音頻功放知識

1、音頻功放知識作者: 楊振榮 2006年7月10日音頻功率放大器，簡稱功放。它的作用是將音源（如DVD機(jī)、CD 機(jī)、TAPE機(jī)等等）輸出的微弱的音頻信號放大，并且能產(chǎn)生足夠的功率去推動揚(yáng)聲器發(fā)聲。按當(dāng)前音響消費(fèi)的需求，民用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。1、純音樂功放（簡稱純功放） 純功放在設(shè)計(jì)上強(qiáng)調(diào)最低的信號失真，忠實(shí)地表現(xiàn)出音樂的場面、細(xì)節(jié)和演奏、錄制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（高保真）。純功放一般設(shè)計(jì)兩個聲道，它只對音源送來的L、R聲道進(jìn)行放大。因?yàn)樗δ軉我凰栽陔娐吩O(shè)計(jì)上講究簡潔而在元件的用料上講究“發(fā)燒”，毫不吝嗇。純音樂

2、功放品質(zhì)的高低并不完全由它的技術(shù)指標(biāo)所決定，不能簡單地看它標(biāo)注的功率多少高，頻響多么寬，失真多么低，而應(yīng)該特別注重其設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝和音樂的解晰力。比如技術(shù)指標(biāo)并不太高的膽機(jī)就要比很多晶體管功放聲音好聽。2、 AV功放 即視聽系統(tǒng)中使用的放大器，用于家庭影院視聽系統(tǒng)中。一般來說AV功放包括功放部分和信號處理部分。其功放部分原理上與傳統(tǒng)功放沒有什么區(qū)別，只不過增加了幾個聲道。AV功放一般具有前置、中置、環(huán)繞等47個聲道功率輸出，AV功放中有些是不帶解碼的（主要是些國產(chǎn)品牌）只是增加了幾個聲道的功放，這種功放就需要DVD音源來支持，也就是說DVD必須帶5.1聲道解碼輸出的。真正意義上的AV功放應(yīng)該帶有

3、AC-3解碼器（杜比定向數(shù)字環(huán)繞解碼器）或DTS解碼器、杜比定向邏輯環(huán)繞解碼器、DSP數(shù)碼聲場處理、THX處理系統(tǒng)等等。還具有多種音頻輸入輸出接口，如同軸、光纖等接口。一臺高品質(zhì)的AV功放首先應(yīng)該在影視節(jié)目的信號處理上有較好的聲場還原，聲道隔離度要高，聲音的移動性要明顯，全頻段的細(xì)節(jié)豐富，觀看影片時有身臨其境的感覺。其次在功放部分的音質(zhì)表現(xiàn)上，尤其是主聲道的音質(zhì)要求盡量接近較好的純音樂功放。3、 功放的分類 功放一般分為合并功放和前、后級功放，合并功放就是把前級和后級集于一個機(jī)箱內(nèi)的機(jī)器。前級是把輸入信號進(jìn)行電壓幅度的放大、還有對音量或音調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)等；而后級則是把前級送來的信號進(jìn)行功率放大來推

4、動揚(yáng)聲器發(fā)聲。而前后級功放是將前級和后級分成兩個機(jī)箱，每個機(jī)箱都有各自的電源供電，其優(yōu)點(diǎn)是相互干擾少，前、后級放大電路供電不受牽制，升級范圍大。缺點(diǎn)是前、后級連接線材要求高，匹配性要好，如果連接出問題反而噪聲更大，還有就是成本比同級別的合并機(jī)要高。一般在選用中低價位的純功放時建議購買合并式功放4、功放的工作方式1、 A類功放（又稱甲類功放）放大器的輸出晶體管（或電子管）的工作點(diǎn)在其線性部分中點(diǎn)，不論信號電平如何變化，它從電源取出的電流總是恒定不變。A類功放的工作方式具有最佳的線性，每個輸出晶體管均放大信號全波，完全不存在交越失真，即使不使用負(fù)反饋，它的開環(huán)路失真仍十分低，因此被稱為是聲音最理想

5、的放大線路設(shè)計(jì)。但這種設(shè)計(jì)有利有弊，A類功放放最大的缺點(diǎn)是效率低，因?yàn)闊o信號時仍有滿電流流入，電能全部轉(zhuǎn)為高熱量。當(dāng)信號電平增加時，有些功率可進(jìn)入負(fù)載，但許多仍轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊類功放是重播音樂的理想選擇，它能提供非常平滑的音質(zhì)，在聽感上低音厚實(shí)、中音柔順溫暖、高音清晰利落、層次感好這些優(yōu)點(diǎn)足以補(bǔ)償它的缺點(diǎn)。A類功率功放發(fā)熱量驚人，為了有效處理散熱問題，A類功放必須采用大型散熱器。因?yàn)樗男实?，電源變壓器一定要能提供充足的電流。一?5W的A類功放的電源變壓器至少夠100瓦AB類功放使用。所以A類功放的體積和重量都比同功率的AB類功放大，這讓制造成本增加，售價也較貴。2、B類功放（乙類功放） B

