更新时间：2023-11-07 22:33
功放是功率放大器（功率 Amplifier）的简称，俗称功放机，是指为了让扬声器输出较大响度的声音而将驱动扬声器的音频信号的电功率进行一定程度放大的设备。它通常由前置放大器、驱动放大器和末级功率放大器3个模块组成。作用是放大调音台或周边设备（信号处理设备）送来的低电平音频信号，使它的输出功率足以驱动配接的扬声器负载。
功放的形式多种多样，如按使用方式不同分为台式、壁挂式、便携式和腰挂式；按模块结构形式不同分为分级式（前置功放、后级功放）和一体式；按音频信号形式不同分为模拟式和数字式；按功率元件形式不同分为晶体管式、电子管式和集成电路式；按功率管偏置方式不同分为甲（A）类功放、乙（B）类功放、甲乙（AB）类功放、丙（C）类功放和丁（D）类功放；按用途不同分为Hi-Fi（Hi-Fi） 功放和影音（AV）功放等。
功放的主功能是对音频信号进行功率放大，发烧级或专业级的功放一般都只有主功能，而一些家用级、会议扩音功放除了主功能外，一般还有多路信号的输入选择、调音等辅助功能。
1883年，饱受碳丝灯泡寿命问题困扰的托马斯·爱迪生突发奇想，他在真空电灯泡内部碳丝附近安装了一小截铜丝，希望铜丝能阻止碳丝蒸发，但毫无悬念，碳丝再一次蒸发了。不过他却发现，那根没有连接到电路的铜丝竟然产生了微弱的电流。尽管当时他并没有特别重视这一现象，但这位敏感的发明家仍然为这一发现申请了专利。
此后，这一现象被称为“爱迪生效应”，而这一现象发生的原因就是热能使得物体上的电子克服束缚势能，通过热激发产生载流子。受此启发，英国物理学家约翰·弗莱明在1904年发明了世界上第一个电子管——真空二极管，并获得了这项发明的专利权。真空二极管也被视作开启电子时代的鼻祖。
1906年，美国工程师李·德·福雷斯特在弗莱明二极管的基础上又多加入了一个栅极，发明出新型的真空三极管，使得真空管在检波和整流功能之外，还具有了放大和震荡功能。福雷斯特于1908年2月18日拿到了这项专利。
1911年，加入联邦电报公司的福雷斯特，再次改进了真空三极管的排列方式，发明了二十世纪最重要的一个电子器件——电子放大器，可以大幅改进电报信号的输出质量。也正是基于这些功能，真空三极管被人们认为是电子工业诞生的起点。
二十世纪初，随着真空三极管的发明，人们已经意识到可以实现电子信号传递和放大的三极管可以用于模拟计算。模拟计算的原理就是通过具体的电压值来表示物理世界的数量值，再通过真空三极管这一的电子器件组成的系统，按照加减乘除等数学运算法则来对电压进行变化，最终得到一个同样用电压值表示的运算结果，这样就使用电子器件完成了对物理世界的模拟和分析。这一器件被称为“运算放大器”。
真空电子三极管的发明，开创了人类电声技术的先河。20世纪中叶，世界各国电子管功放蓬物发展，人们为了追求Hi-Fi的音响效果，至20世纪50年代电子管放大器的发展达到了一个高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。
最早的真空三极管的信号放大作用，被贝尔实验室用于电话通信中，解决了弱信号的远距离传输问题，但是放大器的增益仍存在不稳定的问题。1927年，时年29岁的年轻工程师布莱克开始着手研究这一问题，提出了负反馈放大器的解决方案，并在1936年将负反馈放大器引用在电话机的放大线路中。
1945年，威廉·肖克利牵头成立了固体物理研究小组，并和化学家斯坦利·摩根、固体物理学家约翰·巴丁、实验物理学家瓦尔特·布莱特等人一起开始了对于半导体材料的研究。经过多次失败，他们尝试用锗和硅来制造半导体放大器。
1947年的12月23日下午，瓦尔特·布莱顿和希尔伯特·摩尔在实验室，再次进行半导体放大实验。他们将这个装置的一端连接到一个麦克风，另一端连接到一副耳机。摩尔与布莱顿用麦克风讲话，其他人则从耳机里听到了他们被放大了18倍的声音。这一实验的成功标志着第一个具有放大功能的基于锗半导体的点接触式晶体三极管的诞生，这一天被视为晶体管的诞生日。
美国的Acrosound公司是最早研制Ultra Linear超线性功放的始祖，并于1951年首先在美国的《Audio Engineering》 杂志上发表了超线性功放电路。
