功率放大器的種類(lèi)和特點(diǎn)

功率放大器簡(jiǎn)稱(chēng)功放，它可以說(shuō)是各類(lèi)音響器材中最大的一個(gè)家族了。其品牌、型號(hào)之多，實(shí)在舉不勝舉。雖然都稱(chēng)為功放，但以其主要用途來(lái)說(shuō)，功放可以分做兩個(gè)主要類(lèi)別，這就是專(zhuān)用功放與民用功放。

在體育館場(chǎng)、影劇場(chǎng)、歌舞廳、會(huì)議廳、公共場(chǎng)所擴(kuò)聲，以及錄音監(jiān)聽(tīng)等處所使用的功放，一般說(shuō)在其技術(shù)參數(shù)上往往會(huì)有一些獨(dú)特的要求，這類(lèi)功放通常稱(chēng)之為專(zhuān)用功放或是專(zhuān)業(yè)功放。

而用于家庭的Hi-Fi音樂(lè)欣賞，AV系統(tǒng)放音，以及卡拉OK娛樂(lè)的功放，通常我們稱(chēng)為民用功放或是家用功放。

專(zhuān)用功放與民用功放盡管在一些特性參數(shù)上有所差別，但也很難說(shuō)有一條涇渭分明的界線，比如用于音樂(lè)錄音監(jiān)聽(tīng)的功放很可能就是一臺(tái)可用于家庭Hi-Fi甚至是Hi-end功放。

Hi-Fi功放與AV功放Hi-Fi功放與AV功放是目前家用功放中的兩個(gè)主要類(lèi)別。這兩類(lèi)功放用于不同的用途，設(shè)計(jì)的側(cè)重也不相同。Hi-Fi功放用于欣賞音樂(lè)，使用者追求的是盡可能的“原汁原味”。 而AV功放的使用者追求的是與畫(huà)面相配合的“現(xiàn)場(chǎng)”效果，甚至是夸張了的“現(xiàn)場(chǎng)”效果。這兩類(lèi)功放不太好直接比較孰優(yōu)孰劣，比如價(jià)位同為三千多元的Hi-Fi功放與AV功放，Hi-Fi功放的成本投入只在兩個(gè)聲道上，而AV功放的成本投入則要兼顧5—6個(gè)聲道，還要具有一定的效果處理功能。如果僅看其兩個(gè)主聲道的投入，肯定低于Hi-Fi功放兩個(gè)聲道的投入。其放音效果的差異是顯而易見(jiàn)的。但是無(wú)論是Hi-Fi功放還是AV功放，都有高檔精品型與超值普及型之分，比如天龍的AVC-A1型AV功放，當(dāng)其用于音樂(lè)放音時(shí)，其音效不會(huì)比一臺(tái)四、五千元的Hi-Fi功放遜色。一般來(lái)說(shuō)，很難能有一臺(tái)可以對(duì)Hi-Fi、AV全兼容的AV功放，AV功放兼顧Hi-Fi音樂(lè)欣賞是有條件的,這一條件就是使用者欣賞音樂(lè)時(shí)的要求與標(biāo)準(zhǔn)，如果使用者僅是用來(lái)欣賞一些休閑音樂(lè)，或是只要求能夠聽(tīng)到樂(lè)曲的旋律，AV功放是比較容易滿(mǎn)足的，但是要是對(duì)音樂(lè)欣賞有較高的要求，一般的AV功放就難于滿(mǎn)足了。

晶體管功放與電子管功放用于Hi-Fi欣賞的功放可以分作晶體管功放和電子管功放兩大類(lèi)，以前還有用集成電路或是模塊電路的Hi-Fi功放，但是現(xiàn)在已經(jīng)不多見(jiàn)了。

晶體管功放和電子管功放并不存在著優(yōu)劣的差異，只不過(guò)應(yīng)用的器件不同(一是晶體管，一是電子管)，由于兩類(lèi)器件不同，其物理基理與電路特點(diǎn)也不相同。電子管的電流是電子在真空中受電場(chǎng)力的吸引運(yùn)動(dòng)形成的。而晶體管的電流是半導(dǎo)體載的外層電子在電場(chǎng)力的作用下灼位置形成的。這種物理基理的不同，造成在實(shí)際應(yīng)用中電路特點(diǎn)也不同。相對(duì)來(lái)說(shuō)，電子管功放的工作電壓較高，但工作電流比較小，而晶體管功放的工作電壓較低，工作電流都比較大。

