功率放大器的工作狀態(tài)分析

功率放大器通常根據其工作狀態(tài)分為五類。即甲類(A)、乙類(B)、甲乙(AB)類、數字(D)類

一、甲類(A類)功放：

輸出功率較小，耗電量大，但失真小，比較少用。

A類放大器的輸出晶體管(或電子管)的工作點在其線性部分中點，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，它是低效率的，用作聲頻放大時由于信號幅度不斷變化，其實際效率不可能超過25%，可由單管或推挽工作。甲類放大器的優(yōu)點是無交越失真和開關失真，而且諧波分量中主要是偶次諧波，在聽感上低音厚實、中音柔順溫暖、高音清晰利落、層次感好，十分討人喜歡。但一直因為耗電多，效率低，容易發(fā)熱和對散熱要求高而未能在大功率的放大器中得到廣泛應用。由于器件長期工作于大電流高溫下，容易引起可靠性和壽命方面的問題，而且整機成本高，所以制造甲類功率放大器出名的廠家，現在已大多停止生產晶體管甲類功率放大器。

二、乙類(B)放放：

乙類(B)放大器的偏置使推挽工作的晶體管(或電子管)在無驅動信號時，處于低電流狀態(tài)，當加上驅動信號時，一對管子中的一只在半周期內電流上升，而另一只管子則趨向截止，到另一個半周時，情況相反，由于兩管輪流工作，必須采用推挽電路才能放大完整的信號波形。乙類放大器的優(yōu)點是效率較高，理論上可達78%，缺點是失真較大。

三、甲乙類(AB)AB類功放：

輸出功率大，耗電量中等，但失真等比A類大，目前我們大量使用這類功放。

AB類功放放大器在低電平驅動時，放大器為甲類工作，當提高驅動電平時，轉為乙類工作。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，雖然失真比甲類大，然而至今仍是應用最廣泛的晶體管功率放大器程式，趨向是越來越多的采用高偏流的甲乙類，以減少低電平信號的失真�，F在汽車功放多數都是用這種方式。

四、數字(D)D類功放：

是近幾年出現的一種新型功放(數字功放)。它最大優(yōu)點是功耗極小。它通常采用耐二次擊穿、開關轉換效率極高的揚效應管。效率可達90%以上。(普通A類和AB類功放的最高效率不超過50%)這就音響著耗電小，散熱要求低，易集成化大批量生產。另一優(yōu)點是失真小，轉換時間快，瞬態(tài)反應快、精確，特別適應于爆發(fā)力要求較高的重低單功放，在汽車音響里有取代其它功放的趨勢。

D類功放放大器與傳統(tǒng)的模擬功放是兩種不同的工作原理，它屬于開關型的音頻功放，D類使用的是PWM技術，是一種開關頻率隨著時鐘脈沖周期而變化的放大器。在大功率應用場合，數字功放同時具有頻率響應寬，大動態(tài)范圍和良好的瞬態(tài)響應。他的優(yōu)點是失真小、抗干擾能力強、散熱器面積小、體積小重量輕、電源功耗小、轉換效率高、具有甲乙類的音質。目前主要是成本較貴，雖著現在軟硬件技術的發(fā)展成本降低，數字功放的應用會越來越多

五、功放的主要性能指標：

功放的主要性能指標有輸出功率，頻率響應，失真度，信噪比，、輸入靈敏度，輸入阻抗，輸出阻抗，阻尼系數，負載能力，工作電壓等。

1.輸出功率：單位為W，由于各廠家的測量方法不一樣，所以出現了一些名目不同的叫法。例如額定輸出功率，最大輸出功率，音樂輸出功率，峰值音樂輸出功率。

音樂功率(PMPO)：是指輸出失真度不超過規(guī)定值的條件下，功放對音樂信號的瞬間最大輸出功率。音樂信號瞬間能達到的峰值電壓來計算的輸出功率，其商業(yè)意義大于實際作用。PMPO功率可以比國際公認的有效值額定輸出功率(RMS)高出3至4倍，例如早期的手提式收錄機每聲道RMS功率僅4、5瓦，但采用PMPO來標示，數值一下就可以增大到20W左右。

峰值功率：是指在不失真條件下，將功放音量調至最大時，功放所能輸出的最大音樂功率。

額定輸出功率：當諧波失真度為10%時的平均輸出功率。也稱做最大有用功率。額定功率對功放來說，額定功率一般指能夠連續(xù)輸出的有效值(RMS)功率;對音箱來說，額定功率通稱指音箱能夠長期承受這一數值的功率而不致?lián)p壞，這不意味著一定需要這么大功率的功放才推得動，音箱的驅動難易主要由其靈敏度和阻抗特性來決定。也不意味著不能配輸出功率大于音箱額定功率的功放。正如開汽車一樣，駕駛300公里時速的跑車不等于就會發(fā)生車禍，你可以不開那么快。同樣，只要音量不盲目加大，大功率功放一樣可以配小功率音箱通常來說，峰值功率大于音樂功率，音樂功率大于額定功率，一般的講峰值功率是額定功率的5--8倍。

