功放都一样吗 什么是功放?A类B类真的有差别吗?

小编 2024-10-06 技术分享 23 0

什么是功放?A类B类真的有差别吗?

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,我们先来简单介绍一下什么是功放吧。

▲功放就是把声音变大嘛,道理我都懂啊

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。

接下来介绍不同类型的功放,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最高的一种放大方式,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类有最好的线性度,而不会产生B类、AB类的交互失真(CrossoverDistortion)问题。

▲A类扩大能在放大输入讯号(蓝色)的同时,达到最小失真的输出讯号(绿色)

虽然A类能提供最低失真的音色,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。

线性度: ★★★★★

效率: ★

▲说到A类放大音箱第一个会想到的就是MATCHLESS了

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。

B类的设计方式让他的声音注定会失真,比较多使用在FM收音机或床头音响这类对音色比较不要求的产品。

线性度: ★★

效率: ★★★★

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(CrossoverDistortion)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

和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类(效率约50%~70%),算是介在A类和B类之间的设计,顾名思义。

AB类功放常见于家庭剧院和乐器用的音箱,许多经典的电吉他音箱如Fender Twin Reverb和Vox的AC-30都是采用AB类放大。

线性度: ★★★★

效率: ★★★

▲深受吉他手喜爱的Fender、Marshall、Vox经典款音箱几乎都是AB类放大。

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。

线性度: 无

效率: ★★★★★

▲近期讨论度颇高的Bluguitar AMP1,D类放大的特性让他能以便携的体积做出巨大的音色。

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。也希望各位在看完这篇文章后,能根据自己的需求找到最适合的功放种类喔。

来自atb1987

浅谈音响系统的三大件的选择(二)——功放

润丰名线坊

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功放的重要性及多少预算合适?

功放与音箱的正确匹配是一套系统正常发挥的关键!但这并不意味着功放功率越大越好,除非你的音箱需要,否则多余的功率起不了太多作用。

一方面,功放除了功率外,控制力(或驱动电流)也尤其重要。但很遗憾,很少有功放厂标这个参数。但很多功放标注比如:100W/8欧,200W/4欧,400W/2欧,这表明这台功放的控制力十分强大。虽然其标称功率或许并不高,但其对音箱控制力非常好。

另一方面,失真度(THD)也很重要。大多数功放都标注THD:0.01%时的功率,也就是RMS功率。而一些品牌常常标THD为1%甚至10%时的功率唬人,以日系为主,AV功放常常都是120W每声道,仔细一看,THD为10%,折换成0.1%时,连40W都得打问号。

因此,在功放上花多少预算,更多取决于你的音箱。一些低效率的音箱往往需要数倍于音箱价格的功放才能推好。而一些高效率的音箱,几瓦的单端胆机也可以推得很棒了(这个并不太贵,万余元就非常好了)。

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功放的种类和特点?

现在的hifi功放大致可以分为晶体管机(石机)和胆机两种,按电路结构可以分为甲类(胆机叫单端)、甲乙类(AB类,胆机叫推挽类)和D类几种。

其中音质最好的无疑是甲类(单端),其具有最好的音色、解析及最强的推动力和过载能力,但由于效率极为低下,所以功率都做不大,而且成本极为高昂。

甲乙类(AB类)功放效率比较高,功率也能做得比较大,成本也较为合理,音色也能做得很好,是现在主流功放的主要形式。

S125甲乙类纯后级

D类功放的效率极高,成本也能做得很低。它的另一个特点是可以做得很小。因此广泛用于有源监听,也有少部分厂家采用此类形式。虽然近些年进步比较大,但总体音色和过载能力都不强,这也是有源音箱声音不好的原因之一。

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你需要一台什么样的功放?

功放的选择与你的音箱选择息息相关,如果你选择的是效率很高(即灵敏度高),阻抗合适的音箱,不需要多大功率就能推得很好了。这时功放的音色比功率更为重要。

不过,高灵敏度往往是有代价的,失真可能更大,解析可能更差,低频下潜也不足(不然效率高的音箱早一统天下了)。很多名气很大的音箱灵敏度都不高,而且阻抗还往往变化很大(不是标称阻抗,扬声器随频率增加的阻抗是一条曲线而非直线)。这时你需要一台控制力很高的功放来推动音箱。

音箱的灵敏度是易推性的重要参数,不过,单元大小也很重要。一般来讲,对于5寸的音箱灵敏度高于86db就不算难推的了,而同样对3寸单元,83灵敏度也会很好推动。对6.5寸箱,88db就不算难推了。8寸大约可以做到90甚至更高。因此,不能单独只看灵敏度,也要看口径大小,10寸90db的音箱所需的功率要远远大过6.5寸86db的音箱的。

另一方面,阻抗是8欧、6欧、4欧也一样影响易推性。阻抗越低,功放输出功率越大,但需要注意的是,越低阻抗的音箱,需要控制力越高的功放来推动。

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石机还是胆机?

很多人都有胆机情怀,包括笔者自己,但并不是所有的音箱都适合胆机。一般来讲,扬声器阻抗变化大的话,胆机就不太适合了,具体涉及到扬声器与功放的阻尼系数的匹配问题。不过,现在的音箱,大多都既适合石机又适合胆机的,除非特别标明。

很多人都喜欢胆机的味道,但是,很多推挽式的胆机其实一点胆味都没。反倒是很多石机尤其是甲类石机,很有胆味呢。所以如果真喜欢胆味,甲类单端也是个好选择。

不过,最好听的甲类功放的价格也最为夸张。石机哪怕50W的甲类,体积都是巨大。而胆机单端不仅功率小,而且价格巨贵,并不适合拿来推动效率较低的音箱。

由于胆机有良好的过载能力(过载后不会导致失真急剧增加),而且胆机失真多是偶次失真(这种失真很讨喜),因此胆机的功率要比实际的看起来大很多。同样的,A类石机的过载能力也要明显强过AB类。大致的看法是,胆机和A类石机的功率要按标称乘3到4左右AB类功放才能比。

如果从音色的角度来讲,功放大致的音色好坏是:单端胆>甲类石机>推挽胆机>AB类石机>D类。不过,哪怕同样种类的机器,音色相差也是极大的。因此并不是任何胆机都比AB类晶体管机都好的,反例是枚不胜数的。但D类基本上都是垫底,哪怕价格很高的也很少有很好的。这个先天的劣势,后面要改善很困难。

从动态的角度上说,大功率石机无疑具有最好的动态,但好的胆机一样可以不落下风。而D类功放,在这方面表现力也是最差的。

图文来源于网络,侵删

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