20世纪60年代有人提出了数字功放的概念，由于当时技术条件的限制，进展一直较慢。1978年以后，超甲类、新甲类等放大器以其高效率、 低失真等特点成功地解决了甲类、乙类放大器不能两全其美的问题。
1983年，M.B.Sandler等学者提出了D类放大的PCM（脉码调制）数字功放的基本结构。主要技术要点是如何把PCM信号变成PWM（脉冲调宽信号）。美国Tripass公司设计了改进的D类数字功放，取名为“T”类功。到了20世纪90年代，许多晶体管音频功放的指标已相当高：输出功率超过100W、谐波失真低于0.01%、频响范围5Hz~20kHz、信道分离度和信噪比大于90dB等等，这些指标使晶体管音频功率放大器的音色能与电子管音频功率放大器相媲美。1999年意大利powersoft公司推出了数字功放的商业产品，从此，第四代音频功率放大器，数字功放进入了工程应用，并获得了世界同行的认可。
20世纪90年代，中国的电子管音响也进入了辉煌时期，以广州市、深圳、珠海市地区为代表的电子管音频功放发展迅速。随着半导体工艺技术的不断完善，集成电路以其质优、价廉的特点，开始应用于音频功率放大器。最初的集成电路音频功率放大器均以厚膜电路为主，由于音频专用集成运算放大器和由场效应管制作的集成音频功率放大器的面市，这个局面已被打破。
2017年，中国电子科技集团有限公司54所正式启动两款大功率固态功放的研制工作，于2018年10月，成功自主研发两款不同频段的大功率固态功放，兼具维修方便、可靠性更高、寿命更长等优点。
低频放大器输出虽然可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是它的带负载能力还很差，它的内阻比较大，只能输出不到lmA的电流，故不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。功率放大器是将前级音频信号加以放大，保证收音机有足够的电流以达到所需的输出功率，使扬声器发出声音。
超外差收音机末级推挽电路的静态电流为4~10mA，实际上是甲乙类工作状态，但一般仍把它称为乙类推挽放大器。
如上图功放电路，要求两只推挽管Q7、Q8。参数基本相同。并且在无信号输入时，静态电流应较小，电路中R15是偏置电阻，可调节Q7、Q8。静态电流的大小，一般取IC7、IC8=4~10mA， C17是退耦电容，使输出变压器一次绕组的中心抽头交流接地，并使功放级电源稳定。
二极管VD3起稳定晶体管Q7、Q8。工作及温度补偿作用。Q7、Q8基极工作电压由VD3的导通电压提供。当环境温度升高时，Q7、Q8基极工作电流会增大，同时VD3随温度的升高而管压降变小，造成偏置电压减小，使Q7、Q8基极电流减少，使集电极电流也随之减少，起温度补偿的作用，从而使推挽功率放大器工作稳定。
B3是自耦输出变压器，可提高音频信号的输出效率。当信号输入时，输入变压器的二次绕组将引出两个信号，并分别加到Q7、Q8的基极，由于两个信号幅值相同、相位相反，因此两只管子将交替工作，一个放大正半周的信号，另一个放大负半周的信号。在输出变压器的输出端便可得到完整的正弦信号信号电压。由于充分利用了每只管子进行放大，所以输出信号幅度很大。
功放驱动激振器产生激振力的步骤是：
功放通常由前置放大器、驱动放大器和末级功率放大器3个模块组成。其中：
激振器激励被测结构的能量由功放提供，而且激励的频率也由功放控制。功放的面板应包括：
此项功能设置分3种选择：
其中有一些些还设置为分频点可调式，可按不同的系统设计进行设定分频点，有些则固定在80Hz、100Hz、120Hz频率上。
有RCA信号（低电压）和主机扬声器线（高电平）两种输人方式。其中要获得良好的音质可选择RCA信号输人（理想的频响以及优异的信噪比，但前提是主机是RCA输出），若主机无RCA输出或保留原车主机的情况，就只有选用带高电平输人的功放。另外，很多功放产品都带-组或两组的信号输出，将信号传送到另一台功放，这不仅可以节省分音器的费用，而且可以保证有出色的音质，因为不同的商家在信号输出不够分配时所采用的做法各异，有的处理手法会令音质变差。.
