本文主要詳解音箱、揚(yáng)聲器、分頻器、功放，首先介紹了音箱的組成、原理、分類及性能指標(biāo)，其次介紹了揚(yáng)聲器的原理和使用方法，最后詳細(xì)的闡述了分頻器、功放的原理及作用，具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下。

　　一、音箱詳解

　　音箱指可將音頻信號(hào)變換為聲音的一種設(shè)備。通俗的講就是指音箱主機(jī)箱體或低音炮箱體內(nèi)自帶功率放大器，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行放大處理后由音箱本身回放出聲音，使其聲音變大。

　　音箱是整個(gè)音響系統(tǒng)的終端，其作用是把音頻電能轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能，并把它輻射到空間去。它是音響系統(tǒng)極其重要的組成部分，擔(dān)負(fù)著把電信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲信號(hào)供人的耳朵直接聆聽(tīng)的任務(wù)。

　　音箱的組成

　　市面上的音箱形形色色，但無(wú)論哪一種，都是由喇叭單元（術(shù)語(yǔ)叫揚(yáng)聲器單元）和箱體這兩大最基本的部分組成，另外，絕大多數(shù)音箱至少使用了兩只或兩只以上的喇叭單元實(shí)行所謂的多路分音重放，所以分頻器也是必不可少的一個(gè)組成部分。當(dāng)然，音箱內(nèi)還可能有吸音棉、倒相管、折疊的“迷宮管道”、加強(qiáng)筋/加強(qiáng)隔板等別的部件，但這些部件并非任何一只音箱都必不可少，音箱最基本的組成元素只有三部分：喇叭單元、箱體和分頻器。

　　音箱發(fā)聲的原理

　　要知道音箱發(fā)聲的原理，我們首先需要了解聲音的傳播途徑。聲音的傳播需要介質(zhì)（真空不能傳聲）；聲間要靠一切氣體，液體、固體作媒介傳播出去，這些作為傳播媒介的物質(zhì)稱為介質(zhì)。就好比水波，你往平靜的水面上拋一個(gè)石子，水面就有波浪，再由對(duì)岸傳播到4周；聲波也是這樣形成的。聲波的頻率在20——20，000Hz范圍內(nèi)，能夠被人耳聽(tīng)到；低于或高于這個(gè)范圍，人耳都聽(tīng)不到。

　　水波與聲波的傳播方式是一樣的，通過(guò)介質(zhì)的傳播，人耳才能聽(tīng)到聲音

　　聲波可以在氣體、固體、液體中傳播

　　下面在來(lái)說(shuō)說(shuō)喇叭的工作原理。喇叭是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)的一種裝置，它由線圈、磁鐵、紙盆等組成。由放大器輸出大小不等的電流（交流電）通過(guò)線圈在磁場(chǎng)的作用下使線圈移動(dòng)，線圈連接在紙盆上帶動(dòng)紙盆震動(dòng)，再由紙盆的震動(dòng)推動(dòng)空氣，從而發(fā)出聲音。

　　喇叭的發(fā)聲原理

　　當(dāng)喇叭接收到由音源設(shè)備輸出的電信號(hào)時(shí)，電流會(huì)通過(guò)喇叭上的線圈，并產(chǎn)生磁場(chǎng)反應(yīng)。而通過(guò)線圈的電流是交變電流，它的正負(fù)極是不斷變化的；正極和負(fù)極相遇會(huì)相互吸引，線圈受到喇叭上磁鐵的吸引向后（箱體內(nèi)）運(yùn)動(dòng)；正極和正極相遇則相互排斥，線圈向外（箱體外）運(yùn)動(dòng)。這一收一擴(kuò)的節(jié)奏會(huì)產(chǎn)生聲波和氣流，并發(fā)出聲音，它和我們講話的喉嚨振動(dòng)是同樣的效果。

　　音箱是的分類

　　音箱的分類有不同的角度與標(biāo)準(zhǔn)，按音箱的聲學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分，有密閉箱、倒相箱（又叫低頻反射箱）、無(wú)源輻射器音箱、傳輸線音箱之分，它們各自的特點(diǎn)詳見(jiàn)相關(guān)問(wèn)答。倒相箱是目前市場(chǎng)的主流；從音箱的大小和放置方式來(lái)看，有落地箱和書(shū)架箱之分，前者體積比較大，一般直接放在地上，有時(shí)也在音箱下安裝避震用的腳釘。落地箱由于箱體容積大，而且便于使用更大、更多的低音單元，其低頻通常比較好，而且輸出聲壓級(jí)較高、功率承載能力強(qiáng)，因而適合聽(tīng)音面積較大或者要求較全面的場(chǎng)合使用。

