功放的概念

　　功率放大器簡(jiǎn)稱功放，俗稱“擴(kuò)音機(jī)”，是音響系統(tǒng)中最基本的設(shè)備，它的任務(wù)是把來(lái)自信號(hào)源（專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來(lái)自調(diào)音臺(tái)）的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

　　功放的幾個(gè)重要的參數(shù)

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

　　2、諧波失真度，這是功放一項(xiàng)極重要的指標(biāo)，諧波失真是非線性失真的一種，它是放大器在工作時(shí)的非線性特征所引起的，失真結(jié)果是產(chǎn)生了新的諧波分量，使聲音失去原有的音色，嚴(yán)重時(shí)聲音發(fā)破、刺耳。諧波失真還有奇次和偶次之分，奇次諧波會(huì)使人煩噪、反感，容易被人感知。有些功放聽起來(lái)讓人感到煩噪，感覺(jué)疲勞，就是失真較大所引起的。對(duì)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(diào)失真，交叉失真，削波失真，瞬態(tài)失真，相位失真等，它們是影響功放質(zhì)量的罪魁禍?zhǔn)住？己斯πУ膬?yōu)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(wèn)題最令汽車音響從業(yè)人員認(rèn)識(shí)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(hào)在總諧波失真范圍內(nèi)，所能輸出的較大功率。它一般是交流信號(hào)峰值的0.707倍。

　　B、平均功率，平均功率一般是指各個(gè)頻率點(diǎn)的平均消耗功率，它與額定輸出功率有點(diǎn)類似，但是它一般要參考時(shí)間。

　　C、峰值輸出功率，功放所能輸出的較大音樂(lè)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(fù)電壓的峰值的功率，它是峰值輸出功率的四倍。它的出現(xiàn)是廠家出于商業(yè)目的，并無(wú)實(shí)際意義。

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

　　信噪比與輸入信號(hào)電平的增加，信噪比也逐漸加大，但當(dāng)輸入信號(hào)電平達(dá)到某一數(shù)值后，信噪比基本保持不變。按目前高保真要求，信噪比應(yīng)達(dá)90dB以上為好，進(jìn)口高品質(zhì)的功放機(jī)往往可達(dá)110-120dB，其性能可想而知了。有的信噪比后面有A計(jì)權(quán)字樣，A計(jì)權(quán)是指將噪聲信號(hào)通過(guò)加權(quán)網(wǎng)絡(luò)后測(cè)得的結(jié)果，由于人們對(duì)于高、低頻段的噪聲相對(duì)來(lái)說(shuō)不太靈敏，所以出現(xiàn)了這樣的計(jì)權(quán)方式。計(jì)權(quán)噪聲更加直觀地代表人們實(shí)際感受到的噪聲信號(hào)狀況。總之，信噪比越大，表明混在信號(hào)里的噪聲越小，放音質(zhì)量越好，便重放音樂(lè)清晰，干凈而有層次。

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

　　6、阻尼系數(shù)，主要是對(duì)低頻而言，是直接影響低音音質(zhì)的極重要的技術(shù)參數(shù)。眾所周知，喇叭的口徑越大，低音相對(duì)就越好，但音盆越大其運(yùn)動(dòng)慣性也隨之加大，此慣性使它很難與音頻信號(hào)同步運(yùn)動(dòng)，往往表現(xiàn)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(lái)模糊不清，很不自然。有些改裝車的低音喇叭，低頻信號(hào)強(qiáng)時(shí)顫振不止，低音拖尾嚴(yán)重，這就是音盆慣性所引起的。

　　在功放設(shè)計(jì)時(shí)，工程師對(duì)功放采取一些技術(shù)措施，如選擇多管并聯(lián)，低內(nèi)阻（毫歐級(jí)）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(shù)，使它能夠針對(duì)喇叭慣性運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生“電阻尼”作用，使音盆的運(yùn)動(dòng)與音頻信號(hào)同步運(yùn)動(dòng)，盡可能使音盆在驅(qū)動(dòng)信號(hào)結(jié)束后很快恢復(fù)到零位（即中心位置），這種阻止效果就是阻尼系數(shù)（DampFactor），D=Rs/Ri，Rs=喇叭阻抗，Ri=功放輸出內(nèi)阻，D越大，音盆與信號(hào)同步效果就越好，低音就越純?cè)礁蓛簦胤判Ч驮胶谩?/p>

