音頻功放失真是指重放音（yīn）頻信號波形畸變的現象，通常分（fèn）為電（diàn）失真和聲失真兩大類。電失真就是信號（hào）電流在放（fàng）大過程中產（chǎn）生了失真，而聲失真是信號電流通過揚聲器（qì），揚聲器未能如（rú）實地重現聲音。
無論（lùn）是電失真還是聲失真，按失真的性質來分，主要（yào）有頻率失真和非線性失真兩（liǎng）種。其中，引起信號各頻率分量間幅度和相位的關係變（biàn）化，僅出現波形失真，不增加新的頻率成分，屬於線性失真。而諧波失真（THD）、互調失真（IMD）等可產生新的頻率成分，或（huò）各頻率分量的調製產物，這些多餘產物與原信號極不和諧（xié），引起聲（shēng）音畸變，粗糙刺耳（ěr），這些失真屬於非線性（xìng）失真。在這裏，我們分別對諧波失真、互調失真、瞬態互調失真（TIM）、交流接口失真（IHM）等加以討（tǎo）論。
１．諧波失真
諧波失真是由功放中的非線性（xìng）元器件引起的一（yī）種失真（zhēn）。這種失真使音頻信號產生許多新的諧波成分，疊加在原信號上，形成了波形失（shī）真的信號。將各諧波引起的失真疊加起來，就是總諧波失真度，其值常用輸出信號中（zhōng）的所有諧波均方根值（zhí）與基（jī）波（bō）電壓有效（xiào）值之比的百分數來表示。在這裏，基波信號就是輸入（rù）信號，所有諧波信號為由非線性失真引入的各（gè）次諧（xié）波信號。顯然，該百分數（shù）越小，諧波失真越小，電路性能越好。目前，Ｈｉ－Ｆｉ功放的諧波失真一般控製在0.05%以下，許多優質功放的諧波（bō）失真已小於0.01%，而專業級音頻功放（fàng）的諧波失真度一（yī）般控製在0.03%以下。事實上，當總諧波失（shī）真度（dù）小於0.1%時，人耳就很難分辨了。另需（xū）說明的是，對於一台指定的音頻功放而言，例如，某音（yīn）頻功放的總諧（xié）波失真指（zhǐ）標表示為THD<0.009%(1W)。初看起來，似乎總諧波失真很小，但（dàn）它隻是在輸出（chū）功（gōng）率為1W時的總諧波失（shī）真（zhēn），這與在有關標準要求的測量條件下所得的總諧波失真值是不同（tóng）的。所以，在（zài）標明音頻功放的總諧波失真指標時，一（yī）般都會注明測量條件。
眾所周知，人的聽覺（jiào）係統是極其複（fù）雜的，有時諧波失（shī）真小的功放不如諧波失真大的耐聽，這種（zhǒng）現象（xiàng）的原因是多方（fāng）麵的（de）。其中（zhōng），與各次（cì）諧波（bō）成分對音質的影響程度（dù）不同有直接關係。盡管石機與膽（dǎn）機的穩態測試數據相同，但人們總覺得膽機的低音醇厚激蕩、中音明亮圓潤、高音纖細清澈（chè），極為耐聽；石機則低頻強勁有力，中高頻通透明亮，但高頻發毛，聲音生硬，音色偏冷。經頻譜分析發（fā）現，石機含有（yǒu）大量的奇次諧波，奇次諧波給人耳造成刺（cì）耳難聽的感覺；膽機則含有（yǒu）豐富的偶次諧波，而人（rén）耳對偶次諧波不敏感。此外，人耳對偶次諧波失真分辨力較低（dī），對高次諧波卻非（fēi）常敏感，這也是上述現象的重要原因之一。
降低諧波失真的辦法主要有：
1)施加適量的電壓（yā）負反饋或電流負反饋；2)選用ｆT高、NF小、線性好的放大元器件；3)盡可（kě）能地（dì）提高各單元電路中對管的一致性；4)采用甲類放大（dà）方式，選用優秀的電路程式；5)提（tí）高電源的功率儲備，改善電源的濾波性能。
2．互調失真
