音頻功放失真是指重放音（yīn）頻信號波形畸變的現（xiàn）象，通常分（fèn）為電失真和聲失（shī）真（zhēn）兩大類。電失真就是信號電（diàn）流在放大過程中產生了失真，而聲失（shī）真是信號電流通（tōng）過揚（yáng）聲器，揚聲（shēng）器未能如實地重現聲音。
無論是電失真（zhēn）還是聲失真，按失真的性質來分，主要有頻率失真和非線性失真兩種。其中，引起信（xìn）號各頻率分量間幅度和相位的關係變化，僅出（chū）現波形失真，不增（zēng）加新的頻率成（chéng）分，屬（shǔ）於線性失真。而諧波失真（THD）、互調失真（IMD）等可產生新的頻率成分，或各頻率分量的調製產物，這些多餘產物與原信號極（jí）不和諧，引起聲音畸變（biàn），粗糙刺耳，這些失（shī）真屬於非線性失真。在這（zhè）裏，我們分別對諧波失真、互調失真、瞬態互調失真（TIM）、交流接口失真（IHM）等（děng）加以討論。
１．諧波失真
諧波失真是由功放中（zhōng）的非線性元器件引起的一種失真。這種失真使音（yīn）頻信號產生許多新的諧波成分，疊加（jiā）在原信號上，形成了波形失（shī）真的信號（hào）。將各諧波引起的失真疊加起來，就是總諧（xié）波（bō）失真度，其值常用輸出（chū）信（xìn）號中的所有諧（xié）波均方根值與基波電壓（yā）有效值之比的百分數來表示。在這裏，基波信號（hào）就是輸入信號，所有諧波信號為由非線（xiàn）性失真引入的各次諧波（bō）信號。顯（xiǎn）然（rán），該百分數越小，諧波失真越小，電路性能越好。目前，Ｈｉ－Ｆｉ功放的諧波失真一般控製在0.05%以下，許多優質功（gōng）放的諧波失（shī）真已（yǐ）小（xiǎo）於0.01%，而專業（yè）級音頻功放的諧波失真度一般控製在0.03%以下。事實上，當總諧波失真度小於0.1%時，人耳就很難分辨了。另需說明（míng）的是，對於一台（tái）指定的（de）音頻功放而言，例如，某音頻功放（fàng）的總（zǒng）諧波失真指標表示為THD<0.009%(1W)。初看起來，似乎總（zǒng）諧波失真很小，但它隻是在輸出功率為1W時的總（zǒng）諧波失真，這與在有關（guān）標準要求的（de）測量條件下所得的總諧波失真值是不同的。所以，在標明音頻功放的總諧波失真指標時（shí），一般都會注明測量條件。
眾所周知，人的聽覺係統是極（jí）其複雜的，有時諧（xié）波失真小的功（gōng）放不如諧波失真（zhēn）大的耐聽，這種現象（xiàng）的（de）原因是多方麵的。其（qí）中，與各次諧波成分（fèn）對音質的影響程（chéng）度（dù）不同有直接關係。盡管石機與膽機的穩態測試數據相同，但人們總（zǒng）覺（jiào）得膽機的低音醇厚激蕩、中音明（míng）亮圓潤、高音纖細清澈，極為耐聽；石機則低（dī）頻強勁有力，中高頻（pín）通透明亮，但高頻發毛，聲音生硬（yìng），音色偏（piān）冷。經頻譜分析發現，石機含有大量的奇次諧波，奇次諧波給人耳造成刺耳難聽的感（gǎn）覺；膽機則含（hán）有豐富（fù）的偶次諧波，而（ér）人耳對偶次諧波不敏感。此外，人（rén）耳對偶次（cì）諧波（bō）失真分辨力較低，對高次諧波卻非常敏感，這也是上述現象的重要原因之一。
降（jiàng）低（dī）諧波失（shī）真的辦法主要有：
1)施（shī）加適量的電壓負反饋或電流負反饋；2)選用ｆT高、NF小、線性好的放大元器件；3)盡可（kě）能地提高各單元電路中對管的一致性；4)采用甲類（lèi）放大方（fāng）式，選用優（yōu）秀的電路（lù）程式；5)提高電源的功率儲備，改善電源的濾波性能。
2．互調失真
