音頻功放，顧名思義，是對音頻信號（hào）進行功率放大的放大器。從早期簡（jiǎn）單的A類、B類已經發展到現在的G類，甚至還有W類。音（yīn）頻的輸入輸出也從早期（qī）的純模（mó）擬信號，演化到現在的數（shù）字（zì）/模擬並存。效率越來越高，諧波（bō）失真越來越小，保真度越來越高（gāo）。本（běn）文把功放的發展從結構和基本特征做了分析。
功放的定義
功率放大器簡稱功放，俗（sú）稱“擴音機”，是（shì）音響係統中最基本的設備，它的任務是把來自（zì）信號源的微弱電（diàn）信號進行放大以驅動揚聲器發出聲音。
其作用主要是將音源器材輸入的較微弱（ruò）信號進行放大後，產生足夠（gòu）大（dà）的電流（liú）去推（tuī）動揚聲器進行聲音的重放。由於考（kǎo）慮功（gōng）率、阻抗、失真、動態以及不同的使用範圍和控（kòng）製調節功能，不同的功（gōng）放在（zài）內部的（de）信號處理、線路設計和生產（chǎn）工藝（yì）上也各不（bú）相同。
功放的分類
功放的（de）分類（lèi）方式有（yǒu）很多（duō）種，一般會按照功放管的導電方式不同進行劃分。通（tōng）常分為A類（甲類）、B類（乙類）、AB類（lèi）（甲乙類）、D類（丁類），以及後來發展的G類、H類等類型。
A類功放
A類放大器的特點是不論是否輸入（rù）信號，其輸（shū）出（chū）電（diàn）路恒有電流流通，而且這種放大器（qì）通（tōng）常是（shì）在（zài）特性曲（qǔ）線的線性範圍內操作，以求放大後的（de）信號不失真。
所以它的優點是：失真度小（xiǎo），信號越小傳真度越（yuè）高。最大的缺點是效率低，最大隻有25%，不輸入（rù）信號時絲毫不降低消耗功率，極（jí）不適合做功率放大（dà）。但因其高傳真度，部分高級音響器材仍（réng）采用A類放大器。
由於（yú）無論有沒有信號輸入，A類功放的電（diàn）流損耗都一直很大，會產生很大的熱量。所（suǒ）以當使用A功（gōng）放的時候，需要有很好的散熱環境。下圖是A類功放的工作區間的示意波形，以及A類功放的一般實現（xiàn）方式，分別為（wéi）“共集電極（jí）”、“共發射極”。
A類功（gōng）放工（gōng）作區間（jiān）
A類功放的輸（shū）出幅（fú）度為Vp，輸出負載平均（jun1）功率PL，電源輸入功率為Ps，工作效率為（wéi）η，則可以（yǐ）得到以下（xià）表達式（shì）：
PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Iq；η=Pl/Ps，所以，可以推算出來，當Vp=VCC，而且Vp=IQ*RL時，A類功放有最大的工作效（xiào）率（lǜ），為25%。
B類功放
B類（lèi）功率（lǜ）放（fàng）大器是工作點（diǎn）在特性線極端處的一（yī）種（zhǒng）放大器。當沒有信號（hào）輸入（rù）時，輸出端幾乎不消耗功率（lǜ）。根據定義，靜態工作點為0，信號（hào）以一PNP型（xíng）BJT與原射級跟（gēn）隨器相接，形成所謂的“互補式射級跟隨器”又稱為“B類（lèi）推挽式放大器”。
其動作原理，在Vi的正半周其（qí）間，Q1導通且Q2截止，所以，形成圖4的（de）輸出（chū）端正半周正弦波；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虛線部分所示。
由（yóu）於B類推挽式放（fàng）大器在無輸入信號時不消耗功率，因此它較A類放大器有更高的最（zuì）大效（xiào）率可達78%。然而，由於推挽式放大器的信（xìn）號振幅範圍有一段是在特性線的非線性（xìng）區域上，因此導致嚴重的失真，如下所示（shì），這（zhè）種失真我們（men）稱它做“交越失真（zhēn）”（Cross-Over Distortion）。
B類功放實現
B類功放工作（zuò）區間
設輸出信號為Vp*sinωt，輸出負載平均功率PL，電源輸（shū）入（rù）功率為Ps，工作效（xiào）率為η，則可以得到：
PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Vp/（π*Rl）；η=Pl/Ps，當Vp=VCC時（shí），B類功放有最大的工作效率，78.5%。
AB類功放（fàng）
前麵提（tí）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，Q1、Q2皆無法（fǎ）導通所引起的。因此，如果我們在Q1及Q2的Vbe之間加上兩個0.6V的電壓，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類放大器，如上圖所示。
