专题丨功率放大器分类多都是如何工作的？

作为音响爱好者，任何一套音响系统都离不开功率放大器。一开始，我们对各种胆机、石机、前级功放、后级功放、数字功放等等这些名词感到晕头转向、摸不着北。随着目前音频技术的不断发展，功率放大器已经不再像以往那样只有电子管放大器可选，随着晶体管机（电晶体，又名“石机”）的发展，众多的放大类型都被提及，因为他们代表着新的放大模式，并展现出新世代的声音特质。事实上，功率放大器（功放）只是一个笼统的说法，根据不同分类有不同叫法。比如按功放管的到点方式分类，可以有甲类放大器（A类）、乙类放大器（B类）、甲乙类放大器（AB类）和D类放大器之分；按功放管类型分类，可有胆机（电子管放大器）和石机（晶体管放大器）之分；而在用途上还可分为Hi-Fi功放和AV功放。这一次，我们先来看看甲类、乙类、甲乙类等这些放大器的各自区别。

甲类放大器的工作

甲类（A类）放大器就是给功率管加上合适的静态偏置电流，这样用一只三极管同时放大信号的正、负半周。在功率放大器电路中，功率输出级中的信号幅度已经很大，如果仍然让信号的正、负半周同时用一只三极管来放大，这种电路我们称为甲类放大器。这种电路有一个很大的特点，由于属于线性放大，所以保真程度会很高，几乎达到100%，但同时由于线性放大，所以放大效率不会很高，一般只有20-30%。它还有一个问题，如果一直让晶体管处于带电状态，那么在没有音频信号过来时，它就像一个烤炉，持续发热，严重发热，这就需要大型的散热设备来散热，而这些散热设备使得功放增加了重量、体积以及价格。

功率晶体在音乐信号的全波内都是导通的，每个放大组件（晶体管或真空管）负责放大一个“全波”（正半波与负半波相加），而且“随时持续”有足够大的电流导通，这就是A类放大。换句话说，在A类放大中，每个放大组件是随时都在导通工作的。依照这个定义，我们可以说凡是单端（Single-Ended）设计的放大器一定是A类，因为放大组件负责放大全波，而且随时导通，而非互补的正半波与负半波放大方式，一个放大组件工作、另一个放大组件则休息。通常我们比较在意的是后级是否A类，因为前级所需静态电流（没有输入信号施加在电晶体基极时，流经集极的电流）很低，制作起来成本不会比其他放大类别高多少，因此几乎都是A类放大。

乙类放大器的工作

乙类放大器也就是我们经常说的B类放大器，所谓乙类放大器就是不给三极管加静态偏置电流，且用两只性能对称的三极管来分别放大信号的正半周和负半周，正、负半周再在放大器的负载上将正、负半周信号合成一个完整的周期信号。由于这种放大器没有给功放输出管加入静态电流，它会产生交越失真，这种失真是非线性失真的一种，对声音的音质破坏严重。所以乙类放大器电路很少被音频电路设计所采纳，但是乙类依然尤其很好的优点。

通俗一点说，鉴于甲类在运作时晶体管一直处于带电状态，并发出大量热量，那就让它在“休息”的时候不工作，这能节省不少散热成本，而且因为晶体管不工作不带电，放大器效率留下更大的“空间”，放大效能达到70-80%，从理论上确实让人感到兴奋。但是在音质上却让人受不了，本来是少女吟诗，现在变成了泼妇骂街，变得吵吵闹闹，有所失态。归根到底就是由于电流在两支晶体管上切换的速度跟不上音频信号相位的转换速度，导致失真，交越失真厉害。音质都混浊了，功放效率再大也没有什么用处，所以乙类功放慢慢就被弃用。