此旋钮是用于调整功放的输人电压与主机传输过来的信号电压达到最理想的匹配状态，以保证声音不会有任何的失真。
当功放采用桥式接法后，输出功率-般可以提高2倍，从而使它在需要的时候又多了种用途（如用来推动超低音扬声器）。
有相当部分产品设置有低音高音调节，可分别在45Hz、10kHz两个频率进行提升或衰减，调整范围在0~ 12dB之间，能令重播的低音更加丰满、深沉，高音更加清晰、透明。
定阻输出的功率放大器，要求负载的阻抗恒定。定压输出的功率放大器，由于放大器内采用了较深的负反馈装置，这种深负反馈量一般在10dB~20dB，因此，放大器的输出阻抗较低，负荷在一定范围内变化时，其输出电压仍能保持一定值，音质也可保持不变。
定压式功放包括混合式放大器和纯功率放大器两种类型，混合式放大器是将前置放大器与定压式功率放大器合并在一起，可直接放大话筒、线路输入等信号；纯功率放大器仅仅只是包含功率放大部分，通常用于系统的末级功率驱动和线路的接力放大。
移频功放除了普通功放的放大信号驱动扬声器扩声的功能外，还能有效的抑制现场啸叫，保证语音的传输质量，即使在环境较差的场合，也能极大限度地抑制回啸，保护音响设备不会因啸叫而烧坏。
移频功放广泛应用于高档多媒体电教室、培训室，小型会议室或其他简单扩声场合，话筒可直接接入移频功放，还能有效抑制话筒对音箱产生的啸叫，并且支持背景音乐接入进行扩声。
按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类功放（又称D类）。
甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦信号的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一 类放大器。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式；推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂” 轮流放大输出的一类放大器，每一臂的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
甲乙类功放介于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。甲乙类功放有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了广泛的应用。
丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号。该电路具有效率高、体积小的优点。许多功率高达1000 W的丁类放大器，体积只有VHS录像带那么大。这类放大器不适宜用作宽额带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。
按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。
单端放大器的输出级由一只放大元件（或多只元件但并联成一）完成对信号正负两个半周的放大。单端放大机器只能采取甲类工作状态。
推挽放大器的输出级有两个“臂”（两组放大元件），一个“臂”的电流增加时，另一个“臂”的电流则减小，二者的状态轮流转换。对负载而言，好像是一个“臂”在推，一个“臂”在拉，共同完成电流输出任务。尽管甲类放大器可以采用推挽式放大，但更常见的是用推挽放大构成乙类或甲乙类放大器。
一套良好的音响系统，功放的作用功不可没。按照使用元器件的不同，功放可分为“胆机”（电子管功放）、“石机”（晶体管功放）和“1C功放” （集成电路功放）。由于新技术、新概念在“胆机”中的使用，使得电子管这个古老的真空器件又大放异彩。“1C 功放”由于其音色比不上其他两种功放，所以在HI-FI（Hi-Fi）功放中很少看到它的影子。
按功能不同，可以前置放大器（又称前级）、功率放大器（又称后级）与合并式放大器。
功放大体上可分为“专业功放”“民用功放”“特殊功放”三大类。
专业功放一般用于会议、演出、厅、堂、场、馆的扩音。设计上以输出功率大，保护电路完善，良好的散热为主。大多数“专业功放”用于高保真重放时，声音干硬不耐听。
民用功放又可分为“HI-FI功放”“AV功放”“KALAOK功放”，以及把各种常用功能集于一体的“综合功放”。