兩種或多種不同頻率的信號通過放大器後或揚聲器發聲時互相調製而產生了（le）和頻與差頻以及各次諧波組合產生了和頻與差頻信號，這（zhè）些新增加的頻率成（chéng）分構（gòu）成的非線性失真（zhēn）稱為互調失真。通常，將兩個振幅按一定比例（多取4:1）的高低頻信（xìn）號，混合進入電路，新產生的非線性信號的均方根值與原較高頻（pín）率信號的振幅之比的百（bǎi）分（fèn）數來量（liàng）度互（hù）調失（shī）真，即互調失真的大小，可（kě）用互調產物電平與額定信號電平的百分比來表示（shì）。此值越大（dà），互調失真越大。顯（xiǎn）然（rán），互調失真度的大小與輸出功率有關。由於新產生的這些頻率成分與原信號沒有相似性，因而較小的互調失（shī）真也很容易被人耳覺察到（dào），聽（tīng）起來感到又尖、又刺（cì）耳，且伴有“聲染色（sè）”現象。也就是說（shuō），互調失真帶來的影響，會使整（zhěng）個重放係統的聲場缺乏層次感，清（qīng）晰度下降。在（zài）Hi-Fi功放中，總希望互調失真度越小越好，要做到這一點是非常困難的（de），因而高保真功放要求該值小（xiǎo）於0.1%即可。當然，石機與膽機相比，前（qián）者（zhě）的互調失真（zhēn）要大一些，這也是為什麽石機的音色不及膽機甜美的一個原因。
減小互調失真的方法（fǎ），常見的有：
1)采用電子分頻方式，限製放大（dà）電路或揚聲器的工作帶寬（kuān）；2)在音頻功放（fàng）的輸入端增設高通（tōng）濾波器，消除次低頻信號；3)選用線性好的管（guǎn）子或（huò）電路（lù）結構。
3．瞬態失真
瞬態失真是現代聲學（xué）的一個重要指標，它反映（yìng）了（le）功放電路對瞬態躍變信號的保持（chí）跟蹤能（néng）力，故（gù）又稱為瞬態反映（yìng）。發生瞬態失真的高保真係統，輸出的音樂信號缺（quē）少層次感和透明度。一般地（dì），發生瞬態失真的原因有（yǒu）：
1)電路內（nèi）電抗元器件的作用過大，頻率（lǜ）範圍不夠寬（kuān）；2)揚聲器振動係統的動作跟（gēn）不上瞬變電信號的變（biàn）化。
瞬態失真的主要表現形式有兩種，即瞬態互調失真和轉換速率(SR)過（guò）低引起的失真。
A.瞬態互調失真（zhēn）
在輸入脈（mò）衝性瞬態（tài）信（xìn）號時，因電路中電容（如滯後補償電容、管子極間電容等）的存在使輸出端不能立即得到應有的輸出電壓（即相位（wèi）滯後（hòu））而使輸入級不能及時（shí）獲得應有的負反饋，放大器在這一瞬間處於開（kāi）環狀態，使輸入級瞬間過載，此時的輸入電壓比正常時要高出好幾十倍，導致（zhì）輸（shū）入級瞬間的嚴重削（xuē）波，這（zhè）一削波失（shī）真稱為瞬態（tài）互調失真。它實質（zhì）上是一種瞬態過載現象。
由於膽機抗過載能力強，放大倍（bèi）數低，沒有深度級間負反饋，僅（jǐn）有一些局部負反饋（kuì），因而不易產生瞬態互調失真（zhēn）。而一般石機都采用了大環路（lù）深度負反饋網絡來滿足低失真、寬頻帶的要求。可見，瞬態互調失真主要發生在石機中。此外，音量大、頻率高、動態範圍大的節目源（yuán）最容（róng）易產生瞬態互調失真。原因在於：音樂（lè）在零信號電平（píng）附（fù）近（jìn）的時間變化率最（zuì）大，會使聲音變得不完全清晰，特別是中低檔石機，往往出（chū）現在高頻部分，產生尖硬、刺耳的感覺，即所謂的“晶體（tǐ）管聲”和（hé）“金屬（shǔ）聲”。
瞬（shùn）態互調（diào）失真（zhēn）是在20世（shì）紀70年代提出來的一項動態指標，主要由音頻功放內部的深度負反饋引起（qǐ）的。被公認為是影響石機音質，導致“晶體管聲”和（hé）“金屬聲”的罪魁禍首，人（rén）們對（duì）此極為重視（shì）。改善ＴＩＭ可從其形成機理入手（shǒu），常采用的方法有：
1)將放大器的開環增（zēng）益和負（fù）反饋量分別控製在50dB和20dB左右；2)選用高ｆT的（de）管子，前級采用ｆT大於100MHz的（de）管子，末級功率管（guǎn）的ｆT應（yīng）大於20MHz，盡量拓寬電路的開環頻響，並加大各（gè）級自身的電流負（fù）反饋，取消（xiāo）大環路負反饋。目前（qián）有部分功放（如鍾聲JA-100）的末級擴流電路不介入環（huán）路負反饋，其目的之（zhī）一便在於此；3)采用全互補對稱電路，提高功率輸出級的工作電流，並在輸（shū）出級前增設緩衝放大級，改善電路（lù）的瞬態響應；4)取消相位滯後電容，改滯後補償為超前補償，即不（bú）用（yòng）滯後補償電容，而在大環路（lù）反饋電阻上（shàng）並聯（lián）一隻適當容（róng）量的小電容；5)適當加大輸入級的（de）靜態（tài）電流，增大其動態範圍，並在其（qí）輸入（rù）電路中設置低通濾波器，消（xiāo）除80kHz以上的高頻雜波信號，防止高頻幹擾信號導致輸入級瞬間過載。
