功放的概念

　　功率放大器簡稱功放，俗稱“擴音機”，是音響系統中最基本的設備，它的任務是把來自信號源（專業音響系統中則是來自調音臺）的微弱電信號進行放大以驅動揚聲器發出聲音。

　　功放的幾個重要的參數

　　1、輸入靈敏度，是指功放所需較小輸入信號電平，它是要求將音源信號放大到足夠推動后級功放所需要的必要條件。

　　2、諧波失真度，這是功放一項極重要的指標，諧波失真是非線性失真的一種，它是放大器在工作時的非線性特征所引起的，失真結果是產生了新的諧波分量，使聲音失去原有的音色，嚴重時聲音發破、刺耳。諧波失真還有奇次和偶次之分，奇次諧波會使人煩噪、反感，容易被人感知。有些功放聽起來讓人感到煩噪，感覺疲勞，就是失真較大所引起的。對功放影響較大的就是失真度，一般高保真要求諧波失真在0.05%以下，越低越好。除了諧波失真外，還有互調失真，交叉失真，削波失真，瞬態失真，相位失真等，它們是影響功放質量的罪魁禍首。考核功效的優劣，首先要看它的失真度，像意大利Sinfoni功放的總的諧波失真就在0.01%以下。

　　3、輸出功率，功率問題最令汽車音響從業人員認識不清，在這里需要一一講解：

　　A、額定輸出功率，稱為（RMS），指放大器輸出的音頻信號在總諧波失真范圍內，所能輸出的較大功率。它一般是交流信號峰值的0.707倍。

　　B、平均功率，平均功率一般是指各個頻率點的平均消耗功率，它與額定輸出功率有點類似，但是它一般要參考時間。

　　C、峰值輸出功率，功放所能輸出的較大音樂功率稱為峰值輸出功率，它不考慮失真，通常為（RMS）功率的1.414倍左右。

　　D、峰值-峰值功率，它是指正電壓峰值到負電壓的峰值的功率，它是峰值輸出功率的四倍。它的出現是廠家出于商業目的，并無實際意義。

　　4、信噪比，數值越大越好，一般用（S/N）表示，用信號功率Ps與噪聲功率Pn的比值的分貝數表示，S/N=10lgPs/Pn=20lgVs/Vn（db），式中Vs、Vn分別為信號電壓與噪聲電壓。

　　信噪比與輸入信號電平的增加，信噪比也逐漸加大，但當輸入信號電平達到某一數值后，信噪比基本保持不變。按目前高保真要求，信噪比應達90dB以上為好，進口高品質的功放機往往可達110-120dB，其性能可想而知了。有的信噪比后面有A計權字樣，A計權是指將噪聲信號通過加權網絡后測得的結果，由于人們對于高、低頻段的噪聲相對來說不太靈敏，所以出現了這樣的計權方式。計權噪聲更加直觀地代表人們實際感受到的噪聲信號狀況。總之，信噪比越大，表明混在信號里的噪聲越小，放音質量越好，便重放音樂清晰，干凈而有層次。

　　5、頻率響應，早期俗稱功率帶寬，指諧波失真不超過規定值時，功放的1/2額定功率頻帶寬度，即有高低端下跌-3dB的兩個頻率點之間所包括的頻帶，稱之為功率帶寬。

　　6、阻尼系數，主要是對低頻而言，是直接影響低音音質的極重要的技術參數。眾所周知，喇叭的口徑越大，低音相對就越好，但音盆越大其運動慣性也隨之加大，此慣性使它很難與音頻信號同步運動，往往表現出的聲音混濁不清，尤其在100-400Hz低頻，容易造成聲染色，使人聽起來模糊不清，很不自然。有些改裝車的低音喇叭，低頻信號強時顫振不止，低音拖尾嚴重，這就是音盆慣性所引起的。

　　在功放設計時，工程師對功放采取一些技術措施，如選擇多管并聯，低內阻（毫歐級）大功率管，提高工作電壓，選擇出色線材等，極力提高阻尼系數，使它能夠針對喇叭慣性運動，產生“電阻尼”作用，使音盆的運動與音頻信號同步運動，盡可能使音盆在驅動信號結束后很快恢復到零位（即中心位置），這種阻止效果就是阻尼系數（DampFactor），D=Rs/Ri，Rs=喇叭阻抗，Ri=功放輸出內阻，D越大，音盆與信號同步效果就越好，低音就越純越干凈，重放效果就越好。

