音頻功放，顧名思義（yì），是對音頻（pín）信號進行功率放（fàng）大的放大器。從早（zǎo）期簡單的A類、B類已經發（fā）展到現在的G類，甚至還有W類。音頻（pín）的輸入輸出也（yě）從早期的純模擬信號，演化到現在（zài）的數字/模擬並存。效率越來（lái）越高，諧波失真越來越小，保（bǎo）真度越來越高。本文把功（gōng）放的發展從結構和基本特征做了分析。
功放的定義
功率放大器（qì）簡稱功放，俗稱“擴音機”，是音響係統中最基本的設備，它的任務是把來自信號源的微弱電信號進行放大以驅動揚聲器發出聲音。
其作用（yòng）主要是將音源器材輸入的較微弱信號進行放大後，產生足夠大的電流去推動揚聲器（qì）進行聲音的重放。由於考慮功率、阻抗、失真、動態以及不同的使用範圍和控製調節功能，不同的功放在內部的信號處理、線路設計和生產（chǎn）工藝上也各不（bú）相同（tóng）。
功放的分類（lèi）
功放的分類方式有很多種，一般會按照功放管的導電方式不同進行劃分。通常分為A類（甲類）、B類（乙類）、AB類（甲乙（yǐ）類）、D類（丁類），以及後來發展的G類、H類等類型（xíng）。
A類功放（fàng）
A類放大（dà）器的（de）特點是不論是（shì）否輸（shū）入信號（hào），其輸出電路恒（héng）有電流流（liú）通，而且這種放大器通（tōng）常是在特性曲線的線性範圍（wéi）內操作，以求放大（dà）後的信號（hào）不失真。
所以它的優點（diǎn）是：失真度小，信號越小傳真度越高。最大（dà）的缺點是效率低，最大隻有（yǒu）25%，不輸入信（xìn）號時絲毫不降低消耗功率，極不適合做功率放大。但因其高（gāo）傳真度，部分高級音響器材仍采用A類（lèi）放大器。
由於無論有沒有信（xìn）號輸入，A類功放的電流損（sǔn）耗都一直很大，會產生很大的熱量。所以當使用A功放的時候，需要有很好的散熱環境。下圖（tú）是A類功放的工作區間的示意（yì）波形，以及A類功放的一般實現方式，分別為“共集電極”、“共發射極”。
A類功放工作區間（jiān）
A類功放的輸出幅度為Vp，輸出負載平均功率PL，電（diàn）源輸入功率為Ps，工作效率為η，則可以得到以下表（biǎo）達式：
PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Iq；η=Pl/Ps，所以，可（kě）以推算出來，當Vp=VCC，而且Vp=IQ*RL時（shí），A類功（gōng）放有最大的工作效率，為25%。
B類功放
B類功率放大器是工作點在特性（xìng）線極端處的一種放大器（qì）。當沒有信號輸入時（shí），輸出端幾乎不消耗功率。根據定（dìng）義，靜（jìng）態工作點為0，信號以（yǐ）一PNP型BJT與原射級跟（gēn）隨器相接，形成所謂的“互補式射級（jí）跟隨器”又稱為“B類推挽式（shì）放大器”。
其動（dòng）作（zuò）原理，在Vi的正半周其間，Q1導通且Q2截止，所（suǒ）以，形成（chéng）圖4的（de）輸出端正半周（zhōu）正弦波；同理，當Vi為負半周時，Q1截止而Q2導通，結果形成輸出端負半周正弦波，如圖4虛（xū）線部分所示。
由於B類推挽式放大器（qì）在無輸入信號時不（bú）消（xiāo）耗功率，因此它較A類放（fàng）大器有更高的最大（dà）效率可達78%。然（rán）而，由於推挽式放大器的信（xìn）號振（zhèn）幅（fú）範圍有一段是在（zài）特性線的非線性區域上，因此導致嚴重的失真，如（rú）下所示，這種（zhǒng）失真我們稱它做“交越失真”（Cross-Over Distortion）。
B類功放實現
B類功放工作區間
設輸出信號為（wéi）Vp*sinωt，輸出負載平（píng）均（jun1）功（gōng）率PL，電源輸入功率為Ps，工作（zuò）效率（lǜ）為η，則（zé）可以得到：
PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Vp/（π*Rl）；η=Pl/Ps，當Vp=VCC時，B類功放有最大的工作效率，78.5%。
AB類功放
前麵提到的B類推挽式放大器的交越失真，是由於信號大小在-0.6V《Vi《0.6V之間時（shí），Q1、Q2皆無法導通所引起的（de）。因此，如（rú）果我們在Q1及Q2的Vbe之間加上兩個（gè）0.6V的（de）電壓，使輸入信號在±0.6V之間大小時，Q1、Q2也可以導通，以降低失真，這種情形，就是AB類放大（dà）器，如上圖（tú）所示。