　　7、轉(zhuǎn)換速率（Slewrate），功放的轉(zhuǎn)換速率極大地影響著高音重放質(zhì)量與性能。轉(zhuǎn)換速率越快，高音音質(zhì)就越佳，越能準(zhǔn)確地捕捉到稍縱即逝的高頻信息。高品質(zhì)功放可做到十幾至幾十V/us，低中檔功放都一般不標(biāo)出，這種轉(zhuǎn)換速率的數(shù)值高低，與設(shè)計(jì)，用料有密切關(guān)系，但也不宜太高，太高會(huì)產(chǎn)生人耳聽不見(jiàn)的20KHz以上超音信號(hào)，不但對(duì)改善音質(zhì)無(wú)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(lái)說(shuō)，功放可以分做兩大類別，即專業(yè)功放與家用功放。在體育館場(chǎng)、影劇場(chǎng)、歌舞廳、會(huì)議廳或其它公共場(chǎng)所擴(kuò)聲，以及錄音監(jiān)聽等場(chǎng)所使用的功放，一般說(shuō)在其技術(shù)參數(shù)上往往會(huì)有一些獨(dú)特的要求，這類功放通常稱為專業(yè)功放。而用于家庭的hi－fi音樂(lè)欣賞，av系統(tǒng)放音，以及卡拉ok娛樂(lè)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(jī)”）采用電子管作為放大器，其主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍大、線性好、音色甜美悅耳。但電子管功放也存在兩個(gè)問(wèn)題，一是內(nèi)阻大導(dǎo)致放大器阻尼系數(shù)小，影響瞬態(tài)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(huì)導(dǎo)致失真。

　　克服電子管功放的兩個(gè)缺點(diǎn)，晶體管放大器阻尼系數(shù)可做得很高，有良好的瞬態(tài)特性，在聲音的節(jié)奏感、力度上要比膽機(jī)明快、爽朗、有力；而且無(wú)需變壓器，不僅節(jié)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(yōu)點(diǎn)是可靠性高、外圍電路簡(jiǎn)單、組裝方便，不足之處是電聲指標(biāo)（功率、頻響、失真度、信噪比等）和音質(zhì)皆不如前兩類放大器。〔按功能分類〕前級(jí)/后級(jí)/合并式功放按照功能分類，功放可以分為前級(jí)功放、后級(jí)功放和合并式功放。

　　按功能分類：前級(jí)/后級(jí)/合并式功放

　　前級(jí)功放，主要作用是對(duì)信號(hào)源傳輸過(guò)來(lái)的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行必要的處理和電壓放大后，再輸出到后級(jí)功放。它就像鐵路岔道一樣，控制切換哪一路音源信號(hào)接入功放，哪一路音源信號(hào)與功放斷開。后級(jí)功放是進(jìn)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(lái)自于前級(jí)的信號(hào)，我們對(duì)后級(jí)的要求是，放大倍數(shù)盡可能高，而放大后信號(hào)的失真程度應(yīng)盡可能低。除放大電路外，還設(shè)計(jì)有各種保護(hù)電路，如短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等。這兩類功放一般只在高檔機(jī)采用。合并式放大器，將前級(jí)放大器和后級(jí)放大器合并為一臺(tái)功放，兼有前二者的功能，通常所說(shuō)的放大器都是合并式的，應(yīng)用的范圍較廣。

　　一般來(lái)看，合并式功放的功率較前、后級(jí)功放小，重放的效果也比前、后級(jí)功放差，但合并式功放價(jià)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(lái)區(qū)分，家用功放分為hi－fi功放和av功放。hi－fi是英語(yǔ)high－fidelity的縮寫，意指高度保真，即純音樂(lè)功放，是音樂(lè)發(fā)燒友的最愛(ài)。hi－fi功放的輸出功率大都在2×150瓦以下。hi－fi在設(shè)計(jì)上強(qiáng)調(diào)最低的信號(hào)失真，忠實(shí)地表現(xiàn)出音樂(lè)的場(chǎng)面、細(xì)節(jié)和演奏、錄制的技巧等來(lái)滿足人們對(duì)音樂(lè)的最佳欣賞要求。一般用于hi－fi的功放都是膽機(jī)。hi－fi功放就擴(kuò)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(shí)峰值功率可以達(dá)到額定功率的4倍，即100瓦的音箱，可以承受400瓦的瞬時(shí)峰值功率。

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

　　在高動(dòng)態(tài)等音樂(lè)場(chǎng)合例如交響樂(lè)等演出，為了高的動(dòng)態(tài)效果，按2倍音箱功率來(lái)配功放。這要求好的調(diào)音人員來(lái)操作，不然燒音箱是家常便飯了。

　　一般的會(huì)議場(chǎng)合動(dòng)態(tài)變化是不大的，我們可以按照1比1來(lái)功率配功放。很多時(shí)候我們采取一種折中的方法來(lái)配功放，即1.1-1.5倍的音箱額定功率來(lái)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(shuō)在阻抗是8Ω的時(shí)候，2個(gè)通道分別輸出200W的額定功率。一般功放的參數(shù)都會(huì)標(biāo)出8Ω，4Ω，2Ω阻抗下的額定功率。功放說(shuō)明書。

