音頻功放，顧名思義，是對（duì）音頻信號（hào）進行功率放大的（de）放大器。從早期簡單（dān）的A類、B類已經（jīng）發（fā）展到現在的G類，甚至還有W類。音頻的（de）輸（shū）入輸出也從早期的純模擬信號，演化到現在的數字/模擬並存。效率越來越（yuè）高，諧波失真越來越小，保真度越來越高（gāo）。本文把功放的（de）發展從結構和基本特征做了（le）分析。
功放的定義
功率放大器簡稱功放，俗稱“擴音機”，是音（yīn）響係統中最基本的設備，它的任務是（shì）把來自信號源的微弱電信號進行放大以驅動揚聲器發（fā）出（chū）聲音。
其作用主要是將音源器材輸（shū）入的較微弱信號進行放大後，產生足夠大的（de）電流去推動揚聲器進行（háng）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（jiē）功能，不同的功放在內部的信號處理、線（xiàn）路設計和生產工藝（yì）上也各不相同。
功放（fàng）的分類
功放的分類方式有很多種，一般會按照功（gōng）放管的（de）導電方式不同（tóng）進行劃分。通常分為A類（甲類）、B類（乙類）、AB類（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（qì）的（de）特點是不論是否輸入信號，其輸出電路恒有（yǒu）電流流通，而且這種放大器通常是在特性曲線的線性範圍內操作，以求放大後的信號不（bú）失真。
所以它的優點是：失真度小，信號越小傳真（zhēn）度越高。最大的缺點是效率低，最大（dà）隻有25%，不輸入信號時絲毫不降低消耗功率，極不適合做功（gōng）率放大。但因（yīn）其高傳真（zhēn）度，部分高（gāo）級音響器材仍采用A類放大（dà）器。
由於無論有沒有信號輸入，A類功（gōng）放的電流損耗都一直很大，會產（chǎn）生很大的熱量。所以當使用A功放的時候，需要有（yǒu）很好的散熱環境。下圖（tú）是A類功（gōng）放的工作（zuò）區間的示意波形，以（yǐ）及A類功放的（de）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
A類功放（fàng）的輸出幅度為Vp，輸出負載平均功率PL，電源輸（shū）入功率為Ps，工作（zuò）效率（lǜ）為η，則可以得到以下表達式：
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率，為（wéi）25%。
B類功放
B類功率放大器（qì）是工作點在特性線極端處的一種放大器。當（dāng）沒有信號輸（shū）入時，輸出端幾乎不消（xiāo）耗功率。根據定義，靜態（tài）工作點為0，信號以一PNP型BJT與原射級跟隨器相接，形（xíng）成所謂的“互補式射級跟（gēn）隨器”又稱為“B類推（tuī）挽式放（fàng）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（yǐ），形成圖4的（de）輸（shū）出（chū）端正半周正（zhèng）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（duān）負半周（zhōu）正弦波，如圖4虛線部分（fèn）所示。
由於B類推挽式（shì）放大器在無（wú）輸入信號時不消耗（hào）功率，因此它較A類放大器有更高的最大效率可達78%。然（rán）而，由於推挽式（shì）放大器（qì）的信號振幅範圍有一段是在特性（xìng）線的非線性區域上，因此導致嚴重的失真，如下所示，這種失真我們稱它做“交越（yuè）失真”（Cross-Over Distortion）。
B類功（gōng）放（fàng）實現
B類（lèi）功（gōng）放工作區間
設輸出信號為Vp*sinωt，輸出負載平均（jun1）功率PL，電源輸入（rù）功率為Ps，工作效率為η，則可以得（dé）到：
PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Vp/（π*Rl）；η=Pl/Ps，當Vp=VCC時，B類功（gōng）放有最大的工作效率（lǜ），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（zhī）間時，Q1、Q2皆無法導通所引起的。因此，如果我們在（zài）Q1及Q2的Vbe之（zhī）間加上兩個0.6V的電壓，使輸入信號在±0.6V之間大（dà）小時，Q1、Q2也（yě）可以導（dǎo）通，以降低失真，這種情形，就是AB類放大器，如上圖所示。
