音頻功率放大器(英語:audio power amplifier),簡稱功放(power amp),俗稱擴音機,一般而言是指能夠使用較小的能量來控制較大能量的任何元件。現在,在日常使用中,放大器常常是指放大器電路,經常用於音頻應用中。

大多數放大器的特性可以由一系列的參數來描述:包含增益、理想頻率特性、輸出動態範圍、帶寬與上升時間、建立時間與失調、壓擺率、雜訊係數、效率、線性度。各別解釋如下:

 

增益:

是指放大器能在多大程度上增大訊號的幅值。該參數常用分貝dB)來度量。用數學語言來說,增益等於輸出幅值除以輸入幅值。

 

理想頻率特性:

是放大器對於不同的頻率有不同的轉換倍率,一個放大器會有最佳的放大波段,即聽音樂時調整的EQ.

 

輸出動態範圍:

常用dB為單位給出,是指最大與最小有用輸出幅值之間的範圍。因為最低的有用幅值受限於輸出雜訊,所以稱之為放大器的動態範圍。

 

帶寬與上升時間:

放大器的帶寬BW)常定義為低頻與高頻半功率點之間的差值。因而也就是常說的-3dB BW。有時也定義在其它的響應容差下的帶寬(-1dB,-6dB等等。)。舉例來說,一個好的音頻放大器的-3dB帶寬將在二十赫茲到兩萬赫茲左右(正常人的聽覺頻率範圍)。而放大器的上升時間是指當階躍訊號輸入時,輸出端由其最終輸出幅度值10%變化到90%時所用的時間。

 

建立時間與失調:

是指輸出幅值建立於最終幅值的某個比值(比如0.1%)以內時所花的時間。

 

壓擺率(slew rate)

指輸出電壓變量的變化率,常定義為伏特/每秒(或微秒)。

 

雜訊係數:

是對在放大過程中引入雜訊多少的一個量度。雜訊是電學元件和元件中不受歡迎卻無法避免的。雜訊由放大器零輸入時輸出的分貝或輸出電壓峰值來度量。也可由輸入訊號和輸出訊號的信噪比差值確定,輸出訊號信噪比惡化了多少dB,則該放大器的雜訊係數就是多少d 5

 

效率:

效率用來量度多少輸入能量是應用於放大器輸出的。甲類(A類)放大器效率十分低下,約在10-20%之間,最大不超過25%。現代甲乙類(AB類)放大器一般效率都在35-55%之間,理論值可達78.5%。有報導說商用的丁類(D類)放大器的效率可高達97%。放大器的效率限制了總功耗中有用部分所占的比例。注意,效率越高的放大器散熱量越小,通常在幾個瓦特的設計中也無需風扇。

 

線性度:

理想放大器應當是完全線性元件,但是實際的放大器僅在某些實際限制下是線性的,其他情況下均會出現失真。當驅動放大器的訊號增大後,輸出也隨之增大,直到達到某個電壓值,使得放大器的某部分達到飽和從而不能再增大輸出了,稱之為「截止失真」(削頂失真、削峰失真)。同樣的,存在著「飽和失真」(削底失真)。失真的原因與電晶體的特性以及靜態工作點的選擇密切相關。

 

有些放大器在設計中通過某種可控途徑來解決這個問題,即以犧牲增益為代價換取較小的失真。其結果是一種補償效應,即(如果放大器是音頻放大器的話)大大減少聽起來不悅耳的聲音。對於這些放大器,其增益比小訊號時小1dB時的輸入功率(或輸出功率)定義為1dB補償點。

線性度是一個關鍵的問題,目前有很多技術來避免非線性帶來的影響,比如前饋預矯正、後矯正、包跡抑制還原(波包消除重建)、用非線性元件實現線性放大(LINC)、CALLUM、Cartesian回饋……

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