　　書(shū)架箱體積較小，通常放在腳架上，特點(diǎn)是擺放靈活，不占空間，不過(guò)受箱體容積以及低音單元口徑和數(shù)量的限制，其低頻通常不及落地箱，承載功率和輸出聲壓級(jí)也小一些，適合在較小的聽(tīng)音環(huán)境中使用；按重放的頻帶寬窄來(lái)分，有寬頻帶音箱和窄頻帶音箱之分，大多數(shù)音箱其設(shè)計(jì)目標(biāo)都是要覆蓋盡量寬的頻帶，屬于寬頻帶音箱。窄頻帶音箱最常見(jiàn)的就是隨家庭影院而興起的超低音音箱（低音炮），僅用于還原超低頻到低頻很窄的一個(gè)頻段；按有無(wú)內(nèi)置的功率放大器，可分為無(wú)源音箱和有源音箱，前者沒(méi)有內(nèi)置功放而后者有，目前大多數(shù)家用音箱都是無(wú)源的，不過(guò)超低音音箱通常為有源式。

　　音箱的性能指標(biāo)

　　一般音箱都標(biāo)明他的許多應(yīng)用參數(shù)最常見(jiàn)的有：

　　功率：一般用W或VA計(jì)量，常見(jiàn)的為標(biāo)稱功率［額定功率，不失真功率］是指非線形失真不超過(guò)該音箱標(biāo)準(zhǔn)范圍的條件下的最大輸入功率。他是該音箱的正常工作功率，長(zhǎng)期連續(xù)工作不致?lián)p壞。

　　靈敏度：他的定義是，在音箱上施加1瓦功率的粉紅噪聲電壓時(shí)，在離參考點(diǎn)一米處所產(chǎn)生的聲壓。以分貝［db］表示。音箱的靈敏度越高，在同樣的驅(qū)動(dòng)功率下就越響，這在使用小功率的功放時(shí)，靈敏度就顯得很重要了。

　　阻抗：它是指音頻信號(hào)加在音箱輸入端，音箱所呈現(xiàn)出的一個(gè)純阻。常見(jiàn)的有4歐，8歐，國(guó)外也有3歐，5歐系統(tǒng)的。使用時(shí)注意要與功放的輸出阻抗相匹配。特別是膽機(jī)對(duì)音箱阻抗的匹配尤其重要。

　　二、揚(yáng)聲器詳解

　　揚(yáng)聲器又稱“喇叭”。是一種十分常用的電聲換能器件，在發(fā)聲的電子電氣設(shè)備中都能見(jiàn)到它。

　　1、揚(yáng)聲器的原理

　　揚(yáng)聲器是把（擴(kuò)音機(jī)輸出的）電能轉(zhuǎn)換成聲音（機(jī)械能）的一種器件。根據(jù)構(gòu)造不同，揚(yáng)聲器可分為電動(dòng)式、電磁式、壓電式等幾種，電化教育工作中最常使用的是電動(dòng)式揚(yáng)聲器。

　?。?）電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器

　　電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器又稱為高音喇叭，其構(gòu)造如圖1所示。主要由磁路系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)和助音筒三部分組成。磁路系統(tǒng)和振動(dòng)系統(tǒng)裝在一起，稱為發(fā)音頭。發(fā)音頭和助音簡(jiǎn)可以分開(kāi)，各成一體。

　　磁路系統(tǒng)由永久磁鐵和軟鐵組成，磁場(chǎng)集中在縫隙處。振動(dòng)系統(tǒng)由帶著音圈的振動(dòng)膜構(gòu)成，音圈位于磁隙正中。音頻電流通過(guò)音圈時(shí)，受磁場(chǎng)力的作用，音圈便帶動(dòng)振動(dòng)膜前后運(yùn)動(dòng)，使空氣發(fā)生振動(dòng)。由于發(fā)音頭前面裝有助者簡(jiǎn)，可使空氣共鳴，從而發(fā)出宏亮的聲音。 《？xml:namespace prefix = o ns = “urn:schemas-microsoft-com:office:office” /》

