音頻功放，顧名思義（yì），是對音頻信號進行功率放大（dà）的放大器。從早期簡單的A類、B類已經發展到現在的G類，甚至還有W類。音頻的輸入輸出也（yě）從早期的純模擬（nǐ）信號，演化到現在的數字/模擬並存。效率越來（lái）越高，諧波失真越來越小，保真度越來越高。本文把功放的發展從結構和基本特征做了分析。
功放（fàng）的定義
功率放大器簡（jiǎn）稱功放，俗（sú）稱“擴音機”，是音響係統中最基本的（de）設備，它的任務是把來自信號源的微（wēi）弱電信號進行放大以驅動揚聲器發出聲（shēng）音（yīn）。
其作用主要是將音源器材輸入的較微弱信號進行放大後（hòu），產生足夠大的電（diàn）流去推動揚聲器進行聲音的重放。由於考慮功率、阻抗、失真、動態以及不同的使（shǐ）用（yòng）範圍和控製調節功能（néng），不同的（de）功放在（zài）內部的（de）信號處理、線路設計和生（shēng）產工藝（yì）上也各不相同。
功放的分類
功放的分類方式有很多種，一般（bān）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（lèi）），以及後來發展的G類、H類等類型（xíng）。
A類（lèi）功放
A類放大器的特點是（shì）不論是（shì）否輸入信號，其輸出電路恒有電流流通，而且這種放大器通常（cháng）是在特性曲線（xiàn）的線（xiàn）性範圍內操作，以求（qiú）放大後的信號不失真。
所以它的優點是：失真度小，信（xìn）號越小傳真度（dù）越（yuè）高。最大的缺點是效率低，最大隻有25%，不輸入信號時絲毫不（bú）降低消耗功率，極不適合做功率（lǜ）放大。但因其高傳真度，部分高級音響器材仍采用A類放（fàng）大器。
由於無論有沒有信號輸入，A類功放的電流（liú）損耗（hào）都一直很（hěn）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（rè）環境。下圖是（shì）A類功（gōng）放的工作區間的示（shì）意波形，以及A類功放（fàng）的一般實現方式，分別為“共集電極”、“共發射極”。
A類功放工（gōng）作區間
A類功放的輸出幅度（dù）為Vp，輸出負載平均功率PL，電源（yuán）輸（shū）入功率為Ps，工作效率為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（yǐ）推算（suàn）出來，當Vp=VCC，而且Vp=IQ*RL時，A類功放有最大的工作效率，為25%。
B類功放
B類功（gōng）率放大器是工作點在特性線極端處的一（yī）種（zhǒng）放大器。當沒有信號輸入時，輸出端幾乎（hū）不消耗功率。根據定義，靜態工作點為0，信號以一PNP型BJT與原射級（jí）跟隨器相接，形成所謂的“互補式射級跟隨（suí）器”又稱為“B類推挽式放大器”。
其動（dòng）作原理（lǐ），在Vi的正半周其間，Q1導通且Q2截（jié）止，所以（yǐ），形成圖4的輸出端正半周正弦波；同理，當Vi為負半（bàn）周時，Q1截止而Q2導通，結果形成輸出端負半周正弦波（bō），如圖4虛線部分所示。
由於（yú）B類推挽式放大器在無輸入信號時不消耗（hào）功率，因此它較A類放大器有更高的最大效率可達78%。然而，由於推挽式放大器的信號（hào）振幅範（fàn）圍（wéi）有一段是在特性線的非線性區域上，因（yīn）此導致嚴（yán）重的（de）失（shī）真，如下所示（shì），這種失真我們稱它做“交越失真”（Cross-Over Distortion）。
B類功放實（shí）現
B類功放工作區間
設輸出信號為Vp*sinωt，輸出負載平均功率PL，電源輸（shū）入功率為Ps，工作效（xiào）率為η，則可以得到（dào）：
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（fàng）
前麵提（tí）到的（de）B類（lèi）推挽式放大器的交越失真（zhēn），是由（yóu）於信號（hào）大小在-0.6V《Vi《0.6V之間時（shí），Q1、Q2皆無法導通所引起的。因此，如果（guǒ）我們在Q1及Q2的Vbe之間（jiān）加上兩個0.6V的電壓，使輸入（rù）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（shì）AB類放大器，如上圖所（suǒ）示。