電子管功放與晶體管功放的音色確是有一定的差異，兩者對(duì)瞬態(tài)信號(hào)的響應(yīng)也不相同。這種不同都又分別適應(yīng)了不同類(lèi)別的音樂(lè)和不同的音樂(lè)欣賞者,所以目前的Hi-Fi功放中形成了晶體管功放和電子管功放并存的情況。不過(guò)，若是以品牌、型號(hào)、數(shù)量而言，晶體管功放所占的份額仍是絕對(duì)大于電子管功放。甲類(lèi)功放與乙類(lèi)功放晶體管功放輸出級(jí)晶體管的工作狀態(tài)，可以分做甲類(lèi)與乙類(lèi)。所謂甲類(lèi)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是使輸出級(jí)晶體管在正弦交流信號(hào)的正負(fù)半周時(shí)均工作在線性區(qū)，而乙類(lèi)則是僅使輸出級(jí)的晶體管在正弦交流信號(hào)的正半周(或是負(fù)半周)工作在線性區(qū)。由于輸出級(jí)晶體管的工作狀態(tài)不同，使得輸出級(jí)的電源利用效率(即輸出功放與耗電功率之比)也不同。在實(shí)用的輸出電路中，乙類(lèi)的效率要比甲類(lèi)的效率高2—3倍。比如馬蘭士PM80晶體管功放，在確定的供電電源條件下，工作在乙類(lèi)時(shí)輸出功率有100W，而在甲類(lèi)時(shí)只有20W。

甲類(lèi)功放不存在交越失真，而且不論實(shí)際輸出功率大小，輸出級(jí)晶體的內(nèi)阻均為恒定。而乙類(lèi)功放總會(huì)有一定的交越失真(盡管這種失真可能極小)，另外，在大輸出時(shí)輸出級(jí)晶體管的內(nèi)阻較小，但在小輸出時(shí)輸出級(jí)晶體管的內(nèi)阻 卻比較大。這些不同，造成聽(tīng)感上也有不同，甲類(lèi)功放的聲音相對(duì)乙類(lèi)功放而言比較柔和，另外對(duì)音箱的低頻控制力也比乙類(lèi)功放強(qiáng)，尤其是在小音量時(shí)低音的質(zhì)感要好一些。甲類(lèi)功放的這些特點(diǎn)，使得甲類(lèi)功放在實(shí)際應(yīng)用中不需要很大的輸出功率余量，一臺(tái)20W—30W的甲類(lèi)功放已經(jīng)能夠把大多數(shù)的音箱推動(dòng)得很不錯(cuò)了。

前面提到了甲類(lèi)功放的電源效率低，這一原因造成甲類(lèi)功放工作時(shí)要散發(fā)大量的熱量。為了使晶體管的工作溫度不超過(guò)一定限度，需要較大體積和面積的散熱器，這使得甲類(lèi)功放的體積、重量都比較大。比如KRELL的KSD-50S甲類(lèi)功放，輸出為50W+50W，重量卻有近30Kg，馬蘭士PM-80在工作狀態(tài)下輸出為20W+20W，重量也有13Kg。

純后級(jí)功放與單聲道功放我們常見(jiàn)的功放都是把放大小信號(hào)的前置放大器(前級(jí))與功率放大器(后級(jí))做在一個(gè)機(jī)殼中，這種功放常被稱(chēng)為“合并功放”。合并功放使用方便，又有比較好的性能價(jià)格比。但這種合并功放有它一些固有的缺點(diǎn)，其中最不好克服的就是前級(jí)與后級(jí)之間的相互干擾問(wèn)題了。為了解決這一問(wèn)題，于是便把前級(jí)與后級(jí)分別做在兩個(gè)機(jī)殼中，這樣就有了純后級(jí)功放。大多的純后級(jí)功放都是雙聲道的結(jié)構(gòu)形式，但這種結(jié)構(gòu)形式使得兩個(gè)聲道相互干擾問(wèn)題又不太好解決，為了解決兩個(gè)聲道相互間的干擾便又出現(xiàn)了把兩個(gè)聲道分開(kāi)的單聲道純后級(jí)功放。

把功率放大器這樣一塊塊地分割開(kāi)，最主要的意義是要提高功放的素質(zhì)，而不是追求這種形式。如果僅僅在形式上實(shí)現(xiàn)了相互分開(kāi)，盡管可以解決相互干擾問(wèn)題，但其它參數(shù)并未明顯改善，那么這種分開(kāi)對(duì)功放提高整體素質(zhì)來(lái)說(shuō)還是有限的。

