功率放大器的種類和特點(diǎn)

功率放大器簡稱功放，它可以說是各類音響器材中最大的一個(gè)家族了。其品牌、型號之多，實(shí)在舉不勝舉。雖然都稱為功放，但以其主要用途來說，功放可以分做兩個(gè)主要類別，這就是專用功放與民用功放。

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

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

專用功放與民用功放盡管在一些特性參數(shù)上有所差別，但也很難說有一條涇渭分明的界線，比如用于音樂錄音監(jiān)聽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)主要類別。這兩類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，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面相配合的“現(xiàn)場”效果，甚至是夸張了的“現(xiàn)場”效果。這兩類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的。但是無論是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。一般來說，很難能有一臺(tái)可以對Hi-Fi、AV全兼容的AV功放，AV功放兼顧Hi-Fi音樂欣賞是有條件的,這一條件就是使用者欣賞音樂時(shí)的要求與標(biāo)準(zhǔn)，如果使用者僅是用來欣賞一些休閑音樂，或是只要求能夠聽到樂曲的旋律，AV功放是比較容易滿足的，但是要是對音樂欣賞有較高的要求，一般的AV功放就難于滿足了。

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，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，只不過應(yīng)用的器件不同(一是晶體管，一是電子管)，由于兩類器件不同，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。相對來說，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，兩者對瞬態(tài)信號的響應(yīng)也不相同。這種不同都又分別適應(yīng)了不同類別的音樂和不同的音樂欣賞者,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，若是以品牌、型號、數(shù)量而言，晶體管功放所占的份額仍是絕對大于電子管功放。甲類功放與乙類功放晶體管功放輸出級晶體管的工作狀態(tài)，可以分做甲類與乙類。所謂甲類，簡單地說就是使輸出級晶體管在正弦交流信號的正負(fù)半周時(shí)均工作在線性區(qū)，而乙類則是僅使輸出級的晶體管在正弦交流信號的正半周(或是負(fù)半周)工作在線性區(qū)。由于輸出級晶體管的工作狀態(tài)不同，使得輸出級的電源利用效率(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，乙類的效率要比甲類的效率高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，工作在乙類時(shí)輸出功率有100W，而在甲類時(shí)只有20W。

甲類功放不存在交越失真，而且不論實(shí)際輸出功率大小，輸出級晶體的內(nèi)阻均為恒定。而乙類功放總會(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)輸出級晶體管的內(nèi)阻較小，但在小輸出時(shí)輸出級晶體管的內(nèi)阻 卻比較大。這些不同，造成聽感上也有不同，甲類功放的聲音相對乙類功放而言比較柔和，另外對音箱的低頻控制力也比乙類功放強(qiáng)，尤其是在小音量時(shí)低音的質(zhì)感要好一些。甲類功放的這些特點(diǎn)，使得甲類功放在實(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。

前面提到了甲類功放的電源效率低，這一原因造成甲類功放工作時(shí)要散發(fā)大量的熱量。為了使晶體管的工作溫度不超過一定限度，需要較大體積和面積的散熱器，這使得甲類功放的體積、重量都比較大。比如KRELL的KSD-50S甲類功放，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。

純后級功放與單聲道功放我們常見的功放都是把放大小信號的前置放大器(前級)與功率放大器(后級)做在一個(gè)機(jī)殼中，這種功放常被稱為“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與后級之間的相互干擾問題了。為了解決這一問題，于是便把前級與后級分別做在兩個(gè)機(jī)殼中，這樣就有了純后級功放。大多的純后級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)聲道分開的單聲道純后級功放。

把功率放大器這樣一塊塊地分割開，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，盡管可以解決相互干擾問題，但其它參數(shù)并未明顯改善，那么這種分開對功放提高整體素質(zhì)來說還是有限的。

對于大多數(shù)的純后級功放和單聲道功放來說，都需要配接一臺(tái)前級。(關(guān)于前級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，所以對前級的素質(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，前級同樣也有晶體管和電子管之分。對于音響愛好者與音樂愛好者而言，在選用前級與后級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。與純后級功放配接的前級對整個(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，純后級或是單聲道的優(yōu)點(diǎn)便發(fā)揮不出來，甚至有可能把一臺(tái)劣質(zhì)前級的“毛病”突出出來，整體音效反而更差了。再有，不同的前級后級配合其音色特點(diǎn)不同，使用者可以根據(jù)個(gè)人的偏愛選擇不同的組合形式。比如，很多音響與音樂愛好者就喜歡用“膽前、石后”(即電子管前級，晶體管后級)的組合方式，覺得這樣組合既發(fā)揮了晶體管后級功率輸出大，瞬態(tài)響應(yīng)好的特點(diǎn)，又領(lǐng)略了電子管前級音色甜美、醇厚的“韻味”。不過這種搭配也并不是“金科玉律”，因?yàn)榫唧w的前級與后級都有各自的特點(diǎn)，而對音色的偏愛又因人而異，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的功率來推動(dòng)。要得到100dB的聲壓,那就需要10W的功率來推動(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的功率來推動(dòng)了。大多數(shù)音箱的靈敏度約為85dB—90dB，對這些音箱來說,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)稱為阻尼系數(shù)，這是表示對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。一般說來，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)。那么就沒有必要去要求功放有更大的功率輸出。可是如果功放的素質(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)功放為甲類輸出或是電子管功放,則不需要有過多的輸出功率余量，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?，而是要改善功放對音箱的適配狀態(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，那么就沒有必要對這臺(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。

電子管功放輸出級的特點(diǎn)電子管功放的功率輸出級有三種電路類型，一類是有輸出變壓器的推挽輸出電路。這類輸出電路類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。一般說對膽機(jī)音色有興趣的音響愛好者來說，這類輸出級的膽機(jī)很合適。不過這類功放的，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。

另一類功率輸出級的電路類型是單端甲類電路。這類電路也有變壓器，但這類電路的輸出變壓器中有很大的直流成分，對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。另外對供電電源的要求也比較高。這類輸出電路的特點(diǎn)是二次諧波成分比較多，盡管這是一種諧波失真，但對音樂信號來說，二次諧波是高度的諧合音，所以聽起來很入耳。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)功放級采用三極管時(shí)，人聲聽起來很甜美，室內(nèi)樂中的弦樂聽起來也很細(xì)膩，或者說，這類功放的聲音很有味道。但是這類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，在放送大型管弦樂曲時(shí)就比較勉強(qiáng)了。這類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)此類功放，想來是在音色上互有所補(bǔ)，不過，這也說明此類功放的音色特點(diǎn)確有動(dòng)人之處。

還有一類電子管功放的輸出級電路是OTL電路，所謂OTL電路就是無輸出變壓器電路。現(xiàn)代的晶體管功放輸出級幾乎全是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電路有很大的提高，這類輸出電路的功放聲音極有特色,和前面兩類輸出電路相比，它有宏偉的氣勢和寬闊的聲場，和晶體管功放相比它的音色又溫暖、細(xì)膩。這類功放由于沒有輸出變壓器，所以能夠適應(yīng)較寬范圍的音箱阻抗。但是這類輸出級的功放電源效率低，設(shè)計(jì)、工藝、調(diào)試都比較復(fù)雜，目前這類輸出電路的功放僅見于一些高檔機(jī)種中，很難見到低價(jià)位的普及型機(jī)種。

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