AB類放（fàng）大（dà）器所產生的失真雖然比B類放大器小，但這項改進所付出的代價是靜態功（gōng）耗的浪費及效率的損失。所以，AB類功放（fàng）的效率會（huì）處於A類和（hé）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（xiàn）中點負載線截止點負載線中點與（yǔ）截止點之間
失真度失真最小失真度略高於AB類，有交叉失真可消（xiāo）除交叉（chā）失（shī）真
功率（lǜ）轉移效率效率最低，在50%以下效率約為50%至78.5%效（xiào）率略低於B類
主要用途失（shī）真度低的小功率放（fàng）大器大功率放大器一般的音響擴大機
D類功放
前麵提到（dào）的A類、B類（lèi）、AB類功放，都（dōu）可以看做是模擬功放。因為它們的輸入和輸出都是模（mó）擬態的聲音電信號，經過模擬（nǐ）功放進行（háng）放（fàng）大，不涉及調製、濾波、編解碼等處（chù）理過程。而D類（lèi）功放則可以稱為（wéi）是最簡單的數字功放（也有（yǒu）人把它叫做PWM功放，不算是嚴格的數字功（gōng）放）。
D類功（gōng）放（fàng）接收模擬音頻信號，用內部三角（jiǎo）波發生器產生的三角波和它進行比較，其結果（guǒ）就是一個脈寬調（diào）製信號（PWM），然後將PWM信號放大並還原成模（mó）擬音頻信號。因此，D類功放是（shì）用脈衝寬（kuān）度對（duì）模擬音頻幅度（dù）進（jìn）行模擬的（de），其信息的傳遞過程是模擬的、非量化（huà）的、非代碼性的。並且由於目前器件性能的限製，PWM功放不可能采用太高的采樣頻率（lǜ），在（zài）性能（néng）指標上尚達（dá）不（bú）到Hi-Fi（高保真）級的水平。D類功放效率一般可以達到（dào）80%~90%以上。由於其較高的效率，大幅度降低了對於環境散熱性能的要（yào）求（qiú），所以目前便攜式的產（chǎn）品中，D類功放成為主（zhǔ）流。
D類功（gōng）放實（shí）現和PWM波形
對D類功放來（lái）說，比較器和三角（jiǎo）波信（xìn）號組成了（le）固定頻率的PWM電路，用（yòng）三角波信號對音頻輸入信號進行調製（三角波頻率遠高於（yú）音頻（pín）輸入信號，一般三（sān）角波的頻率在25KHz~1.5MHz
之間）。輸入信號幅度越（yuè）大（dà），產生的PWM波脈衝寬度（dù）就越寬。
D類放大器（qì）在工作時，輸出P型、N型功（gōng）率開關（guān）管均處於（yú）開關狀態。理想狀態下，功率開關管導通電（diàn）阻為0Ω，沒有電壓損耗。關斷（duàn）時，開關管電阻為無窮大，沒有電（diàn）流流過。因此，D類功放的（de）效（xiào）率在（zài）理（lǐ）論上可以達到100%。但是，在實際應用中（zhōng），由於受器件特性限製（如開關速度、漏電流（liú）、導（dǎo）通電阻不為零等），實（shí）際的工作效率可以達到90%以上。D類功放的一般設計架構如下圖所示，在（zài）實際設計（jì）中，還會加入過溫（wēn）保護、過流保護等保護電路。
G類功放
為了提高（gāo）功放的效率，發展了G類功放，G類（lèi）功（gōng）放於1976 年由日立公司提出，它（tā）的主要原理是為功放提供多個電（diàn）源電壓（yā），根據輸入音頻信號的大小來選擇所需要的電源（yuán）電壓。當輸入信號較低時，提供小（xiǎo）的電源電壓，反之（zhī），則提供高的電源（yuán）電壓。由於（yú）音頻信號（hào）有非常高的峰值率（Peak-to-Mean Ratio）的特點，G 類功（gōng）放這（zhè）一靈活選定電源電壓的工作（zuò）方式可以有效地降低功耗，提高效率。因（yīn）此G 類功放最近幾年正在（zài）越來越廣泛應用（yòng）於（yú）高功率音頻功（gōng）放係統當中。
主要的特點是：功放按照信號的（de）要（yào）求，由高電壓電（diàn）源或者低電壓電源供給。由於音（yīn）樂的峰值與有效值的比值很大，所以，可以借助G類功放來（lái）改（gǎi）善效（xiào）率（lǜ）狀況。
在絕大部分時間內，G類功（gōng）放的功率輸出大大低於峰值功率電平。當偶（ǒu）爾有大功率峰值（zhí）出現的時候，放大（dà）器（qì）必須借助某種機（jī）製，能立即提供大功率輸出，內部能耗也同時（shí）增大，這種大功率輸出僅（jǐn）發生在很短的時間內。
G類功放的定義（yì），和目前的帶電荷泵+AGC的處（chù）理（lǐ）方式（shì）比較（jiào）類似，所以業內很（hěn）多廠家都把升（shēng）壓（ChargePump或者Boost）+AGC控製（zhì）的特性的功放定義為G類功放。
