科普 | 音频功率放大器类型剖析

说到功率放大器，想必对于音响爱好者来说一点也不陌生。然而，对于一些初入门或者还未入门的朋友来说，看到胆机、石机、前置功放、后置功放、D类功放……这些专业名词时，往往满头雾水。

为了让更多的朋友能对功率放大器有更多的了解。下面，“影音新生活”围绕功率放大器的核心器件、功能、工作状态等三个方面来进行分类讲解。

▌按功率放大器的核心放大元件来分

电子管功率放大器（胆机）

电子管功率放大器，俗称胆机。胆机把电子管作为核心放大元件，带了独特的音质表现。其声音温暖耐听，乐感出色，氛围感好。由于电子管是电压控制的放大器件，其失真成分绝大多数均为偶次失真，在音乐表现上正好是倍频程谐音，听起来不仅没有生硬的失真感，反而拥有一种柔和甜美的韵味。

电子管功率放大器特别适合于播放田园诗般舒缓优雅的古典乐和中国民乐。尤其在表现如（高山流水）、“渔舟唱晚”，“胡笳十八拍” 、“平沙落雁”等古筝古琴的空灵、通透、饱满、飘逸上，确有一种超凡脱俗、纤尘不染，甚至靓到不食人间烟火而返朴归真的感觉。大受老一辈发烧友的欢迎。

晶体管功率放大器（石机）

晶体管功率放大机，又称石机。二十世纪七八十年代，胆机因电子管体积大、耗电多等弱点而逐渐被淘汰，大多数的电子管都被体积小且省电的晶体管所代替。晶体管功放寿命很长，声音的动态大，速度快，表现一些大动态音乐的时候显然是更为合适的。但其声音偏冷，特别是低音不够柔和，高音又会显得尖锐等特点令其不能被音响发烧友们所喜爱。

集成电路功率放大器（IC功放）

集成电路功率放大器是将OTL和OCL等电路的主要元件集成在一块半导体芯片上封装而成，外接少量元件可构成高性能的功率放大器。集成电路具有体积小，外接电路简单，内部元件对称性好，保护功能齐全等优点，加上价格低廉，因此广泛的应用于普及型音响器材中。目前专业音频功率放大器几乎都采用集成功率放大模块作功放的输出级。

▌按功率放大器的功能来分

前置功率放大器

前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的。简单地说前级实现的功能就是把信号做初步放大并实现音量调节等作用，大多数的前级都是这种有源前级电路，而不是单纯只能调节音量的无源前级。当然有源的前级除了在调节音量外，还能够做初步放大及降低音源及后级之间的内阻来起到缓冲作用。

前置功率放大器的作用有：

提高系统的信噪比（前放紧靠探测器，传输线短，分布电容Cs减小，提高了信噪比）；
减少外界干扰的相对影响（信号经前放初步放大）；
合理布局，便于调节与使用（前放为非调节式，主放放大调节倍数、成形常数）；
实现阻抗转换和匹配（前放设计为高输入阻抗，低输出阻抗）。

后置功率放大器

后置功率放大器不同于前置功放，它把前级的信号给扬声器并推动扬声器发声。纯粹的后级输入信号很简单，就是承接前级的输出，增加信号的功率。当前级接上高阻抗的后级，它主要提供适切的输出电压，后级放大器接上低阻抗的扬声器不仅要提供适切的电压，还需要提供足够的电流。所以好的后级系统不仅要求大功率输出，还特别注明是大的电流设计。

合并功率放大器

合并功率放大器是我们最为常见的一种功放，这种放大器将前级放大和功率放大两部分集成在了一个机身中。这种放大器有多组信息源的输入选择，并且具备前级的电平控制功能，它将左右声道合为一体，当信号源在一定输入电平时，放大器输出可满功率负载。我们经常见到的并且使用的一些消费级放大器都是合并式设计，相对来说比单独使用前、后级放大器来说更为划算。

▌按功率放大器的工作状态来分

甲类功率放大器（A类功放）

甲类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态。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。

甲类功放的这种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），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，甲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。

甲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。纯甲类功放它的造价也是惊人的，它电耗等于是一部空调。甲类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，甲类功放必须采用大型散热器。所以甲类机的体积和重量都比甲乙类大，这让制造成本增加，售价也较贵。

乙类功率放大器（B类功放）

乙类功放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。

纯乙类功放较少，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。乙类功放的效率平均约为75%，产生的热量较甲类机低，容许使用较小的散热器。

甲乙类功率放大器（AB类功放）

甲乙类功率放大器是为了把甲、乙类功放的优点进行结合，这样在性能中优点折衷。甲乙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。它在讯号小时用甲类工作模式，获得最佳线性，当讯号提高到某一电平时自动转为乙类工作模式以获得较高的效率。

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。有些甲乙类功放将偏流调得甚高，令其在更宽的功率范围内以甲类工作，使声音接近纯甲类机，但产生的热量亦相对增加。

丙类功率放大器（C类功放）

丙类功率放大器的栅极的偏压，使得晶体管在小于一半的时间内导通。当驱动信号足够强时,晶体管会进入饱和导通状态,输出与输入信号同频率的脉冲信号,晶体管以信号频率对电源进行导通和关断,输出信号相对于输入信号会产生严重的失真,因为包含了输入信号的很多谐波成分。因此，此类功放失真非常高，只适合在通讯上使用，不适用作用于其它音响。

丁类功率放大器（D类功放）

丁类功放，有时也称为数字功放。它是一种通过控制开关单元的ON/OFF来驱动扬声器的放大器。丁类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。已经问世多年，与一般的线性甲乙类功放电路相比，丁类功放有效率高、体积小等特点。

丁类功放直接将负载和供电器连接，电流流通点输出管没有电压，因此没有功率的消耗。当输出管关闭的时候，全部电源供应电压就会出现在晶体管上，但没有电流所以也不消耗功率，理论上其工作效率为100%。丁类功放效率高，几乎不产热，理论上失真小、线性好。但丁类功放工作方式复杂，增加线路本身也难免有偏差，所以真正出色的丁类功放并不算太多见。