2.頻率響應：表示功放的頻率范圍，和頻率范圍內的不均勻度。頻響曲線的平直與否一般用分貝[db]表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20HZ--20KHZ正負1db.這個范圍越寬越好。一些極品功放的頻響已經做到0--100KHZ。

失真度：理想的功放應該是把輸入的訊號放大后，毫無改變的忠實還原出來。但是由于各種原因經功放放大后的信號與輸入信號相比較，往往產生了不同程度的畸變，這個畸變就是失真。用百分比表示，其數值越小越好。HI-FI功放的總失真在0。03%--0。05%之間。功放的失真有諧波失真，互調失真，交叉失真，削波失真，瞬態(tài)失真，瞬態(tài)互調失真等。

3.信噪比：是指功放輸出的各種噪聲電平與信號電平之比，用db表示，這個數值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

輸入靈敏度：這是針對不同廠家，不同品牌的主機、前級音源而設置的調校電平，范圍由100mv～4V甚至更高，調音時須與音源匹配。

輸入阻抗：一般要求功放輸入阻抗要高，輸出阻抗要低，輸入阻抗越高，能更有效地阻隔各類雜訊，常見值為10KΩ或更高。

4.輸出阻抗：對揚聲器所呈現的等效內阻，稱做輸出阻抗。

阻尼系數：該系數由額定負載(4Ω)輸出阻抗計算出來，普遍認為：輸出阻抗越小，阻尼系數越高，則該功放越好。事實上高素質的功放，比值大多在50以上，個別甚至超過500，雖然有專家認為50左右的阻尼系數已經足夠，但以我個人經驗判斷，系數高，則線材要求可放寬。相對地，系數過高會影響音色，但對低音表現有幫助。

負載能力：家用功放一般是8Ω/4Ω兩種;車用功放在立體聲時為2Ω至8Ω;橋接時為4Ω至8Ω。但個別特別設計的功放，阻抗可以低至0.1Ω，能力不凡。這個時候，一臺功放，則可以并接幾十個低音單元，營造理想的聲壓級(聲壓指聲音對人耳產生的壓強，它是衡量音響系統(tǒng)能力的標準，因為聲壓越高對系統(tǒng)的要求越高，國內最高記錄越為141.5dB、國外為176.5dB)。就如那些車內幾十個低音喇叭，能把玻璃都震爛的面包車，不過這個場境，恐怕要在音響比賽時才能見到。

五、汽車功放

一般在10V～15V范圍內正常工作。

①功放的基本設置功能：

從功能上看，現時的功放產品大多數都已具備下列功能。

電子分音(Crossover)。此項功能設置分三種選擇：FULL—全音;HP：高通—只讓分頻點(如80Hz)以上的頻率通過，此設置主要用于中、高音揚聲器;LP：低通—只讓分頻點(如80Hz)以下的頻率通過，此設置主要用于低音揚聲器。其中有一些還設置為分頻點可調式，可因應不同的系統(tǒng)設計進行設定分頻點，有些則固定在80Hz、100Hz、120Hz這幾個頻率上。

②信號輸入(lineinput)選擇：有RCA信號(低電壓)和主機喇叭線(高電平)兩種輸入方式。其中要獲得良好的音質可選擇RCA信號輸入(理想的頻響以及優(yōu)異的信噪比，但前提是主機有RCA輸出)，若主機無RCA輸出或保留原車主機的情況下，就只有選用帶高電平輸入的功放。另外，很多功放產品都帶一組或兩組的信號輸出(lineouput)，將信號傳送到另一臺功放，這不僅可以節(jié)省分音器的費用，更可以保證有出色的音質，因為不同的商家在信號輸出不夠分配時所采用的做法各異，有的處理手法會令音質變差。

③輸入增益調整(Gain)：此旋鈕是用于調整功放的輸入電壓與主機傳輸過來的信號電壓達到最理想的匹配狀態(tài)，以保證聲音不會有任何的失真。

④橋接輸出(bridged)：當功放采用橋式接法后，輸出功率一般可以提高2倍，從而使它在需要的時候又多了一種用途(如用來推超低音揚聲器)。

⑤音調調節(jié)：有相當部分產品設置有低音(Bass)、高音(Tweeter)調節(jié)，可分別在45Hz、10KHz兩個頻率進行提升或衰減，調整范圍在0dB-12dB之間，能令重播的低音更加豐滿、深沉，高音更加清晰、透明。

