功放是一個在生活中很常常會聽到、知道跟音響有關(guān)，但到底是干嘛用的又有點(diǎn)說不上來的奇妙東西，在帶到今天的主題之前，我們先來簡單介紹一下什么是功放吧。
功放(Amplifier)的功能在于放大訊源發(fā)送的音頻訊號，而訊源指的就是手機(jī)撥放的mp3文件，或是麥克風(fēng)、樂器輸出的訊號。因?yàn)橛嵲幢旧淼膹?qiáng)度太弱，沒有辦法直接推動喇叭的單體讓他發(fā)出聲音，這時候就需要靠功放的幫助啦。
功放的結(jié)構(gòu)可以分成 1.前級功放和 2.后級功放兩種，也會有把前級和后級做在同一臺的綜合功放，不過運(yùn)作的原理也是一模一樣的。
1.前級(Preamp)
前級的工作是要加強(qiáng)訊號的電壓，把mic level、inst level的訊號增大至line level，以便驅(qū)動后級負(fù)載，音量的調(diào)整、增益和調(diào)整音色都是在前級完成。
2.后級(Poweramp)
后級則是要把已經(jīng)讓前級加強(qiáng)過電壓的訊號，再放大他的電流，變成speaker level，讓被增強(qiáng)后的訊號有足夠的功率去推動負(fù)載較高的喇叭單體。
▲功放運(yùn)作的過程。
雖說功放的功能就是要增強(qiáng)訊號，但是擴(kuò)大的電路設(shè)計(jì)，也會影響音色的還原度和效率，在不同類型的擴(kuò)大方式中，最常被拿出來討論的就是 1.線性度 2.效率兩種。
1.線性度(Linearity)
在放大訊號的時候，無法避免的一定就是會改變原始的波型，所以在設(shè)計(jì)放大電路時盡可能降低失真程度是非常重要的考慮點(diǎn)。
2.效率(Efficiency)
但追求高度還原的放大方式，能量使用的效率也通常較差，簡單來說就是耗電，其他沒有轉(zhuǎn)換成功的能量會化為熱能散失，因此機(jī)身的溫度高低也會受轉(zhuǎn)換效率影響，連帶影響零件的壽命長短。
接下來介紹不同類型的功放，也是以線性度和效率作為主要的比較。
A類功放
A類擴(kuò)大是音色還原度zui高的一種放大方式，同時效率也非常低。
在訊號輸入周期都是導(dǎo)通的狀態(tài)(包含正周波和負(fù)周波)，因此即使是沒有訊號輸入時，功放也是持續(xù)在耗電，也因此A類有zui好的線性度，而不會產(chǎn)生B類、AB類的交互失真(Crossover Distortion)問題。
▲A類擴(kuò)大能在放大輸入訊號(藍(lán)色)的同時，達(dá)到zui小失真的輸出訊號(綠色)
雖然A類能提供zui低失真的音色，但它的效率只在15%-30%之間，大部分的電能都化作溫度散失了，所以機(jī)身溫度都很燙，基于散熱考慮機(jī)器也只能做的很大臺又笨重，在高溫高電流的環(huán)境下放大組件(晶體管or真空管)也時常需要更換。
由于A類放大的聲音有非常低的失真度，即便缺點(diǎn)甚多，仍有許多音響發(fā)燒友愿意花大錢追求幾乎沒有失真的音色。
B類功放
也因?yàn)?/span>A類擴(kuò)大實(shí)在是很沒效率，B類擴(kuò)大就采用不同的設(shè)計(jì)方式，分別有兩個輸出放大器來處理音頻訊號的正波和負(fù)波，再由晶體整合輸出，處理正波的在工作時，負(fù)責(zé)負(fù)波的就停止，反之亦然。因此B類放大能夠有接近80%的轉(zhuǎn)換效率。
但B類放大有一個主要的問題是在兩個輸出放大器一開一關(guān)之間，會導(dǎo)致正負(fù)波交點(diǎn)的線性不連續(xù)，也就是前面提到的交越失真(Crossover Distortion)，使聲音較為粗糙。
▲B類擴(kuò)大的方式會有較嚴(yán)重的交越失真，正負(fù)交點(diǎn)處有不連續(xù)的斷層。
AB類功放
和B類放大一樣，AB類放大也有兩個輸出放大器分別處理正波和負(fù)波，不同的是輸出放大器導(dǎo)通的時間大于B類的半個周期，在音量小時用A類的放大方式，音量大時使用B類的放大方式，因此能夠有更佳的線性度，讓交越失真(Crossover Distortion)的程度小于B類。
▲AB類擴(kuò)大有比B類更小的交越失真，和更好的線性度
和A類、B類相比，AB類放大解決了A類嚴(yán)重的能量散失，失真的程度也比B類好上許多，但線性度表現(xiàn)略差于A類，效率也低于B類(效率約50%~70%)，算是介在A類和B類之間的設(shè)計(jì)，顧名思義。
D類功放
D類功放的運(yùn)作原理比較特別一些，使用從模擬波形訊號和開關(guān)式電源快速導(dǎo)通和關(guān)閉的高頻三角波形進(jìn)行電壓的比較，透過兩個波形的交點(diǎn)，可以取得用寬窄表示的脈波訊號Pulse Width Modulation(PWM)，這屬于一種數(shù)字采樣。這個高振幅的輸出通過低通濾波器(LowPass Filter)進(jìn)行把三角波的高頻濾掉，變回能推動喇叭單體的模擬訊號。
▲采樣三角波(紅色)和訊源波形(藍(lán)色)的交點(diǎn)，轉(zhuǎn)換成寬窄不一的矩形脈沖波信號。
D類的優(yōu)點(diǎn)在于有非常高的效率(約90%)，高效率也意味著不會有過多的散熱需求，機(jī)身也能做的更輕巧。雖然早期的D類聲音表現(xiàn)較差，但技術(shù)的進(jìn)步也讓他的音色越來越優(yōu)異。D類功放常用于耳機(jī)擴(kuò)大器、地板型音箱頭等便攜型的產(chǎn)品。
有一好通常沒兩好，追求高度還原的放大方式，電費(fèi)用很兇體積很大占空間還很燙，追求經(jīng)濟(jì)高效率的放大方式又會有明顯的線性失真，總是得做出一些取舍。 |
