1927年，美國貝爾實(shí)驗室推出了革命性的負反饋（NFB）技術(shù)，標志著(zhù)音頻放大器開(kāi)始進(jìn)入新紀元。而1947年發(fā)表的威廉遜放大器，則標志著(zhù)高保真（High Fidelity）放大器的面世，該機成功地運用負反饋技術(shù)，使膽機的失真降低達0.5%，音質(zhì)之佳在當時(shí)首屈一指，是音響史上重要的里程碑。

    1951年，美國Audio雜志發(fā)表了一篇“超線(xiàn)性放大器”的文章，該放大器將非線(xiàn)性失真大幅度降低，第二年6月，又發(fā)表將威廉遜線(xiàn)路和超線(xiàn)性線(xiàn)路相結合的放大器文章，標志著(zhù)負反饋技術(shù)在音響技術(shù)中的大量使用。從此，放大器的設計出現百家爭鳴的局面，其影響一直延伸到今天。

　　在盛行“以耳朵收貨”說(shuō)法的今天，不少發(fā)燒友說(shuō)音響器材的指標沒(méi)多大意義，因為許多測試指標優(yōu)良的放大器聽(tīng)感也不佳。但不能否認的是，人耳聆聽(tīng)由于帶有較多的個(gè)人主觀(guān)因素，因此往往帶有很大片面性，只能作為參考，而不能作為標準，所以放大器的指標仍然是衡量其性能一個(gè)重要標志。一般來(lái)講測試放大器技術(shù)指標的方法應分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)指標是在穩定狀態(tài)下以正弦波進(jìn)行測量所得的數據，測試項目包括有頻率響應、諧波失真、信噪比、互調失真以及阻尼系數等；而動(dòng)態(tài)指標是指用較復雜的如方波、窄脈沖等信號測量得到的數據，包括有相位失真、瞬態(tài)響應和瞬態(tài)互調失真等。要大致反映出放大器的品質(zhì)，動(dòng)態(tài)測試數據必不可少。為了方便讀者全面認識和了解放大器的方方面面，在這里，筆者對一些較重要的技術(shù)指標規格介紹，讀者也可以從這些規格中大致了解了放大器的質(zhì)素。

　　A、頻率響應

　　一般對頻率響應范圍的規定是：當輸出電平在某個(gè)低頻點(diǎn)下降3dB ，則該點(diǎn)為下限頻率，同樣在某個(gè)高頻點(diǎn)下降3dB時(shí)為上限頻率。這個(gè)3dB點(diǎn)稱(chēng)為不均勻范圍或叫做半功率點(diǎn)（Half Power Point），因為電平正好下降3dB時(shí)，放大器的輸出功率正好下降了一半。

　　在傳統的說(shuō)法中，人耳能夠聽(tīng)到的頻率范圍在20Hz-20kHz之間，因此放大器的頻率范圍理論上應做到20-20kHz（±3dB）平直就足夠，但事實(shí)上音樂(lè )中含有的許多樂(lè )器或反射泛音諧波有很多是超出這個(gè)頻率范圍的。由于人耳對聲音的判別精度可達到0.1dB，有些高級放大器的頻響標稱(chēng)20-20kHz的不均勻度為正負0.1dB，當以±3dB不均勻度測量時(shí)它們的時(shí)頻響可能達到10Hz至50kHz甚至更寬。從改善瞬態(tài)反應的目的考慮，放大器應該有更寬廣的頻應范圍，像新一代音源SACD和DVD Audio的頻響范圍已超出傳統的20kHz，因此現代高級放大器的頻響應能達到從10Hz-100kHz（±3dB）。但放大器的頻響也不是越寬越好，否則易引入高頻或低頻干擾，反而使S/N降低或誘發(fā)互調失真。

　　嚴格的頻應曲線(xiàn)圖應有兩幅的，其中我們常見(jiàn)的頻率響應圖叫做幅頻曲線(xiàn)圖，另一幅稱(chēng)為相頻曲線(xiàn)圖，它是表示不同頻率在經(jīng)過(guò)放大器后產(chǎn)生的相位失真（相位畸變）大小，相位失真是指信號由放大器輸入端到輸出端產(chǎn)生的時(shí)間相位差，相位差過(guò)大時(shí)會(huì )影響負反饋線(xiàn)路的穩定性，并與相位失真和瞬態(tài)互調調失真有較大的關(guān)系，Hi-Fi放大器的相位失真在20-20KHz頻率范圍內應控制在±5%范圍內。

　　B、諧波失真( Harmonics Distortion)

