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行业标准

放大器的技术规格

技能(néng)开展进程
自从爱迪生在1877年创造留声机至今已有(yǒu)120多(duō)年了,由当年机械式录音/重播體(tǐ)系开展到现在的高科(kē)技数码體(tǐ)系,其间的行进可(kě)谓翻天覆地。不过在这120多(duō)年中的音响技能(néng)开展却是很(hěn)不均匀的,在创造留声机后的大约60至80年中,音响技能(néng)的开展是恰当缓慢的不过也取得了必定的效果,例如录放音以電(diàn)动办法替代了机械办法,开端选用(yòng)多(duō)极真空管等等。
使音响技能(néng)得以快速开展是在927年,美國(guó)贝尔实验室发布了划时代的负反应(负回输,NFB)技能(néng),声频扩大器从此开端步入了一个新(xīn)纪元。所谓高保真(High Fidelity)扩大器,其开山(shān)祖师应该是追溯至1947年宣布的威廉逊扩大器,其时Willianson先生在一篇规划Hi Fi扩大器的文(wén)章中介绍了一种成功运用(yòng)负回输技能(néng),使失真降至0.5%的胆机線(xiàn)路,音色之靓在其时可(kě)谓前无古人,迅即风行全世界,成為(wèi)了Hi Fi史上一个重要的里程碑。在威廉逊扩大器问世后4年,即1951年,美國(guó)Audio杂志(zhì)又(yòu)宣布了一篇“超線(xiàn)性扩大器”的文(wén)章。第二年6月,又(yòu)宣布了一篇将威廉逊扩大器超線(xiàn)性扩大器相结合的線(xiàn)路规划。由於超線(xiàn)性规划将非線(xiàn)性失真大起伏下降,许多(duō)人硌起仿效,再次构成了一个热潮。超線(xiàn)性规划的影响时至今日21世纪依然存在,可(kě)以说威廉逊扩大器和超線(xiàn)性扩大器标志(zhì)著负回输技能(néng)在音响技能(néng)中的老练。从那时分(fēn)隔端,扩大器的规划和品种可(kě)谓百花(huā)争艳。技能(néng)的行进是前70年所望鹿莫及的。
扩大器的的规范是衡量其功能(néng)的一个重要目标,当然另一个重要目标是以耳朵收货。常听发烧友说音响器件的规范没多(duō)大含义,许多(duō)测验数据优秀的扩大器其声响却惨不忍听。这话只说对了一半,首要这优秀的数据一般是在产品开发阶段测验原型机时得出的。在许多(duō)出产阶段一般来说其功能(néng)都会打必定的扣头,视乎器件的层次而定。其次的就是现在的科(kē)技尽管使扩大器功能(néng)取得很(hěn)大改进,但要对20~20KHz的声频信号作出人耳无法发觉失真的扩大,是一件极不简略的事,何况一般扩大器的所谓功能(néng)规范仅仅给出寥寥几项数据,其间大多(duō)数仅仅在某些物(wù)定条件下丈量的。根本不足以反映扩大器的根本功能(néng)。
用(yòng)以鉴定扩大器的技能(néng)规范的办法分(fēn)為(wèi)动态和静态两种,静态规范是指以稳态下弦波进行丈量所得的目标。这实际上是属於古典主动操控理(lǐ)论(Classical Control Theory)中的频率剖析法。在二十世纪二三十的代便已开端运用(yòng)。测验项目包括有(yǒu)频率呼应,谐波失真,信噪比,互调失真及阻尼系数等。动态规范是指用(yòng)较杂乱的信号例如方波,窄脉冲等所丈量得的目标,包括有(yǒu)相位失真,瞬态呼应及瞬态互调失真等。动态测验实际上也类似工业主动操控體(tǐ)系中常见的瞬态呼应测验,只不过工业测验常用(yòng)的是阶跃信号(Step Signal)而音响测验则用(yòng)缩短了的阶跃信号——方波。要大體(tǐ)上反映出扩大器的质量,有(yǒu)必要归纳考虑动态测验和数据。至於人耳试听方面由於含有(yǒu)较多(duō)主观要素,在此不打算详加评论。由於大部份厂商(shāng)对其产品一般都仅仅给出少量参数敷衍完事,故此筆(bǐ)者期望藉此机会对一些较重要的音响器件规范作一番介绍,便利新(xīn)进发烧友及一些非工程技能(néng)人仕对音响技能(néng)有(yǒu)更深入的體(tǐ)会。