兩種或多種不同頻率的信號通過放大器後（hòu）或揚（yáng）聲器發（fā）聲時互相調製而（ér）產生了和頻與差頻以及（jí）各次諧波（bō）組合產生（shēng）了和頻與差頻信號，這（zhè）些新增（zēng）加的頻率成分構成的非線性失（shī）真稱為互調失真。通常，將兩個振幅按一定比例（多取4:1）的高低頻信號，混合（hé）進入電（diàn）路，新產生的非線性信號的（de）均方根值與原較高頻率信號（hào）的振幅之比的百分數來量度互調失真，即互（hù）調失真（zhēn）的大小，可用互調產物電（diàn）平與（yǔ）額定（dìng）信號電平的（de）百分比來表示。此值越大，互調失真越大。顯然，互調失真度（dù）的大小與輸出功（gōng）率有關。由於（yú）新產（chǎn）生的（de）這些頻率成分與原信號沒有相似性，因而較小的（de）互調失真也很容易被人（rén）耳覺察到，聽起來感到（dào）又尖、又刺耳，且伴有“聲染色”現象。也就是說，互調失真帶（dài）來（lái）的影響，會使整個（gè）重放係統的（de）聲場缺乏層次（cì）感，清晰度下降。在Hi-Fi功放中，總希望互調失（shī）真度越小越好，要做到（dào）這一點是（shì）非常困難的，因而高保真（zhēn）功放要求該值小於0.1%即可。當然，石機與膽機相比，前者的互調失真要大（dà）一些，這也是為什麽石機的音色不及膽（dǎn）機甜美的一個原（yuán）因。
減小（xiǎo）互調失真的方法，常見的有：
1)采用電子（zǐ）分頻方式，限製放大電路（lù）或揚聲器的工作帶寬；2)在音頻功放的輸（shū）入端增設高通濾波（bō）器，消除（chú）次低（dī）頻信號；3)選用線性好的（de）管子或電路結構。
3．瞬態失真（zhēn）
瞬態失（shī）真是現代聲（shēng）學的一個重要指標，它反（fǎn）映了（le）功放電路對瞬態躍變信號的保持跟蹤能力，故又稱為瞬態反映。發生瞬態失真的高保真係（xì）統，輸出（chū）的（de）音樂信號缺少層次感和透（tòu）明度。一般地，發生瞬態失真的原（yuán）因有：
1)電（diàn）路（lù）內電抗元器件（jiàn）的作用過大，頻率範圍不夠寬；2)揚聲器振動係統的動作跟不上（shàng）瞬變電信號的變化。
瞬態失真（zhēn）的主要表現形式（shì）有兩（liǎng）種，即瞬態互調失真和轉換速率(SR)過低引起的失真。
A.瞬態互調失真
在輸入脈（mò）衝（chōng）性瞬態信號時，因電路中電容（如滯後補償電容、管子極間電容等）的存在使（shǐ）輸出端不能立即得到應有的（de）輸出電（diàn）壓（即相位滯後）而使（shǐ）輸入級（jí）不能及時獲得（dé）應有的（de）負反饋（kuì），放（fàng）大器在這一瞬間處於開環狀態，使輸入級瞬間過載（zǎi），此時的（de）輸入電壓比正常時要高（gāo）出好幾十倍，導致輸入級瞬間（jiān）的（de）嚴重削波，這一削（xuē）波失真（zhēn）稱為瞬態互調失真（zhēn）。它實質上是一種瞬態過（guò）載現象。
由於膽（dǎn）機抗過載能力強，放大倍數低，沒（méi）有深度（dù）級間負反饋，僅有一些局部負反饋，因而不易（yì）產生瞬態互調失真。而一般石機都采用了大環路深度負反饋網（wǎng）絡來滿足低失真、寬頻帶的（de）要求。可見（jiàn），瞬態互調失真主要發生（shēng）在石機中。此外，音（yīn）量大、頻率高、動態範圍大的節目源最容易產生瞬態互調失真。原（yuán）因在於：音樂在零信號電平附近的時間變化（huà）率最大，會使聲音變得不完全清晰，特別是中低檔石機，往往出現在高頻部分，產（chǎn）生尖硬（yìng）、刺耳的（de）感覺，即所謂的“晶體管（guǎn）聲”和“金屬聲”。
瞬（shùn）態互調失真是在20世紀70年代提出來的一項動態指標，主要由音頻功放（fàng）內部的（de）深度負反饋引起的。被公認為是影響石機音（yīn）質，導致“晶體管聲”和“金屬聲”的罪魁禍首，人們對（duì）此（cǐ）極為重視（shì）。改善ＴＩＭ可從其形成機理入手，常采用的方法有：
1)將（jiāng）放大器的開環增益和負反饋量分別控製在50dB和20dB左右；2)選用高ｆT的管子，前級采（cǎi）用ｆT大於100MHz的管（guǎn）子，末級功率管的ｆT應大於（yú）20MHz，盡量拓寬電路的開（kāi）環頻響，並加大各級自身的電流負反饋，取消（xiāo）大環路（lù）負反饋。目前有部分功（gōng）放（如鍾（zhōng）聲JA-100）的末（mò）級擴流電路（lù）不介入環（huán）路負反饋，其目的之一便（biàn）在於此；3)采用全（quán）互補對稱電路，提高功率輸出級的工作電流，並在輸出級（jí）前增設緩衝放大級，改善電路的瞬態響應；4)取消相位滯後電容，改滯後補（bǔ）償為超前補償（cháng），即不用滯後補償電容，而在大環路反饋電阻上並聯一隻適當容量的小電容；5)適當加大輸入級的靜態電流，增大其動態範圍，並（bìng）在其輸入電路中設（shè）置低通濾波（bō）器，消除80kHz以上（shàng）的高頻雜波信（xìn）號，防止高頻幹擾信號導（dǎo）致輸入級瞬間過載。