6、類功放的工作方式是當(dāng)無信號輸入時，兩個輸出晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以不消耗功率。當(dāng)有信號時，每對輸出管各放大一半波形，彼此一開一關(guān)輪流工作完成一個全波放大，在兩個輸出晶體管輪換工作時便發(fā)生交越失真，因?yàn)樵谛⌒盘枙r失真十分嚴(yán)重，所以交越失真令聲音變得粗糙。B類功放的效率平均約為75%，產(chǎn)生的熱量較A類功放低，容許使用較小的散熱器。由于B類功放失真較大所以純B類功放一般不大采用。3、AB類功放（甲乙類功放）甲乙類功放可以說在性能上的妥協(xié)。甲乙類放大器在低電平驅(qū)動時，放大器為甲類工作，當(dāng)提高驅(qū)動電平時，轉(zhuǎn)為乙類工作。甲乙類放大器的長處在于它比甲類提高了小信號輸入時的效率，隨著輸出功率的增大，效率也增高

7、，雖然失真比甲類大，然而至今仍是應(yīng)用最廣泛的功放電路，而且越來越多的采用高偏流的甲乙類，以減少低電平時的信號失真。4、C類功放（丙類功放）這類功放較少聽說，因?yàn)樗且环N失真非常高的功放，只適合在通訊用途上使用。C類機(jī)輸出效率特高，但不是HI-FI放大所適用。5、D類功放（丁類功放）這種設(shè)計(jì)也稱為數(shù)碼功放，D類功放放大的晶體管一經(jīng)開啟即直接將其負(fù)載與供電器連接，電流流通但晶體管無電壓，因此無功率消耗。當(dāng)輸出晶體管關(guān)閉時，全部電源供應(yīng)電壓即出現(xiàn)在晶體管上，但沒有電流，因此也不消耗功率，故理論上的效率為百分之百，也有稱之為開關(guān)功放。D類功放放大的優(yōu)點(diǎn)是效率最高，供電變壓器可以縮小，功放模塊幾乎不產(chǎn)生

8、熱量，甚至無需散熱器，機(jī)身體積與重量顯著減少，理論上失真低、線性佳。但這種功放工作復(fù)雜，增加的線路本身亦難免有偏差。有一些D類功放集成塊音色音質(zhì)很好，在汽車音響中有所應(yīng)用，還有在SONY的部分高檔電視機(jī)中也有應(yīng)用。5、功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)：1、額定功率：是指連續(xù)的正弦波功率，一般以1kHz正弦波信號輸入功放并在功放所規(guī)定的揚(yáng)聲器負(fù)載阻抗下，諧波失真小于1%所輸出的功率，表示成W/CH（瓦/聲道）。也就是功放說明書上所稱的A計(jì)權(quán)。2、總諧波失真（THD）：是指高次諧波占基波的百分比，總諧波失真越小越好，目前好的功率放大器的總諧波失真能達(dá)到0.02%3、轉(zhuǎn)換率：單位時間上升的電壓幅度，單位為伏

9、/微秒，它反映了功率放大器對瞬態(tài)聲音信號的跟蹤能力，是一種瞬態(tài)特性指標(biāo)。4、阻尼因子：其定義為功率放大器的負(fù)載阻抗（大功率管內(nèi)部電阻加上音箱的接線線阻），例如8：0.04=200：1，一般要求比值比較大，但不能太大，太大會覺得揚(yáng)聲器發(fā)聲單薄，太小則會使聲音混濁，聲音層次差，聲像分布不佳。5、輸出阻抗（或稱額定負(fù)載阻抗）：通常有8、4、2等值，此值越小，說明功率放大器負(fù)載能力越強(qiáng)。就單路而言，額定負(fù)載為2的功率放大器，可以帶動4只阻抗為8的音箱發(fā)聲，并且失真很小。但是目前大多數(shù)民用功放的負(fù)載阻抗都不能低于3，否則會使功放過流而燒壞。只有少數(shù)如Mark Levinson那樣的功放才能帶動2阻抗的音

10、箱。6、輸入靈敏度：這是個電壓概念，表明當(dāng)功放達(dá)到滿功率輸出時，在輸入端的信號電壓的大小，一般的功放的輸入靈敏度電壓為0.775v(0dB)到1.5v(+6dB)之間，靈敏度電壓越高，輸入靈敏度越低。7、信噪比（S/N）:指功放信號電壓和本底噪聲電壓的比值，這個數(shù)值越大，表明功放的噪聲更低。一般專業(yè)產(chǎn)品的信噪比都在100分貝左右，用正值標(biāo)注時，越高越好。衰減功放的輸入電平增益（關(guān)小功放音量旋鈕）會降低功放的信噪比。8、頻響范圍：表明功放可以進(jìn)行放大的工作頻段，如:20Hz20000Hz，現(xiàn)在有些純功放已經(jīng)能做到3Hz-2000Hz的頻響范圍。在眾多技術(shù)指標(biāo)中，頻率響應(yīng)是最為人們所熟悉的一種規(guī)格