频率呼应
在许多(duō)技能(néng)目标中,频率呼应是最為(wèi)人们所了解的一种规范。一部分(fēn)扩大器而言。理(lǐ)论上只需求做到20至2万周频率呼应平直就已满足,但是真实的乐音中含有(yǒu)的泛音(谐波)是有(yǒu)可(kě)能(néng)逾越这个规模的,加上為(wèi)了改进瞬态反响的體(tǐ)现,所以对扩大器要求有(yǒu)更高的频应规模,例如从10 Hz~100 kHz等。习惯上对频率呼应规模的规定是:当输出電(diàn)平在某个低频点下降了3分(fēn)贝,则该点為(wèi)下限步率,相同在某个高频点处下降了3分(fēn)贝,则定為(wèi)上限频率。这个数分(fēn)贝点有(yǒu)别的一个称号,叫做半功率点(Half Power Point)。由于当功率下降了一半时,電(diàn)平恰好下降了解情况分(fēn)贝。有(yǒu)一点有(yǒu)必要指出的是半功率点对某些電(diàn)子设备及主动操控體(tǐ)系虽有(yǒu)必定的含义,但对音响器件就未必适宜,由于人耳对声响的解析度可(kě)到达0.1分(fēn)贝。所以有(yǒu)一些高档器件标称20至20K到达正负0.1分(fēn)贝,这实际上经起标称10至50K+3DB规范有(yǒu)可(kě)能(néng)更高。顺带一提的是,频应曲線(xiàn)图实际上是有(yǒu)两幅的,在操控工程中“波特图”(Bode Plot)。其间的幅频曲線(xiàn)图就是咱们常见的频率呼应图,另一幅叫做相频曲線(xiàn)图,是用(yòng)来表明不同频率在通过了扩大器后所发作的相位失真(相位畸变)程度的。相位失真是指信号由扩大器输入端至输出端所发作的时刻差(相位差)。这个时刻差天然是越小(xiǎo)越好,否则会影响负回输線(xiàn)路的作业。除此之外相位失真也和瞬态呼应有(yǒu)关,尢其是和近年来日益遭到重视的瞬态到调失真有(yǒu)著密的联络。对於Hi Fi扩大器而言,相位失真最少要在20~20KHz+-5%规模之内。
谐波失真
任何一个天然物(wù)理(lǐ)體(tǐ)系在遭到外界的扰动后大都会呈现一个呈衰减的周期性振荡。举例来说,一根半米長(cháng)两头因定的弦線(xiàn)在中心遭到弹拨的话,会发作一个1米波長(cháng)的振荡波,称為(wèi)基波(Fundemental),弦線(xiàn)除了沿中心点作大起伏摇摆外,線(xiàn)的自身也人作出许多(duō)肉眼很(hěn)难发觉的细微振荡,其频率一般都是比基波高,并且不止一个频率。其巨细品种由弦線(xiàn)的物(wù)理(lǐ)特性决定。在物(wù)理(lǐ)學(xué)上这些振荡波被称為(wèi)谐波(Harmonics)。為(wèi)了便利差异,由乐器所发作的调和波常被為(wèi)泛音(Overtone)。谐波除了由信号源发作外,在振荡波传达的时分(fēn)假如遇上障碍物(wù)而发作反射,绕射和折射时相同是会发作谐波的。
不管是基波或谐波自身都是“纯粹”的正弦波(注:正弦波是周期性函数,由正半周和负半周组成,但决不能(néng)将其负半周称為(wèi)负弦波!)但它们组成在一起时却会发作出许多(duō)厅形怪状的波形。图三:就是一个基波加一个二次谐波(频率高一倍,起伏小(xiǎo)一半)所组成的一个波形。咱们所了解的方波就是由一个正弦波基波加上许多(duō)的厅次(单数)谐波所组成,这也解说了為(wèi)什么方波常常被用(yòng)作测验信号的原因。