“AV”（ Audio Video）即音频。AV功放是专门为家庭影院而设计的，一般都具备4个以上的声道数及环绕声解码功能，且带有一个显示屏。该类功放以真实营造影片环境声效让观众体验影院效果为主要目的。
AV功放从诞生到现在，经历了杜比实验室环绕——杜比定向逻辑——AC-3——DTS的进程。AV功放与普通功放的区别在于，AV功放有AV选择杜比定向逻辑解码器、AC-3、DTS解码器、五声道功率放大器，以及画龙点睛的数字声场（DSP）电路，可为各种节目提供不同的声场效果。但是由于AV功放在信号流通环节上，经过了太多而且复杂的处理电路，使声音的“纯净度”受到了过多的“染色”，所以用AV功放兼容HI-FI重放时效果不理想。这也是很多HI-FI发烧友对AV功放不屑一顾的原因。
Hi-Fi 是英文Hi-Fi CAMP的缩写，意为Hi-Fi，是指逼真地还原音源信息，即“原汁原味”。它要求音响设备在重放过程中，对声音信号各项指标不失真地放大、处理，以还原声源的本来面貌，强调的是“原汁原味”，大多用于欣赏音乐。Hi-Fi功放是为高保真地重现音乐的本来面目而设计的放大器，一般为两声道设计，且没有显示屏。
KALAOK功放与一般功放的区别在于“KALAOK功放”有混响器、变调器和话筒放大器。
特殊功放，顾名思义，就是使用在特殊场合的功放，如警报器、车用低压功放等。
功率放大器的性能指标很多，有输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗、阻尼系数等，其中以输出功率、频率响应、失真度三项指标为主。
输出功率是指功放输送给负载的功率，以瓦（W）为基本单位，功放在放大量和负载一定的情况下，输出功率的大小由输入信号的大小决定。过去，人们用额定输出功率来衡量输出功率。现在由于Hi-Fi度的追求和对音质的评价不一样，采用的测针方法不同，因此形成了许多名目的功率称呼，应当注意。
额定输出功率是指在一定的谐波失真指标内，功放输出的最大功率。应该注意，功放的负载和谐波失真指标不同，额定输出功率也随之不同。通常规定的谐波失真指标有1%和10%。由于输出功率的大小与输入信号有关，为了测量方便，一般采用连续正弦信号作为测量信号来测量音响设备的输出功率。通常测量时给功放输人频率为1000Hz的正弦信号，测出等阻负载电阻上的电压有效值V有效，此时功放的输出功率P可表为
式中为扬声器的阻抗。这样得到的输出功率，实际上为平均功率。当音量逐渐开大时，功放开始过载，波形削顶，谐波失真加大。谐波失真度为10%时的平均功率，称为额定输出功率，亦称最大有用功率或不失真功率。
在上述情况下不考虑失真的大小，给功放输入足够大的信号，并将音量和音调电位器调至最大时，功放所能输出的最大功率称为最大输出功率。额定输出功率（即最大有用功率）和最大输出功率是中国早期音响产品说明书上常用的两种功率。但是，在放音时却有这样情况，两台最大有用功率及扬声器灵敏度都差不多的功放.在试听交响乐节目时，当一段音乐从低潮过去以后突然来一突发性的打击乐器声，可能一台功放能在瞬间给出相当大的功率，给人以力度感，另一台功放却显得底气不足。为了标志功放这种瞬间的突发性输出功率的能力，除了测量上述的最大有用功率和最大输出功率之外，有必要测量功放的音乐输出功率和峰值音乐输出功率，才能全面地反映功放的输出能力。
音乐输出功率（音乐 功率 Output，简写为MPO）是指功放工作于音乐信号时的输出功率，亦即在输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。
国际上还没有统一的音乐输出功率（MPO）和峰值音乐输出功率（PMPO）的测量标准，国外各厂家一般都有各自的测量方法。通常用模拟音乐、语言的信号输入功率放大器来进行测量，这种测量称为“动态”测量，因此音乐输出功率是一种“动态指标”。一般认为，这种动态指标能较好地说明听音评价结果。
它通常是指在不计失真的条件下，将功放的音量和音调电位器调至最大时，功放所能输出的最大音乐功率。峰值音乐功率不仅反映了功放的性能，而且能反映功放DC电源的供电能力。一般来说，某一功放的上述几个输出功率有如下关系：峰值音乐输出功率\u003e音乐输出功率\u003e最大输出功率\u003e最大有用功率（额定输出功率）。通常，峰值音乐输出功率是额定输出功率的5~8倍，但无统一定论。
由于音乐输出功率和峰值音乐输出功率尚无统一国际标准，而且各厂家的测量方法不尽相同，这给各种功放的比较和选配带来一定困难。而且，有的厂家为了销售目的还有夸大数值之歉。