對(duì)于大多數(shù)的純后級(jí)功放和單聲道功放來(lái)說(shuō)，都需要配接一臺(tái)前級(jí)。(關(guān)于前級(jí)的介紹可以參閱本刊今年第4期的《音響器材的“調(diào)色板”》一文)。因純后級(jí)功放與單聲道功放是為了提高功放素質(zhì)出現(xiàn)的，所以對(duì)前級(jí)的素質(zhì) 要求也應(yīng)與其相適應(yīng)。功率放大器有晶體管與電子管之分，前級(jí)同樣也有晶體管和電子管之分。對(duì)于音響愛(ài)好者與音樂(lè)愛(ài)好者而言，在選用前級(jí)與后級(jí)上有多種的組合形式，而不同的組合形式又有不同的音效特點(diǎn)，這使得使用者又多了一些選擇的空間。與純后級(jí)功放配接的前級(jí)對(duì)整個(gè)音響系統(tǒng)的優(yōu)劣影響比較大。首先它必須具有一定的素質(zhì)，否則，純后級(jí)或是單聲道的優(yōu)點(diǎn)便發(fā)揮不出來(lái)，甚至有可能把一臺(tái)劣質(zhì)前級(jí)的“毛病”突出出來(lái)，整體音效反而更差了。再有，不同的前級(jí)后級(jí)配合其音色特點(diǎn)不同，使用者可以根據(jù)個(gè)人的偏愛(ài)選擇不同的組合形式。比如，很多音響與音樂(lè)愛(ài)好者就喜歡用“膽前、石后”(即電子管前級(jí)，晶體管后級(jí))的組合方式，覺(jué)得這樣組合既發(fā)揮了晶體管后級(jí)功率輸出大，瞬態(tài)響應(yīng)好的特點(diǎn)，又領(lǐng)略了電子管前級(jí)音色甜美、醇厚的“韻味”。不過(guò)這種搭配也并不是“金科玉律”，因?yàn)榫唧w的前級(jí)與后級(jí)都有各自的特點(diǎn)，而對(duì)音色的偏愛(ài)又因人而異，使用者可以依據(jù)具體的情況 找出自己所喜愛(ài)的組合方式。Hi-Fi功放應(yīng)有多大的輸出功率Hi-Fi功放應(yīng)有的輸出功率受很多因素影響，首先這一輸出功率與所配接的音箱關(guān)系較大，其次還與功放的自身素質(zhì)有關(guān),再有就是與所使用的環(huán)境,也就是房間的空間體積有關(guān)。音箱有一項(xiàng)參數(shù)叫作靈敏度，它的單位是dB/m·W,所代表的意義是當(dāng)音箱得到1W的電功率時(shí)距離音箱1m處產(chǎn)生的聲壓(dB)。如果某款音箱的靈敏度是90dB，那么在1m處得到90dB的聲壓需有1W的功率來(lái)推動(dòng)。要得到100dB的聲壓,那就需要10W的功率來(lái)推動(dòng)了。但如果音箱的靈敏度是80dB(如ATC的SCM-10)要想達(dá)到100dB的聲壓則需要100W的功率來(lái)推動(dòng)了。大多數(shù)音箱的靈敏度約為85dB—90dB，對(duì)這些音箱來(lái)說(shuō),有10W—30W的不失真功率已經(jīng)能夠有足夠的聲壓了。

功放自身的素質(zhì)，與功放應(yīng)有的輸出功率關(guān)系較大。功放的參數(shù)中有一項(xiàng)稱(chēng)為阻尼系數(shù)，這是表示對(duì)音箱控制能力的一項(xiàng)參數(shù)，但這一參數(shù)有一個(gè)適度范圍，而且又和具體的音箱有直接關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)，如果一臺(tái)功放的素質(zhì)很好，在30W輸出時(shí)仍能保持其性能參數(shù)在一定的水準(zhǔn)。那么就沒(méi)有必要去要求功放有更大的功率輸出?？墒侨绻Ψ诺乃刭|(zhì)不很理想，當(dāng)輸出功率增加時(shí)會(huì)引起其性能參數(shù)的劣化，那么就應(yīng)當(dāng)使功放的輸出功率有一定的余量，以保證在實(shí)用的輸出功率下仍有一定的良好參數(shù)。通常情況下,當(dāng)功放為甲類(lèi)輸出或是電子管功放,則不需要有過(guò)多的輸出功率余量，20W—30W的輸出功率已經(jīng)夠用了。但如果是乙類(lèi)功放或是素質(zhì)較差的功放，這時(shí)應(yīng)使功放的輸出功率有較大的余量。另外，如果配接的音箱是大型倒相式，也應(yīng)使功放有較大的輸出功率余量。在從功放自身的素質(zhì)考慮功放應(yīng)有的輸出功率時(shí)，將功率余量選得大些確實(shí)能改善功放與音箱的適配情況。但這里我們還是要明確一下，選擇輸出功率較大的功放主要的意義，不是因?yàn)槲覀冃枰菢哟蟮穆晧?，而是要改善功放?duì)音箱的適配狀態(tài)。如果一臺(tái)輸出功率適度的功放已經(jīng)能夠把音箱控制的得心應(yīng)手，那么就沒(méi)有必要對(duì)這臺(tái)功放提出更高的輸出功率要求。使用環(huán)境，也就是房間的空間體積與功放應(yīng)輸出的功率也有一定的關(guān)系，以上我們所談及的輸出功率大小，是以房間的空間體積在40以下而言，如果房間的空間體積較大，那么功放的輸出功率則應(yīng)加大一些。