扩大器的線(xiàn)路充满著各式各样電(diàn)子零件,接線(xiàn)和焊点,这些东西可(kě)多(duō)或少都会下降扩大器的線(xiàn)性體(tǐ)现,当音乐信号通过扩大器时,非線(xiàn)性特性会使音乐信号发作必定程度的扭曲变形,依据前述理(lǐ)论这恰当於在信号中参加了一些谐波,所以这种信号变形的失真被為(wèi)谐波失真。这就不难理(lǐ)解為(wèi)什么谐波失真常用(yòng)百分(fēn)比来表明。百分(fēn)比小(xiǎo)即表明扩大器所发作的谐波少,也就是说信号波形被扭曲的程度低。由不同的物(wù)理(lǐ)體(tǐ)系所发作的谐波其成份也不相同。但都有(yǒu)一个共通点,那就是谐波的频率越高,其起伏越小(xiǎo)。所以对音频扩大器而言,使声响呈现显着可(kě)闻失真的是频率最接近基波的二至三个谐波失真分(fēn)量。
厂商(shāng)在标定产品的谐波失真时,一般只给出一项数据,例如0.1%等。但是由扩大器所发作的谐波却并不是一项常数,而是一项与信号频率和输出功率有(yǒu)关的函数。图四表明出两台典型晶體(tǐ)管双声道扩大器的谐波失真与信号频率的联络曲線(xiàn)。图五则是一部输出為(wèi)100W的晶體(tǐ)管扩大器谐波失真与输出功率的联络曲線(xiàn)。由图中可(kě)见,当输出功率接近最大值时,谐波失真急剧添加。由于晶體(tǐ)管在接近过载(Overload)的情况下会发作削波现象。将一个信号的顶部齐平削去一块显着地是一种严重的波形畸变。谐波失真天然会大起伏添加。
谐波失真并非彻底一无是处,胆机的声响之所以柔美悦耳,原因之一是胆机首要发作偶次谐波失真。即频率是基波频率2‘4’6‘8’…倍的谐波。由于谐波電(diàn)平缓频率成反比,所以2次谐波起伏大,影响也大,其他(tā)的由於起伏小(xiǎo),所以影响也大,其他(tā)的由於起伏小(xiǎo),所以影响细微,尽管二次谐波技能(néng)上讲是失真,但由於其频率是基波的一倍,刚好是一个倍频程,也就是说右以和基波组成音乐上的纯八度。咱们知道纯八度是最调和,悦耳的和声。所以胆机声响香甜,音乐感丰厚也就不难理(lǐ)解。在40年代时,有(yǒu)许多(duō)较“小(xiǎo)型”的收音机成心参加恰当程度的二次谐波失真。意图是制造“重低音”去取悦消费者。声响右能(néng)会很(hěn)过瘾,但是和高保真的要求却是彻底各走各路。
信号噪声比
信号噪声比(Signal Noise Ratio)简称讯噪比或信噪比,是指有(yǒu)用(yòng)信号功率与无用(yòng)的噪声功率之比。一般贝计量,由于功率是電(diàn)流和電(diàn)压的函数,所以讯噪比也可(kě)以用(yòng)電(diàn)压值来核算,即信号電(diàn)平与噪声電(diàn)平之比值,仅仅核算公式稍有(yǒu)不同。以功北率核算讯噪比:S/N=10 log 以電(diàn)压核算讯噪比:S/N=10 log 由于讯噪比和功率或者是電(diàn)压成对数联络,要进步讯噪比的话便要大起伏地进步输出值和噪声值之比,举例来说,当讯噪比為(wèi)100dB时,输出電(diàn)压是噪声電(diàn)压的一万倍,以電(diàn)子線(xiàn)路来说,这并不是一件简略的事。
一台扩大器如有(yǒu)高的讯噪比意味着背景宁静,由于噪声電(diàn)平低,许多(duō)被噪声掩盖着的弱音细节会显现出来,使浮音添加,空气感加强,动态规模增大。衡量扩大器的讯噪比是好或者是坏没有(yǒu)严厉的判别数据,一般来说以大约85dB以上為(wèi)佳,低于此值则有(yǒu)可(kě)能(néng)在某些大音量倾听情况下,在音乐空隙中听到显着的噪音。除了讯噪比外,衡量扩大器噪音巨细也可(kě)以用(yòng)噪声電(diàn)平这个概念,这实际上也是一个用(yòng)電(diàn)压来核算的讯噪比数值,只不过分(fēn)母是一个固定的数:0.775V,而分(fēn)子则是噪声電(diàn)压,所以噪声電(diàn)平缓讯噪比的分(fēn)别是:前者一个绝对值,后者则一个相对数。