　　圖1電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器

　?。?）電動(dòng)紙盆式揚(yáng)聲器

　　電動(dòng)紙盆式揚(yáng)聲器又稱為低音喇叭，其構(gòu)造如圖2所示。主要由磁路系統(tǒng)和振動(dòng)系統(tǒng)兩部分組成。

　　磁路系統(tǒng)由環(huán)形永久磁鐵和軟鐵組成，磁場(chǎng)集中在縫隙處。振動(dòng)系統(tǒng)由帶著音圈的紙盆構(gòu)成，彈性片把音圈固定在磁隙的正中。有音頻電流通過(guò)時(shí)，音圈在磁場(chǎng)力的作用下，帶著紙盆前后運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)出聲音。

　　圖2電動(dòng)紙盆式揚(yáng)聲器

　?。?）組合式揚(yáng)聲器

　　為了提高放音質(zhì)量，擴(kuò)展有效頻率范圍，通常將幾只不同頻率響應(yīng)范圍的揚(yáng)聲器組合在一起，裝入同一助音箱內(nèi)，構(gòu)成組合音箱。它可以使得在整個(gè)音頻范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線得到顯著改善。

　　2、揚(yáng)聲器的使用

　?。?）正確選擇揚(yáng)聲器的類型。在室外使用時(shí)，應(yīng)選用電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器；在室內(nèi)使用，應(yīng)選用電動(dòng)紙盆式場(chǎng)聲器，并選好助者箱；要求還原高保真度聲音時(shí)，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的組合音箱。

　?。?）揚(yáng)聲器在電路中得到的功率不要超過(guò)它的額定功率，否則會(huì)燒毀音圈，或?qū)⒁羧φ裆ⅰ?/p>

　　（3）注意揚(yáng)聲器的阻抗應(yīng)和擴(kuò)音機(jī)輸出阻抗匹配，避免損壞揚(yáng)聲器或擴(kuò)音機(jī)。

　　（4）使用電動(dòng)號(hào)筒式揚(yáng)聲器時(shí)，必須把發(fā)音頭套在助音筒上后再通電，否則很易損壞發(fā)音頭。

　?。?）兩個(gè)以上揚(yáng)聲器放在一起使用時(shí)，必須注意相位問(wèn)題。如果反相，聲音將顯著削弱。設(shè)置立體聲音箱時(shí)，更要注意相位不要接錯(cuò)。

　?。?）在使用立體聲放音系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)將兩個(gè)音箱分開(kāi)適當(dāng)?shù)木嚯x，如圖3所示。按照經(jīng)驗(yàn)，兩個(gè)音箱之間的距離應(yīng)等于音箱到聽(tīng)眾中間位置的長(zhǎng)度。

　　圖3立體聲音箱的布置

　　三、分頻器詳解

　　分頻器其實(shí)是音箱里面的一個(gè)小部件，也是一個(gè)相當(dāng)重要的部件，雖然分頻器很不起眼，但是它的作用是不容忽視的，音箱播放聲音的時(shí)候，是需要經(jīng)過(guò)分頻器的處理才能放出來(lái)的，現(xiàn)在的分頻器主要是由兩種，一個(gè)是模擬分頻器，另外一個(gè)是數(shù)字分頻器，在一般人認(rèn)識(shí)里面，分頻器其實(shí)是音箱的大腦，是不能缺失的。

　　分頻器的原理

　　從電路結(jié)構(gòu)來(lái)看，分頻器本質(zhì)上是由電容器和電感線圈構(gòu)成的LC濾波網(wǎng)絡(luò)，高音通道是高通濾波器，它只讓高頻信號(hào)通過(guò)而阻止低頻信號(hào)；低音通道正好相反，它只讓低音通過(guò)而阻止高頻信號(hào)；中音通道則是一個(gè)帶通濾波器，除了一低一高兩個(gè)分頻點(diǎn)之間的頻率可以通過(guò)，高頻成份和低頻成份都將被阻止。在實(shí)際的分頻器中，有時(shí)為了平衡高、低音單元之間的靈敏度差異，還要加入衰減電阻；另外，有些分頻器中還加入了由電阻、電容構(gòu)成的阻抗補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其目的是使音箱的阻抗曲線心理平坦一些，以便于功放驅(qū)動(dòng)。

