再谈音频放大器之前，我们需要简单了解一下，什么是放大器。运算放大器是当今使用最广泛的电子设备之一，广泛用于消费类，工业和科学设备中。早在上世纪30年代，在人类电路起步的初期，世界上就逐渐出现了一些用于运算放大的基础电路，但是，运算放大器直到上世纪40年代才被贝尔实验室开发出真正的实用电路。在第二次世界大战期间，贝尔实验室应美国军方的要求，开发一种用于辅助瞄准的M9枪械指示器中用到的电子管电路，这便是运算放大器诞生的重要标志之一，但是由于战争保密的因素，在战后一段时间才被公开。之后在1947年，纽约哥伦比亚大学教授John Ragazzini在论文中命名了可以执行如加法、减法、乘法、积分、微分等数学运算的放大器为运算放大器（Operational Amplifier），或简称为运放，英文简写为Op Amp，运算放大器或运放的名称就此诞生。

如今的运算放大器已经被我们广泛的运用在各类电子产品上，随着电子组件转移到贴片封装，运放采用了高度集成的低数量引脚的封装形式，因此很容易在需要时将它们放入不同的电路中。而一个“理想”的运算放大器应该具有如下的性质：无限大的放大倍数；无限大的输入阻抗；零输出阻抗。

在现代生活中，电子设备充满了我们的世界，我的世界已经充满了被运放处理过的声音，多地方都有运放的存在，比如功放、前级放大器、耳机放大器、唱头放大器、话筒放大器、解码器、有源分频系统、调音台、录音系统等等。而在音频的应用中，工程师们，主要运用的是上文提到的“理想”运算放大器的性质，对于电路中的小信号进行高质量的放大之后，再由后续电路控制，也有用于滤波，来改变信号的频率特性。对于音频运放来说，在小信号上的应用，常常要求有低的噪声、低的失真、快的速度、宽的频带、小的相移、大的负载能力、大的抗干扰能力，等等。

落实到实际，为了尽可能达成“理想”化的放大器，工程师们竭尽了各种手段，比如，电流源和电压源、互补差分输入、负反馈、补偿等等。下面，我将为各位读者粗略地介绍几种，用来针对性地实现运放的高端音频及整体性能的技术手段：

1 BJT晶体管：BJT是双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor—BJT）的缩写，又常称为双载子晶体管。它是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件。其在运放中的应用，主要是来代替在模拟电路中表现不佳的CMOS（互补金属氧化半导体）。虽然CMOS有体积小、功耗低、切换速度快、容易数字连接、成本低等优点。但是，由于作为放大信号应用，CMOS的放大信号带宽对比BJT并没有优势。BJT工作在放大区的，它寄生的电容对比CMOS电路更小，因而截止频率高，迁移率高，可以放大的信号带宽就大，所以在目前的运放市场中，高端音频运放，其集成芯片几乎都是基于BJT工艺来实现的。这个工艺也有其不足之处，最显著的问题就是输入偏置电流较大（一般是几百nA），会使运放偏离“理想”状态，带来误差等影响，对音频应用的影响主要表现在电流噪声相对较大。

2 BiFetT与DiFet技术：为了解决上文中提到的输入偏置电流较大的问题，工程师们引入了BiFetT技术，所谓BiFetT就算将BJT晶体管同JFET（结型场效应晶体管）相结合的技术工艺。将输入差分部分实用JFET进行替代，而其他部分继续沿用BJT晶体管，以此来解决输入偏置电流较大的问题。

在此基础上继续优化，就是DiFet技术。其使用了Dielectrically Isolated（DI）介质隔离工艺，用二氧化硅薄层代替PN结来隔离基片上的各个晶体管。因而获得了更小的薄层电容密度，再加上JFET使运放可以实现更小的输入偏置电流（可低至几个pA）。相比常规BiFet，DiFet运放有更低的电压噪声（更靠近BJT的水平），也有更快的速度。JFET的加入，使得运放的电流噪声得到了有效的降低，但是其不足之处是运放的电压噪声和失调电压又相对较大。

既然提到音频放大器，那么自然绕不过Hi-Fi、Hi-End与Hi-Res。想必各位都听说互联网上的一句调侃：“单反穷三代，Hi-Fi毁一生。” 那么，什么是HI-FI呢？Hi-Fi的含义十分容易理解，就是High-Fidelity的缩写，翻译为“高保真”，其定义是：与原来的声音高度相似的重放声音。HiFi最早想要还原的是古典乐现场，然而随着时代的发展，音乐的表现形式也一直在变化，特别是现代电声乐器和电子音乐的出现，Hi-Fi的定义也逐渐偏离其原本的意思，现代流行音乐需要怎样的“HiFi”去还原才是对的呢？在这里笔者的知识和实践还远远不够，这里只是给各位读者阐明Hi-Fi这个概念，具体真正的HiFI是什么？也许，一千个人心中有一千个哈姆雷特吧。