在许多(duō)产品阐明书中的规范表数据后边,常常会有(yǒu)一个A字,意思是A-weight,即A计权,计权的意思是指将某个数值按必定规则权衡轻重地修改正,由于人耳对中频特别灵敏,所以假如一台扩大器的中频段讯噪比满足大的话,那么即使讯噪声比在低频和高频段稍低,人耳也不易发觉。可(kě)见假如选用(yòng)了计权办法丈量讯噪比的话,其数值必定会比不选用(yòng)计权办法為(wèi)高。以A计权来说,其数值会较不计权高约会分(fēn)贝。
互调失真
望文(wén)生义,互调失真(Intermodulation Distortion)是指由於信号相互调制所引起的失真,调制一词正本是指一种在通讯技能(néng)中,用(yòng)以进步信号传送功率的技能(néng)。由於含有(yǒu)声响、图画,文(wén)字等的原始信号“加进”高频信号里边,然后同志(zhì)将这个组成信号发送出去。这种将高低频相“加”的进程和办法称為(wèi)调制技能(néng),所组成的信号称為(wèi)调制信号。调制信号除保存高频信号的首要特征外,还包括有(yǒu)低频信号的所有(yǒu)信息。发作互调失真的进程实质上也是一种调制进程,由於一个電(diàn)子線(xiàn)路或一台扩大器不行能(néng)做到彻底抱负的線(xiàn)性度,当不同频率的信号一起进入扩大器被扩大时,在非線(xiàn)性效果下,每个不同频率的信号就会主动相加和相减,发作出两个在原信号中没有(yǒu)的额定信号,原信号如有(yǒu)三个不同频率,额定信号便会有(yǒu)6个,当原信号為(wèi)N个时,输出信号便会有(yǒu)N(N-1)个。可(kě)以想像的是,当输入信号是杂乱的多(duō)频率信号,例如管弦乐时,由互调失真所发作的额定信号数量是多(duō)么的惊人!
由於互调失真信号悉数都是音乐频率的和兴差信号,和天然声响彻底同,所以人耳对此是相灵敏的,不幸的是,在许多(duō)扩大器中,互调失真往往大於谐波失真,部份原因是由于谐波失真一般比较简略抵挡。
尽管互调失真调和波失真相同是由扩大器的非線(xiàn)性引起,两者在数學(xué)观点上看相同是在正浞导号中参加一些额定的频率成份,但它们实际上是不尽相同的,简略的说,谐波失真是对原信号波形的扭曲,即使是单一频率信号通过扩大線(xiàn)路也会发作这种现象,而互调失真却是不同频率之间的相互搅扰和影响,丈量互调失真遠(yuǎn)比丈量谐波失真杂乱,并且至今没有(yǒu)有(yǒu)一致的规范。
瞬态互调失真
瞬态互调失真(Transient Intermodulation Distortion),得称TIM失真。是什么时分(fēn)被发现的筆(bǐ)者搞不清楚,但是TIM丈量办法则迟至70年代才揭露宣布。由於瞬态互调失真与负回输密切相关,所以在评论瞬态互调失真时就需求先从负回输说起。负回输(Negative Feedback)是一种广泛运用(yòng)於各类工程技能(néng)范畴,简音而有(yǒu)用(yòng)的操控技能(néng),负回输正本是属於操控技能(néng)中的闭环操控(Close Loop Control)體(tǐ)系的一个环节,但由于运用(yòng)广泛,所以常常被用(yòng)作闭环操控的代名词。负回输实际上是一种普遍存在於人们日常日子中的天然规律,举例来说,当咱们驾驭轿車(chē)的时分(fēn),假如发现轿車(chē)违背得驶道路,咱们就会向相反方向扭动方向盘,使轿車(chē)驶回正确道路。在这里咱们的眼睛就是充任负回输通道的效果,负责把输出值(轿車(chē)得驶方向)回馈给发掘器(大脑) ,然后操控器将输出值和设定值(正确方向)相互比较(相减),然后依据比较后的差错,宣布批改信号(扭方向盘)去纠正由此可(kě)见,负回输的效果是将输出值倒相(变為(wèi)负数),随后将之回馈至输入端,和设定值相减,得出差错信号,然后操控器就会依据差错巨细作出批改。