B.轉換（huàn）速率過低引起的失真
轉換速率指音頻設備對猝發聲信號（hào）或脈衝信號的跟（gēn）蹤或反應（yīng）能力，是反映功放電路瞬態應變能力的重要參數。轉換速率（lǜ）過低引起的瞬態失（shī）真是由於（yú）放大器輸出信號的變化跟不（bú）上輸入信（xìn）號的迅速變化而（ér）引起的。如果給放大器輸入一個足（zú）夠（gòu）大的脈衝信號時，其（qí）電壓的最大變（biàn）化速率應是電壓上升（shēng）值與所需時（shí）間之比，單位是每秒上升多少伏，寫成數字（zì）表達式為SR=V/μｓ。SR對高（gāo）保真（zhēn）功放來說，它直接影響放（fàng）大器的（de）瞬態（tài）響應和反應速度，SR值高（gāo）的功（gōng）放，解析力、層次感及定位感都好，聽感佳，重放流行音樂更是如此。SR數值的大小與功放的（de）輸出電壓和輸出高頻截止頻率等有關，輸出功率大的，SR值就大；高頻截止（zhǐ）頻（pín）率高的，SR值也大，優質功放的SR值可達100V/μｓ。為了（le）提高功放的SR值，通（tōng）常采用超高速、低噪聲的（de）管子，但SR值過高，易使電路自激，穩（wěn）定性變差。此外，前級電路的SR值不應（yīng）高於後級電路，否則易（yì）引起（qǐ）瞬（shùn）態互調失真。順便多說（shuō）幾句，功放的SR可用示波（bō）器來估（gū）測，方法是先給音頻功放饋（kuì）送一方波信號，作為（wéi）輸入信號，其輸出（chū）信號波形前沿上升至額定值所需時間，所得（dé）的結果用V/μｓ表示便是轉換（huàn）速（sù）率的大小（xiǎo）。顯然，如果音頻功放能夠很好地（dì）處理方波信號，那就表明它具有很好的轉換速率和較寬的頻率特性。
4.交流接口（kǒu）失真
交流接口失真是由（yóu）揚聲器的反電動勢通過線路反饋到電路而引起的。改（gǎi）善這種失真的方法有:1)減少電路級數，適當加大電路的靜態工作電流;2)選擇適合的揚（yáng）聲器，使（shǐ）阻尼係數更趨合理;3)采用大容量優質電源變壓器，並適當提高（gāo）濾波電容（róng）的（de）容量，在濾波電容（róng）上並聯小（xiǎo）容（róng）量CBB電容。
此外，由於電路直流工作點（diǎn）選擇（zé）不（bú）當或元器件質量不高，還會出現另一些非線性失真，諸如交（jiāo）叉失真和削波（bō）失真，它們均可以引（yǐn）起諧波失真和互調失真（zhēn）。交叉失真又稱為交越失真，它是對推挽功（gōng）放而言的，主要由乙類推挽功放中的功率管（guǎn）起始導通非線性而引起的，特別是在小電流的情況下，其輸出電流在交界處產生非線（xiàn）性失真，且信號（hào）幅度越小，失真越嚴重。削波失真是功（gōng）放管動態範圍（wéi）不夠，由飽和導通引起大信號（hào）被限幅削波而造成的，削波失真產生（shēng）了大量超聲波，使聲音變得模糊而（ér）抖（dǒu）動，聽久（jiǔ）了使人頭痛。減小交叉失真常（cháng）用的方法，是適當提高推挽輸出管（guǎn）的直流工作點（diǎn）;而改善削波失真的措施，一般是（shì）適當加大電路（lù）的線性工作範（fàn）圍。
由於（yú）放大器件（jiàn）本身具有極間電容，以及放大電路中（zhōng）有（yǒu）時存（cún）在電抗性元件，所以，當輸入不同頻率信號時，電路的放大（dà）倍數（shù）將（jiāng）成為頻率的（de）函數，這個特性就是頻率特性或者頻率（lǜ）響應（yīng）。分為幅頻特性和相頻特性（xìng）。 改變頻響曲線就是改變其幅（fú）度（dù）和相位響應，可以（yǐ）通（tōng）過外加RC，LC網絡來（lái）改變其幅頻特性和相頻特性。
