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发表于 2010-5-2
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4 推敲几项电声学参数指标,为专业功放设计和配置增值
对于功放的频率响应,人们多半只留意在上下限幅度范围内的频率,因为很轻易达标,往往忽略了对这个参数指标的推敲。事实上这个参数指标包含很多放大器不乱性的信息,也包含围绕人们对听觉的争议。例如,放大器频响在高音频段小幅上升,假如在上限频率四周下降,这就意味着这台放大器高音频段非线性失真,频率越高越大,假如在上限频率四周不下降,放大器的不乱性必需当真检查,不乱性裕量需进一步进步。人们观察频响变化,大多用双针毫伏表,用一针指示信源信号幅度,另一针指示放大器输出电平,改变信源信号频率,观察相对变化。这排除了信源信号幅度波动影响,也符合丈量方法。但是这种静态丈量,远不如用频谱仪在频域上观察接近实际值。特别是放大器上限频率外幅度下降速率、谷点频率位置,对评估放大器不乱性是不可缺少的信息。
对于声频放大器的频响范围,上限频率是否突破20kHz,一直有很多争议。20kHz以上的声波,绝大多数人听不到,基本无争议,是否感觉得到却有较大争议。在2006年9月7号天津电声巨匠会上,有专家讲演,确有百分之几的年青人能感慨感染到20kHz以上声波存在,这个信息从另一角度说明以下做法的准确性:声频系统做好40Hz~16kHz频响范围内的工作,30Hz以下,20kHz以上用巴特沃斯滤波器切掉,这样的频响,就能知足音乐语言扩声的实际需要,为大多数人服务。对于这百分之几的少数人,需要加超声波的,可另外高价开发出产符合这种要求的电声系统。
对于功放的噪声输出电平,人们多半留意其大小,不太留意噪声频谱的分布。除非信噪比不达标,很少分析噪声产生的原因。事实上推敲噪声频谱的分布和噪声产生的原因,可以发现印制电路板,排版布线的题目。一般来说。正常的专业功放噪声频谱不应有50Hz或100Hz的分量,也不应有听觉比较敏感的中低音频分量,噪声中应只有“丝丝”声的高音频分量。对于0dBm以上敏捷度的专业功放,100dB信噪比是不难做到的,但是不留意这些细节,100dB信噪比有时也会出题目。曾有一个型号的专业功放,两个通道的信噪比都差未几达到100dB,这应该是不错的参数指标。
但有客户反映,噪声小的那个通道,难以接受,原因是噪声频谱是听觉比较敏感的中低音频分量,另一通道噪声电平稍大一点,但噪声频谱是“丝丝”声的高音频分量。终极查明原因,是这个通道前级信号走线太靠近散热风扇电路所致。
对于专业功放的转换速率,本来这个参数指标不太惹人留意,在2004年一场由全国音响协会举办的专业功放对比测试中非常关注这个指标。有一种说法:“转换速率不超过100V/μs就不是好机器”,当时几个转换速率为200V/μs以上的机器就成了佼佼者。在笔者看来,这个参数在制定尺度时就有争议,音源信号借助方波信号上下沿看放大器转换速率,只是正常测试的一个过程。一般说来,放大器使用的运放、功率器件转换速率是什么水平,放大器转换速率也就是统一个数目级的水平,也就是每微秒几伏、十几伏、几十伏的范围。假如刻意利用电子电路来进步转换速率,用十几伏的器件,做成每微秒百伏以上的转换速率,这对放大器的不乱性,对放大器的非线性失真、相位失真,会有显著的负作用。驱动音箱“听”,不会有所谓速度快、轻松的感觉,相反感觉声音会很“硬”。