在電(diàn)子扩大線(xiàn)路中,由於零件的对称,温度的改变,噪音的搅扰以及其他(tā)种种原因,使读号的被扩大的一起,无可(kě)避免地被参加各式各样的失真,而负回输则能(néng)有(yǒu)效地下降这些失真。举一个简略的例子来说,如扩大器在扩大一个正弦波信号时,参加了一个失真的方波信号,这个正弦加方波的信号会被负回输線(xiàn)路反相,然后加馈至输入端,和正本的正弦波相减,使正本的信号起伏变小(xiǎo)之除还含有(yǒu)一个相反的方波,这个新(xīn)的信号在通过扩大器时相同会被再次参加一个失真的方波信号,由於信号里边已有(yǒu)一个相反的方波,这样正反方波便会相互抵消,使输出信号只含有(yǒu)正弦波,这就显着地下降了失真。不过负回输的缺陷也是很(hěn)显着的,由于负回输令输入信号和回馈的输出信号相减,下降了信号電(diàn)平,假如要使输出信号相沽,下降了信号電(diàn)平,假如要使输出信号被扩大到满足的强度,扩大器的扩大率(增益)便要加大,所幸的是这并非难事,尢其是晶體(tǐ)管机。假如咱们将负回输量加大,使输出信号下降到和输入信号電(diàn)平相同的程度,即彻底没有(yǒu)扩大,这种扩大器線(xiàn)路有(yǒu)一个特别的称号,叫缓冲扩大器(Buffer Amplifier)。尽管信号没有(yǒu)被扩大,但由于扩大器一般都是输入阻抗高,输出阻抗低。所以缓冲扩大器常被用(yòng)作阻抗匹配之用(yòng)。
已然负回输能(néng)有(yǒu)效地下降失真,但為(wèi)会么又(yòu)会引起瞬态互调失真呢(ne)?正本问题出在时刻上,其间又(yòu)以晶體(tǐ)管机最為(wèi)严重。和真空管比较,晶體(tǐ)管有(yǒu)坚因经用(yòng),體(tǐ)积小(xiǎo),重量轻扩大率高级長(cháng)处,其缺陷是作业特性不安稳,易受温度等要素影响而发作失真甚至失控。处理(lǐ)办法之一是选用(yòng)高达50至60dB左右的深度负回输。反正晶體(tǐ)管的扩大率很(hěn)高,献身一些无所谓,由於选用(yòng)了大深度的负回输,大起伏削减了失真,所以晶體(tǐ)管机很(hěn)简略取得高明的技能(néng)规范。不过费事也就因此而起,為(wèi)了削减由深度负回佃所引起的高频寄生振荡,晶體(tǐ)管扩大器一般要在前置推进级晶體(tǐ)管的基极和集電(diàn)极之间参加一个小(xiǎo)電(diàn)容,使高频段的相位稍為(wèi)滞后,称為(wèi)滞后价或称分(fēn)补价,但是不管電(diàn)容如何细微,总需求必定时刻来充電(diàn),当输入信号含有(yǒu)速度很(hěn)高的瞬态脉冲时,小(xiǎo)電(diàn)容来不及充電(diàn),也就是说在这一刹那線(xiàn)路是处於没有(yǒu)负回输状况。由於输入信号没有(yǒu)和负回输信号相减,构成信号过强,这些过强信号会讼扩大線(xiàn)路瞬时过载(Overload)。由于晶體(tǐ)管机负回输量大,信号过强程度更高,常常到达数十倍甚至数百倍,成果使输出信号削波(Clipping)。这就是瞬态互调失真,由于在晶體(tǐ)管線(xiàn)路最多(duō)呈现,所以也被称為(wèi)“原子粒”声。
顺带一提的是,这种负回输时刻推迟问题在工业操控體(tǐ)系中也常常遇到,称為(wèi)纯推迟(Dead Time)问题,其起因绝大部份是由于感应器(Sensor)设备方位太遠(yuǎn)。例如在一个恒温热水器中,瘟度勘探被设备在遠(yuǎn)离发热顺的方位,成果是当勘探器感应到水温满足时,在发热器邻近的水温早就已通过热了。这样的操控成果必定是水温在过热和过冷之间大幅摇摆,称為(wèi)操控超调(Overshoot)或體(tǐ)系振荡。纯推迟至今依然是困扰主动操控技能(néng)的一大难题,有(yǒu)关处理(lǐ)办法的论文(wén)由五十年代至今少说也有(yǒu)上千篇,但一直找不到一个简略而卓有(yǒu)成效的办法。