　　7、轉換速率（Slewrate），功放的轉換速率極大地影響著高音重放質量與性能。轉換速率越快，高音音質就越佳，越能準確地捕捉到稍縱即逝的高頻信息。高品質功放可做到十幾至幾十V/us，低中檔功放都一般不標出，這種轉換速率的數值高低，與設計，用料有密切關系，但也不宜太高，太高會產生人耳聽不見的20KHz以上超音信號，不但對改善音質無作用，反而容易燒壞高音喇叭。

　　各類功放的功能及作用

　　以其主要用途來說，功放可以分做兩大類別，即專業功放與家用功放。在體育館場、影劇場、歌舞廳、會議廳或其它公共場所擴聲，以及錄音監聽等場所使用的功放，一般說在其技術參數上往往會有一些獨特的要求，這類功放通常稱為專業功放。而用于家庭的hi－fi音樂欣賞，av系統放音，以及卡拉ok娛樂的功放，通常我們稱為家用功放。

　　按器材分類：電子管/晶體/集成電路功放

　　電子管放大器（俗稱“膽機”）采用電子管作為放大器，其主要優點是動態范圍大、線性好、音色甜美悅耳。但電子管功放也存在兩個問題，一是內阻大導致放大器阻尼系數小，影響瞬態特性，二是電子管需高壓供電，離不開變壓器，變壓器不僅功耗大、體積大，還會導致失真。

　　克服電子管功放的兩個缺點，晶體管放大器阻尼系數可做得很高，有良好的瞬態特性，在聲音的節奏感、力度上要比膽機明快、爽朗、有力；而且無需變壓器，不僅節省成本，縮小體積，而且避免了由變壓器所引起的失真。最后一種是集成電路放大器，它最突出的優點是可靠性高、外圍電路簡單、組裝方便，不足之處是電聲指標（功率、頻響、失真度、信噪比等）和音質皆不如前兩類放大器。〔按功能分類〕前級/后級/合并式功放按照功能分類，功放可以分為前級功放、后級功放和合并式功放。

　　按功能分類：前級/后級/合并式功放

　　前級功放，主要作用是對信號源傳輸過來的節目信號進行必要的處理和電壓放大后，再輸出到后級功放。它就像鐵路岔道一樣，控制切換哪一路音源信號接入功放，哪一路音源信號與功放斷開。后級功放是進行單純功率放大的部分，它的作用就是盡可能原原本本地放大來自于前級的信號，我們對后級的要求是，放大倍數盡可能高，而放大后信號的失真程度應盡可能低。除放大電路外，還設計有各種保護電路，如短路保護、過壓保護、過熱保護、過流保護等。這兩類功放一般只在高檔機采用。合并式放大器，將前級放大器和后級放大器合并為一臺功放，兼有前二者的功能，通常所說的放大器都是合并式的，應用的范圍較廣。

　　一般來看，合并式功放的功率較前、后級功放小，重放的效果也比前、后級功放差，但合并式功放價錢較便宜，且使用方便，完全能夠滿足一般的家庭需要。

　　按用途分類：Hi－Fi功放/AV功放

　　hi－fi功放/av功放就功放的用途來區分，家用功放分為hi－fi功放和av功放。hi－fi是英語high－fidelity的縮寫，意指高度保真，即純音樂功放，是音樂發燒友的最愛。hi－fi功放的輸出功率大都在2×150瓦以下。hi－fi在設計上強調最低的信號失真，忠實地表現出音樂的場面、細節和演奏、錄制的技巧等來滿足人們對音樂的最佳欣賞要求。一般用于hi－fi的功放都是膽機。hi－fi功放就擴聲形式而言，只適用于兩聲道立體聲的重播。

　　功放和喇叭如何匹配

　　音箱的瞬時峰值功率可以達到額定功率的4倍，即100瓦的音箱，可以承受400瓦的瞬時峰值功率。

　　功放的瞬時峰值功率輸出可以達到額定功率的2倍，即100瓦的功放可以輸出瞬時峰值200瓦的功率。

　　在高動態等音樂場合例如交響樂等演出，為了高的動態效果，按2倍音箱功率來配功放。這要求好的調音人員來操作，不然燒音箱是家常便飯了。

　　一般的會議場合動態變化是不大的，我們可以按照1比1來功率配功放。很多時候我們采取一種折中的方法來配功放，即1.1-1.5倍的音箱額定功率來配功放。

　　一般功放是雙通道的，功率的表示是，舉例：2*200W/8Ω，就是說在阻抗是8Ω的時候，2個通道分別輸出200W的額定功率。一般功放的參數都會標出8Ω，4Ω，2Ω阻抗下的額定功率。功放說明書。

