音频功率放大器
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音频功率放大器（英语：audio power amplifier），简称功放（power amp），是一种电子放大器，可将低功率电子音频信号（例如来自无线电收信机或电吉他拾音器的信号）放大到足以驱动扬声器或耳机的水准。音频功率放大器存在于各种音响系统中，包括场馆扩声、公共广播、家庭音响系统和吉他放大器等乐器放大器。在信号被发送到扬声器之前，它是典型音频播放链中的最后一个电子阶段。
音频功率放大器的输入信号（例如来自电吉他的信号）可能只有几百微瓦，其输出信号可能在小型消费电子设备（例如时钟收音机）里只有几瓦，在家庭立体音响系统里有几十或几百瓦，在夜总会的音响系统里有几千瓦，而在大型摇滚音乐会扩声系统里则需要到几万瓦。虽然音频功率放大器有时会是独立装置，例如针对音响爱好者和扩声系统专业人士的高传真音响迷市场（利基市场），但大多数消费性电子音频产品，如时钟收音机、手提音响和电视等，功率相对较小，会将它并入产品中。
历史
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音频放大器是由李·德富雷斯特在1912年左右发明，肇因于他在1907年发明了第一个实用的放大电气元件三极真空管，从而促成其事。三极管是一种三端元件，具有一个控制网格，可以调节从灯丝到板子的电子流。三极管真空管放大器被用来制造第一台调幅收音机。[2]早期的音频功率放大器基于真空管，其中一些实现了非常高的音频品质（例如1947至1949年的威廉森放大器）。
随著1960年代后期廉价电晶体的广泛应用，基于电晶体的音频功率放大器变得实用。自1970年代以来，大多数现代音频放大器都基于固态电晶体，尤其是双极性接面型电晶体（BJT）和金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）。与真空管放大器相比，基于电晶体的放大器重量更轻、更可靠而且需要的维护更少。
MOSFET由穆罕默德·阿塔拉和姜大元于1959年在贝尔实验室发明，[3]1974年由日本东北大学的西泽润一改造为用于音频的功率MOSFET。[4]山叶很快就为他们的高传真音频放大器制造出功率MOSFET。JVC、先锋公司、索尼和东芝也在1974年开始制造带有功率MOSFET 的放大器。[4]1977年，日立推出了LDMOS（横向扩散MOS），一种功率MOSFET。日立是1977年至1983年间唯一的LDMOS制造商，在此期间，LDMOS被用于HH电子（V 系列）和Ashly Audio等制造商的音频功率放大器，并用于音乐和公共广播系统。[4]D类放大器在1980年代中期获得成功，当时低成本、快速开关的MOSFET变得可用。[5]许多电晶体放大器在其功率部分使用MOSFET元件，因为它们的失真曲线更像真空管。[6]
在2010年代，仍然有音频爱好者、音乐家（尤其是电吉他、电贝斯、哈蒙德电风琴和罗德斯电钢琴等乐器演奏者）、音频工程师和音乐制作人更喜欢基于真空管的放大器，并且认为那是“温暖的”管声。
设计参数
[编辑]音频功率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；增加增益通常会导致噪声和失真的不良增加。虽然负反馈实际上降低了增益，但它也减少了失真。大多数音频放大器都是属于AB类的线性放大器。
应用
[编辑]重要应用包括公共广播系统、剧院和音乐会扩声系统以及立体声或家庭剧院等家用系统。包括吉他放大器和键盘放大器在内的乐器放大器也使用音频功率放大器。
相关条目
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 1 – Integrated Amplifier (All Versions). [2011-01-16]. （原始内容存档于2011-04-24）. Cyrus Audio: Product Archive: Cyrus One
- ^ The Transistor in a Century of Electronics. nobelprize.org
- ^ Rethink Power Density with GaN. Electronic Design. 21 April 2017 [23 July 2019]. （原始内容存档于2021-11-23）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 Duncan, Ben. High Performance Audio Power Amplifiers. Elsevier. 1996: 177–8, 406 [2023-02-08]. ISBN 9780080508047. （原始内容存档于2023-06-02）.
- ^ Duncan, Ben. High Performance Audio Power Amplifiers. Newnes. 1996: 147–148. ISBN 9780750626293.
- ^ Fliegler, Ritchie; Eiche, Jon F. Amps! The Other Half of Rock 'n' Roll. Hal Leonard Corporation. 1993. ISBN 9780793524112.