功放是一個(gè)在生活中很常常會(huì)聽到、知道跟音響有關(guān)，但到底是干嘛用的又有點(diǎn)說(shuō)不上來(lái)的奇妙東西，在帶到今天的主題之前，我們先來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下什么是功放吧。
功放(Amplifier)的功能在于放大訊源發(fā)送的音頻訊號(hào)，而訊源指的就是手機(jī)撥放的mp3文件，或是麥克風(fēng)、樂(lè)器輸出的訊號(hào)。因?yàn)橛嵲幢旧淼膹?qiáng)度太弱，沒有辦法直接推動(dòng)喇叭的單體讓他發(fā)出聲音，這時(shí)候就需要靠功放的幫助啦。
功放的結(jié)構(gòu)可以分成 1.前級(jí)功放和 2.后級(jí)功放兩種，也會(huì)有把前級(jí)和后級(jí)做在同一臺(tái)的綜合功放，不過(guò)運(yùn)作的原理也是一模一樣的。
1.前級(jí)(Preamp)
前級(jí)的工作是要加強(qiáng)訊號(hào)的電壓，把mic level、inst level的訊號(hào)增大至line level，以便驅(qū)動(dòng)后級(jí)負(fù)載，音量的調(diào)整、增益和調(diào)整音色都是在前級(jí)完成。
2.后級(jí)(Poweramp)
后級(jí)則是要把已經(jīng)讓前級(jí)加強(qiáng)過(guò)電壓的訊號(hào)，再放大他的電流，變成speaker level，讓被增強(qiáng)后的訊號(hào)有足夠的功率去推動(dòng)負(fù)載較高的喇叭單體。
▲功放運(yùn)作的過(guò)程。
雖說(shuō)功放的功能就是要增強(qiáng)訊號(hào)，但是擴(kuò)大的電路設(shè)計(jì)，也會(huì)影響音色的還原度和效率，在不同類型的擴(kuò)大方式中，最常被拿出來(lái)討論的就是 1.線性度 2.效率兩種。
1.線性度(Linearity)
在放大訊號(hào)的時(shí)候，無(wú)法避免的一定就是會(huì)改變?cè)嫉牟ㄐ�，所以在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)盡可能降低失真程度是非常重要的考慮點(diǎn)。
2.效率(Efficiency)
但追求高度還原的放大方式，能量使用的效率也通常較差，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是耗電，其他沒有轉(zhuǎn)換成功的能量會(huì)化為熱能散失，因此機(jī)身的溫度高低也會(huì)受轉(zhuǎn)換效率影響，連帶影響零件的壽命長(zhǎng)短。
接下來(lái)介紹不同類型的功放，也是以線性度和效率作為主要的比較。
A類功放
A類擴(kuò)大是音色還原度最高的一種放大方式，同時(shí)效率也非常低。
在訊號(hào)輸入周期都是導(dǎo)通的狀態(tài)(包含正周波和負(fù)周波)，因此即使是沒有訊號(hào)輸入時(shí)，功放也是持續(xù)在耗電，也因此A類有最好的線性度，而不會(huì)產(chǎn)生B類、AB類的交互失真(Crossover Distortion)問(wèn)題。
▲A類擴(kuò)大能在放大輸入訊號(hào)(藍(lán)色)的同時(shí)，達(dá)到最小失真的輸出訊號(hào)(綠色)
雖然A類能提供最低失真的音色，但它的效率只在15%-30%之間，大部分的電能都化作溫度散失了，所以機(jī)身溫度都很燙，基于散熱考慮機(jī)器也只能做的很大臺(tái)又笨重，在高溫高電流的環(huán)境下放大組件(晶體管or真空管)也時(shí)常需要更換。
由于A類放大的聲音有非常低的失真度，即便缺點(diǎn)甚多，仍有許多音響發(fā)燒友愿意花大錢追求幾乎沒有失真的音色。
B類功放
也因?yàn)锳類擴(kuò)大實(shí)在是很沒效率，B類擴(kuò)大就采用不同的設(shè)計(jì)方式，分別有兩個(gè)輸出放大器來(lái)處理音頻訊號(hào)的正波和負(fù)波，再由晶體整合輸出，處理正波的在工作時(shí)，負(fù)責(zé)負(fù)波的就停止，反之亦然。因此B類放大能夠有接近80%的轉(zhuǎn)換效率。
但B類放大有一個(gè)主要的問(wèn)題是在兩個(gè)輸出放大器一開一關(guān)之間，會(huì)導(dǎo)致正負(fù)波交點(diǎn)的線性不連續(xù)，也就是前面提到的交越失真(Crossover Distortion)，使聲音較為粗糙。
▲B類擴(kuò)大的方式會(huì)有較嚴(yán)重的交越失真，正負(fù)交點(diǎn)處有不連續(xù)的斷層。
AB類功放
和B類放大一樣，AB類放大也有兩個(gè)輸出放大器分別處理正波和負(fù)波，不同的是輸出放大器導(dǎo)通的時(shí)間大于B類的半個(gè)周期，在音量小時(shí)用A類的放大方式，音量大時(shí)使用B類的放大方式，因此能夠有更佳的線性度，讓交越失真(Crossover Distortion)的程度小于B類。
▲AB類擴(kuò)大有比B類更小的交越失真，和更好的線性度
和A類、B類相比，AB類放大解決了A類嚴(yán)重的能量散失，失真的程度也比B類好上許多，但線性度表現(xiàn)略差于A類，效率也低于B類(效率約50%~70%)，算是介在A類和B類之間的設(shè)計(jì)，顧名思義。
D類功放
D類功放的運(yùn)作原理比較特別一些，使用從模擬波形訊號(hào)和開關(guān)式電源快速導(dǎo)通和關(guān)閉的高頻三角波形進(jìn)行電壓的比較，透過(guò)兩個(gè)波形的交點(diǎn)，可以取得用寬窄表示的脈波訊號(hào)Pulse Width Modulation(PWM)，這屬于一種數(shù)字采樣。這個(gè)高振幅的輸出通過(guò)低通濾波器(LowPass Filter)進(jìn)行把三角波的高頻濾掉，變回能推動(dòng)喇叭單體的模擬訊號(hào)。
▲采樣三角波(紅色)和訊源波形(藍(lán)色)的交點(diǎn)，轉(zhuǎn)換成寬窄不一的矩形脈沖波信號(hào)。
D類的優(yōu)點(diǎn)在于有非常高的效率(約90%)，高效率也意味著不會(huì)有過(guò)多的散熱需求，機(jī)身也能做的更輕巧。雖然早期的D類聲音表現(xiàn)較差，但技術(shù)的進(jìn)步也讓他的音色越來(lái)越優(yōu)異。D類功放常用于耳機(jī)擴(kuò)大器、地板型音箱頭等便攜型的產(chǎn)品。
有一好通常沒兩好，追求高度還原的放大方式，電費(fèi)用很兇體積很大占空間還很燙，追求經(jīng)濟(jì)高效率的放大方式又會(huì)有明顯的線性失真，總是得做出一些取舍。也希望各位在看完這篇文章后，能根據(jù)自己的需求找到最適合的功放種類喔。