AB類放大（dà）器所（suǒ）產生的失真（zhēn）雖然比B類放大器小，但這項改進所（suǒ）付出的代價（jià）是靜態功耗的浪費及效（xiào）率的損失。所（suǒ）以，AB類功放（fàng）的效率會處於（yú）A類和（hé）B類（lèi）之間。
主（zhǔ）要區分點A類放大器（qì）B類放大器AB類放大（dà）器
工作點位置負載線中點（diǎn）負載線截止點負載線中（zhōng）點與截止（zhǐ）點之間
失真（zhēn）度失真最小失（shī）真（zhēn）度略高於AB類，有交叉失真可消除交叉失（shī）真
功率轉移效率效率最低，在50%以下效率約為50%至78.5%效率略（luè）低於B類
主要用途（tú）失真度低的小功率（lǜ）放大器大功率放大器一般的音響擴大機
D類（lèi）功（gōng）放
前麵提到的A類（lèi）、B類、AB類功放，都可以看做是模（mó）擬功放。因為它們的輸入和輸出都是模擬態（tài）的（de）聲音電信號，經過模（mó）擬功（gōng）放（fàng）進行放大，不涉及調製、濾（lǜ）波、編解碼等處理過（guò）程。而D類功放（fàng）則可以（yǐ）稱為是最簡（jiǎn）單的數字功（gōng）放（fàng）（也有人把它叫做PWM功放，不算是嚴格的數字功放）。
D類功放接收模擬音頻（pín）信號，用內（nèi）部（bù）三角波發生器產生的三角波和它進行比較，其結果就（jiù）是一個脈寬調製信號（PWM），然後將PWM信號放大並（bìng）還原成模擬音頻信號。因此（cǐ），D類功放是用脈（mò）衝寬度對模擬音頻（pín）幅度進行模擬的，其信息的傳遞過程是模擬（nǐ）的、非量化的（de）、非代碼性的。並且（qiě）由於目前器件性能的限製，PWM功放不可（kě）能采用太高（gāo）的采樣頻率，在性能指標上尚達不（bú）到Hi-Fi（高保真）級的（de）水平。D類功放效率一（yī）般（bān）可以達到80%~90%以上（shàng）。由於其較高（gāo）的效（xiào）率，大幅度降（jiàng）低（dī）了對於環境散熱性能的要求（qiú），所以目前便攜式的產品中，D類（lèi）功放成為主（zhǔ）流。
D類功放實現和PWM波形
對D類功放來說，比較器和三角波信號組成了固定頻率的PWM電（diàn）路，用三角波（bō）信號對音頻輸（shū）入信號進行調製（三角波頻率遠高（gāo）於音頻輸入（rù）信號，一般三角波的頻率在25KHz~1.5MHz
之間）。輸（shū）入信號幅度越大，產生的PWM波脈衝寬度就越寬。
D類放大器在工作（zuò）時（shí），輸出P型、N型功率開關管均處於開關狀態。理想狀態下（xià），功率（lǜ）開關管導通電阻（zǔ）為0Ω，沒有電（diàn）壓損耗。關斷時，開關管電阻為無窮大，沒有電流流過。因此，D類（lèi）功放的效率（lǜ）在理論上可以達到100%。但是，在實際應用中，由於受器件特性限製（如開關速（sù）度、漏電流、導通電阻不為零等），實際的工作效率可以（yǐ）達到90%以上。D類功放的一般（bān）設計架構如下圖所示，在實際設計中，還會加入（rù）過溫保護、過流保護等保護電路。
G類功放
為（wéi）了提高功放的效率，發展了（le）G類功放（fàng），G類功放於1976 年由（yóu）日立公司提出，它的主要原理是為功（gōng）放（fàng）提供多個電（diàn）源（yuán）電壓，根據輸（shū）入音頻信號的大（dà）小來選擇所需要的（de）電源電壓。當（dāng）輸入信號較低時，提供小的電（diàn）源電壓，反之，則（zé）提供高（gāo）的電源電壓（yā）。由於音頻信（xìn）號有非常高的峰值率（Peak-to-Mean Ratio）的特點，G 類功放這一靈活選定電源電壓的工作方式可以有效地降低功（gōng）耗，提高效率。因此G 類功放（fàng）最近幾年正在越來越廣泛應用於高功率音頻功放（fàng）係統當中。
主要的特點是：功放按照信號的要求，由高電壓電源或者低電壓電源供給。由（yóu）於音樂的峰值（zhí）與有效值的比值很大，所以，可（kě）以借助G類功放來改（gǎi）善效率狀（zhuàng）況（kuàng）。
在絕大部分時間內，G類（lèi）功放（fàng）的功率輸出大大（dà）低於峰值功率電平。當偶爾有大功率峰值出現的時候，放大器必（bì）須借助某種機製，能立即提供大功率輸出，內部能耗也同時增大，這種大功（gōng）率輸（shū）出僅發生在很短的時間內。
G類功放的定義，和目前的帶電荷泵（bèng）+AGC的處理方式比較類似，所以業（yè）內很（hěn）多廠家都把升壓（ChargePump或者Boost）+AGC控（kòng）製的（de）特性的功放（fàng）定義為G類功放。