频率响应是指功率放大器对声频信号各频率分量的均匀放大能力。频率响应一般可分为幅度频率响应和相位频率响应。
幅度频率响应表征了功放的工作频率范围，以及在工作频冶范围内的幅度是否均匀和不均匀的程度。所谓工作频率范围是指幅频响应的输出信号电平相对于1000Hz信号电平下降3dB处的上限频率与下限频率之间的频率范围。在工作频率范围内，衡量频率响应曲线是否平坦，或者称不均匀度一般用dB表示。例如某一Hi-Fi功放的工作频率范围及其不均匀度表示为：20Hz~50kHz，±1dB。
相位频率响应是指功放输出信号与原有信号中各频率之间相互的相位关系，也就是说有没有产生相位畸变。通常，相位畸变对功放来说并不很重要，这是因为人耳对相位失真反应不很灵敏的缘故。所以，一般功放所说的频率响应就是指幅度频率晌成。
额定功率是指在一定失真度下的最大功率。通常，在1kHz正弦信号输入及一定的负载下，谐波失真小于1%所输出的功率，表示成W/CH （瓦声道）。一般来说，额定功率越大，造价越高。
信噪比是指功率放大器所处理的信号强度与放大器本身产生的噪声的强度之比，通常是用分贝来（dB） 表示。信噪比值越大，噪声相应地越小，失真度也就越小，音质就越好。一般要求大于80dB以上，好的功放在110dB以上。
失真是指重放的声频信号波形发生不应有的变化。失真有谐波失真、互调失真、交叉失真、削波失真、相位失真和瞬态失真等。
谐波失真是由功率放大器中的非线性元件引起的，这种非线性会使声频信号产生许多新的谐波成分。其失真大小是以输出信号中所有谐波的有效值与基波电压的有效值之比的百分数来表示。谐波失真度越小越好。谐波失真与频率有关.通常在1000Hz附近，谐波失真量较小，在频响的高、低端，谐波失真量较大。谐波失真还与功放的输出功率有关，当接近于额定最大输出功率时，谐波失真急剧增大。
总谐波失真（THD）是指高次谐波占基波的百分比，总谐波失真越小越好，好的功率放大器的总谐波失真能达到0.02%。
当功放同时输入两种或两种以上频率的信号时，由于放大器的非线性，在输出端会产生各频率以及谐频之间的和频和差频信号。例如，200Hz低音管信号和600Hz的小提琴信号合在一起，就会产生400Hz（差信号）和800Hz（和信号）这两个微弱的互调失真信号。由于互调失真信号与自然乐器信号没有相似之处，因此容易使人察觉，在比较小的互调失真度时就可以昕出来，令人生厌。因此，降低互调失真是提高音响音质的关键之一。
交叉失真又称交越失真，是由于功率放大器的乙类推挽放大器功放管的起始导通非线性造成的，它也是造成互调失真的原因之一，因此它寓于互调失真指标之中。削波失真是功放管饱和时，信号被削波，输出信号幅度不能进一步增大而引起的一种非线性失真。削波失真会使声音变得模糊而且抖动。削波失真是无法消除的，只有在聆昕音乐时注意不要使放大器达到满功率极限。
瞬态失真又称瞬态响应，它是指功放对瞬态信号的跟随能力。打击乐器（如鼓、、铃等）、敲击乐器（如木琴、扬琴等）、弹奏乐器（如钢琴、琵琶等）,都能产生猝发声脉冲，即瞬态信号。当瞬态信号加到放大器时，若放大器的瞬态响应差，放大器的输出就跟不上瞬态信号的变化，从而产生瞬态失真。功放的瞬态晌应主要决定于放人器的频率范围，这就是Hi-Fi放大器将工作频率范围做得很宽的主要原因之。
瞬态互调失真是现代声频领域里的一个重要技术指标。由于功率放大器往往加入大环路深度负反馈，而且在其中般都加入相位滞后补偿电容，因此在输入瞬态信号时，造成输出端不能立即达到最大值，使输入级得不到应有的负反馈电压而出现瞬态过载，产生很多新的互调失真量。由于这些失真量是在瞬态产生的，所以叫做瞬态互调失真。瞬态互调失真是晶体管功放电路和集成功放电路产生所谓“晶体管声”、使其音质不及电子管功放的重要原因。
转换率是指单位时间上升的电压幅度，单位为V/ms，它反映了功率放大器对瞬态声音信号的跟踪能力，是一种瞬态特性指标。
阻尼因子是指功率放大器的负载阻抗（大功率管内部电阻加上音箱的接线线阻），例如，82：0.042= 200：1，一般要求比值比较大，但不能太大，太大会觉得扬声器发声单薄，太小则会使声音混浊，声音层次差，声像分布不佳。
输出阻抗，或称额定负载阻抗，通常有8Ω、4Ω、 2Ω 等值，此值越小，说明功率放大器负载能力越强。就单路而言，额定负载为202的功率放大器，2Ω可以带动4只阻抗为8Ω的音箱发声，并且失真很小。