音频放大器

音频放大器，是一个电子放大器，其放大低功率电子音频信号，例如来自信号无线电接收器或电吉他拾音器到足够高用于驱动电平的扬声器或耳机。音频放大器存在于各种声音系统中，包括扩声、公共广播和家庭音频系统以及乐器放大器（如吉他放大器）。这是典型音频播放中的最后一个电子舞台链信号之前被发送给扬声器。

这种链中的前几个阶段是低功率音频放大器，它们执行诸如信号的预放大之类的任务（这尤其与唱片转盘信号、麦克风信号和拾音器（例如电吉他和电贝司）发出的电子乐器信号相关联、均衡（例如，调整低音和高音）、音调控制，混合不同的输入信号或添加电子效果（例如混响）。输入也可以是任意数量的音频源，例如电唱机、CD播放器、数字音频播放器和卡带播放器。大多数音频放大器需要这些低电平输入，即线路电平。

音频放大器的输入信号（例如电吉他的信号）可能仅测量几百微瓦，而小型消费电子设备（例如时钟收音机）的输出可能是几瓦，数十瓦或几百瓦对于家庭立体声系统，夜总会的音响系统为几千瓦，大型摇滚音乐会扩声系统为数万瓦。功率放大器可以独立使用，通常针对音响发烧友和扩声系统专业人士的高保真发烧友市场（利基市场），大多数消费类电子产品诸如时钟收音机，动臂收音机和电视之类的声音产品具有相对较小的功率放大器，这些功率放大器集成在主要产品的机箱内部。

音频放大器的关键设计参数是频率响应、增益、噪声和失真。这些是相互依存的；增益增加通常会导致噪声和失真的不良增加。而负反馈实际上降低增益，还降低了失真。大多数音频放大器是AB类的线性放大器。

直到1970年代，大多数放大器都是使用真空管的电子管放大器。在1970年代，电子管放大器越来越多地被基于晶体管的放大器所取代，该放大器重量更轻，更可靠并且维护成本更低。尽管如此，仍然有一些利基市场的消费者在2010年代继续使用电子管放大器和电子管前置放大器，例如家庭高保真发烧友，音频工程师和音乐制作人（他们在录音室录音中使用电子管前置放大器来“预热”麦克风）信号）和电吉他手、电贝司手和Hammond风琴演奏者，其中少数人继续使用电子管前置放大器、电子管功率放大器和电子管效果单位。高保真发烧友和音频工程师通常在录音棚中寻找现场声音或监听音轨，而失真度最低的放大器，而诸如蓝调，摇滚音乐和重金属音乐之类的电子乐器演奏者则使用电子管放大器，因为它们就像电子管功放在用力推动时产生的自然过载一样。

在2000年代，效率比AB类放大器高得多的D类放大器被广泛用于消费类电子音频产品，低音放大器和扩声系统设备中，因为D类放大器的重量更轻、产量更小、热。

由于现代数字设备，包括CD和DVD播放器，无线电接收器和磁带机，已经在线路水平提供了“平坦”信号，因此不需要前置放大器，只需要用作音量控制和信号源选择器即可。单独前置放大器的一种替代选择是简单地使用无源音量和开关控制，有时将其集成到功率放大器中以形成集成放大器。

在前置放大器之后，放大的最后阶段是输出阶段，其中对晶体管或电子管的要求最高。因此，围绕输出设备（对于单端输出级，例如在单端三极管放大器中）或设备（对于推挽输出级）进行设计选择，例如输出设备的操作类别通常作为整个功率放大器的描述。例如，B类放大器可能会在每个周期的一半时间内切断高功率输出设备，而其他设备（例如差分放大器、电压放大器甚至可能是驱动器晶体管）将在A类中运行。无变压器输出级，这些设备实际上可能通过一些大电容和/或小电阻与电源和输出负载（例如扬声器）串联。

固态放大器问世以来的几年中，其感知的声音没有xxx的阀放大器的出色音质。这使发烧友相信，由于真空管技术本身，“管声音”或阀声音具有固有的质量。1970年，Matti Otala发表了一篇关于以前无法观察到的失真形式的起源的论文：瞬态互调失真（TIM），后来也被其他人称为压摆引起的失真（SID）。发现TIM失真发生在放大器输出电压非常快速的增加期间。

TIM并未出现在稳态正弦波测量中，这有助于在1970年之前将其隐藏在设计工程师面前。TIM失真的问题源于固态放大器的开环频率响应降低。Otala和其他作者的进一步工作发现了TIM失真的解决方案，包括提高压摆率，降低前置放大器频率带宽以及在放大器的输入级中插入滞后补偿电路。在高质量的现代放大器中，开环响应至少为20 kHz，从而消除了TIM失真。

高级设计的下一步是由英格兰的Peter Baxandall创建的Baxandall定理。该定理引入了比较放大器的输入失真和输出失真之间的比率的概念。这个新想法帮助音频设计工程师更好地评估了放大器中的失真过程。

重要应用包括公共广播系统，剧院和音乐会扩声系统以及诸如立体声或家庭影院系统之类的家用系统。乐器放大器，包括吉他放大器和电子键盘放大器也使用音频放大器。在某些情况下，用于仪表放大器的功率放大器被集成到单个放大器“头”中，该头包含前置放大器、音调控制和电子效果。这些组件可以安装在木制扬声器箱中，以创建“组合放大器”。具有独特的演奏需要和/或需要非常强大的放大功能的音乐家可以使用在19英寸的路箱中安装单独的机架式前置放大器，均衡器和功率放大器来创建自定义设置。

功率放大器以独立单元的形式提供，供高保真音频发烧友以及公共广播系统（PA系统）和扩声系统的设计人员使用。功率放大器的高保真用户可以具有立体声功率放大器来驱动左右扬声器，以及“整体式”单声道功率放大器来驱动低音炮。扩声设置中使用的功率放大器的数量取决于场地的大小。小型咖啡馆可能只有一个功率放大器驱动两个PA扬声器。一家夜总会的主扬声器可能有​​几个功率放大器，监听扬声器可能有一个或多个功率放大器。（指向频段）和一个用于低音炮的附加功率放大器。体育场音乐会可能会在机架中安装大量功率放大器。大多数消费类电子音响产品，例如电视、吊杆箱、家庭影院音响系统、卡西欧（Casio）和雅马哈（Yamaha）电子键盘，“组合”吉他放大器和汽车立体声音响均在主产品的机箱内集成了功率放大器。