甲乙类放大器的工作

甲乙类放大器，也称为AB类放大器，是甲类（A类）和乙类（B类）放大器的折衷组合，他也使用偏置电流，但它远小于单纯的甲类放大器，小的偏置电流足以防止交越失真，从而能提供良好的音质。其功耗介于甲类和乙类放大器之间，但是通常更接近于乙类（B类）放大器，与乙类放大器电路类似，甲乙类放大器也需要一些控制电路以使其提供或吸收更大的输出电流。不过，精心设计的甲乙类放大器也有很大的功耗，因为其中等范围的输出电压通常远离正电源和负电源。由于漏源极之间的电压降很大，所以会产生很大的瞬时功率LDS×VDS。通俗来说，甲类和乙类都有各自的优势，前者线性好但功率小，后者则与之相反，因此两者技术结合优势互补肯定是必然趋势。而事实上市面使用甲乙类放大类型的厂家确实不少，例如美国著名的Krell也使用了甲乙类的设计，但以专利的iBias A类技术，在保证大功率下更令提高偏置电流的特点，令声音的线性和模拟度更高更好。

D类放大器的工作

D类的设计，很多朋友会说在低音炮上见得特别多，是的！D类的特点就是可以制造极高的输出功率，且功耗极低。D类放大器的输出级在正电源和负电源之间切换从而产生一串电压脉冲，这种波形有利于降低功耗，因为当输出晶体管在不导通时具有零电流，并且在导通时具有很低的VDS，因而产生较小的功耗LDS×VDS。由于大多数音频信号不是脉冲串，因此必须包括一个调制器将音频输入转换为脉冲信号，脉冲的频率成份包括需要的音频信号和与调制过程相关的重要的高频能量。经常在输出级和扬声器之间输入一个低通滤波器以将电磁干扰（EMI）将至最小，并且避免太多的高频能量驱动扬声器。

不过说到D类，目前的放大器大部分都应用了著名的荷兰Hypex Ncore放大器组件，这个公司专门研发D类放大模组，其组件都被广泛应用到不同品牌的产品上。除此之外，丹麦的一家ICEPower也十分著名，北欧很多放大器及有源扬声器产品如B&O就是使用这一组件的品牌。不过今天的D类技术已经不同以往，从技术成熟程度以及声音表现上都十分超前，甚至超越了传统甲类/甲乙类的音质效果，例如NAD放大器这些产品都深受新一代发烧友的喜爱，凭借小巧的体积，极低的能耗以及出色的功能表现，很多时候都令传统的放大器汗颜。

当代宠儿——数字功率放大器

近年来，数字音乐逐渐取代传统物理存储介质给我们带来了全新的聆听方式，但数字革命却并未停止。数字功率放大器也就是前面说的D类放大器，“数字放大器”这个词就在近几年中相当流行，其实这种东西随着多媒体音箱的出现就已经有了，只是那时候只是作为有源扬声器内部的集成电路，并且笔记本和声卡都是采用数字功放电路，但之前并没有单独存在过。后来数字放大器由于利用效率高，散热结构小巧简单，电路也更加小巧不仅仅应用于这些桌面聆听的产品上，也逐渐开始出现在音响领域。

首先我们说说数字功放的优点：1、数字功率放大器具有很高的能量使用转换率，而且它的体积很小，具有很强的可靠性。D类放大器的电池使用率可以达到90%以上，符合绿色环保的要求。2、它的使用范围很广，其连接的负载阻抗最低值可以达到很低，另外不管负载阻抗值如何变化，其电池的转换率基本上可以说是不变。3、D类放大器没有高频、中频、低频的相对变化，它的声音非常清晰，而且声像有很准确的定位。4、D类放大器非常适合产品的大批量生产。只要确保安装对元器件，就可以使产品具有的很好的一致性，而且生产的过程中不需要任何的调试，安全可靠。5、可以直接实现群控、遥控、监测等功能，而不需要添加任何的装置。

数字功率放大器同样存在一些缺点，首先，D类放大器没有专门的开关，若是安装的功率晶体管和其他器件匹配的不好，会导致整个产品质量不过关。其次，功率晶体管在其刚开始连接和最后关闭的过程中，紧靠地面的电位会发生波动等情况，从而增加了噪音。还有就是扬声器可能因为某种原因而出现失真等情况。

最后

我们可能会因品牌效应、宣传力度等因素而左右了选择合适的放大器，当然也没有什么比我们亲耳听过再进行选择好了。目前，消费者追求着小巧的外型、低功耗、低价格以及听力的舒适感。各厂商也逐渐认识到，必须在这些方面有所改进，才能使消费者愿意花钱来购买这些音频设备。随着音频放大器技术的成熟和发展，D类放大器能否主导市场，我们尽管拭目以待。