    物體在受到外界的干擾振動(dòng)后會(huì )出現一個(gè)呈周期性衰減振動(dòng)。例如，兩端固定的吉它弦線(xiàn)在中部受到彈撥時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)肉眼可見(jiàn)的大振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)稱(chēng)作基波（Fundemental），弦線(xiàn)除了沿中點(diǎn)作大幅度擺動(dòng)外，線(xiàn)的本身還有許多肉眼很難看到的細小振動(dòng)，它們的頻率都比基波高，這些振動(dòng)頻率被稱(chēng)為諧波（Harmonics），樂(lè )器產(chǎn)生的諧波常叫做泛音（Overtone）。除了由信號源產(chǎn)生諧波外，聲音振動(dòng)波傳播時(shí)遇上障礙物產(chǎn)生的反射、繞射和折射也會(huì )產(chǎn)生諧波。

　　放大器線(xiàn)路中的各種各樣電子元件、接線(xiàn)和焊點(diǎn)會(huì )在一定程度上降低放大器的線(xiàn)性表現。當音樂(lè )信號通過(guò)放大器時(shí)，非線(xiàn)性特性會(huì )令信號產(chǎn)生某種程度的變形扭曲，即相當于在信號中加入了一些諧波，這種信號變形的失真稱(chēng)為諧波失真。諧波失真一般用百分比來(lái)表示，百分比數越小即是放大器產(chǎn)生的諧波少，也就是說(shuō)信號波形的失真較低。

　　廠(chǎng)商在標注產(chǎn)品的諧波失真時(shí)，一般只給出如0.1%單項數據，但由放大器產(chǎn)生的諧波，卻是與信號頻率和輸出功率有關(guān)的函數關(guān)系。當輸出功率接近最大值時(shí)，諧波失真急劇加大，特別是晶體管放大器會(huì )因接近過(guò)載（Overload）會(huì )發(fā)生將信號的頂部齊平削去的嚴重波形畸變失真。

　　但是膽機產(chǎn)生的諧波失真頻率是基波頻率2、4、6、8…倍（即偶次諧波），因此偶次諧波雖然也是失真，但由于其頻率是基波的一倍，它可以和基波組成音符上的最和諧、動(dòng)聽(tīng)的純八度和聲，這也是造成膽機聲音甜美、樂(lè )感豐富的一大原因。盡管這種聲音可能會(huì )很動(dòng)聽(tīng)，但是卻和高保真的要求相左。高保真放大器的諧波失真一般應控制在0.05%以下，目前許多優(yōu)秀的放大器失真度均可達到這個(gè)要求。

       C、互調失真（Intermodulation Distortion）

　　簡(jiǎn)單來(lái)講，合成的信號稱(chēng)為調制信號，互調失真是指整個(gè)可聽(tīng)頻帶中高低頻混合成全頻的過(guò)程引起的失真。產(chǎn)生互調失真的過(guò)程其實(shí)也是一種調制過(guò)程，這是因為每個(gè)電子線(xiàn)路或每臺放大器非線(xiàn)性作用下，不同頻率的信號會(huì )自動(dòng)相加和相減，產(chǎn)生出兩個(gè)在原信號中沒(méi)有的額外信號，當原信號為N個(gè)時(shí)，輸出信號便會(huì )有3N個(gè)，可想而知，可聽(tīng)頻帶中由互調失真所產(chǎn)生的額外信號數量相當驚人！

　　由于互調失真信號全部是音樂(lè )頻率的相加相減得出的信號，因此人耳對它較為敏感，雖然互調失真和諧波失真都是由放大器的非線(xiàn)性引起，兩者都是在正弦波中加入一些額外的頻率成份，但它們性質(zhì)并不相同，諧波失真是對原信號波形的扭曲，它就算是單一頻率信號通過(guò)放大線(xiàn)路也會(huì )產(chǎn)生失真、但互調失真卻是不同頻率之間的互相干擾造成的，放大器中互調失真往往大于諧波失真，而且它的測量遠比諧波失真復雜，而且在今天仍未有統一的測量標準。要大量降低互調失真，可采用電子分頻方式來(lái)限制每路放大器和揚聲器的工作頻帶。

　　D、瞬態(tài)互調失真（Transient Intermodulation Distortion）

　　瞬態(tài)互調失真，簡(jiǎn)稱(chēng)TIM失真，這是在70年代才公開(kāi)發(fā)布的失真，它與負反饋關(guān)系密切。眾所周知，負反饋（Negative Feedback）的作用是將輸出值倒相變?yōu)樨摂�，隨后將之反饋到輸入端，和設定值相減，得出誤差信號，然后控制器就會(huì )根據誤差大小作出修正，從而大幅度減少失真。