AB類（lèi）放大（dà）器（qì）所產（chǎn）生的失真雖然比B類放大器小，但這項改進所付出的代（dài）價是靜態功耗的浪費及（jí）效率（lǜ）的損失。所以，AB類功放的（de）效率會處於A類和B類之間。
主要區分點A類放大器B類放大器AB類放大器
工作點位置負載線中點負載線截止點負載線中點與截止點之（zhī）間
失真（zhēn）度失真最小失真度略高於AB類，有交叉失真可消（xiāo）除交叉失真
功率轉移效率效（xiào）率最低，在50%以下效率約為50%至（zhì）78.5%效率略（luè）低於B類
主要用途失真度低的小功率放大器大功率放大器（qì）一般（bān）的音（yīn）響（xiǎng）擴大機（jī）
D類功放
前麵提到的（de）A類、B類、AB類功放，都可以看做是模擬功放。因為它們的輸入（rù）和輸（shū）出（chū）都是模擬態的聲音電信號，經過（guò）模（mó）擬功放進行放大，不涉及調製、濾波、編解碼等處理（lǐ）過程（chéng）。而D類功放則可以（yǐ）稱（chēng）為是最簡單的數字功放（也有人把它叫（jiào）做PWM功放，不算是嚴（yán）格（gé）的數字功放）。
D類功放（fàng）接收模擬音頻信號，用內部三角波發生器產生的三角波（bō）和它進行比較，其結果就是一個脈（mò）寬調製信（xìn）號（PWM），然後將PWM信號放大並（bìng）還原成（chéng）模擬音頻信號。因此，D類功放是用（yòng）脈衝（chōng）寬（kuān）度對模擬（nǐ）音頻幅度進行模擬的，其信息的傳（chuán）遞過程是模擬的（de）、非量化的、非（fēi）代碼性的。並且由於目前器件性能的限（xiàn）製，PWM功放不可能采用（yòng）太高的采樣頻（pín）率，在性能指標上尚達不到Hi-Fi（高保真）級（jí）的（de）水平。D類功（gōng）放效率一般可以達到80%~90%以上（shàng）。由於其較高的效（xiào）率，大幅度降低（dī）了對於環境散熱（rè）性能的要求，所以目前便攜式的產品（pǐn）中，D類功放（fàng）成為（wéi）主流。
D類功放實現和PWM波形
對D類功放來說，比較（jiào）器和三角波信號組成了固（gù）定頻率的PWM電路，用三角波信號對音頻輸入信（xìn）號進（jìn）行調製（三角波頻率遠高於音頻輸（shū）入信號，一（yī）般三角波的頻率在25KHz~1.5MHz
之間）。輸（shū）入（rù）信號幅度越大，產生的PWM波脈衝寬度就越寬。
D類（lèi）放大器在工作時，輸出P型、N型功率開關管均（jun1）處於開關（guān）狀態。理想狀態下，功率開關管導通電（diàn）阻為（wéi）0Ω，沒有電（diàn）壓（yā）損（sǔn）耗。關斷時，開關管電（diàn）阻為無窮大，沒有電流流（liú）過。因此，D類功放的效率在（zài）理論上可（kě）以達到100%。但是，在實（shí）際應用（yòng）中，由於受器（qì）件特性限製（zhì）（如開關速度、漏電流、導通電阻不（bú）為零等），實際的工作效率可以達（dá）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（jì）中，還會加入過（guò）溫保護、過流保護等保護電路。
G類功放
為了提高功放（fàng）的效率，發展了G類功放（fàng），G類功放於1976 年（nián）由（yóu）日（rì）立公司提出，它的主要原理是為功放（fàng）提供多個電源電壓，根據輸入音頻信（xìn）號的大小來選擇所需要的電（diàn）源電壓。當輸入信號較低時，提供小的電源電壓，反之，則提供高的（de）電源電壓。由於音頻信號有非常高的峰值率（Peak-to-Mean Ratio）的特點（diǎn），G 類功放這一靈活選定電源電壓（yā）的工（gōng）作方式可以有效地降低功耗，提高效率。因此G 類功放（fàng）最近幾（jǐ）年正在（zài）越來越廣泛應用於（yú）高功（gōng）率（lǜ）音頻功放係統當中（zhōng）。
主要（yào）的特點是：功放按照信號的要求，由高電（diàn）壓電源或者低電壓電源供給。由於音樂的（de）峰值與有效值的比值很（hěn）大，所以，可以借助G類功放（fàng）來（lái）改善效率狀況。
在絕大（dà）部分（fèn）時間內，G類功放的功率輸出大大低於峰值功率電平。當偶爾有大（dà）功率峰值出現的時候，放（fàng）大器必須借助某種（zhǒng）機製（zhì），能立即提供大（dà）功率輸出，內部能耗也（yě）同時增大（dà），這種大功率輸出僅發生在很短的時間內。
G類功放（fàng）的定義，和目前的帶電荷（hé）泵+AGC的處理方式比較類似，所以業內很多廠家都把升壓（ChargePump或者Boost）+AGC控製的特性的功（gōng）放（fàng）定義為G類功放。