　　由于現(xiàn)在的音箱幾乎都采用多單元分頻段重放的設(shè)計(jì)方式，所以必須有一種裝置，能夠?qū)⒐Ψ潘蛠?lái)的全頻帶音樂(lè)信號(hào)按需要?jiǎng)澐譃楦咭?、低音輸出或者高音、中音、低音輸出，才能跟相?yīng)的喇叭單元連接，分頻器就是這樣的裝置。如果把全頻帶信號(hào)不加分配地直接送入高、中、低音單元中去，在單元頻響范圍之外的那部分 “多余信號(hào)”會(huì)對(duì)正常頻帶內(nèi)的信號(hào)還原產(chǎn)生不利影響，甚至可能使高音、中音單元損壞。

　　分頻器的作用

　　1、基本分頻

　　不管什么類型電子分頻器的主要功能和任務(wù)當(dāng)然還是分頻。由于現(xiàn)在音箱的種類很多，系統(tǒng)中要采用什么功病能的、幾分頻的電子分頻器還是要靈活配置的，現(xiàn)在通常用的電子頻器有2分頻、3分頻、4分頻等區(qū)分，超過(guò)4分頻就顯得太復(fù)雜和無(wú)實(shí)際意義了。分頻器可以合理地進(jìn)行各單元功率分配，使各單元之間具有恰當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系以減少各單元在工作中出現(xiàn)的聲干涉失真。

　　2、保護(hù)音箱

　　我們知道不同揚(yáng)聲器的工作頻率是不一樣的，一般來(lái)說(shuō)口徑越大的揚(yáng)聲器其低頻特性也越好，頻率下潛也越低。電子分頻器可以提供不同揚(yáng)聲器各自需要的最佳工作頻率，彌補(bǔ)單元在某頻段里的聲缺陷，讓各種揚(yáng)聲器更合理、更安全的工作。因此，電子分頻器除了分頻任務(wù)外，正常的使用它更重要的功能還有：保護(hù)音箱設(shè)備。

　　3、增加聲音層次感

　　如果一個(gè) 音響 系統(tǒng)中有很多只不同種類的音箱，而且沒(méi)有使用電子分頻器，那不同音箱之間就會(huì)有很多頻率疊加、重復(fù)的部分，聲干涉也會(huì)變得很嚴(yán)重，聲音就會(huì)變得模糊不清。若音響系統(tǒng)中使用了電子分頻器進(jìn)行合理的分頻，讓不同音箱處在最佳工作狀態(tài)下，這樣不同音箱之間發(fā)出的聲音頻率范圍幾乎不會(huì)重復(fù)，同時(shí)減少了聲波互相干涉的現(xiàn)象，聲音就會(huì)變得格外清晰，音色也會(huì)更好、更具有層次感！

　　分頻器的分類

　　分頻器有兩大類：一類是被動(dòng)分頻器（PassiVe Crossover），亦稱功率分頻器；另一類是主動(dòng)分頻器（Active Crossover），亦稱電子分頻器。

　　1、被動(dòng)分頻器

　　被動(dòng)分頻器是一種音箱內(nèi)置分頻器，由電容和電感濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其特點(diǎn)是分頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在功率放大器和揚(yáng)聲器之間。這種分頻器把從功率放大器直接出的全頻音頻功率信號(hào)分為低音和高音或者低音、中音和高音，將分頻后的信號(hào)按不同頻段分配給各頻段揚(yáng)聲器。在全頻高、低音或高、中、低音主動(dòng)分頻音箱中，均由被動(dòng)分頻電路完成分頻任務(wù)。

　　被動(dòng)分頻的優(yōu)點(diǎn)是：首先，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，與音安裝在一起，毋需調(diào)整，使用方便；其次，在系統(tǒng)連接方面較為容易，只要給功放輸入全頻信號(hào)，將功放與音箱連接在一起就可以實(shí)現(xiàn)全頻放音；第三，需要的功率放大器少，一般一臺(tái)功放可以帶兩只全頻被動(dòng)分頻音箱，故系統(tǒng)成本較低。