琳琅满目的Hi-Fi耳机

Hi-End一词是HiFi之后，其衍生而来，相信对不少人都十分新鲜。Hi-End，单从字面上看，End有“结束”的意思，所以用Hi-End称呼一些产品，有种HiFi“鼎极”的意味。这么一解释相信各位都应该已经知晓，所谓Hi-End就是就是顶级的Hi-Fi产品。其起源据说在70、80年代的美国，当时有全国各地的音响爱好者自发的聚集在一起，各自组建音响工作室，由于这些设备造型独特用料也是精心选择，生产的数量也是极少，所以这些设备也是售价极高，在当时的媒体就这些设备称作为Hi-End设备。而目前，作为HiFi的衍生词，同Hi-Fi一样，对于Hi-End产品的界定，并没有一个统一的标准，只是根据每个厂商自己的理解Hi-End去制定的。

Hi-Fi圈经典梗图——把人听哭的Sennheiser HE1静电耳机系统

不同于Hi-Fi与Hi-End的标准混乱，Hi-Res本身就是一种音频标准，它是“High Resolution Audio ”的缩写，意思是高解析力、高分辨率。它是索尼在2014年提出，并联合JAS（日本音频协会）和CEA（消费电子协会）制定的高品质音频标准。定义为高于44.1kHz /16bit（CD音质）的音质，是以 192kHz / 24bit或者更高的分辨率，即采样率高于44.1KHz，比特深度大于16bit。简单理解就是：HiRes就是比CD音质更棒的音质标准。

何为采样率呢？众所周知，我们的自然界中的声音是以机械波的形式存在的，是一段连续信号。而目前的数字音频，是通过一个个采样点来记录下这些声音的，因而是离散的，以点连成线，因此采样点的密集程度，是决定声音还原的主要指标，被称作“采样率”。在当今的主流采样率一般共分为22.05kHz、44.1kHz、48kHz三个等级，22.05kHz只能达到FM广播的声音品质，44.1KHz则是CD音质界限，48KHz则更加精确一些，而在Hi-Res标准中的192kHz已经是一个超高的声音品质了。

而比特深度描述了处理音频数据的硬件或软件能达到的细节精度。比特深度指的是描述某种对象所使用的比特数量的多少，比如，如果是2bit，就代表可以表示2的二次方的音阶，也就是4种声音。标准CD音质44.1KHz/16bit就是一秒内对模拟信号进行等间隔44100次采样，其中每次采样保存16bit（65536种音阶）的数据。

而如果想要享受到这种声音体验，需要的不仅是播放设备支持（一般支持的设备上会有Hi-Res小金标），其原始的音源文件，也要达到这个标准。

Hi-Res标志，俗称的“小金标”

近年来，特别是从2016年以来，以Apple为首的头部厂商取消了智能手机上的3.5mm耳机接口，开始全面推行TWS耳机（真无线蓝牙耳机），加之Hi-Fi器材价格节节攀升，Hi-Fi圈子入门门槛逐渐升高，同时由于Hi-Fi圈子内也很难有一个统一的标准，圈子内部鱼龙混杂，真高手和假大师共聚一堂，Hi-Fi圈子逐渐落寞，还被人贴上了“玄学”的标签。即使厂商可以通过音频曲线等数据来量化耳机的声音，但是具体到个人却又往往会给出不一样的评价，因此在不少人看来，HiFi就像“玄学”一样难以捉摸。虽说，平时各位消费者最常接触声学放大器的Hi-Fi在没落，但是纵观整个声学放大器市场，还是一片需求旺盛的市场。

刚刚提到，TWS的爆发式增长，线性功放的效率和体积已不能满足市场的要求，而D类功放以效率高、体积小等优点越来越受到人们的青睐，因而在消费市场领域潜力巨大。

在未来，随着模拟信号逐渐数字化的浪潮，声学放大器也会逐渐转向数字，逐渐小型化，低功耗化；抗干扰能力、低噪声等方面会被重点优化，目前在技术上就已经开始了从模拟功放向数字功放和数模混合进行发展。笔者认为，随着计算摄影在相对小体积的的手机上的成功，在未来的声学放大器市场中，计算声学也会是主流，为了强化音频功放芯片的声音效果，持续演进的音效算法与音频功放芯片配合使用将会越来越常见。

回看整个声学放大器市场，2021年全球音频放大器市场销售额达到了1670.31百万美元，而在未来，这个市场规模一定会持续增大，根据第三方研究机构QYResearch的资料，预计2028年将达到2470.05百万美元，年复合增长率（CAGR）为5.63%（2022-2028）。

目前全球主要厂商包括意法半导体、德州仪器、安森美半导体、恩智浦半导体和亚德诺半导体等，2021年主要厂商份额占比超过60%，市场主要由美国厂商占据。随着近年来国内公司的技术突破和产品开发，在音频功放芯片市场的占有率逐步提升。预计未来几年行业竞争将更加激烈，尤其在中国市场。