功放與揚聲器的搭配

⑥功放與揚聲器的搭配主要是功率搭配、阻抗匹配、頻率匹配以及風格搭配。

功率匹配：

通常人們把可能導致?lián)P聲器線圈燒毀的主要因素歸結為功率放大器的功率比揚聲器大所造成的。所以進行搭配時，揚聲器的功率比功放大，這就是一個常見的誤區(qū)。其實這樣的搭配才容易燒毀。原因是：如功放的額定功率為100W，揚聲器的額定功率為200W，當連成系統(tǒng)后，一旦提高音量使功放輸出功率達到100W左右時，功放已處在滿負荷狀態(tài)。揚聲器負荷才一半。如果繼續(xù)提高音量，功放就進入超負荷狀態(tài)。也就是說功放開始進入“削波失真”。這種失真信號能產生類似直流的電信號，很輕易就能燒毀揚聲器的音圈。這是因為音圈在直流時阻抗很小電流會很大，對于輸入功率為200W的揚聲器來說，失真率為50%的150W電信號比無失真的300W電信號更加容易燒毀揚聲器的音圈。所以保持功放的余量是系統(tǒng)搭配的重要條件。一般習慣選用功放功率略大于或等于揚聲器的額定功率。

阻抗匹配反應了輸入電路與輸出電路之間的效率傳輸關系。當電路實現阻抗匹配時，將獲得最大功率輸出。反之得不到最大功率輸出，還可能對電路產生損害。如揚聲器的阻抗遠小于功放的輸出阻抗，會使功放處于過載狀態(tài)，而損壞功放。如揚聲器的阻抗遠高于功放的輸出阻抗，會使輸出電壓升高，不利于功放工作，產生失真，還將使功放過電壓而損壞。

在什么情況下才能輸出最大功率呢?根據歐姆定律I=E/(r+R)和電功率定律P=IR，可以推導出P=IR=【E/(r+R)】R。整理后得P=ER/(R-r)，因為E和R都為常量。要得到P最大，只能分母最小，即(R-r)=0，也就是R=r這樣才能得到最大功率。這就是要求功放的輸出阻抗要與音箱輸入阻抗相匹配的道理。

功放的雙路輸出和橋接的單路輸出

當功放雙路輸出用橋接時，如果阻抗不變，輸出電流增大一倍。根據電功定律P=I×V。當電流大一倍時，功率增大四倍，將燒壞功放。所以橋接時，音箱阻抗要加大一倍。如雙路輸出負載4歐姆，橋接時要8歐姆(功放有特別表明除外)。

頻率匹配

由于高、中、低音揚聲器的工作頻率不同，根據這特點功放通常分為全頻段功放和低音專用功放。低頻專用功放250HZ以下才能保證失真小于1%。當頻率超過250HZ以上失真度急劇增加。所以不要試圖用低音專用功放推動中高音揚聲器。全頻段功放通常采用AB類功放，功率損耗較大。所以濾除低頻段的信號，把它設置在高通狀態(tài)，只推動中高音揚聲器，節(jié)省功率，保證中高音音質的最佳選擇，如后聲場。所以要求功放的工作頻率與揚聲器的工作頻率相匹配。功放和揚聲器只有做到二者之間阻抗匹配、功率匹配、頻率匹配才能發(fā)揮最大作用。

⑦風格的搭配：日本、美國的器材，都有意識地對低頻、高頻進行補償，聲音往往不及歐洲的產品平衡。口味各異，諸君自己體味吧。

⑧功放在車上的安裝：

諸多介紹想必已令各位認識到功放對整個音響系統(tǒng)的重要性。由于功放在音響中“勞苦功高”，要保證功放的正常發(fā)揮安裝工作非常重要。

首先在車上安裝功放，除了要考慮與喇叭的匹配之外，電力的供給，包括線材的考量，合理布線，都應事先注意。安裝時，各類線材要避免短路，最好絕緣安裝，如加密度板(此種為特制的木板、常用做音箱制作，又稱木糠板)，避免直接釘在車身鐵皮上面，并發(fā)噪音。

目前的汽車音響安裝工藝，特別是Hi-end級的設計，往往非常注重安裝工藝，車尾箱的系統(tǒng)布局美輪美奐。功放的魅力通過精湛的工藝被藝術地展現出來。這可不僅僅是一件賞心悅目的快事，個中的技術要求非常嚴謹。