　　被動(dòng)分頻的不足是：首先，分頻網(wǎng)絡(luò)要承擔(dān)加到揚(yáng)聲器上的很大功率和電流，所以要用較大體積的電感，而且由于電感的參數(shù)與揚(yáng)聲器阻抗有著直接關(guān)系，而揚(yáng)聲器的阻抗又是頻率的函數(shù)，與標(biāo)稱值偏離較大，因此誤差較大，計(jì)算較難；其次，功率放大器輸出的功率音頻信號(hào)通過(guò)電容和電感濾波器后，必然會(huì)由于電容和電感的非線性而造成失真，聲音失真再所難免；第三，從功放輸出的音頻功率信號(hào)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)電容和電感器件都會(huì)造成功率信號(hào)的損失，所以被動(dòng)分頻的功率信號(hào)損失較大；最后，分頻衰減率不能做得太高，一般最大12dB／倍頻程，分頻交叉區(qū)域的干擾偏大，這是因?yàn)楸粍?dòng)分頻器提高分頻衰減率的途徑是增加電容器或電感器，也就是濾波階數(shù)，但是增加電容器或電感器的個(gè)數(shù)，就意味著隨之增加信號(hào)失真和功率損失，提高分頻衰減率的結(jié)果是帶來(lái)了其他更多的問(wèn)題。

　　顧名思義，被動(dòng)分頻是一種“無(wú)奈”：的分頻方式，功放輸出的全頻功率信號(hào)不得不要分頻，不分頻就會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題，故只能被迫將功率信號(hào)分頻處理。民用音箱為了降低系統(tǒng)成本，全部采用被動(dòng)分頻方式。專業(yè)音箱由于與民用音箱在要求、聽(tīng)音主體以及使用人員等方面存在著很大的不同，故除了被動(dòng)分頻方式音箱外，還有主動(dòng)分頻方式音箱。

　　2、主動(dòng)分頻器

　　主動(dòng)分頻器是一種將全頻音頻弱信號(hào)進(jìn)行分頻的設(shè)備，一般由有源電子線路分頻系統(tǒng)構(gòu)成，其特點(diǎn)是分頻系統(tǒng)位于功率放大器前，將全頻音頻弱分頻后，把低音、高音或低音、中音、高音信號(hào)分別送至各自功率放大器，然后由功放分別輸出到低音、高音或低音、中音、高音揚(yáng)聲器，這種方法被稱為主動(dòng)分頻，因工作在弱信號(hào)情況下，故可用小功率的電子有源濾波器實(shí)現(xiàn)分頻。

　　被動(dòng)分頻的音箱的各揚(yáng)聲器單元均設(shè)有自己的功率信號(hào)接口，有些高、低音分離式音箱可以有主動(dòng)分頻和被動(dòng)分頻兩種連接方式，這類音箱的背后都設(shè)有主動(dòng)分頻（Active）與被動(dòng)分頻（Passive）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，有些音箱上的這種轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還裝有鎖定機(jī)構(gòu)，避免發(fā)生誤撥動(dòng)情況。當(dāng)采用主動(dòng)分頻方式時(shí)，一定要將分頻方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥到“Active”一邊，將高音功放接高音（Hi2h）輸入、低音功放接低音（Low）輸入。

　　主動(dòng)分頻的優(yōu)點(diǎn)很多，一是由于采用弱信號(hào)電子線路信號(hào)進(jìn)行分頻處理，故聲音信號(hào)損失小、失真小，再現(xiàn)音質(zhì)好；二是分頻衰減率可以較被動(dòng)分頻做得更高，達(dá)到24dB／倍頻程很容易，分頻交叉區(qū)域較被動(dòng)分頻小得多，分頻交叉區(qū)域中的高、低音單元聲音之間的干擾基本上被克服了；三是可調(diào)性好，電聲指標(biāo)高。

　　主動(dòng)分頻的不足沒(méi)有一條是涉及音質(zhì)方面的，其主要問(wèn)題在于：一是成本高，投資大。由于主動(dòng)分頻方式高、低音每路分別要用獨(dú)立的功率放大器，故使用功率放大器多，如一對(duì)二分配音箱要用兩只功放推動(dòng)；二是增加一臺(tái)電子分頻器，這就使得在連接和調(diào)整方面增加使用難度。

　　四、功放詳解

　　功率放大器簡(jiǎn)稱功放，俗稱“擴(kuò)音機(jī)”，是音響系統(tǒng)中最基本的設(shè)備，它的任務(wù)是把來(lái)自信號(hào)源（專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來(lái)自調(diào)音臺(tái)）的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

　　功放的組成

　　功放的性能指標(biāo)

　　輸出功率輸出功率：?jiǎn)挝粸閃，由于各廠家的測(cè)量方法不一樣，所以出現(xiàn)了一些名目不同的叫法。例如額定輸出功率，最大輸出功率，音樂(lè)輸出功率，峰值音樂(lè)輸出功率。

