音頻功放，顧名思義，是對（duì）音頻信號進行功率放大（dà）的放大器。從（cóng）早期（qī）簡單的A類、B類已經發展到現在的G類，甚（shèn）至還有W類。音頻的輸入輸出也從（cóng）早期的（de）純模擬信號，演化到現在的數字/模擬並存。效率越（yuè）來越高，諧波失真越（yuè）來越小，保真度越（yuè）來越高（gāo）。本文把功放的發（fā）展從結構和基本特征（zhēng）做了分析。
功放的定義
功率放大器簡稱功放，俗稱“擴音機”，是音響係統中最基（jī）本的設備，它的（de）任務是把來自信號源的微弱（ruò）電信號進行放大以驅（qū）動揚聲（shēng）器發出聲音。
其作用主要是將（jiāng）音（yīn）源器材輸入的較微弱信號進（jìn）行放大後，產生足夠大（dà）的電流（liú）去推動揚聲器進行聲（shēng）音（yīn）的重（chóng）放。由於考慮功率、阻抗、失真（zhēn）、動態（tài）以及不同（tóng）的使用（yòng）範（fàn）圍和控製（zhì）調節功能，不同的功放在內部的信號（hào）處理、線路設計和生產工藝上也（yě）各不相同。
功放（fàng）的分類
功放的分類方式有很多種，一般會按照功放管的導電方（fāng）式不（bú）同進行劃分。通常分為（wéi）A類（甲類）、B類（乙類）、AB類（甲乙類）、D類（丁類），以及後（hòu）來（lái）發展的G類（lèi）、H類等類型。
A類功放
A類放大器的特點是不論是否輸入（rù）信號，其輸出電路恒有電流流通，而且這種放大器通常是在特性曲線的（de）線性（xìng）範圍（wéi）內操（cāo）作，以求放大後的信（xìn）號不失真（zhēn）。
所以它的（de）優（yōu）點是：失真（zhēn）度小，信號（hào）越小傳真度越高。最（zuì）大的（de）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，極不適合做功率放大。但因其（qí）高傳真度（dù），部分高（gāo）級音（yīn）響器材仍采用A類放大器。
由（yóu）於無論有沒有信號輸入，A類（lèi）功放的電流損耗都一直很大（dà），會產生很大的熱量。所以（yǐ）當使用A功放（fàng）的時候，需要有很好（hǎo）的散熱環境。下圖是A類功（gōng）放的工作區間（jiān）的示意波形，以及A類功放的一般實現（xiàn）方式，分別為“共集電極”、“共發射極”。
A類功放工作（zuò）區間
A類功放的輸出幅度為Vp，輸出負載平均功率PL，電源輸入功率為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，可以推算出來，當Vp=VCC，而且Vp=IQ*RL時，A類功放有最大的工作效（xiào）率，為25%。
B類（lèi）功（gōng）放
B類功率放大器是工作點在特（tè）性線極（jí）端處的一種放大器。當（dāng）沒有信號輸（shū）入時，輸出端幾乎不消耗功率。根據（jù）定義，靜態工作點為0，信（xìn）號以一PNP型BJT與原射級跟隨器相接，形成所謂的“互（hù）補式射級跟隨器（qì）”又稱為“B類推挽（wǎn）式放大器”。
其（qí）動作原理，在Vi的正半周其間，Q1導通（tōng）且Q2截止，所以（yǐ），形成圖4的輸出端正半周正弦波；同理，當Vi為（wéi）負半周時，Q1截止而（ér）Q2導通，結果形成輸出端負半周正弦波，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（tuī）挽式放大器的信號振幅（fú）範圍（wéi）有一段（duàn）是在特性線的非線性（xìng）區域上，因此導致嚴重的失真，如下所示，這種失真我們稱（chēng）它做“交越失真”（Cross-Over Distortion）。
B類功放實現
B類功放工作區間
設（shè）輸出信號為Vp*sinωt，輸出負載平均（jun1）功率PL，電源輸入功率為Ps，工作效率為η，則（zé）可以得到：
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
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之間時，Q1、Q2皆無法導通所引起的。因此，如果我們在Q1及Q2的Vbe之間加上兩（liǎng）個0.6V的電壓，使輸（shū）入信號（hào）在（zài）±0.6V之間大小時，Q1、Q2也可以導通，以降低（dī）失真，這種情形，就（jiù）是AB類放大器，如上圖所示。
