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什么是功放? A类B类真的有差别吗?

2022-02-18 02:23:30

功放是一个在生活中很常常会听到、知道跟音响有关,但到底是干嘛用的又有点说不上来的奇妙东西,在带到今天的主题之前,大家先来简单先容一下什么是功放吧。

功放(Amplifier)的功能在于放大讯源发送的音频讯号,而讯源指的就是手机拨放的mp3文件,或是麦克风、乐器输出的讯号。因为讯源本身的强度太弱,没有办法直接推动喇叭的单体让他发出声音,这时候就需要靠功放的帮助啦。 

 

功放的结构可以分成 1.前级功放和 2.后级功放两种,也会有把前级和后级做在同一台的综合功放,不过运作的原理也是一模一样的。 

 

1.前级(Preamp)

前级的工作是要加强讯号的电压,把mic level、inst level的讯号增大至line level,以便驱动后级负载,音量的调整、增益和调整音色都是在前级完成。


2.后级(Poweramp)

后级则是要把已经让前级加强过电压的讯号,再放大他的电流,变成speaker level,让被增强后的讯号有足够的功率去推动负载较高的喇叭单体。

▲功放运作的过程。

虽说功放的功能就是要增强讯号,但是扩大的电路设计,也会影响音色的还原度和效率,在不同类型的扩大方式中,最常被拿出来讨论的就是 1.线性度 2.效率两种。 

 

1.线性度(Linearity)

在放大讯号的时候,无法避免的一定就是会改变原始的波型,所以在设计放大电路时尽可能降低失真程度是非常重要的考虑点。


2.效率(Efficiency)

但追求高度还原的放大方式,能量使用的效率也通常较差,简单来说就是耗电,其他没有转换成功的能量会化为热能散失,因此机身的温度高低也会受转换效率影响,连带影响零件的寿命长短。

接下来先容不同类型的功放,也是以线性度和效率作为主要的比较。 

 

A类功放


A类扩大是音色还原度zui高的一种放大方式,同时效率也非常低。

在讯号输入周期都是导通的状态(包含正周波和负周波),因此即使是没有讯号输入时,功放也是持续在耗电,也因此A类有zui好的线性度,而不会产生B类、AB类的交互失真(Crossover Distortion)问题。


A类扩大能在放大输入讯号(蓝色)的同时,达到zui小失真的输出讯号(绿色) 

 

虽然A类能提供zui低失真的音色,但它的效率只在15%-30%之间,大部分的电能都化作温度散失了,所以机身温度都很烫,基于散热考虑机器也只能做的很大台又笨重,在高温高电流的环境下放大组件(晶体管or真空管)也时常需要更换。

由于A类放大的声音有非常低的失真度,即便缺点甚多,仍有许多音响发烧友愿意花大钱追求几乎没有失真的音色。

 

B类功放


也因为A类扩大实在是很没效率,B类扩大就采用不同的设计方式,分别有两个输出放大器来处理音频讯号的正波和负波,再由晶体整合输出,处理正波的在工作时,负责负波的就停止,反之亦然。因此B类放大能够有接近80%的转换效率。 

 

但B类放大有一个主要的问题是在两个输出放大器一开一关之间,会导致正负波交点的线性不连续,也就是前面提到的交越失真(Crossover Distortion),使声音较为粗糙。


B类扩大的方式会有较严重的交越失真,正负交点处有不连续的断层。

 

AB类功放

和B类放大一样,AB类放大也有两个输出放大器分别处理正波和负波,不同的是输出放大器导通的时间大于B类的半个周期,在音量小时用A类的放大方式,音量大时使用B类的放大方式,因此能够有更佳的线性度,让交越失真(Crossover Distortion)的程度小于B类。


AB类扩大有比B类更小的交越失真,和更好的线性度 

 

A类、B类相比,AB类放大解决了A类严重的能量散失,失真的程度也比B类好上许多,但线性度表现略差于A类,效率也低于B(效率约50%~70%),算是介在A类和B类之间的设计,顾名思义。


D类功放

D类功放的运作原理比较特别一些,使用从模拟波形讯号和开关式电源快速导通和关闭的高频三角波形进行电压的比较,透过两个波形的交点,可以取得用宽窄表示的脉波讯号Pulse Width Modulation(PWM),这属于一种数字采样。这个高振幅的输出通过低通滤波器(LowPass Filter)进行把三角波的高频滤掉,变回能推动喇叭单体的模拟讯号。

采样三角波(红色)和讯源波形(蓝色)的交点,转换成宽窄不一的矩形脉冲波信号。

 

D类的优点在于有非常高的效率(约90%),高效率也意味着不会有过多的散热需求,机身也能做的更轻巧。虽然早期的D类声音表现较差,但技术的进步也让他的音色越来越优异。D类功放常用于耳机扩大器、地板型音箱头等便携型的产品。

 

有一好通常没两好,追求高度还原的放大方式,电费用很凶体积很大占空间还很烫,追求经济高效率的放大方式又会有明显的线性失真,总是得做出一些取舍。

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