11、。一部分放大器而言，理論上只需要做到20至20000Hz頻率響應(yīng)平直就已足夠，（因?yàn)槿硕鷮β曇舻穆犛X范圍是20-20000Hz）,但是真正的樂音中含有的泛音（諧波）是有可能超越這個范圍的，加上為了改善瞬態(tài)反應(yīng)的表現(xiàn)，所以對放大器要求有更寬的頻率范圍。9、通道串?dāng)_：意味著功放內(nèi)部兩個放大通道之間通過電路耦合產(chǎn)生的串音，此指標(biāo)不好，一個聲道的信號就會串到另外一個聲道去，從而在另外一個通道產(chǎn)生不干凈的聲音，通道串?dāng)_的數(shù)值一般為60分貝左右。這個數(shù)值用負(fù)值標(biāo)注時，數(shù)值越低，表示兩個放大通道之間的分離度越高，聲音越干凈。6、AV功放聲音處理模式杜比定向邏輯環(huán)繞聲（Dolby Pro Logic）是美國杜

12、比公司開發(fā)的環(huán)繞聲系統(tǒng)。它是把四聲道立體聲在錄制時通過特定的編碼手段合成為兩聲道LT和RT。重放時通過解碼器還原為左前置、右前置、中置、后環(huán)繞，四個獨(dú)立聲道。左、右環(huán)繞音箱是接在一個聲道上，輸出的是相同的環(huán)繞聲道信息，商業(yè)上把杜比定向邏輯環(huán)繞聲稱為五聲道，實(shí)質(zhì)上仍舊是四聲道。商業(yè)上也有六聲道和七聲道帶杜比定向邏輯解碼器的AV放大器，所以不管是五聲道輸出、六聲道輸出或七聲道輸出，只要是用杜比定向邏輯解碼的都是四聲道。杜比定向邏輯解碼后的左前置、右前置、中置三個聲道的頻率范圍能達(dá)到20Hz-20000Hz，即可滿足全音域的要求，但后環(huán)繞聲聲道的頻率范圍比較窄，只有100Hz-7000Hz。杜比數(shù)字

13、AC-3（Dolby Digital AC-3）是杜比公司開發(fā)的新一代家庭影院多聲道數(shù)字音頻系統(tǒng)。杜比定向邏輯系統(tǒng)是一個模擬系統(tǒng)。它的四個聲道是從編碼后的兩個聲道分解出來的，因此難免有分離度不佳、信噪比不高，環(huán)繞聲缺乏立體感，并且環(huán)繞聲的頻帶窄等缺點(diǎn)。杜比數(shù)字AC-3它拋棄了模擬技術(shù)，采用的是全新的數(shù)字技術(shù)。 其環(huán)繞聲系統(tǒng)由五個全頻帶聲道加一個超低音聲道組成，所以被稱作5.1聲道，五個聲道包括左聲道、中置聲道、右聲道、后置的左環(huán)繞聲道和右環(huán)繞聲道。這些聲道的頻率范圍均為3Hz-20000Hz?！?1”聲道也就是超低音聲道包含了一些額外的低音信息，使得一些場景如爆炸、撞擊聲等的效果更好。由于這個

14、聲道的頻率響應(yīng)為3Hz-120Hz，所以稱“.1“聲道。六個聲道的信息在制作和還原過程中全部數(shù)字化，信息損失的很少。全頻段的細(xì)節(jié)十分豐富，具有真正的立體聲。 數(shù)字聲場處理系統(tǒng) （Cinema DSP）該系統(tǒng)是日本雅馬哈公司研究杜比定向邏輯系統(tǒng)時開發(fā)的技術(shù)。Cinema DSP系統(tǒng)主要使用了數(shù)字聲場處理技術(shù)。它是將輸入信號通過音頻信號處理器來模擬環(huán)繞混響聲場。在實(shí)際處理系統(tǒng)中，將各種類型的環(huán)繞聲場，如音樂廳、電影院、教堂、體育場等特定的聲場參數(shù)存儲在存儲器內(nèi)，使用時根據(jù)AV功放顯示屏上的菜單提取所選定的聲場模式，并直接加到固定的杜比定向邏輯解碼以后的環(huán)繞聲上，所以其實(shí)質(zhì)是在杜比定向邏輯系統(tǒng)解碼的

