[基本常识]功放的工作原理

湛伟坚

功放的工作原理其实很简单，就是将音源播放的各种声音信号进行放大，以推动音箱发出声音。
从技术角度看，功放好比一台电流的调制器，它将交流电转变对直流电，然后受音源播放的声音信号控制，将不同大小的电流，按照不同的频率传输给音箱，这样音箱就发同相应大小、相应频率的声音了。
由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。按当前音响消费的需求，民用音响中的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
纯音乐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（hi-fidelity，高保真）。在设计和生产上，纯音乐功放的要求极为严格。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
一般来说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，也就是将几个功放结合在了一起；其信号控制处理部分涉及信号的音频、视频选择、信号解码处理、信号声场处理以及收音、监听等功能。

一般一台高品质的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，气氛渲染也不能太夸张；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。

功放的分类

　　功放一般分为前级功放、后级功放与合并级功放，合并机就是把前级、后级集于一身的机器。前级是用来把信号作初步放大、调节音量的；而后级则是把前级来的信号作大量放大来推动扬声器。
　　  前级也分为有源及无源两种。有源的前级是使用电源把信号放大，而无源的前级就只有调节音量的功效。老实讲，现今成功的无源前级不多，因为音源与后级的内阻有很大分别，只靠一个音量开关把音源与后级连接起来，内阻的差别会使动态、细节、频应尽失！有源的前级除了调节音量外，还可作初部广大及降低音源及后级间内阻之别，即用作缓冲。
　　后级是把从前级来的信号放大给杨声器用的，后级必须够力去推动扬声器。所谓够力，不是指越大声越够力。必须有能力去支持整个乐团的大场面而不失其细节。
分开前、后级比合并机好，因为各自有更大的空间去造得更精密。而两者间也更少干扰，细节表现较多；而且，分开前后级会发烧友有更多推动机的选择，更多东西可玩儿。

功放的工作方式

1、A类功放（又称甲类功放）
　　A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。
　　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讯号全波，完全不存在交越失真（Switching Distortion），即使不施用负反馈，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，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当讯号电平增加时，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，音色圆润温暖，高音透明开扬，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，供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大，这让制造成本增加，售价也较贵。一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。　　

2、B类功放（乙类功放）
　　B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。当有讯号时，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，因此形成非线性。纯B类功放较少，因为在讯号非常低时失真十分严重，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类机低，容许使用较小的散热器。　　

3、AB类功放
　　与前两类功放相比，AB类功放可以说在性能上的妥协。AB类功放通常有两个偏压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管。它在讯号小时用A类工作模式，获得最佳线性，当讯号提高到某一电平时自动转为B类工作模式以获得较高的效率。普通机10瓦的AB类功放大约在5瓦以内用A类工作，由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦，因此AB类功放在大部分时间是用A类功放工作模式，只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。这种设计可以获得优良的音质并提高效率减少热量，是一种颇为合乎逻辑的设计。有些AB类功放将偏流调得甚高，令其在更宽的功率范围内以A类工作，使声音接近纯A类机，但产生的热量亦相对增加。

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）
　　这种设计亦称为数码功放。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。D类功放放大的优点是效率最高，供电器可以缩小，几乎不产生热量，因此无需大型散热器，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，所以真正成功的产品甚少，售价也不便宜。
　　有一些D类功放集成块音色音质很好，不过它们现在还只应用在汽车音响中，一些有兴趣的DIY高手把它们改制到了家用音响中。　　一部功放从外表虽然不能断定音质，但如能观察到供电变压器和滤波电容的大小，便已先对此机的性能或素质略知一二。A类功固然需要巨大的供电器，即使AB类机也是愈大愈好。今日许多优质功放都采用环形变压器，取其效率较方型变压器高而漏磁少。滤波电容等于水塘，储水量越多，供水量越足，功放的供电充足稳定，才能保证输出晶体管输出最大时仍有取之不尽的电能。
　　许多英国制造的合并式功放虽然功率并不太大，但却有一个非常充沛的供电器，配合简单的讯号通道可以达成优异的声音。有些产品的面板上除了音量、平衡、讯源选择和电源掣外，其它的控制全部取消，令讯号通道尽量缩短。为追求声音纯美，不惜牺牲控制功能。

hyp7513800

回的人少，我来小顶一下

zhuye58

不错 的理论知识，学习一下。

真水无香

很不错的理论知识，虽然自己就是电工专业的，但温故而知新也很不错，谢谢楼主了。