尽管负回输呈现时刻推迟欠好抵挡,但要处理(lǐ)也不是没有(yǒu)办法,咱们可(kě)以爽性让它呈现,或即使其呈现也不至於构成太大的损坏,办法有(yǒu)多(duō)种,例如只用(yòng)小(xiǎo)量大环路负回输,这样即命名呈现负回输时刻推迟,输入信号也不至於过强。所削减的负回输量则由只跨越1个扩大级的部分(fēn)负回输替代,,部分(fēn)负回输途径短,时刻快,不易诱发瞬态互调失真。真空管作业安稳,不必定要用(yòng)大深度负回输按捺失真,何况其失真多(duō)数是人耳爱听的偶次谐波失真所以胆机没有(yǒu)一般所谓的“原子粒”声。至於其他(tā)用(yòng)於線(xiàn)路规划上防备瞬态互调失真的办法,因触及较多(duō)枯燥的理(lǐ)论,这里就不一一介绍了。
除了在線(xiàn)路规划上防备瞬态互调失真外,发烧友还可(kě)以采纳另一项办法去削减瞬态互调失真,那就是尽量利用(yòng)各种屏蔽和滤波办法去削减各种高频搅扰信号进入扩大器,尽管这些信号有(yǒu)许多(duō)是属於人耳听不见的射频搅扰,但由于其频率很(hěn)高,极易诱发瞬态互调失真,令输入级过载,使音乐信号得不到正常的扩大。 
变换速率
瞬态互调失真除了由扩大器大环路负回输的时刻推迟引发外,扩大器速度不够快也是一个重要的原因,假如扩大器的速度够快的话即使在相同负回输条件下,瞬态互调失真度也可(kě)以下降。扩大器的速度是一个浅显的描述,正确的说法应该是指扩大器的瞬态呼应才能(néng)(Transient Response)。在操控理(lǐ)论中,瞬态呼应和频率呼应是衡量體(tǐ)系功能(néng)的两大办法。它们的長(cháng)处是不需经详细了解整个體(tǐ)系的详细数學(xué)模型,只需求依据體(tǐ)系对特定输入信号的呼应曲線(xiàn)介可(kě)估算出體(tǐ)系对特定输入信号的呼应曲線(xiàn)便可(kě)估算出體(tǐ)系的特性,然后作出补偿或改进。但相反来说,假如咱们知道某个體(tǐ)系的数學(xué)模型,也可(kě)以不经测验就估算出该體(tǐ)系的呼应办法。
关于精确度要求不高的體(tǐ)系,咱们可(kě)以选择性地采纳瞬态呼应法或频率呼应法去评价體(tǐ)系功能(néng),而关于要求高的體(tǐ)系,两者都有(yǒu)必要加以考虑。作瞬态应测验时常用(yòng)的信号是单位阶跃函数(Step Signal)和单位脉冲函数(Impulse)。為(wèi)便利起见,扩大器测验多(duō)用(yòng)前者的特别办法:方波/。一个较為(wèi)抱负的方波含有(yǒu)一个速度极高的電(diàn)压上升沿和降沿,用(yòng)来测验扩大器的瞬态响是十分(fēn)适宜的。
衡量扩大器的呼应速度一般是用(yòng)電(diàn)压变换速率(Slew Rate,台湾称“反转率”)。其定义是在1微秒(miǎo)时刻里電(diàn)压升高起伏,假如以方波丈量的话则是電(diàn)压由波谷升至波峰所需时刻,单位是V/u s,数值愈大表明瞬态呼应度越了,高功能(néng)扩大器的变换速率一般都可(kě)以做到25V/u s以上。
进步瞬态呼应度最简略接的办法是选用(yòng)高频特性好的零件。也可(kě)以用(yòng)恰当的环路负回输来改进,这似乎是一个自相矛盾的做法,但现实否则,瞬态互调失真仅仅当信号速度超越扩大器的瞬态呼应才能(néng)规模之外才会发作。
除了瞬态互调失真外,过快的信号也会发作另一种失真现象,叫做铃振(Ringing),两者的本质相同。当输入信号速度快而起伏小(xiǎo)时,首要呈现的是铃振现象,只有(yǒu)当这个信号的速度快至某个程度时才会呈现瞬态互调失真,但是当信号速度快兼起伏大时,铃振没有(yǒu)发作便已进入瞬态互调失真状况。最简略引发铃振现象的信号就是各式各样的速度快但起伏小(xiǎo)的高频搅扰噪音,这就是為(wèi)什么音响设备要有(yǒu)完善的抗搅扰办法的原因之一。
界面互调失真(Interface Intermodulation Distortion)