　　但由于負反饋使輸入信號和反饋的輸出信號相減，降低了信號電平，當負反饋量大到使輸出信號降低到和輸入信號電平相同，即整個(gè)線(xiàn)路完全沒(méi)有放大時(shí)，這種放大器叫緩沖放大器（Buffer Amplifier），它有輸入阻抗高，輸出阻抗低的優(yōu)點(diǎn)，常被用來(lái)作阻抗匹配使用。如要要使輸出信號有較大的電平，那放大器的增益要相應加大，而這在膽機和晶體管機中并不困難。

　　但負反饋在有效地降低失真時(shí)，卻引起新的失真即瞬態(tài)互調失真，這種失真在晶體管（石機）上機最為嚴重。這是因為石機常用高達50-60dB左右的深度負反饋來(lái)提高工作穩定性和減少失真，雖然此時(shí)晶體管機將輕易獲得較高的技術(shù)參數。但有得也有失，為減少由深度負反饋所引起的高頻寄生振蕩，石機一般要在前置推動(dòng)級的晶體管集電極和基極之間加入一個(gè)小電容，使高頻段的相位稍為滯后，但無(wú)論電容的容量如何小，也要有一定時(shí)間來(lái)充電，當信號中含有高速瞬態(tài)脈沖時(shí)，電容充電速度跟不上時(shí)，這一瞬間線(xiàn)路是處于沒(méi)有負反饋狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候由于輸入信號沒(méi)有和負反饋信號相減，造成信號電平過(guò)強，使放大線(xiàn)路瞬時(shí)過(guò)載（Overload），由于石機負反饋量大，過(guò)載強度更高，常達到幾十倍以上，此時(shí)輸出信號會(huì )出現削波（Clipping）現象，瞬態(tài)互調失真由此產(chǎn)生，由于石機中這種失真出現最多，因此該失真常被稱(chēng)為“晶體管”聲。

　　雖然負反饋的時(shí)間延遲很難解決，但要減少其影響，可用大環(huán)路淺度負反饋，這樣就算有負反饋時(shí)間延遲，輸入信號也不過(guò)強；另外也可用多級負反饋，這樣由于反饋時(shí)間快，路徑短，不容易誘發(fā)瞬態(tài)互調失真。此之外，在設計制作時(shí)還應盡量利用各種屏蔽和濾波措施來(lái)減少各種高頻干擾信號進(jìn)入放大器，這些射頻干擾雖然人耳聽(tīng)不見(jiàn)，但它們的頻率很高，極易誘發(fā)瞬態(tài)互調失真。

　　瞬態(tài)互調失真是當信號速度超過(guò)放大器的瞬態(tài)響應能力范圍之外才會(huì )發(fā)生的，另外，除了這處失真外，過(guò)快的信號也會(huì )產(chǎn)生另一種即振鈴（Ringing）失真現象，當輸入信號速度快而幅度小時(shí)，最先出現的是振鈴現象，當這個(gè)信號的速度快到某種程度時(shí)瞬態(tài)互調失真也會(huì )出現，但當信號速度快兼幅度大時(shí)，是直接進(jìn)入瞬態(tài)互調失真狀態(tài)。各種各樣的速度快但幅度小的高頻干擾噪音，最容易引發(fā)振鈴，這就是音響設備要有完善的抗干擾措施的一大原因。

　　E、界面互調失真（Interface Intermodulation Distortion）

    這種失真較少為人知道和提及，它和下面提到的阻尼系數一樣，不但和放大器線(xiàn)路有關(guān)，而且和音箱也有很大關(guān)系。因此在介紹這兩項指標前，應先了解音箱有關(guān)這方面的特性。目前的音箱所用的單元絕大部分是采用動(dòng)圈式喇叭，其主要結構包括有一個(gè)產(chǎn)生磁場(chǎng)的永久磁鐵和一個(gè)音圈，嚴格來(lái)說(shuō)動(dòng)圈式喇叭屬于一種特殊的直流馬達，只不過(guò)音圈只需要的是直上直下的來(lái)回活動(dòng)而不是旋轉。

    不管是交流馬達或是直流馬達都有可逆性的，也就是講在某種條件下它們能充當發(fā)電機，直流馬達其實(shí)在結構上和直流發(fā)電機沒(méi)有什么區別，永磁式直流馬達的轉軸轉動(dòng)，就能在接線(xiàn)端上產(chǎn)生出一定的電壓，同理，動(dòng)圈式喇叭的振膜運動(dòng)時(shí)就會(huì )在接線(xiàn)端上產(chǎn)生電壓，電壓的大小與運動(dòng)的速度和幅度有關(guān)。