　　音樂(lè)功率音樂(lè)功率：是指輸出失真度不超過(guò)規(guī)定值的條件下，功放對(duì)音樂(lè)信號(hào)的瞬間最大輸出功率。

　　峰值功率峰值功率：是指在不失真條件下，將功放音量調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大音樂(lè)功率。

　　額定輸出功率額定輸出功率：當(dāng)諧波失真度為10%時(shí)的平均輸出功率。也稱做最大有用功率。通常來(lái)說(shuō)，峰值功率大于音樂(lè)功率，音樂(lè)功率大于額定功率，一般的講峰值功率是額定功率的5--8倍。

　　頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)：表示功放的頻率范圍，和頻率范圍內(nèi)的不均勻度。頻響曲線的平直與否一般用分貝（db）表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20Hz--20KHZ正負(fù)1db.這個(gè)范圍越寬越好。一些極品功放的頻響已經(jīng)做到0--100KHZ。

　　失真度失真度：理想的功放應(yīng)該是把輸入的訊號(hào)放大后，毫無(wú)改變的忠實(shí)還原出來(lái)。但是由于各種原因經(jīng)功放放大后的信號(hào)與輸入信號(hào)相比較，往往產(chǎn)生了不同程度的畸變，這個(gè)畸變就是失真。用百分比表示，其數(shù)值越小越好。HI-FI功放的總失真在0.03%--0.05%之間。功放的失真有諧波失真，互調(diào)失真，交叉失真，削波失真，瞬態(tài)失真，瞬態(tài)互調(diào)失真等。

　　信噪比信噪比：是指信號(hào)電平與功放輸出的各種噪聲電平之比，用db表示，這個(gè)數(shù)值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

　　輸出阻抗輸出阻抗：對(duì)揚(yáng)聲器所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻，稱做輸出阻抗

　　功放的工作原理

　　功放的工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是將音源播放的各種聲音信號(hào)進(jìn)行放大，以推動(dòng)音箱發(fā)出聲音。我們以常見(jiàn)的D類功放工作原理來(lái)詳細(xì)解說(shuō)：

　　D類功放是放大元件處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)的一種放大模式。無(wú)信號(hào)輸入時(shí)放大器處于截止?fàn)顟B(tài)，不耗電。工作時(shí)，靠輸入信號(hào)讓晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)，晶體管相當(dāng)于一個(gè)接通的開(kāi)關(guān)，把電源與負(fù)載直接接通。理想晶體管因?yàn)闆](méi)有飽和壓降而不耗電，實(shí)際上晶體管總會(huì)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(guān)，而與信號(hào)輸出的大小無(wú)關(guān)，所以特別有利于超大功率的場(chǎng)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(fù)載方式而定）。

　　D類功放實(shí)際上只具有開(kāi)關(guān)功能，早期僅用于繼電器和電機(jī)等執(zhí)行元件的開(kāi)關(guān)控制電路中。然而，開(kāi)關(guān)功能（也就是產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的功能）隨著數(shù)字音頻技術(shù)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(jì)60年代，設(shè)計(jì)人員開(kāi)始研究D類功放用于音頻的放大技術(shù)，70年代Bose公司就開(kāi)始生產(chǎn)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(wú)法放入有大散熱板結(jié)構(gòu)的功放，兩者都希望有D類這樣高效的放大器來(lái)放大音頻信號(hào)。其中關(guān)鍵的一步就是對(duì)音頻信號(hào)的調(diào)制。

　　圖1是D類功放的基本結(jié)構(gòu)，可分為三個(gè)部分：

　　第一部分為調(diào)制器，最簡(jiǎn)單的只需用一只運(yùn)放構(gòu)成比較器即可完成。把原始音頻信號(hào)加上一定直流偏置后放在運(yùn)放的正輸入端，另通過(guò)自激振蕩生成一個(gè)三角形波加到運(yùn)放的負(fù)輸入端。當(dāng)正端上的電位高于負(fù)端三角波電位時(shí)，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號(hào)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(xù)的時(shí)間一樣，輸出就是一個(gè)占空比為1：1的方波。當(dāng)有音頻信號(hào)輸入時(shí)，正半周期間，比較器輸出高電平的時(shí)間比低電平長(zhǎng)，方波的占空比大于1：1；負(fù)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(hào)幅度高于三角波幅度的時(shí)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(gè)脈沖寬度被音頻信號(hào)幅度調(diào)制后的波形，稱為PWM（PulseWidthModulation脈寬調(diào)制）或PDM波形。音頻信息被調(diào)制到脈沖波形中。

