Như đã đề cập trong phần trước, đầu phát trung tâm được trang bị bộ khuếch đại để tăng cường tín hiệu âm thanh trước khi đưa ra loa. Tuy nhiên, các bộ khuếch đại tích hợp sẵn này chỉ mang lại chất lượng âm thanh tương đối và không thể coi là tốt nhất. Trong các hệ thống âm thanh cao cấp hơn, bộ khuếch đại sẽ được thiết kế lớn hơn, chất lượng cao hơn và được đặt riêng bên ngoài đầu phát trung tâm. Thiết kế này giúp giảm thiểu nhiễu từ các thành phần khác trong đầu phát trung tâm đến bộ khuếch đại.
Bộ khuếch đại âm thanh trong xe hơi thường được thiết kế ẩn để không chiếm nhiều không gian trong xe. Nhiệm vụ chính của chúng là tăng cường tín hiệu âm thanh để làm rung động màng loa và tạo ra âm thanh rõ ràng. Nếu thiếu bộ khuếch đại, việc thưởng thức âm nhạc với chất lượng cao sẽ trở nên khó khăn hơn. Quá trình khuếch đại tín hiệu là một phần quan trọng trong quá trình tái tạo âm thanh trong xe hơi.
Amplifier trên xe hơi khuếch đại tín hiệu điện từ đầu phát trung tâm để làm dao động màng loa và tạo ra âm thanh. Trước khi được khuếch đại, tín hiệu âm thanh đã trải qua giai đoạn xử lý ban đầu là preamp. Các hệ thống âm thanh cao cấp có thể tích hợp nhiều preamp để xử lý tín hiệu qua nhiều lớp, từ đó cải thiện chất lượng âm thanh trước khi đưa đến amplifier và loa. Preamp cũng là nơi thực hiện các điều chỉnh âm học như bass/treble, EQ để tùy biến chất âm cuối cùng của tiếng nhạc.
Crossover là một phần của giai đoạn preamp. Nó chia tín hiệu âm thanh full-range thành từng tần số riêng biệt để đưa đến các loa tương ứng, giúp đảm bảo độ chi tiết cao nhất cho âm thanh khi được phát ra. Có 2 loại crossover là active và passive. Active chia tín hiệu full-range thành các tần số riêng biệt để amplifier khuếch đại và đưa đến loa. Passive nhận tín hiệu đã được khuếch đại từ amplifier và sau đó mới chia đến các loa. Tuy nhiên, passive thường làm giảm năng lượng tín hiệu và ảnh hưởng đến chất âm ra loa. Đây là lý do hầu hết các hệ thống âm thanh xe hơi sử dụng active-crossover để chia kênh amplifier riêng biệt và làm việc hiệu quả nhất.Amplifier trên xe hơi sử dụng bóng bán dẫn điện tử thay vì bóng chân không như trong hệ thống âm thanh gia đình, vì chúng sinh nhiệt cao và bị ảnh hưởng bởi rung động. Amplifier làm việc với công suất cao để khuếch đại tín hiệu điện làm rung màng loa và tạo ra âm thanh, điều này tiêu tốn nhiều năng lượng và sinh nhiệt. Tản nhiệt là một trong những yếu tố được lưu ý hàng đầu trong sản xuất amplifier. Amplifier trong đầu phát trung tâm thường không bị quá nhiệt vì thiết kế nhỏ gọn và tiêu thụ ít năng lượng. Tuy nhiên, các amplifier đặt ngoài xe thường được trang bị lá tản nhiệt để đảm bảo hoạt động hiệu quả và bền bỉ.
Công suất của một amplifier được đo bằng đơn vị watt cho mỗi kênh (trái / phải). Số Watt càng cao tức là năng lượng đưa đến loa càng lớn, cung cấp mức âm lượng cũng lớn hơn. Đơn vị chuyên ngành là RMS (Root Mean Square) dùng để chỉ cường độ của tín hiệu đầu ra. Thông số này không đồng nhất và khác nhau giữa các hãng, vì vậy bạn cần chú ý khi chọn sản phẩm phù hợp. Một chiêu thường gặp là đưa ra công suất tối đa thay vì mức ổn định. CEA (Consumer Electronics Association) đã đưa ra tiêu chuẩn đo công suất là CEA-2006-A được nhiều hãng xe hơi chấp nhận, giúp người dùng tìm sản phẩm có công suất đảm bảo theo tiêu chuẩn.Ở ngưỡng công suất cao nhất, amplifier cung cấp công suất RMS gấp đôi so với bình thường, cũng làm méo tiếng rất nhiều. Điều này không chỉ làm âm thanh kém đi mà còn có thể gây hư hại cho loa. Thường người ta nghĩ là do loa khi âm thanh kém, nhưng thực tế có thể do amplifier. Mạch amplifier trong đầu phát trung tâm ít khi đủ sức khuếch đại tín hiệu đến mức quá lớn như các amplifier ngoài. Hầu hết amplifier bắt đầu méo tiếng ở mức khoảng 75% tổng âm lượng hệ thống. Nếu bạn cần âm lượng đến mức đó thì amplifier có thể đang gặp vấn đề. Hãy lưu ý rằng amplifier, mặc dù ẩn trong xe và không thấy, nhưng vẫn hoạt động. Đôi khi chỉ cần điều chỉnh nhỏ cũng có thể thay đổi chất âm của toàn hệ thống.