界面互调失真算是一个较新(xīn)和较少人提及的扩大器规范。和下面即将提及的阻尼系数相同,除了和扩大器線(xiàn)路有(yǒu)关外,和扬声器也有(yǒu)很(hěn)大联络。所以在介绍这两项规范前,先简略地说一说扬声器有(yǒu)关这方面的特性。
现在的音响扬器绝大部分(fēn)都是选用(yòng)電(diàn)动式原理(lǐ)的动圈式喇叭,其结构包括一个用(yòng)作发作磁场的永久磁铁及一人音圈。从构造上来说动圈式扬声器属於一种特别办法的直流马达,由于音圈只需求来回运动而不是旋转,所以不需运用(yòng)直流马达上常见的炭刷和换向器(俗称“铜头”)
不管是沟通马达或是直流马达,都是具有(yǒu)可(kě)逆性的,即在某种条件下可(kě)当作发電(diàn)机来运用(yòng)。直流马达在结构上和直流发電(diàn)机没有(yǒu)不同,尤其是永久磁钱式直流马达,只需可(kě)以使它的转轴滚动,就可(kě)在其接線(xiàn)端上发作出必定的電(diàn)压。对动圈式扬声器来说,只需咱们用(yòng)手按压振膜,就必定会在接線(xiàn)端上发作電(diàn)压,巨细则视乎按压的速度和起伏而定。
由于损耗和非線(xiàn)性化的影响,扬声器不行能(néng)对由扩大器输出的悉数電(diàn)能(néng)加以利用(yòng)而会有(yǒu)剩下電(diàn)能(néng)发作,别的由于振膜的机械惯性原因,在音圈中也会发作剩余電(diàn)能(néng)。由前者所发作的问题稳為(wèi)界面互调失真,而后者则会使扬声器的低频操控力变差。
界面互调失真和扬声器内阻及负回输線(xiàn)路有(yǒu)关。当扩大器输出的電(diàn)能(néng)无法悉数转变為(wèi)机械能(néng)量时,剩余的電(diàn)能(néng)就必定会在扬声器線(xiàn)圈中发作出额定的反電(diàn)势(Back emf),这个反電(diàn)势会由喇叭線(xiàn)回馈至扩大器的输出端,然后依扩大器内阻的巨细构成一个電(diàn)压,这个電(diàn)压会被负回输線(xiàn)路反应至输入端,和输入信号浑然一體(tǐ)。使中低频声响混浊,剖析力和层次感大减。
要下降界面互调失真,关键之处是要下降负回输量和扩大器内阻(即进步阻尼系数)。有(yǒu)许多(duō)Hi-End晶體(tǐ)管扩大器正是选用(yòng)这种准则进行规划的。除此以外,双線(xiàn)接驳也是另类改进途径,由于分(fēn)隔的高低音線(xiàn)路使低频端的反電(diàn)势不会对高频信号发作影响,然后改进音质。
阻尼系数(Damping Factor)
阻尼系数的扬声器阻抗和扩大器输出阻讥之间的份额。望文(wén)生义,阻系数是表明对某一个进程中进行改变的物(wù)理(lǐ)量加以按捺的程度。以扬声器来说,要按捺的是扬声器振膜在没有(yǒu)電(diàn)信号输入的情况下所作的惯性振荡,简略地说这是一个制动动作。扬声器的振膜是不能(néng)用(yòng)机械阻尼办法来制动的,所能(néng)运用(yòng)的仅仅電(diàn)磁办法的阻尼。而这种办法要求體(tǐ)系有(yǒu)必要尽量处於发電(diàn)机状况。
前面的评论曾提及扬声器会很(hěn)简略进入发電(diàn)机状况,当输入電(diàn)读号消失后的一会儿,扬声器振膜在惯性效果不还在振荡。这种振荡会在音圈中发作出一个感应電(diàn)压,这时假如扩大器输出阻讥低的话,就恰当於在扬声器端子上并接一个很(hěn)小(xiǎo)的電(diàn)阻,音圈上的感应電(diàn)压就会唆使一个较大数值的電(diàn)流流经扩大器的内阻邮局就是说扬声器此时变成電(diàn)源,而扩大器的功率输出级線(xiàn)路却变成负载。依据電(diàn)磁感应规律,这个電(diàn)流是音圈在永久磁铁的磁场中振荡所发作的,所以这个音圈電(diàn)流就必定会发作一个和振荡方向相反的力去抵消振荡。扩大器的内阻越小(xiǎo),電(diàn)流就越大,抵消惯性振荡的效果也就越强。由於这个電(diàn)流的能(néng)量是会在電(diàn)阻上变成热量消耗掉,所以这种制动办法在電(diàn)机操控技能(néng)中称為(wèi)“能(néng)耗制动”(Dynamic Bracking)。扬声器在重播低频时的振幅最大,所构成的惯性振荡也最严重,不加以按捺的话会使低频操控力变差,缺少力度、弹性和层次感,但过份按捺则会使声响变乾。
