音頻功放，顧名思義，是對音頻信號進行功率放大的放大器。從早期簡單的A類、B類已經發展到現在的G類，甚至還有W類。音頻的輸入輸出也從早期的純模擬信號，演化到現在的數字/模擬并存。效率越來越高，諧波失真越來越小，保真度越來越高。本文把功放的發展從結構和基本特征做了分析（文中部分內容來自于網絡）。

　　功放的定義

　　功率放大器簡稱功放，俗稱“擴音機”，是音響系統中最基本的設備，它的任務是把來自信號源的微弱電信號進行放大以驅動揚聲器發出聲音。

　　其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。

　　功放的分類

　　功放的分類方式有很多種，一般會按照功放管的導電方式不同進行劃分。通常分為A類（甲類）、B類（乙類）、AB類（甲乙類）、D類（丁類），以及后來發展的G類、H類等類型。

　　A類功放

　　A類放大器的特點是不論是否輸入信號，其輸出電路恒有電流流通，而且這種放大器通常是在特性曲線的線性范圍內操作，以求放大后的信號不失真。

　　所以它的優點是：失真度小，信號越小傳真度越高。最大的缺點是效率低，最大只有25%，不輸入信號時絲毫不降低消耗功率，極不適合做功率放大。但因其高傳真度，部分高級音響器材仍采用A類放大器。

　　由于無論有沒有信號輸入，A類功放的電流損耗都一直很大，會產生很大的熱量。所以當使用A功放的時候，需要有很好的散熱環境。下圖是A類功放的工作區間的示意波形，以及A類功放的一般實現方式，分別為“共集電極”、“共發射極”。

　　A類功放工作區間

　　A類功放的輸出幅度為Vp，輸出負載平均功率PL，電源輸入功率為Ps，工作效率為η，則可以得到以下表達式：

　　PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Iq；η=Pl/Ps，所以，可以推算出來，當Vp=VCC，而且Vp=IQ*RL時，A類功放有最大的工作效率，為25%。

　　B類功放

　　B類功率放大器是工作點在特性線極端處的一種放大器。當沒有信號輸入時，輸出端幾乎不消耗功率。根據定義，靜態工作點為0，信號以一PNP型BJT與原射級跟隨器相接，形成所謂的“互補式射級跟隨器”又稱為“B類推挽式放大器”。

　　其動作原理，在Vi的正半周其間，Q1導通且Q2截止，所以，形成圖4的輸出端正半周正弦波；同理，當Vi為負半周時，Q1截止而Q2導通，結果形成輸出端負半周正弦波，如圖4虛線部分所示。

　　由于B類推挽式放大器在無輸入信號時不消耗功率，因此它較A類放大器有更高的最大效率可達78%。然而，由于推挽式放大器的信號振幅范圍有一段是在特性線的非線性區域上，因此導致嚴重的失真，如下所示，這種失真我們稱它做“交越失真”（Cross-Over Distortion）。

　　B類功放實現

　　B類功放工作區間

　　設輸出信號為Vp*sinωt，輸出負載平均功率PL，電源輸入功率為Ps，工作效率為η，則可以得到：

　　PL=Vp*Vp/（2*Rl）；Ps=2*Vcc*Vp/（π*Rl）；η=Pl/Ps，當Vp=VCC時，B類功放有最大的工作效率，78.5%。

　　AB類功放

　　前面提到的B類推挽式放大器的交越失真，是由于信號大小在-0.6V《Vi《0.6V之間時，Q1、Q2皆無法導通所引起的。因此，如果我們在Q1及Q2的Vbe之間加上兩個0.6V的電壓，使輸入信號在±0.6V之間大小時，Q1、Q2也可以導通，以降低失真，這種情形，就是AB類放大器，如上圖所示。

　　AB類放大器所產生的失真雖然比B類放大器小，但這項改進所付出的代價是靜態功耗的浪費及效率的損失。所以，AB類功放的效率會處于A類和B類之間。

　　主要區分點A類放大器B類放大器AB類放大器

　　工作點位置負載線中點負載線截止點負載線中點與截止點之間

　　失真度失真最小失真度略高于AB類，有交叉失真可消除交叉失真

　　功率轉移效率效率最低，在50%以下效率約為50%至78.5%效率略低于B類

　　主要用途失真度低的小功率放大器大功率放大器一般的音響擴大機

　　D類功放

　　前面提到的A類、B類、AB類功放，都可以看做是模擬功放。因為它們的輸入和輸出都是模擬態的聲音電信號，經過模擬功放進行放大，不涉及調制、濾波、編解碼等處理過程。而D類功放則可以稱為是最簡單的數字功放（也有人把它叫做PWM功放，不算是嚴格的數字功放）。

　　D類功放接收模擬音頻信號，用內部三角波發生器產生的三角波和它進行比較，其結果就是一個脈寬調制信號（PWM），然后將PWM信號放大并還原成模擬音頻信號。因此，D類功放是用脈沖寬度對模擬音頻幅度進行模擬的，其信息的傳遞過程是模擬的、非量化的、非代碼性的。并且由于目前器件性能的限制，PWM功放不可能采用太高的采樣頻率，在性能指標上尚達不到Hi-Fi（高保真）級的水平。D類功放效率一般可以達到80%~90%以上。由于其較高的效率，大幅度降低了對于環境散熱性能的要求，所以目前便攜式的產品中，D類功放成為主流。

　　D類功放實現和PWM波形

　　對D類功放來說，比較器和三角波信號組成了固定頻率的PWM電路，用三角波信號對音頻輸入信號進行調制（三角波頻率遠高于音頻輸入信號，一般三角波的頻率在25KHz~1.5MHz

　　之間）。輸入信號幅度越大，產生的PWM波脈沖寬度就越寬。

　　D類放大器在工作時，輸出P型、N型功率開關管均處于開關狀態。理想狀態下，功率開關管導通電阻為0Ω，沒有電壓損耗。關斷時，開關管電阻為無窮大，沒有電流流過。因此，D類功放的效率在理論上可以達到100%。但是，在實際應用中，由于受器件特性限制（如開關速度、漏電流、導通電阻不為零等），實際的工作效率可以達到90%以上。D類功放的一般設計架構如下圖所示，在實際設計中，還會加入過溫保護、過流保護等保護電路。

　　G類功放

　　為了提高功放的效率，發展了G類功放，G類功放于1976 年由日立公司提出，它的主要原理是為功放提供多個電源電壓，根據輸入音頻信號的大小來選擇所需要的電源電壓。當輸入信號較低時，提供電路小的電源電壓，反之，則提供高的電源電壓。由于音頻信號有非常高的峰值率（Peak-to-Mean Ratio）的特點，G 類功放這一靈活選定電源電壓的工作方式可以有效地降低功耗，提高效率。因此G 類功放最近幾年正在越來越廣泛應用于高功率音頻功放系統當中。

　　主要的特點是：功放按照信號的要求，由高電壓電源或者低電壓電源供給。由于音樂的峰值與有效值的比值很大，所以，可以借助G類功放來改善效率狀況。

　　在絕大部分時間內，G類功放的功率輸出大大低于峰值功率電平。當偶爾有大功率峰值出現的時候，放大器必須借助某種機制，能立即提供大功率輸出，內部能耗也同時增大，這種大功率輸出僅發生在很短的時間內。

　　G類功放的定義，和目前的帶電荷泵+AGC的處理方式比較類似，所以業內很多廠家都把升壓（ChargePump或者Boost）+AGC控制的特性的功放定義為G類功放。