音频功放失真，表现为音频信号重放时波形出现畸变，可大致划分为电失真和声失真两大类型。电失真源于信号电流在放大进程中产生偏差，声失真则是信号电流经扬声器转换后，声音未能如实还原。
按失真性质细分，主要存在频率失真和非线性失真。其中，频率失真仅引发信号各频率分量间幅度与相位关系改变，不增添新频率成分，属于线性失真范畴；而谐波失真（THD）、互调失真（IMD）这类会产生新频率成分或各频率分量调制产物，导致声音畸变、刺耳的失真，则是非线性失真。以下针对几种典型的非线性失真展开深入探讨。
- 谐波失真：由功放中的非线性元器件引发，致使音频信号生成诸多新谐波成分，与原信号叠加造成波形失真。总谐波失真度，以输出信号中所有谐波均方根值与基波电压有效值之比的百分数衡量。此百分数越小，谐波失真越小，电路性能越优。Hi – Fi 功放的谐波失真一般控制在 0.05% 以下，优质功放可达 0.01%，专业级音频功放通常在 0.03% 以下。当总谐波失真度小于 0.1% 时，人耳便难以察觉。需注意，音频功放的总谐波失真指标需注明测量条件，例如某功放 THD<0.009%(1W)，仅代表输出功率为 1W 时的情况。
人的听觉系统复杂，有时谐波失真小的功放未必耐听。这是因为各次谐波成分对音质影响程度各异，石机含大量奇次谐波，刺耳难听；胆机富含偶次谐波，人耳对偶次谐波不敏感且分辨力低，故而胆机声音更醇厚圆润、耐听。
降低谐波失真可采取以下措施：施加适量电压或电流负反馈；选用ｆT 高、NF 小、线性好的放大元器件；提升各单元电路中对管的一致性；采用甲类放大方式及优秀电路程式；提高电源功率储备，优化电源滤波性能。
2. 互调失真：两种或多种不同频率信号经放大器或扬声器发声时相互调制，产生和频、差频及各次谐波组合的和频与差频信号，这些新增频率成分构成互调失真。通常以两个振幅按 4:1 比例的高低频信号混合输入电路，新产生非线性信号的均方根值与原较高频率信号振幅之比的百分数来衡量。互调失真度与输出功率相关，因其产生的新频率成分与原信号差异大，较小失真也易被人耳察觉，使重放系统声场层次感缺失、清晰度下降。高保真功放要求互调失真度小于 0.1%，石机的互调失真相对胆机要大，这也是石机音色不如胆机甜美的原因之一。
减小互调失真的常见方法包括：采用电子分频限制放大电路或扬声器工作带宽；在音频功放输入端增设高通滤波器消除次低频信号；选用线性好的管子或电路结构。
3. 瞬态失真：反映功放对瞬态跃变信号的跟踪能力，是现代声学关键指标。发生瞬态失真的高保真系统，输出音乐信号层次感和透明度欠佳。原因主要有电路内电抗元器件作用过大、频率范围不够宽，以及扬声器振动系统跟不上瞬变电信号变化。瞬态失真主要有瞬态互调失真和转换速率 (SR) 过低引起的失真两种表现形式。
- 瞬态互调失真：输入脉冲性瞬态信号时，电路中的电容致使输出端电压相位滞后，输入级瞬间失去应有的负反馈，处于开环状态，导致输入级瞬间过载、严重削波。胆机抗过载能力强、放大倍数低、负反馈少，不易产生此失真；石机采用大环路深度负反馈，易出现瞬态互调失真，尤其在音量大、频率高、动态范围大的节目源播放时，中低档石机高频部分易产生尖硬、刺耳的 “晶体管声” 和 “金属声”。改善 TIM 可从其形成机理入手，如控制放大器开环增益和负反馈量；选用高ｆT 管子，优化电路反馈结构；采用全互补对称电路，增设缓冲放大级；取消相位滞后电容，改为超前补偿；加大输入级静态电流，设置低通滤波器。
- 转换速率过低引起的失真：转换速率体现音频设备对猝发声或脉冲信号的跟踪反应能力。当放大器输出信号变化跟不上输入信号迅速变化时，就会产生此类失真。SR 值直接影响功放瞬态响应和反应速度，SR 值高的功放，解析力、层次感及定位感佳，听感好，但 SR 值过高易使电路自激、稳定性变差，且前级 SR 值不应高于后级，否则易引发瞬态互调失真。可采用超高速、低噪声管子提高 SR 值，也可用示波器馈送方波信号估测 SR 值。
- 交流接口失真：由扬声器反电动势经线路反馈到电路引发。改善方法有减少电路级数、加大静态工作电流；选择合适扬声器优化阻尼系数；采用大容量优质电源变压器，提高滤波电容容量并并联小容量 CBB 电容。
此外，电路直流工作点选择不当或元器件质量不佳，还会引发交叉失真和削波失真，进而导致谐波失真和互调失真。交叉失真多见于乙类推挽功放，由功率管起始导通非线性引起，小电流时失真更严重；削波失真是功放管动态范围不足，大信号被限幅削波所致，产生大量超声波，使声音模糊抖动。减小交叉失真可适当提高推挽输出管直流工作点，改善削波失真可加大电路线性工作范围。
由于放大器件极间电容及电路中电抗性元件的存在，输入不同频率信号时，电路放大倍数成为频率函数，即频率特性或频率响应，包含幅频特性和相频特性。可通过外加 RC、LC 网络改变其幅频和相频特性 。
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