　　第二部分就是D類功放，這是一個(gè)脈沖控制的大電流開(kāi)關(guān)放大器，把比較器輸出的PWM信號(hào)變成高電壓、大電流的大功率PWM信號(hào)。能夠輸出的最大功率有負(fù)載、電源電壓和晶體管允許流過(guò)的電流來(lái)決定。

　　第三部分需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來(lái)。方法很簡(jiǎn)單，只需要用一個(gè)低通濾波器。但由于此時(shí)電流很大，RC結(jié)構(gòu)的低通濾波器電阻會(huì)耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當(dāng)占空比大于1：1的脈沖到來(lái)時(shí)，C的充電時(shí)間大于放電時(shí)間，輸出電平上升；窄脈沖到來(lái)時(shí)，放電時(shí)間長(zhǎng)，輸出電平下降，正好與原音頻信號(hào)的幅度變化相一致，所以原音頻信號(hào)被恢復(fù)出來(lái)，見(jiàn)圖2。

　　D類功放設(shè)計(jì)考慮的角度與AB類功放完全不同。此時(shí)功放管的線性已沒(méi)有太大意義，更重要的開(kāi)關(guān)響應(yīng)和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號(hào)的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開(kāi)關(guān)響應(yīng)要好。另外，整機(jī)的效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以，飽和管壓降小不但效率高，功放管的散熱結(jié)構(gòu)也能得到簡(jiǎn)化。若干年前，這種高頻大功率管的價(jià)格昂貴，在一定程度上限制了D類功放的發(fā)展?，F(xiàn)在小電流控制大電流的MOSFET已普遍運(yùn)用于工業(yè)領(lǐng)域，特別是近年來(lái)UHCMOSFET已在Hi-Fi功放上應(yīng)用，器件的障礙已經(jīng)消除。

　　調(diào)制電路也是D類功放的一個(gè)特殊環(huán)節(jié)。要把20KHz以下的音頻調(diào)制成PWM信號(hào)，三角波的頻率至少要達(dá)到200KHz。頻率過(guò)低達(dá)到同樣要求的THD標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)無(wú)源LC低通濾波器的元件要求就高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。頻率高，輸出波形的鋸齒小，更加接近原波形，THD小，而且可以用低數(shù)值、小體積和精度要求相對(duì)差一些的電感和電容來(lái)制成濾波器，造價(jià)相應(yīng)降低。但此時(shí)晶體管的開(kāi)關(guān)損耗會(huì)隨頻率上升而上升，無(wú)源器件中的高頻損耗、謝頻的取膚效應(yīng)都會(huì)使整機(jī)效率下降。更高的調(diào)制頻率還會(huì)出現(xiàn)射頻干擾，所以調(diào)制頻率也不能高于1MHz。

　　同時(shí)，三角波形的形狀、頻率的準(zhǔn)確性和時(shí)鐘信號(hào)的抖晃都會(huì)影響到以后復(fù)原的信號(hào)與原信號(hào)不同而產(chǎn)生失真。所以要實(shí)現(xiàn)高保真，出現(xiàn)了很多與數(shù)字音響保真相同的考慮。

　　還有一個(gè)與音質(zhì)有很大關(guān)系的因數(shù)就是位于驅(qū)動(dòng)輸出與負(fù)載之間的無(wú)源濾波器。該低通濾波器工作在大電流下，負(fù)載就是音箱。嚴(yán)格地講，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把音箱阻抗的變化一起考慮進(jìn)去，但作為一個(gè)功放產(chǎn)品指定音箱是行不通的，所以D類功放與音箱的搭配中更有發(fā)燒友馳騁的天地。

　　功放的作用

　　功放的作用就是把來(lái)自音源或前級(jí)放大器的弱信號(hào)放大，推動(dòng)音箱放聲。一套良好的音響系統(tǒng)功放的作用功不可沒(méi)。

　　功放，是各類音響器材中最大的一個(gè)家族，其作用主要是將音源器材輸入的較微弱信號(hào)進(jìn)行放大后，產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動(dòng)態(tài)以及不同的使用范圍和控制調(diào)節(jié)功能，不同的功放在內(nèi)部的信號(hào)處理、線路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝上也各不相同。