音频功放知识
作者:   杨振荣  2006年7月10日
音频功率放大器，简称功放。它的作用是将音源（如DVD机、CD 机、TAPE机等等）输出的微弱的音频信号放大，并且能产生足够的功率去推动扬声器发声。按当前音响消费的需求，民用功放已基本定型为两大类，即纯音乐功放和家庭影院AV功放。
1、纯音乐功放（简称纯功放）
  纯功放在设计上强调最低的信号失真，忠实地表现出音乐的场面、细节和演奏、录制的技巧以满足人们对音乐的最佳欣赏要求，这就是人们常说的HI-FI（高保真）。纯功放一般设计两个声道，它只对音源送来的L、R声道进行放大。因为它功能单一所以在电路设计上讲究简洁而在元件的用料上讲究“发烧”，毫不吝啬。纯音乐功放品质的高低并不完全由它的技术指标所决定，不能简单地看它标注的功率多少高，频响多么宽，失真多么低，而应该特别注重其设计生产工艺和音乐的解晰力。比如技术指标并不太高的胆机就要比很多晶体管功放声音好听。
2、 AV功放
  即视听系统中使用的放大器，用于家庭影院视听系统中。一般来说AV功放包括功放部分和信号处理部分。其功放部分原理上与传统功放没有什么区别，只不过增加了几个声道。AV功放一般具有前置、中置、环绕等4～7个声道功率输出，AV功放中有些是不带解码的（主要是些国产品牌）只是增加了几个声道的功放，这种功放就需要DVD音源来支持，也就是说DVD必须带5.1声道解码输出的。真正意义上的AV功放应该带有AC-3解码器（杜比定向数字环绕解码器）或DTS解码器、杜比定向逻辑环绕解码器、DSP数码声场处理、THX处理系统等等。还具有多种音频输入输出接口，如同轴、光纤等接口。一台高品质的AV功放首先应该在影视节目的信号处理上有较好的声场还原，声道隔离度要高，声音的移动性要明显，全频段的细节丰富，观看影片时有身临其境的感觉。其次在功放部分的音质表现上，尤其是主声道的音质要求尽量接近较好的纯音乐功放。
3、 功放的分类
  功放一般分为合并功放和前、后级功放，合并功放就是把前级和后级集于一个机箱内的机器。前级是把输入信号进行电压幅度的放大、还有对音量或音调进行调节等；而后级则是把前级送来的信号进行功率放大来推动扬声器发声。而前后级功放是将前级和后级分成两个机箱，每个机箱都有各自的电源供电，其优点是相互干扰少，前、后级放大电路供电不受牵制，
升级范围大。缺点是前、后级连接线材要求高，匹配性要好，如果连接出问题反而噪声更大，还有就是成本比同级别的合并机要高。一般在选用中低价位的纯功放时建议购买合并式功放
4、功放的工作方式
1、 A类功放（又称甲类功放）
放大器的输出晶体管（或电子管）的工作点在其线性部分中点，不论信号电平如何变化，它从电源取出的电流总是恒定不变。A类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大信号全波，完全不存在交越失真，即使不使用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊，A类功放放最大的缺点是效率低，因为无信号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当信号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。A类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，在听感上低音厚实、中音柔顺温暖、高音清晰利落、层次感好这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低，电源变压器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放的电源变压器至少
够100瓦AB类功放使用。所以A类功放的体积和重量都比同功率的AB类功放大，这让制造成本增加，售价也较贵。
2、B类功放（乙类功放）
    B类功放的工作方式是当无信号输入时，两个输出晶体管处于截止状态，所以不消耗功率。当有信号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因为在小信号时失真十分严重，所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%，产生的热量较A类功放低，容许使用较小的散热器。由于B类功放失真较大所以纯B类功放一般不大采用。
3、AB类功放（甲乙类功放）
甲乙类功放可以说在性能上的妥协。甲乙类放大器在低电平驱动时，放大器为甲类工作，当提高驱动电平时，转为乙类工作。甲乙类放大器的长处在于它比甲类提高了小信号输入时的效率，随着输出功率的增大，效率也增高，虽然失真比甲类大，然而至今仍是应用最广泛的功放电路，而且越来越多的采用高偏流的甲乙类，以减少低电平时的信号失真。
4、C类功放（丙类功放）
这类功放较少听说，因为它是一种失真非常高的功放，只适合在通讯用途上使用。C类机输出效率特高，但不是HI-FI放大所适用。
5、D类功放（丁类功放）
这种设计也称为数码功放，D类功放放大的晶体管一经开启即直接将其负载与供电器连接，电流流通但晶体管无电压，因此无功率消耗。当输出晶体管关闭时，全部电源供应电压即出现在晶体管上，但没有电流，因此也不消耗功率，故理论上的效率为百分之百，也有称之为开关功放。D类功放放大的优点是效率最高，供电变压器可以缩小，功放模块几乎不产生热量，甚至无需散热器，机身体积与重量显著减少，理论上失真低、线性佳。但这种功放工作复杂，增加的线路本身亦难免有偏差。有一些D类功放集成块音音质很好，在汽车音响中有所应用，还有在SONY的部分高档电视机中也有应用。
