處於常開狀態，這就意味著更多的功率消耗為熱量，但失真率極低。純甲類功率放大器在汽車音響的應用中比較少見，像美國JET CITY高級系列才有這類功率放大器。這是因為純甲類功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，但音響發燒友們對它的聲音表現津津樂道。


2、B類功率放大器
B類功率放大器，也稱為乙類功率放大器（Class B），它也被稱為線性放大器，但是它的工作原理與純甲類功率放大器完全不同。B類功放在工作時，晶體管的正負通道通常是處於關閉的狀態除非有訊號輸入，也就是說，在正相的訊號過來時只有正相通道工作，而負相通道關閉，兩個通道絕不會同時工作，因此在沒有訊號的部分，完全沒有功率損失。但是在正負通道開啟關閉的時候，常常會產生跨越失真，特別是在低電平的情況下，所以B類功率放大器不是真正意義上的高傳真功率放大器，在實際的應用中，其實早期許多的汽車音響功放都是B類功放，因為它的效率比較高。B類功放雖然在效率提高很多，但實際效率僅為50%左右，在小型移動式音響設備；如汽車功放、筆記型電腦音訊系統和專業超大功率功放場合，仍感到效率偏低不能令人滿意。所以，效率極高的D類功放，因其符合綠色革命的潮流正受著各方面的重視。
由於集成電路技術的發展，原來用分立元件製作的複雜調製電路，現在無論在技術上還是在價格上均已不成問題。而且近年來數碼音響技術的發展，人們發現D類功放與數碼音響有很多相通之處，進一步顯示出D類功放的發展優勢。

3、AB類功率放大器
AB類功率放大器也稱為甲乙類功率放大器（Class AB），它是相容A類與B類功放的優勢的一種設計。當沒有訊號或訊號非常小時，晶體管的正負通道都常開，這時功率有所損耗，但沒有A類功放嚴重。當訊號是正相時，負相通道在訊號變強前還是常開的，但訊號轉強則負通道閉。當訊號是負相時，正負通道的工作剛好相反。AB類功率放大器的缺陷在於會產生一丁點的交越失真，但是相對於它的效率比以及傳真度而言，都優於A類和B類功放，AB類功放也是目前市場中應用最為廣泛的設計，像是德國著名音響品牌Burmester及加拿大Bryston均採用的是AB類設計，而且在音色與傳真度方面都能達到十分理想的水平。

4、數碼功放
D類功放是放大元件處於開關工作狀態的一種放大模式。無訊號輸入時，放大器處於截止狀態，不耗電。工作時，靠輸入訊號讓晶體管進入飽和狀態，晶體管相當於一個接通的開關，把電源與負載直接接通。理想的晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電，實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種耗電只與晶體管的特性有關，而與訊號輸出的大小無關，所以特別有利於超大功率的場合。

在理想情況下:
D類功放的效率為100%，
AB類功放的效率為78.5%，
A or B類功放的效率才25%或50%（按負載方式而定）。
D類功放實際上只具有開關功能，早期僅用於繼電器和電機等執行元件的開關控制電路中。然而，開關功能（也就是產生數碼訊號的功能）隨著數碼音頻技術研究和不斷深入，用與Hi-Fi音頻放大的道路卻日益暢通。20世紀60年代，設計人員開始研究D類功放用於音頻的放大技術，70年代Bose公司就開始生產D類汽車功放。一方面汽車用蓄電池供電需要更高的效率，另一方面空間小無法放入有大散熱板結構的功放，兩者都希望有D類這樣高效的放大器來放大音頻訊號。其中關鍵的一步就是對音頻訊號的調製。
功放的工作原理其實很簡單，就是將音源播放的各種聲音訊號進行放大，以推動音箱發出聲音。從技術角度看，功放好比一台電流的調製器，它將交流電轉變成直流電，然後受音源播放的聲音訊號控制，將不同大小的電流，按照不同的頻率傳送給音箱，這樣音箱就發出與音頻訊號相應大小、相應頻率的聲音了。由於考慮功率、阻抗、失真、動態以及不同的使用範圍和控制調節功能，不同的功放在內部的訊號處理、線路設計和生產工藝上也各不相同。按當前音響消費的需求，民用音響中的功放已基本定型為兩大類，即純音樂功放和家庭影院AV功放。

5、純音樂功放
純音樂功放在設計上強調最低的訊號失真，忠實地表現出音樂的場面、細節和演奏、錄製的技巧以滿足人們對音樂的最佳欣賞要求，這就是人們常說的Hi-Fi（hi-fidelity，高傳真）。在設計和生產上，純音樂功放的要求極為嚴格。純音樂功放品質的高低並不完全由它的技術指標所決定，不能簡單地看它標注的功率多高，頻響有多寬，失真有多低，而應該特別注重其設計生產工藝和對音樂的分析力。比如技術指標並不太高的真空管機就要比很多晶體管功放聲音好聽。

6、AV功放
一般來說包括功放部分和訊號處理部分。其功放部分原理上與傳統功放沒有什麼區別，只不過增加了幾個聲道，也就是將幾個功放結合在了一起；其訊號控制處理部分涉及訊號的音頻、視頻選擇、訊號解碼處理、訊號聲場處理以及收音、監聽等功能。
在一般情況下，一部高素質的AV功放首先應該在影視節目的訊號處理上有較好的聲場還原，聲道隔離度要高，氣氛渲染也不能太誇張；其次在功放部分的音質表現上，尤其是主聲道的音質要求儘量接近較好的純音樂功放。

7、放大器的分類
放大器一般分為前級放大、後級放大與合併式放大，合併機就是將前級、後級集於一身的機器。前級是用來將訊號作初步放大、調節音量；而後級則是將前級的訊號作大幅放大來推動揚聲器。
前級也分為有源與無源兩種。有源的前級是使用放大器將訊號放大，而無源的前級則只有調節音量的功效。在現實的狀況，成功的無源前級不多，因為音源與後級的輸入內阻有很大分別，只靠一個音量控制把音源與後級連接起來，輸出與輸入的內阻沒經過很好的匹配，會將音樂的動態、細節、頻率響應劣化！有源的前級除了調節音量外，還可作初步放大及音源與後級之間的阻抗匹配，即用作緩衝。
後級是從前級送來的訊號放大之後送入揚聲器用的，後級必須夠力去推動揚聲器。所謂夠力，不是指越大聲越夠力。必須有能力去控制整個樂團的大場面而不失其細節。將前、後級分開的做法會比合併機好，因為各自有更大的空間去造得更精密。而兩者間也能避免干擾，聲音細節表現較多；而且，分開前後級使音響發燒友有更多驅動音箱的後級選擇，有更多種機器配搭選擇的玩味。