AB類放（fàng）大器（qì）所產生的失真雖然比（bǐ）B類放大器小，但這項改（gǎi）進所付（fù）出的代價是靜態功耗的浪（làng）費及效率的損失。所以，AB類（lèi）功放的效率會（huì）處於A類和（hé）B類之間。
主要區分點A類放大（dà）器（qì）B類放大器AB類放大器
工作點（diǎn）位置負載線中（zhōng）點負載線截止點負載線（xiàn）中點（diǎn）與截止點之間（jiān）
失真度失（shī）真最小失（shī）真度（dù）略高於AB類，有交叉失真可（kě）消除交叉失真
功率轉移效率效率最低，在50%以下效率約為50%至（zhì）78.5%效率略低於B類
主要用途失真度（dù）低的（de）小功率放大器大功率放大器一般的音響擴（kuò）大機
D類功放
前麵提（tí）到的A類、B類、AB類功放，都（dōu）可以看做是模擬功放。因（yīn）為（wéi）它們的輸入和輸出都（dōu）是模擬態的（de）聲音電信號，經過模擬（nǐ）功放進行放大，不涉（shè）及調製、濾（lǜ）波、編解碼等處理過程。而D類功放則可以稱為是最簡單的數字功放（也有人把它叫做PWM功（gōng）放，不算是嚴（yán）格的（de）數字功放）。
D類（lèi）功（gōng）放接收模（mó）擬音頻信號，用內部三角波發生器產生的三角波和它進行（háng）比較，其（qí）結果就是一個脈（mò）寬調製（zhì）信號（PWM），然後將PWM信號（hào）放大並（bìng）還原成模擬音頻信號（hào）。因此，D類功放是用脈衝寬度（dù）對模擬音頻幅度進行模擬的，其（qí）信息的傳遞過程（chéng）是模擬的、非（fēi）量化的、非代碼性的。並且由於目前器（qì）件（jiàn）性能的限製，PWM功放不可能采用太高的采（cǎi）樣頻率，在性能指標上尚達不到Hi-Fi（高保真）級的水平。D類功放效率一般可以達到80%~90%以上（shàng）。由於其較高的效率，大幅度降低了對於（yú）環境散熱性能的要求，所（suǒ）以目前便攜式的產品中，D類功放成為主流。
D類功放實（shí）現和PWM波形
對D類功放來說，比較器和三（sān）角波信號組成了（le）固定頻率的PWM電路，用三角（jiǎo）波信號對音頻（pín）輸入信號進行調製（三角（jiǎo）波頻率遠高於音頻（pín）輸入信號，一般三角波的頻率在25KHz~1.5MHz
之間）。輸入（rù）信（xìn）號幅度（dù）越大，產生的PWM波脈（mò）衝寬度就越寬。
D類放大器在（zài）工作（zuò）時，輸出P型、N型功率開關管均處於（yú）開關狀態。理想狀態下，功率開關管導通電阻為0Ω，沒有電壓損耗。關斷（duàn）時，開關（guān）管電阻為無窮大，沒有電流流過。因此，D類功放的效率在理論（lùn）上可以達到100%。但是，在實際應用中，由於受（shòu）器件特性限製（如開關速度、漏電流（liú）、導通（tōng）電阻不為零等），實際的工作（zuò）效率可（kě）以達到90%以上。D類功放的一般設（shè）計架構如下圖所示，在實際設計中（zhōng），還會加（jiā）入過溫保護、過流保護等保護（hù）電路。
G類功放（fàng）
為了提高功放的效率，發展了G類功放，G類功放於1976 年由日立公司提出，它的主要原理是為功放提供多個電源（yuán）電壓，根據輸入音頻信（xìn）號（hào）的大小來選擇所需要的電（diàn）源電壓。當輸入信號較（jiào）低時，提供小的電源電壓，反之，則提供高的電源電壓。由於音頻信號有非常高的峰值率（Peak-to-Mean Ratio）的特（tè）點，G 類功放這一靈活選定電源（yuán）電壓的工（gōng）作方（fāng）式可以有效地降低功耗，提（tí）高效率。因此G 類功放最近幾年正（zhèng）在越來越廣泛應用於高功率音頻（pín）功（gōng）放（fàng）係統當中。
主要的特點是（shì）：功（gōng）放按照信號的要求，由高電壓電源或者低電壓（yā）電源供給。由（yóu）於音（yīn）樂的峰值與有效值的比值（zhí）很大，所以，可以借助G類功放來改善效率狀況。
在絕大部分（fèn）時間內，G類功放的（de）功（gōng）率輸出大（dà）大低於峰值功（gōng）率（lǜ）電平。當（dāng）偶爾有大功率峰值出（chū）現的（de）時候，放大器必須借助（zhù）某種機（jī）製，能立即提供（gòng）大（dà）功率輸出，內部能耗也同時增大（dà），這種（zhǒng）大功率輸出僅發生在很短的（de）時間內。
G類功放的定義，和目前的帶電荷泵+AGC的處理方式比較類似（sì），所以業內很多廠家（jiā）都把升壓（ChargePump或者Boost）+AGC控製的特（tè）性的（de）功放定義為G類功放。