    由于非線(xiàn)性化和損耗的關(guān)系，揚聲器不能對放大器輸出的全部電能加以利用，因此會(huì )有剩余電能產(chǎn)生，當放大器輸出的電能無(wú)法全部轉變?yōu)闄C械能量時(shí)，多余的電能必定會(huì )在揚聲器音圈中產(chǎn)生出額外的反電動(dòng)勢（Back emf），這個(gè)反電動(dòng)勢會(huì )由喇叭線(xiàn)反饋到放大器的輸出端，然后根據放大器內阻的大小形成一個(gè)電壓，這個(gè)電壓會(huì )被負反饋線(xiàn)路反饋到輸入端，和輸入信號打成一片，使中低頻聲音混濁，此時(shí)的分析力和層次感會(huì )大大減弱。這時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題稱(chēng)為界面互調失真，另外由于振膜的機械慣性原因，在音圈中也會(huì )產(chǎn)生多余電能，這會(huì )使揚聲器的低頻控制力變差。

界面互調失真和喇叭內阻和負反饋線(xiàn)路有關(guān)。

　　降低負反饋量和放大器內阻（即提高阻尼系數），能減少界面互調失真的影響，同時(shí)Bi-Wird雙線(xiàn)接駁也是另一種改善方法，因為高低音分開(kāi)傳輸能使低頻的反電動(dòng)勢不能對高頻信號產(chǎn)生影響，從而有效改善地音質(zhì)，這也是為什么我們在雙線(xiàn)接駁的系統上聽(tīng)到的音質(zhì)更清晰一些的緣故。

　　F、阻尼系數（Damping Factor）

　　阻尼系數是功放額定輸出阻抗，它是取揚聲器輸入阻抗和放大器輸出內阻之間的比例，并表示對某一個(gè)過(guò)程中進(jìn)行變化的物理量加以抑制的狀態(tài)。在揚聲器中，要抑制振膜在沒(méi)有信號輸入的情況下所作的慣性振動(dòng)。揚聲器的振膜是不能用機械阻尼方式來(lái)制動(dòng)的，它只能使用電磁方式的阻尼，而這種方式要求系統必須盡量處于發(fā)電機狀態(tài)。

　　前面曾說(shuō)到揚聲器會(huì )很容易進(jìn)入發(fā)電機狀態(tài)，當輸入信號消失后的一瞬間，揚聲器振膜在慣性作用下還在振動(dòng)。此時(shí)會(huì )在音圈中產(chǎn)生出一個(gè)感應電壓，這時(shí)如果放大器輸出內阻不大時(shí)，就相當于在揚聲器端子上并接一個(gè)小電阻，音圈上的感應電壓就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)較大值的電流流經(jīng)放大器的內部線(xiàn)路，就是說(shuō)揚聲器這時(shí)已成為電源，而放大器的功率輸出級線(xiàn)路卻變成負載。根據電磁感應定律，這個(gè)電流是音圈在永久磁鐵的磁場(chǎng)中振動(dòng)所產(chǎn)生的，所以這個(gè)音圈電流肯定會(huì )產(chǎn)生一個(gè)和振動(dòng)方向相反的力去抵消振動(dòng)。放大器的內阻越小，電流就越大，抵消慣性振動(dòng)的作用也就越強。揚聲器在重播低頻時(shí)的振幅最大，所造成的慣性振動(dòng)也最嚴重，如果此時(shí)不加以抑制會(huì )使低頻控制力變差，缺乏力度、彈性和層次感，但過(guò)份抑制則會(huì )使聲音變得干瘦。

　　膽機因為有輸出變壓器的線(xiàn)圈電阻存在，阻尼系數不能做得很大，相反，晶體管機采用多管并聯(lián)等方法可輕易將阻尼系數提高到100-500，不同的阻尼系數也就造成了不同的揚聲器和放大器之間組合會(huì )有各種不同音色表現。

　　對采用了大環(huán)路負反饋的放大器來(lái)說(shuō)，阻尼系數并不是唯一會(huì )對揚聲器進(jìn)行制動(dòng)的方法，因為揚聲器的慣性振動(dòng)電流流經(jīng)放大器時(shí)，將會(huì )產(chǎn)生某個(gè)數值的電壓，負反饋線(xiàn)路會(huì )將之反饋到輸入端，使放大線(xiàn)路認為出現了一個(gè)不該出現的失真電壓，于是使產(chǎn)生一個(gè)反相信號加以抵制。這種制動(dòng)稱(chēng)為“反接制動(dòng)”（Plugging）。這種制動(dòng)方法在理論上并沒(méi)有問(wèn)題，但實(shí)際應用時(shí)卻有來(lái)自負反饋的麻煩。

