聊聊功放是怎么擴大音響訊號的?
發(fā)布日期:
2019-12-20

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過去我們提到了音響系統(tǒng)的「訊源」不論是模擬或是數(shù)字形式,都是替無法自己產(chǎn)出音樂的音響系統(tǒng)接收或播放音樂內(nèi)容的區(qū)塊,有了訊源播放或接收音樂訊號我們才能從音響系統(tǒng)聽到音樂。不過我們也提到訊源電路或器材是無法提供足夠的功率來驅(qū)動揚聲器甚或是耳機的,所以音響系統(tǒng)還需要「功放」才能驅(qū)動揚聲裝置發(fā)出聲音。


顧名思義「功放」就是把訊源的訊號擴大來驅(qū)動揚聲裝置,不過實際上功放執(zhí)行的工作并不是將訊號擴大,說得更明白一點就是「訊號本身其實是無法擴大的」。我們可以透過被動形式的衰減組件如電阻等來「損耗」原本訊號的強度,但事實上卻沒有任何組件甚或電路能夠去「放大」訊號;那一定有朋友心中狐疑不然功放是怎么放大訊號的呢?


說來擴大電路真正的工作方式并不是直接放大訊號,而是依照原來的訊號「拷貝」出更高電壓或更大電流的訊號,端看電路的設(shè)定來決定訊號輸出的情況。一般來說要驅(qū)動揚聲器負載的條件,訊源訊號的電壓與電流都必須增強,功放的電路設(shè)計上就會在訊號拷貝時將電壓與電流兩方面予以提升,電子學(xué)上稱之為「增益」。


聊聊功放是怎么擴大音響訊號的?


不過為了避免讓電路與組件在太嚴(yán)苛的條件下工作以獲得更好的工作性能,諸如低失真、低噪聲等結(jié)果,通常會將電壓增益與電流增益電路分開制作。此外諸如訊源的選擇、音量控制與高低音音質(zhì)控制等功放的常見操作功能,都會規(guī)劃在電壓增益電路的區(qū)塊;因為音樂訊號在此低電流的階段進行處理,會比在大電流的情況之下要來得效果更好成本也更低。


因此電壓增益與控制電路的部份會規(guī)劃在電路架構(gòu)的前段,過去稱之為「前級」電路,前級電路最重要的事情是負責(zé)了音響系統(tǒng)的音量控制,而音量控制這看來簡單的事情,其實是音響電路中最有學(xué)問的部份,我們未來會再另文討論。雖然前級電路能將訊源的訊號拷貝成為有足夠電壓的訊號,但微弱的電流還是不足以推動低阻抗重負載的揚聲器,所以還需要「電流增益」。


負責(zé)電流增益的電路同樣是要拷貝由前面前級輸出的訊號,但卻是拷貝成「大電流」的訊號,也就是一般所謂的后級或是「功率功放」;大部分的情況功率擴大電路也提供了小幅度的電壓增益,以提升動態(tài)上的表現(xiàn)。一般說來功率擴大電路能輸出愈大的電流愈佳,也愈能推動重負載的揚聲器(阻抗愈低負載愈重),尤其是揚聲器的阻抗是會隨頻率而改變的。


聊聊功放是怎么擴大音響訊號的?

所以功率擴大電路是需要電壓與電流充沛的電源供應(yīng),因此大型的變壓器與大量的濾波電容是很重要的,但也會提高制作成本,那也是為何一般會以重量來衡量功放性能的原因之一;輸出功率龐大的功放通常體型也相對巨大,工作時也會散發(fā)出一定的熱量。不過現(xiàn)今交換式電源與D類功放的技術(shù)日趨成熟,某些大功率的功放已經(jīng)可以做到又輕又涼的情況了。


另外就是高級的功放款式,是有將前級電路與功率擴大電路獨立成單件的前級功放與后級/功率功放的產(chǎn)品,讓音響玩家可以更自由的彼此搭配,取得所需的功能、聲音表現(xiàn)以及揚聲器搭配的適應(yīng)性。不過由于消費趨勢的改變,現(xiàn)在也有性能不亞于前后級分離式的高級的綜合功放應(yīng)市,而不見得要費心搭配前后級功放的組合。


前級與后級功率擴大電路中都還有諸多技術(shù)問題,諸如前述的前級音量控制技術(shù),或是后級功率擴大電路又分為A類、AB類、D類等不同的工作方式,未來個人都還會另文專題討論。大家如果有想到任何問題希望列入討論,或是文中有疏失需指正之處,都歡迎各位朋友賜教。在討論過音響系統(tǒng)的訊源、功放之后,接下來就要談?chuàng)P聲器了。

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