15、基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的加工，使它具有更好的臨場感效果。DSP系統(tǒng)還可以配合爵士樂、迪斯科音樂、搖滾樂等的播放，延時時間的范圍比較大，也有一定的效果。對于未經(jīng)杜比定向邏輯系統(tǒng)處理的軟件，如兩聲道的立體聲，通過DSP處理，也可以增強(qiáng)它的立體聲效果。 目前，AV功放產(chǎn)品中只有應(yīng)用了雅馬哈公司生產(chǎn)的IC芯片，才具有Cinema DSP數(shù)字聲場處理功能，因?yàn)樵摴δ苁茄篷R哈公司的技術(shù)專利。而其它一些據(jù)稱有DSP功能的AV功放只是在某些簡單功能中用數(shù)字電路對某些聲音處理，不具備聲場處理效果，因此只能稱之為聲音處理。家用THX （Home Tominson Holman Expermant）它是美國盧卡斯電影公司

16、的一種家庭影院音頻。是杜比定向邏輯環(huán)繞聲的后處理系統(tǒng)，能改良杜比環(huán)繞聲的不足，使定位效果更明確。DTS數(shù)字電影院 (Digital Theater Systems) 是家庭環(huán)繞聲技術(shù)中出現(xiàn)的一項(xiàng)全新技術(shù)。它也是一個5.1音頻系統(tǒng)，左聲道、右聲道、中央聲道、左環(huán)聲繞道、右環(huán)繞聲道和重低音聲道。DTS系統(tǒng)也是一種全數(shù)字多聲道環(huán)繞聲技術(shù)，采用“相關(guān)聲學(xué)”編碼，它的壓縮比只有4：1，是一種可稱為“無損耗”的解碼系統(tǒng)。7、放大器的信號輸入端子如何連接前置放大器或合并放大器的后背，都排列有不少的信號輸入端子，它們都成對分為左（L或白）和右（R或紅）排列。使用時只要把相應(yīng)的信號源設(shè)備連接到相應(yīng)的信號輸入端子

17、即可，如TUNER（調(diào)諧器）、CD（激光唱機(jī)）、TAPE（錄音座）、AUX（備用）、PHONO（電唱機(jī)）等。實(shí)質(zhì)上，除PHONO檔外，其它TUNER、CD、AUX、TAPE等的輸入端子幾乎具有完全相同的性能，它們之間是可以互換通用的，效果完全一樣。但是為了便于區(qū)別音源的選擇我們一般還是采取與音源相對應(yīng)的連接。8、功放是否一定要接負(fù)載后才能開機(jī)一般來說，功率放大器應(yīng)該在接妥音箱以后，才能接通電源開啟機(jī)器，否則容易造成損壞，特別是在有輸入信號時，接通電源而又不接音箱，危險(xiǎn)性更大。對于電子管功率放大器、A類功率放大器更是嚴(yán)格禁止在無負(fù)載情況下通電開機(jī)，因?yàn)樵谶@種狀態(tài)下，功率輸出器件將承受最大的功率耗

18、散，有可能超過其安全工作區(qū)而造成損壞。而且在不接負(fù)載狀態(tài)下，常會導(dǎo)致放大器的工作不穩(wěn)定，甚至自激，也有可能會造成功率輸出器件的損壞。9、電子管功放和晶體管功放有什么差異電子管功放的功放管形狀類似于瓶膽所以稱之為“膽機(jī)”，這種稱呼最早源于港臺地區(qū)。膽機(jī)的聲音陰柔見長，晶體管機(jī)則以陽剛著稱。晶體管機(jī)的長處在于大電流、寬頻帶，低頻控制力、處理大場面時的分析力、層次感和明亮度等要比膽機(jī)優(yōu)越，但膽機(jī)的高音較平滑，有足夠的空氣感，具有相當(dāng)一部分人所喜歡的聲染，盡管聲音細(xì)節(jié)和層次少了些，但那種柔和而稍帶模糊的聲音卻是美麗的。，電子管放大器的諧波能量的分布，則是二次諧波最強(qiáng)，三次諧波漸弱，四次諧波更弱，直至消失。可見，電子管放大器引起的主要是偶數(shù)的二次諧波，這種諧波成份非常討人喜歡，恰如添加了豐富的泛音，美化了聲音，而晶體管放大器產(chǎn)生的諧波中，奇次諧波份量相當(dāng)大，這就會引起聽感的不適。此外，當(dāng)放大器處于過載狀態(tài)，發(fā)生削波時，電子管的波形較和緩，而晶體管則是梯形的平頂狀，造成聲音嚴(yán)重劣化。所以電子管放大器的音色一般比較甜美溫暖，特別是中頻段更是柔順悅耳，這也是電子管放大器得以在70年代末東山再起，與晶體管放大器競爭的原因（當(dāng)時，初期CD機(jī)的聲音較冷硬，正需這種放大器作補(bǔ)償）。