　　音箱的說明書上也會標多少W/多少Ω，一般是8Ω或者4Ω。兩個8Ω的音箱并連就變成了4Ω，兩只4Ω音箱串聯就變成了8Ω。

　　功放與喇叭的匹配原則

　　1、功率匹配

　　常有人將功率放大器的額定功率與揚聲器的額定輸入功率等同起來，認為只有這兩個功率指標完全相同時，才將為功率匹配。這種看法是片面的，因為功率放大器的額定輸出功率與揚聲器的額定輸入功率是兩個完全不同的概念，不可混淆。

　　功率放大器的額定輸出功率是指失真所限制的功率，超過這個輸出功率的電平，功放輸出將產生削波失真，必須留有相當大的動態余量。揚聲器的額定輸入功率是指揚聲器在規定時間內連續工作不損壞的極限功率。

　　國家標準規定揚聲器的額定輸入功率是指給揚聲器該功率粉紅噪聲信號電平，使揚聲器連續工作100h不損壞的極限功率。

　　如果采用小功率功放去驅動大功率的揚聲器，則功放動態范圍不夠，當揚聲器尚未達到所需輸出聲壓時，功放已限幅失真：

　　（1）用小功率的功放去推動大功率的揚聲器就會出現“推不動”的情況，簡單地說“推不動”就是功率稍大的時候失真迅速增加，而且難以實現全頻段的平衡。

　　（2）功放的持續輸出功率值小于揚聲器的持續輸出功率才最容易導致揚聲器的損壞。因為假如功放的持續輸出功率100W，揚聲器的持續輸出功率200W。當連接系統后，一旦調節音量旋鈕，輸出功率在100W左右時，功率放大器已經處于滿負荷運轉狀態。而揚聲器還有很多余量，一旦用戶繼續提高音量，這時候的輸出功率超過了功率放大器的持續輸出功率值，也就是失真開始的時刻，這種失真被稱為“削波失真”，在專業音響行業內被稱為“揚聲器殺手”。這種失真的信號，即使功率很小也能產生類似直流的電信號，很輕易地就能燒毀揚聲器的線圈。對于一款持續輸出功率200W的揚聲器來說，失真率為50%的150W電信號比無失真的300W信號更可怕！

　　反之，若揚聲器的輸入功率過大，則在所需輸出聲壓級狀態連續工作，極易被燒壞。

　　所以一般要求功放的額定輸出功率要大于喇叭的額定輸入功率。

　　2、阻抗匹配

　　功放阻抗與揚聲器阻抗相等的情況最為理想。此時功放與揚聲器均處于良好的工作狀態，功放工作在最佳的負載線狀態，可以給出最大的不失真功率，能獲得良好的聲音效果。

　　如果功放的阻抗小于揚聲器的阻抗？比如一只4Ω的功放接上一個8Ω的音箱？根據功率P=U*U/R，可算出功放的輸出功率僅為額定功率的一半，此時感覺揚聲器的音量比較小，聲壓級不夠等等情況，但是不會造成設備損壞的情況，所以在某些情況下可以采用這種配置，但是不推薦。

　　如果一只阻抗為8Ω的功放接上了一只為4Ω的音箱會發生什么后果呢？這時，由于實際接的負載僅為4Ω，根據功率P=U*U/R，此時的電流I變成之前的1.4倍左右，此時功放處于過載的狀態，很同意將功放燒毀。所以一定不能用大阻抗的功放推動小阻抗的揚聲器。

　　3、頻帶匹配

　　為了獲得較快速的動態響應和較好的高頻特性，功率放大器的頻帶應相當寬。通常功率放大器的電頻率響應要求平直，其頻帶寬度應當遠大于揚聲器的聲頻率響應寬度。揚聲器的聲頻率響應寬度最多只能達到20Hz-20KHz，而功率放大器的電頻率響應寬度可達10Hz-100KHz。