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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47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类功放集成块音色音质很好，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%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8：0.04=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8、4、2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2的功率放大器，可以带动4只阻抗为8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3，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2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:20Hz20000Hz，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。家用THX （Home Tominson Holman Expermant）它是美国卢卡斯电影公司的一种家庭影院音频。是杜比定向逻辑环绕声的后处理系统，能改良杜比环绕声的不足，使定位效果更明确。DTS数字电影院 (Digital Theater Systems) 是家庭环绕声技术中出现的一项全新技术。它也是一个5.1音频系统，左声道、右声道、中央声道、左环声绕道、右环绕声道和重低音声道。DTS系统也是一种全数字多声道环绕声技术，采用“相关声学”编码，它的压缩比只有4：1，是一种可称为“无损耗”的解码系统。7、放大器的信号输入端子如何连接前置放大器或合并放大器的后背，都排列有不少的信号输入端子，它们都成对分为左（L或白）和右（R或红）排列。使用时只要把相应的信号源设备连接到相应的信号输入端子即可，如TUNER（调谐器）、CD（激光唱机）、TAPE（录音座）、AUX（备用）、PHONO（电唱机）等。实质上，除PHONO档外，其它TUNER、CD、AUX、TAPE等的输入端子几乎具有完全相同的性能，它们之间是可以互换通用的，效果完全一样。但是为了便于区别音源的选择我们一般还是采取与音源相对应的连接。8、功放是否一定要接负载后才能开机一般来说，功率放大器应该在接妥音箱以后，才能接通电源开启机器，否则容易造成损坏，特别是在有输入信号时，接通电源而又不接音箱，危险性更大。对于电子管功率放大器、A类功率放大器更是严格禁止在无负载情况下通电开机，因为在这种状态下，功率输出器件将承受最大的功率耗散，有可能超过其安全工作区而造成损坏。而且在不接负载状态下，常会导致放大器的工作不稳定，甚至自激，也有可能会造成功率输出器件的损坏。9、电子管功放和晶体管功放有什么差异电子管功放的功放管形状类似于瓶胆所以称之为“胆机”，这种称呼最早源于港台地区。胆机的声音阴柔见长，晶体管机则以阳刚著称。晶体管机的长处在于大电流、宽频带，低频控制力、处理大场面时的分析力、层次感和明亮度等要比胆机优越，但胆机的高音较平滑，有足够的空气感，具有相当一部分人所喜欢的声染，尽管声音细节和层次少了些，但那种柔和而稍带模糊的声音却是美丽的。，电子管放大器的谐波能量的分布，则是二次谐波最强，三次谐波渐弱，四次谐波更弱，直至消失。可见，电子管放大器引起的主要是偶数的二次谐波，这种谐波成份非常讨人喜欢，恰如添加了丰富的泛音，美化了声音，而晶体管放大器产生的谐波中，奇次谐波份量相当大，这就会引起听感的不适。此外，当放大器处于过载状态，发生削波时，电子管的波形较和缓，而晶体管则是梯形的平顶状，造成声音严重劣化。所以电子管放大器的音色一般比较甜美温暖，特别是中频段更是柔顺悦耳，这也是电子管放大器得以在70年代末东山再起，与晶体管放大器竞争的原因（当时，初期CD机的声音较冷硬，正需这种放大器作补偿）。