    因為揚聲器由振膜振動(dòng)產(chǎn)生的電壓，并不會(huì )像麥克風(fēng)那么準確，所以放大器產(chǎn)生的抵消電壓也不可能做到完全和振動(dòng)方向相反、大小相等。結果是使抑制過(guò)程出現不穩定，低頻迅速減弱，這個(gè)過(guò)程其實(shí)和界面互調失真的過(guò)程非常相似。這就是一些晶體管放大器的低頻控制力比不上膽機的原因。一般來(lái)說(shuō)，阻尼過(guò)大時(shí)低頻偏干瘦，而聲音拖尾音過(guò)長(cháng)時(shí)是阻尼偏小。

　　H、轉換速率（Transient Response）

　　除了因放大器大環(huán)路負反饋的時(shí)間延遲誘發(fā)瞬態(tài)互調失真外，放大器轉換速度慢也令瞬態(tài)互調失真升高。放大器的轉換速度是指放大器對猝發(fā)信號或脈沖信號的跟隨或響應能力，即瞬態(tài)響應能力。它是衡量放大器性能的一大指標。放大器的響應速度一般是用電壓轉換速率（Slew Rate）來(lái)衡量，其定義是在1微秒時(shí)間里電壓升高的幅度，就是方波來(lái)測量時(shí)就是電壓由波谷升到波峰所需時(shí)間，單位是V/μs，瞬態(tài)響應越高，數值愈大。優(yōu)秀的放大器轉換速率都在15V/μs以上。對于聲音精要求不高的系統，我們可以單獨選擇瞬態(tài)響應或頻率響應去判斷器材的性能，但在要求高的系統中，兩者都要考慮。

    提高瞬態(tài)響應速度最簡(jiǎn)單的辦法是采用高頻特性佳的元件，并用適當的環(huán)路負反饋來(lái)改善。

　　I、信噪比（Signal Noise Ratio）

　　信噪比是信號噪聲比的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是指信號電平與噪聲電平之比值，通常以分貝（dB）為單位，當信噪比為100dB時(shí)，輸出電壓是噪聲電壓的一萬(wàn)倍。除了信噪比外，放大器噪音大小也可以用噪聲電平來(lái)表示，但這種方法是用電壓來(lái)計算的信噪比數值，它的分母是一個(gè)固定的0.775V，而分子則是噪聲電壓，因此，它得出來(lái)的噪聲電平是絕對值，而信噪比是相對值。

　　不少產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的信噪比數據后面，常會(huì )標注有A計權，其意思是指將某一數值按一定方式修改過(guò)，由于人耳對中頻特別敏感，當一臺放大器的中頻段信噪比較高時(shí)，那么就算低頻和高頻段的信噪比較低，人耳也不易察覺(jué)。以信噪比計權方式測量時(shí)，其數值多是以中頻段比為參考，此值肯定比不采用計權方式測量值高幾個(gè)分貝。

　　放大器如果信噪比指標較高，那重放的音樂(lè )背景則較寧靜，由于噪聲電平低，原來(lái)很多被噪聲掩蓋著(zhù)的弱音細節會(huì )顯現出來(lái)，使空氣感加強，動(dòng)態(tài)范圍增大。一般來(lái)講，放大器的信噪比要有85dB以上才有較佳的聽(tīng)感，如低于此值時(shí)有可能在音樂(lè )間隙中聽(tīng)到的噪音。由于信噪比和功率或電壓成對數關(guān)系，要提高信噪比則要提高信號電平和噪聲電平的比值，但這并不是一件輕而易舉的事。  

　　結束語(yǔ)

　　當前的放大器技術(shù)已很難在線(xiàn)路設計和材料運用方面有突破性進(jìn)展，每前進(jìn)一步都不容易，那些高質(zhì)素的器材也只能是靠近乎苛刻的認真、以大量的瑣碎技術(shù)精益求精，一點(diǎn)一滴去改善，這也使得成本和成果愈來(lái)愈不成比例，其實(shí)有很多Hi-End器材，之所以得以面世，它們所投入的研究成本往往是驚人的，因此，市場(chǎng)上所謂“高性?xún)r(jià)比”只是相對，沒(méi)有大量的投入，不論是技術(shù)或是產(chǎn)品都是以難以推陳出新的，盡管有時(shí)候成果可能只是某項指標的小進(jìn)步，但如果不愿鉆研和付出，那永遠不會(huì )有進(jìn)步和收獲。