B.轉換速率過低引起（qǐ）的失真
轉換速（sù）率指音頻設（shè）備（bèi）對猝（cù）發聲信號或脈衝信號的跟蹤或反應能力，是反映（yìng）功放電路瞬態應變能力的重要參數。轉換速率過低引起的瞬態失真是由於（yú）放大器輸出信號的變化跟不上輸入信號的迅速變化而引起的。如果給放大器輸入一個足夠大的脈衝信號時，其（qí）電壓的最大變化速率應是電（diàn）壓上升值與所需時間之比，單位是每秒上升多少伏，寫成數字表達式為SR=V/μｓ。SR對高保（bǎo）真功放來說，它直接影響放大器的瞬態響應和反應速度，SR值高的功放，解析力、層次感及定位感都好，聽感佳，重放流行音樂更是（shì）如此。SR數（shù）值的大小與功放的（de）輸出電壓和輸（shū）出高頻截止頻（pín）率等有關，輸出功率大（dà）的，SR值就大；高頻截止（zhǐ）頻率高的，SR值也大，優質功放的SR值可達100V/μｓ。為了提高功（gōng）放的SR值，通常采用超高速、低噪聲的管子，但（dàn）SR值過高，易使電路自激，穩定性變差。此外，前級電路（lù）的SR值不應高於後級電路（lù），否則易引起瞬態互調失真。順便（biàn）多說幾句（jù），功放的SR可用（yòng）示（shì）波器（qì）來估測，方法是先給音頻功放饋送一方（fāng）波信號，作為輸入信號，其輸出信號波形前沿上升至額（é）定值所需時間，所得的結（jié）果用V/μｓ表示便是轉換速率的大小。顯然，如果音頻功（gōng）放能夠（gòu）很好地處理方波信號，那就表（biǎo）明它具有很好的轉換速率和較寬的（de）頻率特性。
4.交流接口失真
交流接口失真是由（yóu）揚聲器（qì）的反電動勢通過線路反饋到電路而引起的。改善這種失真的方法有:1)減少（shǎo）電路級數，適當加大電路的靜（jìng）態工（gōng）作電流（liú）;2)選擇適合的（de）揚（yáng）聲器，使阻（zǔ）尼係數更趨合理;3)采用大容量優質電源變壓器（qì），並適當提高濾波電容的容量，在濾波電（diàn）容上並聯小容量CBB電容。
此外，由於電路（lù）直流工作點選擇不當或元（yuán）器件質（zhì）量（liàng）不高（gāo），還會出現（xiàn）另（lìng）一（yī）些非線性失（shī）真，諸如交叉失真和（hé）削波失真，它們均可以引起諧波（bō）失真和互調失真。交叉（chā）失真又（yòu）稱為交（jiāo）越失真，它是對推挽功放而言的，主要由乙類推挽功放中的功率管起始導通非（fēi）線性而引起的，特別是在小電（diàn）流（liú）的情（qíng）況下，其輸（shū）出電流在交界處產生非線性（xìng）失真，且信號幅度越小，失真越嚴重。削波失真是（shì）功放管動態範圍不夠，由飽和導通引（yǐn）起大信號被限（xiàn）幅削波而造（zào）成的，削波（bō）失（shī）真產生了大量超聲波，使聲音變得模糊而抖動，聽久了使人頭痛。減小交叉失真常用（yòng）的方法，是（shì）適當提高推挽輸（shū）出管的直流工作點;而改善削波失真（zhēn）的措施，一般是適當加大電路的線性（xìng）工（gōng）作範圍。
由於放大器（qì）件本（běn）身（shēn）具（jù）有極間電容，以及放大電（diàn）路中有時存在電抗性元件，所以，當輸入不同頻率信號時，電路的放大倍數將成為頻率的函數，這（zhè）個特性就是頻率特性或者頻率響應。分為幅頻特性和相頻特性。 改變頻（pín）響曲線就（jiù）是改變其幅（fú）度（dù）和相位響應，可（kě）以通過外加RC，LC網絡來改變其幅頻特性和相頻特性。