5、功率放大器的主要技术指标：
  1、额定功率：是指连续的正弦波功率，一般以1kHz正弦波信号输入功放并在功放所规定的扬声器负载阻抗下，谐波失真小于1%所输出的功率，表示成W/CH（瓦/声道）。也就是功放说明书上所称的A计权。
  2、总谐波失真（THD）：是指高次谐波占基波的百分比，总谐波失真越小越好，目前好的功率放大器的总谐波失真能达到0.02%
  汽车音响功放3、转换率：单位时间上升的电压幅度，单位为伏/微秒，它反映了功率放大器对瞬态声音信号的跟踪能力，是一种瞬态特性指标。
  4、阻尼因子：其定义为功率放大器的负载阻抗（大功率管内部电阻加上音箱的接线线阻），例如8Ω：0.04Ω=200：1，一般要求比值比较大，但不能太大，太大会觉得扬声器发声单薄，太小则会使声音混浊，声音层次差，声像分布不佳。
5、输出阻抗（或称额定负载阻抗）：通常有8Ω、4Ω、2Ω等值，此值越小，说明功率放大器负载能力越强。就单路而言，额定负载为2Ω的功率放大器，可以带动4只阻抗为8Ω的音箱发声，并且失真很小。但是目前大多数民用功放的负载阻抗都不能低于3Ω，否则会使功放过流而烧坏。只有少数如Mark Levinson那样的功放才能带动2Ω阻抗的音箱。
6、输入灵敏度：这是个电压概念，表明当功放达到满功率输出时，在输入端的信号电压的大小，一般的功放的输入灵敏度电压为0.775v(0dB)到1.5v(+6dB)之间，灵敏度电压越高，输入灵敏度越低。
7、信噪比（S/N）:指功放信号电压和本底噪声电压的比值，这个数值越大，表明功放的噪声更低。一般专业产品的信噪比都在100分贝左右，用正值标注时，越高越好。衰减功放的输入电平增益（关小功放音量旋钮）会降低功放的信噪比。
8、频响范围：表明功放可以进行放大的工作频段，如:20Hz－20000Hz，现在有些纯功放已经能做到3Hz-2000Hz的频响范围。在众多技术指标中，频率响应是最为人们所熟悉的一种规格。一部分放大器而言，理论上只需要做到20至20000Hz频率响应平直就已足够，（因为人耳对声音的听觉范围是20-20000Hz）,但是真正的乐音中含有的泛音（谐波）是有可能超越这个范围的，加上为了改善瞬态反应的表现，所以对放大器要求有更宽的频率范围。
9、通道串扰：意味着功放内部两个放大通道之间通过电路耦合产生的串音，此指标不好，一个声道的信号就会串到另外一个声道去，从而在另外一个通道产生不干净的声音，通道串扰的数值一般为－60分贝左右。这个数值用负值标注时，数值越低，表示两个放大通道之间的分离度越高，声音越干净。
6、AV功放声音处理模式
杜比定向逻辑环绕声（Dolby Pro Logic）是美国杜比公司开发的环绕声系统。它是把四声道立体声在录制时通过特定的编码手段合成为两声道LT和RT。重放时通过解码器还原为左前置、右前置、中置、后环绕，四个独立声道。左、右环绕音箱是接在一个声道上，输出的是相同的环绕声道信息，商业上把杜比定向逻辑环绕声称为五声道，实质上仍旧是四声道。商业上也有六声道和七声道带杜比定向逻辑解码器的AV放大器，所以不管是五声道输出、六声道输出或七声道输出，只要是用杜比定向逻辑解码的都是四声道。杜比定向逻辑解码后的左前置、右前置、中置三个声道的频率范围能达到20Hz-20000Hz，即可满足全音域的要求，但后环绕声声道的频率范围比较窄，只有100Hz-7000Hz。
杜比数字AC-3（Dolby Digital AC-3）是杜比公司开发的新一代家庭影院多声道数字音频系统。杜比定向逻辑系统是一个模拟系统。它的四个声道是从编码后的两个声道分解出来的，因此难免有分离度不佳、信噪比不高，环绕声缺乏立体感，并且环绕声的频带窄等缺点。杜比数字AC-3它抛弃了模拟技术，采用的是全新的数字技术。 其环绕声系统由五个全频带声道加一个超低音声道组成，所以被称作5.1声道，五个声道包括左声道、中置声道、右声道、后置的左环绕声道和右环绕声道。这些声道的频率范围均为3Hz-20000Hz。“.1”声道也就是超低音声道包含了一些额外的低音信息，使得一些场景如爆炸、撞击声等的效果更好。由于
这个声道的频率响应为3Hz-120Hz，所以称“.1“声道。六个声道的信息在制作和还原过程中全部数字化，信息损失的很少。全频段的细节十分丰富，具有真正的立体声。
数字声场处理系统 （Cinema DSP）该系统是日本雅马哈公司研究杜比定向逻辑系统时开发的技术。Cinema DSP系统主要使用了数字声场处理技术。它是将输入信号通过音频信号处理器来模拟环绕混响声场。在实际处理系统中，将各种类型的环绕声场，如音乐厅、电影院、教堂、体育场等特定的声场参数存储在存储器内，使用时根据AV功放显示屏上的菜单提取所选定的声场模式，并直接加到固定的杜比定向逻辑解码以后的环绕声上，所以其实质是在杜比定向逻辑系统解码的基础上进行进一步的加工，使它具有更好的临场感效果。DSP系统还可以配合爵士乐、迪斯科音乐、摇滚乐等的播放，延时时间的范围比较大，也有一定的效果。对于未经杜比定向逻辑系统处理的软件，如两声道的立体声，通过DSP处理，也可以增强它的立体声效果。
目前，AV功放产品中只有应用了雅马哈公司生产的IC芯片，才具有Cinema DSP数字声场处理功能，因为该功能是雅马哈公司的技术专利。而其它一些据称有DSP功能的AV功放只是在某些简单功能中用数字电路对某些声音处理，不具备声场处理效果，因此只能称之为声音处理。