AB類放大器所產生的失（shī）真雖然（rán）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類功放的效率會處於A類和B類之間。
主（zhǔ）要區（qū）分（fèn）點（diǎn）A類放大器B類放大器AB類（lèi）放（fàng）大器
工作（zuò）點位置負載線中點負（fù）載線截止點負載線中點與截止點之間
失真度失真最小失真度略高於（yú）AB類，有交叉失真可消除交叉失真
功率轉移效率效（xiào）率最低，在50%以下（xià）效率約為50%至78.5%效率略低於B類（lèi）
主要用途失真度低的小功率放大器（qì）大功率放大（dà）器一般（bān）的（de）音響擴大機
D類功放
前麵提到的A類、B類、AB類功放，都（dōu）可以看做是模擬（nǐ）功放。因為它們的輸（shū）入和輸出都（dōu）是模擬態的聲音電信號，經過模擬功放進行放大，不涉（shè）及調製、濾（lǜ）波、編解碼等處（chù）理過程。而D類功放則可以稱為是最簡單的數字功放（也有人把它（tā）叫（jiào）做PWM功放，不算是嚴格（gé）的數字功放）。
D類功放接收（shōu）模擬音頻（pín）信（xìn）號（hào），用內部三角波發生器產生（shēng）的三角波和它進行比較，其結果就是一個脈寬調製信號（PWM），然後將（jiāng）PWM信號放大（dà）並還原成模擬音頻信號（hào）。因（yīn）此，D類功放是用脈衝寬度（dù）對模擬（nǐ）音頻幅度進行（háng）模擬的，其信息的傳遞過程是模擬的、非（fēi）量化（huà）的（de）、非代（dài）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，在性能指標上尚達不到Hi-Fi（高保真）級的水平（píng）。D類功放效率一般可以達到80%~90%以上（shàng）。由於其較高的效率，大幅度降低了對於環境散熱性能的要求，所以目（mù）前便攜式的產品中，D類功放成為（wéi）主流（liú）。
D類功放實現和PWM波形
對D類功放來說，比較（jiào）器（qì）和三角（jiǎo）波信（xìn）號組成（chéng）了固定頻率（lǜ）的PWM電路，用（yòng）三角波（bō）信號對音頻輸入信號（hào）進行調製（三角波頻率遠（yuǎn）高於音頻輸入信號，一（yī）般（bān）三角波的頻率在25KHz~1.5MHz
之間）。輸入信號幅度越大，產生的PWM波（bō）脈衝寬度（dù）就越寬。
D類放大（dà）器在工作時，輸出P型、N型功率開關管均處於開關狀態。理想（xiǎng）狀態下，功率開關管導通電（diàn）阻為（wéi）0Ω，沒有電壓損耗。關斷時，開關管電阻為無窮大，沒有電流流過。因此，D類功放的效率在理論上可以達到100%。但是，在實際應（yīng）用中，由（yóu）於受器件特性限製（如開關速度、漏電（diàn）流、導通電阻不為零等），實際的工作效率可（kě）以達到（dào）90%以上。D類功放的（de）一般設計架構如下圖（tú）所示，在實際設計中，還會加入過溫保護、過流保護等保護電路。
G類功放
為了提高功放的效率，發展了G類功放，G類（lèi）功放於1976 年由日（rì）立公司提（tí）出，它的主要原理是為功放提供多個電源（yuán）電壓，根據輸入音頻信號的大小來選（xuǎn）擇（zé）所需要的（de）電源（yuán）電壓。當輸入信號較低（dī）時，提供小的電源（yuán）電（diàn）壓（yā），反（fǎn）之，則提供高的（de）電（diàn）源電壓。由（yóu）於音頻信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（diàn）源電（diàn）壓（yā）的工作（zuò）方式可（kě）以有效地降（jiàng）低功耗，提高效率。因（yīn）此G 類功放最近幾年正在越來越廣泛應用於高功率音頻功放係統當中。
主要的特點是：功放按照（zhào）信（xìn）號的要求，由高電壓（yā）電源或（huò）者低電壓電源供給。由於音樂的峰值與有效值的比（bǐ）值很（hěn）大，所以，可以借助G類功放來改善效（xiào）率狀（zhuàng）況。
在（zài）絕大部（bù）分時間內，G類功放的功率（lǜ）輸出大大低於峰（fēng）值功率電平。當偶爾有大功率峰值出現的時候（hòu），放大器必須借助（zhù）某種機製，能立即提供大功率輸出，內（nèi）部能耗也同時增大，這種大功率輸出僅發生在（zài）很短的時間（jiān）內。
G類功放的定義，和目前的帶電荷泵+AGC的處理方式比較類似，所以業內很多廠家都把升（shēng）壓（ChargePump或者Boost）+AGC控製的特性的功放定（dìng）義為G類功放。
