HIFI入门介绍文章(2)-浅谈功放

Posted on February 10, 2007

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功放的工作原理其实很简单,就是将音源播放的各种声音信号进行放大,以推动音箱发出声音。从技术角度看,功放好比一台电流的调制器,它将交流电转变对直流电,然后受音源播放的声音信号控制,将不同大小的电流,按照不同的频率传输给音箱,这样音箱就发同相应大小、相应频率的声音了。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能,不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。按当前音响消费的需求,民用音响中的功放已基本定型为两大类,即纯音乐功放和家庭影院AV功放。

纯音乐功放

纯音乐功放在设计上强调最低的信号失真,忠实地表现出音乐的场面、细节和演奏、录制的技巧以满足人们对音乐的最佳欣赏要求,这就是人们常说的HI-FI(hi-fidelity,高保真)。在设计和生产上,纯音乐功放的要求极为严格。纯音乐功放品质的高低并不完全由它的技术指标所决定,不能简单地看它标注的功率多少高,频响多么宽,失真多么低,而应该特别注重其设计生产工艺和音乐的解晰力。比如技术指标并不太高的胆机就要比很多晶体管功放声音好听。

AV功放

一般来说包括功放部分和信号处理部分。其功放部分原理上与传统功放没有什么区别,只不过增加了几个声道,也就是将几个功放结合在了一起;其信号控制处理部分涉及信号的音频、视频选择、信号解码处理、信号声场处理以及收音、监听等功能。一般一台高品质的AV功放首先应该在影视节目的信号处理上有较好的声场还原,声道隔离度要高,气氛渲染也不能太夸张;其次在功放部分的音质表现上,尤其是主声道的音质要求尽量接近较好的纯音乐功放。 

功放的分类

功放一般分为前级功放、后级功放与合并级功放。合并机就是把前级、后级集于一身的机器。前级是用来把信号作初步放大、调节音量的;而后级则是把前级来的信号作大量放大来推动扬声器。

前级也分为有源及无源两种。有源的前级是使用电源把信号放大,而无源的前级就只有调节音量的功效。老实讲,现今成功的无源前级不多,因为音源与后级的内阻有很大分别,只靠一个音量开关把音源与后级连接起来,内阻的差别会使动态、细节、频应尽失!有源的前级除了调节音量外,还可作初部广大及降低音源及后级间内阻之别,即用作缓冲。

后级是把从前级来的信号放大给杨声器用的,后级必须够力去推动扬声器。所谓够力,不是指越大声越够力。必须有能力去支持整个乐团的大场面而不失其细节。
分开前、后级比合并机好,因为各自有更大的空间去造得更精密。而两者间也更少干扰,细节表现较多;而且,分开前后级会发烧友有更多推动机的选择,更多东西可玩儿。

功放的工作方式

1. A类功放(又称甲类功放)

A类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。
A类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真tching Distortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊,A类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。
A类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大,这让制造成本增加,售价也较贵。一般而言,A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。

2. B类功放(乙类功放)

B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时,输出晶体管不导电,所以不消耗功率。当有讯号时,每对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真,因此形成非线性。纯B类功放较少,因为在讯号非常低时失真十分严重,所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%,产生的热量较A类机低,容许使用较小的散热器。

3. AB类功放

与前两类功放相比,AB类功放可以说在性能上的妥协。AB类功放通常有两个偏压,在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管。它在讯号小时用A类工作模式,获得最佳线性,当讯号提高到某一电平时自动转为B类工作模式以获得较高的效率。普通机10瓦的AB类功放大约在5瓦以内用A类工作,由于聆听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,是一种颇为合乎逻辑的设计。有些AB类功放将偏流调得甚高,令其在更宽的功率范围内以A类工作,使声音接近纯A类机,但产生的热量亦相对增加。

4. C类功放(丙类功放)

这类功放较少听说,因为它是一种失真非常高的功放,只适合在通讯用途上使用。C类机输出效率特高,但不是HI-FI放大所适用。

5. D类功放(丁类功放)

这种设计亦称为数码功放。D类功放放大的晶体管一经开启即直接将其负载与供电器连接,电流流通但晶体管无电压,因此无功率消耗。当输出晶体管关闭时,全部电源供应电压即出现在晶体管上,但没有电流,因此也不消耗功率,故理论上的效率为百分之百。D类功放放大的优点是效率最高,供电器可以缩小,几乎不产生热量,因此无需大型散热器,机身体积与重量显著减少,理论上失真低、线性佳。但这种功放工作复杂,增加的线路本身亦难免有偏差,所以真正成功的产品甚少,售价也不便宜。
有一些D类功放集成块音色音质很好,不过它们现在还只应用在汽车音响中,一些有兴趣的DIY高手把它们改制到了家用音响中。 

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