对于专业功放非线性失真要求,人们喜欢夸大1kHz非线性失真如何小,对于其他频点只要达标就行。对于很多中、低价位专业功放的高音频失真,根本不闻不问不测试。还有,人们多半丈量额定输出功率的非线性失真,对于1%额定功率或功率逐步变小过程中的非线性失真,也多半不闻不问不测试。实际上非线性失真在频域上的大小分布规律,也包含很多放大器不乱性信息,1kHz非线性失真很小。10kHz以上成几倍、十几倍的增加,这种放大器不乱性肯定需要改进,系统反馈的补偿、平衡还欠火侯,不乱性裕量不够。这种放大器频响多半是高音频呈上升趋势,谷点幅度衰减往往不够。用这样的放大器驱动音箱,音箱的高音域声音很刺耳逆耳,听感不好。真正好的放大器高音频非线性失真和1kHz的非线性失真在一个数目级上,更好的放大器高音频非线性失真比1kHz的还要小,并且频率越高,非线性失真越小,高音听感是柔、纯、细。
小功率非线性失真(THD+N)变大,不是整机噪声电平偏大,就是交越失真引起。调高工作点是降低交越失真最有效的方法,但是大功率功放要在很宽的温度范围内不乱较高工作点,并不是一件轻易的事。
另外,H类功放从额定输出功率逐步减小到各级电源转换点四周,假如电路处置不当,非线性失真会显著变大,特别是高音频范围。H类功放的电源开关,假如是使用和输出管相同的双极型器件,这种功放高音频失真会很大。用这类功放作低频音箱驱动尚可,用在全频箱驱动就分歧适了。对于专业功放阻尼系数的要求,阻尼系数大的功放对驱动低音音箱十分必要,听感上阻尼好、不拖尾。一般专业功放的阻尼系数为几百左右,超过1000的,只有类似皇冠MA系列的桥地电路功放。这是把“电”(功放)和“声”(音箱)分开的思索方法。这种阻尼,充其量是零欧阻尼,效果有限。假如把电声作为一个整体系统来考虑,将放大器调整为负输出内阻,理想情况下大小即是音箱静阻抗(实际调整音箱静阻抗50%~80%)这种状态下的“阻尼”和零欧内阻放大器不是一个层次的水平,低音频的音质改善更不是一个水平。负内阻抗放大器,日本雅马哈有源音箱用过,德国KS公司将这个技术数字化后申请了专利。在中国,早在20世纪60年代管善群先生就做过这类实验,取得改善低频声机能显著效果,可惜没有形成商品化的产品。
对于专业功放的最大输入电平,这个和音源信号正常放大有关的参数要求,人们以为,对于所有其他指标丈量,最大输入电平是高是低,对丈量结果没有什么影响。目前,国标丈量方法使用的是正弦波音源信号,看不出直接影响。但是音源换为粉噪信号或者不同的音乐信号,它们的峰值因数一般在3~6之间,在这种情况下,假如功放最大输入电平指标较低,这个影响就表现在正常放大时,音源峰值信号在前级就被切顶压缩。特别是定增益大功率功放,这个题目更为凸起。好比增益定为26dB的8Ω/900W功放,敏捷度前提下输入信号有效值就超过4V,音量控制器前的电路假如处置不当,最大输入电平假如只有9V左右,那么峰值因数为2以上的信号,在额定输出功率前提下就会切顶削峰,这会显著影响音源信号的正常放大。
专业功放音量控制器前的平衡转不平衡电路处理,运放供电电压高低,决定了这台专业功放的最大输入电平。一般定敏捷度的专业功放,敏捷度是0.7V,1.0V,1.4V。假如最大输入电压有9V左右,也就是最大输入电平有16~22dBm左右,这就能应付绝大多数不同音源信号的正常放大。同样的,最大输入电压也有9V,但敏捷度在4V以上的定增益大功率放大器,最大输入电平就仅有6~7dBm,这显然是不够的。
在音响系统中,人们在配置使用功放时,对于输出级的功率贮备去适应音源信号的动态要求,是有折中考虑的。但对于使用的功放输进口的大小,往往缺乏推敲,以致于音源信号在末级前动态就被压缩,末级功放即使有足够的功率贮备也是枉然,这个影响不仅会损坏音质,而且还有可能损坏单元。
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