音频功放的分类

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音频功放的分类

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音频功率放大器是音响系统中的核心组件，负责将微弱的音频信号放大到足以驱动扬声器的功率水平。不同类型的功放具有不同的工作原理、效率和音质特点，适用于不同的应用场景。本文将详细介绍各种常见的音频功放类型，帮助读者更好地理解这一关键音频设备。

A类功放

A类功放是一种线性放大器，其晶体管始终保持导通状态，在信号的整个周期内都不会出现电流截止。这种设计提供了最佳的线性度和最低的失真度，不存在交越失真问题。然而，这种设计的缺点是工作效率较低（通常在20-30%之间），工作时会产生大量热量。因此，A类功放常见于对音质要求极高的高保真音响系统中。

B类功放

B类功放采用推挽式放大器结构。正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两个晶体管轮流放大输出。每个晶体管的导电时间为信号的半个周期。这种设计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，产生交越失真，使得声音变得粗糙。通过模拟电路的调整可以将该失真尽量减小甚至消除。但在信号非常低时失真仍十分严重。B类功放的效率明显高于A类功放（平均约为75%），且产生的热量较低。

AB类功放

AB类功放是一种兼容A类和B类特性的放大器。在无信号或小信号时，晶体管正负通道保持常开状态，但功率损耗比A类功放小。当正相信号变强时，负通道关闭；负相信号增强时，正通道关闭。推挽放大的每一个晶体管导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期，即导通角在90°-180°之间。这种设计减轻了B类放大器的交越失真问题，同时效率又比A类高。AB类功放常见于汽车音响系统。

以最大功率为10瓦的AB类功放为例，大约在5瓦以内用A类工作模式，由于播放音乐时所需要的功率只有几瓦，因此AB类功放在大部分时间是用A类功放工作模式，只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。这种设计可以获得优良的音质并提高效率减少热量。有些AB类功放会将偏流调高，令其在更宽的功率范围内以A类工作，使声音接近纯A类功放，但产生的热量亦相对增加。

C类功放

C类功放是一种非线性放大器。静态时处于截止状态，工作在失真状态，放大器的导通角θ＜90°，即器件导通时间小于50％，产生的失真极大。然而由于这种放大器的输出级是由电感器和电容器构成的LC调谐电路，它谐振在工作频率上，因而可以消除失真。这类放大器具有极高的效率，通常用于射频功率放大，因为调频类射频输出通过调节频率来载波，信号即使是失真也并不影响其频率。此外，C类放大器效率与导通角成反比，输出信号含有丰富的谐波分量，因此常用来做2~3次倍频输出放大。

D类功放

D类功放也称数字式放大器，将输入模拟波形讯号和开关式电源快速导通和关闭产生的高频三角波形进行电压进行比较，通过两个波形的交点，可以取得用宽窄表示的数字脉波讯号（PWM），利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号。D类放大器采用异步调制的方式，在音频信号周期发生变化时，高频载波信号仍然保持不变，因此，在音频频率比较低的时候，PWM的载波个数仍然较高，这对抑制高频载波和减少失真非常有利，也不存在与基波之间的相互干扰问题。由于电路内两个晶体管不会在同一时刻导通，因此D类放大器产生的热量很少，效率极高（90%左右），在理想情况下可达100%，也意味着不需要过多的散热，能够将机身体积减小，因此常用于耳机扩大器、地板型音箱头等便携型的产品。但高速开关工作模式也一定程度上增加了输出信号的失真。

E类功放

E类功放采用开关拓扑结构、工作在射频的高效功率放大器。单极开关元件和调谐电抗网络是与 E 类放大器一起使用的主要组件。在效率要求高的无线通讯领域已经有应用，但对器件要求较高，调试复杂。

F类功放

F类功放是一种谐波高阻抗放大器。它可以使用方波或正弦波驱动。对于正弦波输入，该放大器可以使用电感器进行调谐，并可用于增加增益。常用于射频高效率放大器。

G类功放

G类功放由日立公司于1976年提出，是一种多电源的AB类功放的改进形式，使用轨开关来降低功耗并提高效率性能。放大原理与AB类功放放大相同，一个重要特点是供电部分采用两组或者多组电压，低功率运行使用低电压，高功率自动切换到高电压。由于音频信号有非常高的峰值率（Peak-to-Mean Ratio）的特点，G 类功放这一灵活选定电源电压的工作方式可以有效地降低功耗，提高效率。

G类功放的定义，和目前的带电荷泵+AGC的处理方式比较类似，所以业内很多厂家都把升压(ChargePump（电荷泵）或者Boost)+AGC控制的特性的功放定义为G类功放。

H类功放

H类功放是G类的进一步改进版，同样基于AB类功放，供电部分采用可调节多级输出电压的开关电源，自动检测输出功率进行供电电压的选择。

K类功放

K类功放集成了内部自举升压电路和各种功放电路的AB类或D类功放，如果需求效率高就加D类功放，要音质好就加AB类功放。

S类功放

S类功放电路原理和D类类似，放大管处于开关状态（如果采用BJT管，需要增加反并联二极管），区别在于增加了LC宽带网络，因此S类放大器有时被称为宽带D类放大器，但频率基本上到不了M级，主要做音频使用。

T类功放

T类功放通过微机和I2C总线的控制，实现对音量、音色、灵敏度、高音、低音、平衡音的自动调节的智能化数字功放。原理与D类相同，但信号部分采用DDP技术(核心是小信号的适应算法和预测算法)。工作原理如下：音频信号进入扬声器的电流全部经过DDP进行运算处理后控制大功率高频晶体管的导通或者关闭，从而达到音频信号的高保真线性放大。具有效率高、失真小，信号质量好（可以与AB类功放媲美）的特点。