胆机由于有(yǒu)输出火車(chē)的線(xiàn)圈電(diàn)阻存在,阻尼系数大极有(yǒu)限,相反地,晶體(tǐ)管机选用(yòng)多(duō)管并联络等办法可(kě)容易将阻尼系数提升至一百几十,甚至到达数百。不过可(kě)异一个阻巴系数的要求,这也就构成了不同的扬声器和扩大器之间会有(yǒu)各种不同音色的配搭。
对选用(yòng)了大一半路负回输的扩大器来说,阻尼系数并不是仅有(yǒu)会对扬声器进行刹車(chē)的东西,由于扬声器的惯性振荡電(diàn)流流经扩大器的输出内阻时,将会发作某个数值的電(diàn)压,负回输線(xiàn)路即时将之反应至输入端,令扩大線(xiàn)路认為(wèi)呈现了一个不应呈现的失真電(diàn)压,立刻发作一个反相的信号加以抵抗。这但是一种最强力的马达電(diàn)制动办法,称為(wèi)“反接制动”(Plugging)。不过也是一种最少运用(yòng)的办法,由于令一台马达突然反转会发作巨大的机械冲击力而损坏机器,但扬声器正本就是规划成不断前后运动的设备,所以这种办法理(lǐ)论上彻底没有(yǒu)问题,但是实际上却常常出问题,费事又(yòu)是来自傲回输。
扬声器不是麦克风,由振膜振荡发作的電(diàn)压,不会像麦克风寻样准确,所以扩大器生的抵消電(diàn)压也不行能(néng)做到彻底和振荡巨细持平,方向相反。成果是使按捺进程呈现不安稳,低频不是油滑而迅速地削减,这个进程其实和界面互调失真的进程十分(fēn)类似。某些原子粒扩大器的低频操控力还不如胆机,原因也就在於此。
衡量扩大器功能(néng)还有(yǒu)一些其他(tā)的规范,这篇文(wén)章所提及的仅仅些较多(duō)发烧友重视,加上经常呈现争议的规范。筆(bǐ)者决不是什么专家,仅仅由于作业时往往需求一起统筹電(diàn)机和電(diàn)子甚至机械方面的技能(néng)原理(lǐ),头痛之馀发觉在发烧范畴中有(yǒu)许多(duō)的技能(néng)或问题,现象等等,其实都是一些在其他(tā)工程技能(néng)范畴早已被人了解和知道的东西,其自身并不艰深和奥秘,仅仅不同职业解说 办法不同而令人摸不着头脑,这篇文(wén)章当试用(yòng)一些具體(tǐ)的比喻解说和差异一些常令人混肴的规范。期望一些非工程人仕的发烧友能(néng)有(yǒu)更明晰的概念。
扩大器技能(néng)开展到今日信任已很(hěn)难在線(xiàn)路规划和资料运用(yòng)方面作出特别技能(néng)打破。高质素的器件只能(néng)是靠仔细认真的态度,对过往常被人忽视的,许多(duō)的琐碎技能(néng)规范一点一滴地去改进,每行进一上都很(hěn)不简略,本钱和效果越来越不成份额。所谓平,靓,正仅仅相对而言,技能(néng)是用(yòng)钱砌出来的,有(yǒu)许多(duō)所谓高科(kē)技军事技能(néng),运用(yòng)的仅仅那些各國(guó)大专院校和研究机构的學(xué)者,為(wèi)了进步自己的學(xué)术位置,在揭露渠道上宣布的理(lǐ)论研究效果,根本无密可(kě)保,难仅仅难在预研,规划,实验,出产和确保质方面的工艺技能(néng),像Hi-Dnd器件相同,所投入的本钱往往是天文(wén)数字,得回来的有(yǒu)可(kě)能(néng)仅仅一项单靠改造老机器便能(néng)运用(yòng)的工艺,但假如不肯付出的话,能(néng)有(yǒu)收成吗?


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