功放的作用是什么及功放工作原理解析-電子常識

功放

功放的作用及工作原理介紹。功率放大器簡稱功放，一般特指音響系統中一種最基本的設備，俗稱“擴音機”，它的任務是把來自信號源（專業音響系統中則是來自調音臺）的微弱電信號進行放大以驅動揚聲器發出聲音。還可以指其他進行功率放大的設備。

功放的作用

功放的作用就是把來自音源或前級放大器的弱信號放大，推動音箱放聲。一套良好的音響系統功放的作用功不可沒。

功放，是各類音響器材中最大的一個家族，其功放的作用主要是將音源器材輸入的較微弱信號進行放大后，產生足夠大的電流去推動揚聲器進行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動態以及不同的使用范圍和控制調節功能，不同的功放在內部的信號處理、線路設計和生產工藝上也各不相同。

功率放大器的作用

前級功放：前級功放的作用是對信號源傳輸過來的節目信號進行必要的處理和電壓放大后，再輸出到后級功放。它就像鐵路岔道一樣，控制切換哪一路音源信號接入功放，哪一路音源信號與功放斷開。

后級功放：后級功放的作用，是進行單純功率放大的部分，它的作用就是盡可能原原本本地放大來自于前級的信號，我們對后級的要求是，放大倍數盡可能高，而放大后信號的失真程度應盡可能低。除放大電路外，還設計有各種保護電路，如短路保護、過壓保護、過熱保護、過流保護等。

放大音量：功率放大器最主要的作用就是用來放大音量的，一般就是使用在家用音響以及各種音響設備上的。功率放大器的安裝也是比較簡單的，很多的音響設備都會自帶一些功率放大器，但是由于不能滿足需要所以一些人會自己安裝一個功率放大器。

提高音質：功率放大器除了放大音量之外，還具有提高音質的作用。但是需要注意的是只有正確的安裝了功率放大器，它才能夠有效的提高我們的音響系統的音質。

功放的工作原理

功放的工作原理其實很簡單，就是將音源播放的各種聲音信號進行放大，以推動音箱發出聲音。我們以常見的D類功放工作原理來詳細解說：

D類功放是放大元件處于開關工作狀態的一種放大模式。無信號輸入時放大器處于截止狀態，不耗電。工作時，靠輸入信號讓晶體管進入飽和狀態，晶體管相當于一個接通的開關，把電源與負載直接接通。理想晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電，實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種耗電只與管子的特性有關，而與信號輸出的大小無關，所以特別有利于超大功率的場合。在理想情況下，D類功放的效率為100％，B類功放的效率為78．5％，A類功放的效率才50％或25％（按負載方式而定）。

D類功放實際上只具有開關功能，早期僅用于繼電器和電機等執行元件的開關控制電路中。然而，開關功能（也就是產生數字信號的功能）隨著數字音頻技術研究的不斷深入，用與Hi－Fi音頻放大的道路卻日益暢通。20世紀60年代，設計人員開始研究D類功放用于音頻的放大技術，70年代Bose公司就開始生產D類汽車功放。一方面汽車用蓄電池供電需要更高的效率，另一方面空間小無法放入有大散熱板結構的功放，兩者都希望有D類這樣高效的放大器來放大音頻信號。其中關鍵的一步就是對音頻信號的調制。

圖1是D類功放的基本結構，可分為三個部分：

功放的作用

圖1 D類功放基本結構

第一部分為調制器，最簡單的只需用一只運放構成比較器即可完成。把原始音頻信號加上一定直流偏置后放在運放的正輸入端，另通過自激振蕩生成一個三角形波加到運放的負輸入端。當正端上的電位高于負端三角波電位時，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號為零、直流偏置三角波峰值的1／2，則比較器輸出的高低電平持續的時間一樣，輸出就是一個占空比為1：1的方波。

當有音頻信號輸入時，正半周期間，比較器輸出高電平的時間比低電平長，方波的占空比大于1：1；負半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號幅度高于三角波幅度的時間卻大為減少，方波占空比小于1：1。這樣，比較器輸出的波形就是一個脈沖寬度被音頻信號幅度調制后的波形，稱為PWM（PulseWidthModulaTIon脈寬調制）或PDM波形。音頻信息被調制到脈沖波形中。

第二部分就是D類功放，這是一個脈沖控制的大電流開關放大器，把比較器輸出的PWM信號變成高電壓、大電流的大功率PWM信號。能夠輸出的最大功率有負載、電源電壓和晶體管允許流過的電流來決定。

第三部分需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來。方法很簡單，只需要用一個低通濾波器。但由于此時電流很大，RC結構的低通濾波器電阻會耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當占空比大于1：1的脈沖到來時，C的充電時間大于放電時間，輸出電平上升；窄脈沖到來時，放電時間長，輸出電平下降，正好與原音頻信號的幅度變化相一致，所以原音頻信號被恢復出來，見圖2。

功放的作用