　　音箱的說(shuō)明書上也會(huì)標(biāo)多少W/多少Ω，一般是8Ω或者4Ω。兩個(gè)8Ω的音箱并連就變成了4Ω，兩只4Ω音箱串聯(lián)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(yáng)聲器的額定輸入功率等同起來(lái)，認(rèn)為只有這兩個(gè)功率指標(biāo)完全相同時(shí)，才將為功率匹配。這種看法是片面的，因?yàn)楣β史糯笃鞯念~定輸出功率與揚(yáng)聲器的額定輸入功率是兩個(gè)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(guò)這個(gè)輸出功率的電平，功放輸出將產(chǎn)生削波失真，必須留有相當(dāng)大的動(dòng)態(tài)余量。揚(yáng)聲器的額定輸入功率是指揚(yáng)聲器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作不損壞的極限功率。

　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定揚(yáng)聲器的額定輸入功率是指給揚(yáng)聲器該功率粉紅噪聲信號(hào)電平，使揚(yáng)聲器連續(xù)工作100h不損壞的極限功率。

　　如果采用小功率功放去驅(qū)動(dòng)大功率的揚(yáng)聲器，則功放動(dòng)態(tài)范圍不夠，當(dāng)揚(yáng)聲器尚未達(dá)到所需輸出聲壓時(shí)，功放已限幅失真：

　　（1）用小功率的功放去推動(dòng)大功率的揚(yáng)聲器就會(huì)出現(xiàn)“推不動(dòng)”的情況，簡(jiǎn)單地說(shuō)“推不動(dòng)”就是功率稍大的時(shí)候失真迅速增加，而且難以實(shí)現(xiàn)全頻段的平衡。

　　（2）功放的持續(xù)輸出功率值小于揚(yáng)聲器的持續(xù)輸出功率才最容易導(dǎo)致?lián)P聲器的損壞。因?yàn)榧偃绻Ψ诺某掷m(xù)輸出功率100W，揚(yáng)聲器的持續(xù)輸出功率200W。當(dāng)連接系統(tǒng)后，一旦調(diào)節(jié)音量旋鈕，輸出功率在100W左右時(shí)，功率放大器已經(jīng)處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。而揚(yáng)聲器還有很多余量，一旦用戶繼續(xù)提高音量，這時(shí)候的輸出功率超過(guò)了功率放大器的持續(xù)輸出功率值，也就是失真開始的時(shí)刻，這種失真被稱為“削波失真”，在專業(yè)音響行業(yè)內(nèi)被稱為“揚(yáng)聲器殺手”。這種失真的信號(hào)，即使功率很小也能產(chǎn)生類似直流的電信號(hào)，很輕易地就能燒毀揚(yáng)聲器的線圈。對(duì)于一款持續(xù)輸出功率200W的揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō)，失真率為50%的150W電信號(hào)比無(wú)失真的300W信號(hào)更可怕！

　　反之，若揚(yáng)聲器的輸入功率過(guò)大，則在所需輸出聲壓級(jí)狀態(tài)連續(xù)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(yáng)聲器阻抗相等的情況最為理想。此時(shí)功放與揚(yáng)聲器均處于良好的工作狀態(tài)，功放工作在最佳的負(fù)載線狀態(tài)，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(yáng)聲器的阻抗？比如一只4Ω的功放接上一個(gè)8Ω的音箱？根據(jù)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(shí)感覺(jué)揚(yáng)聲器的音量比較小，聲壓級(jí)不夠等等情況，但是不會(huì)造成設(shè)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(huì)發(fā)生什么后果呢？這時(shí)，由于實(shí)際接的負(fù)載僅為4Ω，根據(jù)功率P=U*U/R，此時(shí)的電流I變成之前的1.4倍左右，此時(shí)功放處于過(guò)載的狀態(tài)，很同意將功放燒毀。所以一定不能用大阻抗的功放推動(dòng)小阻抗的揚(yáng)聲器。

　　3、頻帶匹配

　　為了獲得較快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和較好的高頻特性，功率放大器的頻帶應(yīng)相當(dāng)寬。通常功率放大器的電頻率響應(yīng)要求平直，其頻帶寬度應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)大于揚(yáng)聲器的聲頻率響應(yīng)寬度。揚(yáng)聲器的聲頻率響應(yīng)寬度最多只能達(dá)到20Hz-20KHz，而功率放大器的電頻率響應(yīng)寬度可達(dá)10Hz-100KHz。