電子管功放輸出級(jí)的特點(diǎn)電子管功放的功率輸出級(jí)有三種電路類(lèi)型，一類(lèi)是有輸出變壓器的推挽輸出電路。這類(lèi)輸出電路類(lèi)型在電子管功放中占了絕大多數(shù)。在推挽電路中的輸出變壓器中直流成分很少，二次諧波失真也很小，這類(lèi)電路的輸出功率可以做得比較大，所以適用范圍也比較大。一般說(shuō)對(duì)膽機(jī)音色有興趣的音響愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，這類(lèi)輸出級(jí)的膽機(jī)很合適。不過(guò)這類(lèi)功放的，輸出變壓器的設(shè)計(jì)與工藝至關(guān)重要，如果輸出變壓器的設(shè)計(jì)與工藝上有不足之處，往往這類(lèi)功放的頻率響應(yīng)，瞬態(tài)響應(yīng)就不太理想。另外由于輸出變壓器的制約，所以配接音箱的適應(yīng)范圍較小。

另一類(lèi)功率輸出級(jí)的電路類(lèi)型是單端甲類(lèi)電路。這類(lèi)電路也有變壓器，但這類(lèi)電路的輸出變壓器中有很大的直流成分，對(duì)輸出變壓器的要求比推挽輸出電路中輸出變壓的要求要高。另外對(duì)供電電源的要求也比較高。這類(lèi)輸出電路的特點(diǎn)是二次諧波成分比較多，盡管這是一種諧波失真，但對(duì)音樂(lè)信號(hào)來(lái)說(shuō)，二次諧波是高度的諧合音，所以聽(tīng)起來(lái)很入耳。這一特點(diǎn)使得這種輸出電路的功放在聲音的音色上很有特點(diǎn)，尤其是當(dāng)功放級(jí)采用三極管時(shí)，人聲聽(tīng)起來(lái)很甜美，室內(nèi)樂(lè)中的弦樂(lè)聽(tīng)起來(lái)也很細(xì)膩，或者說(shuō)，這類(lèi)功放的聲音很有味道。但是這類(lèi)功放的輸出功率不容易做得大，所以如果配用的音箱靈敏度較低，在放送大型管弦樂(lè)曲時(shí)就比較勉強(qiáng)了。這類(lèi)電子管功放都很受一些音響玩家的歡迎，往往在備有一臺(tái)大功率晶體管功放之外，又備有一臺(tái)此類(lèi)功放，想來(lái)是在音色上互有所補(bǔ)，不過(guò)，這也說(shuō)明此類(lèi)功放的音色特點(diǎn)確有動(dòng)人之處。

還有一類(lèi)電子管功放的輸出級(jí)電路是OTL電路，所謂OTL電路就是無(wú)輸出變壓器電路。現(xiàn)代的晶體管功放輸出級(jí)幾乎全是OTL電路或是OTL電路的改進(jìn)型。電子管和晶體管的特性參數(shù)與工作狀態(tài)不同，晶體管功放很容易適合配阻抗為4—8的音箱，而電子管功放要想不需要輸出變壓器去適配4—8的音箱就要費(fèi)些周折了。電子管OTL功放由于去掉了輸出變壓器，所以在技術(shù)參數(shù)上比前面提到的那兩類(lèi)電路有很大的提高，這類(lèi)輸出電路的功放聲音極有特色,和前面兩類(lèi)輸出電路相比，它有宏偉的氣勢(shì)和寬闊的聲場(chǎng)，和晶體管功放相比它的音色又溫暖、細(xì)膩。這類(lèi)功放由于沒(méi)有輸出變壓器，所以能夠適應(yīng)較寬范圍的音箱阻抗。但是這類(lèi)輸出級(jí)的功放電源效率低，設(shè)計(jì)、工藝、調(diào)試都比較復(fù)雜，目前這類(lèi)輸出電路的功放僅見(jiàn)于一些高檔機(jī)種中，很難見(jiàn)到低價(jià)位的普及型機(jī)種。

擴(kuò)展閱讀：變壓器耦合推挽功率放大電路