關于功放你應該了解的參數知識

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一張圖帶你分清功放的分類

輸出功率(output power):

表明該功率放大器在一定負載下輸出功率的大小,一般在功放說明書上標明在8歐姆負載,4歐姆負載或2歐姆負載狀態下的輸出功率,同時也會表明功放在橋接狀態下,8歐姆負載時或4歐姆負載時的輸出功率。這個輸出功率表示功放的額定輸出功率,而不是最大或者峰值輸出功率。

負載阻抗(load impedance):

表明功放的負載能力,負載的阻抗越小,表明功放能通過的電流能力就越強,一般來說,大部分的功放最低負載阻抗為4歐姆,品質好的功放最低負載一般為2歐姆。雙通道時能夠負載4歐姆的功放,在橋接狀態下可以負載最低為8歐姆,雙通道時能夠負載2歐姆的功放,橋接狀態下可以負載4歐姆。橋接狀態下只能負載8歐姆的功放,不可以負載更低的阻抗,否則會造成功放因為電流過大而燒毀。

立體聲(兩路)模式(stereo mode or dual mode):

一般的功放內部具有兩個獨立的放大電路,可以分別接受兩路不同的信號分別進行放大并輸出,這種工作狀態稱為立體聲(兩路)模式。

橋接模式(bridge mode):

橋接模式是利用功放內部的兩個放大電路相互推挽,從而產生更大輸出電壓的方式,功放設定為橋接模式后,成為一臺單聲道放大器,只可以接受一路輸入信號進行放大,輸出端為兩路功放輸出的正端之間。

并聯輸入模式(parallel mode):

此方式將功放的兩路輸入信號通道進行并聯,只輸入一路信號來同時驅動兩個放大電路,兩個輸出端輸出信號相同。

頻響范圍(frequency range):

表明功放可以進行放大的工作頻段,一般為20-20000赫茲,一般在此數據后面有一個后綴,比如-1/+1dB,這代表這個頻率范圍的誤差或浮動范圍,這個數值約小,表明頻率范圍內的頻響曲線更平直。如果功放的頻響范圍以-3分貝為測試條件,這個功放出來的聲音可能就沒有那么平直了。

總諧波失真(THD):

表明功放工作時,由于電路不可避免的振蕩或其他諧振產生的二次,三次諧波與實際輸入信號疊加,在輸出端輸出的信號就不單純是與輸入信號完全相同的成分,而是包括了諧波成分的信號,這些多余出來的諧波成分與實際輸入信號的對比,用百分比來表示就稱為總諧波失真。一般來說,總諧波失真在1000赫茲附近最小,所以大部分功放表明總諧波失真是用1000赫茲信號做測試,但有些更嚴格的廠家也提供20-20000赫茲范圍內的總諧波失真數據。總諧波失真在1%以下,一般耳朵分辨不出來,超過10%就可以明顯聽出失真的成分。這個總諧波失真的數值越小,音色就更加純凈。一般產品的總諧波失真都小于1%@1kHz,但這個數值越小,表明產品的品質越高。

互調失真(IMD):

互調失真是由于功放內部的晶體管工作特性引起的,使正弦波的波形發生畸變而產生的。互調失真的存在,直接影響到聲音的音質,電子管放大器沒有互調失真,所以一般來說晶體管放大器聽起來感覺沒有電子管功放那么柔和,舒服。一般互調失真的數值如果大于0.1%,這個功放的聲音就感覺生硬,發澀,不抒展。

共模抑制比(CMRR):

共模抑制是用來衡量共模信號被放大器抑制程度的一個綜合指標,詳細的定義不贅述了,這個參數一般用負值表示,比如-60dB,這個指標也是嚴重影響放大器的音質的指標,此指標數字越低,功放的音質就越好。

阻尼系數(damping factor):

這是功放內阻和負載阻抗的比值,阻尼系數=音箱的阻抗÷(功放的內阻+音箱線的阻抗),高阻尼系數的功放對音箱單元的控制能力加強,可以讓單元的反應更加接近功放輸出信號的要求,但過高的阻尼系數將導致音箱的低頻延展性變差,聲音干硬。比較低的阻尼系數可以獲得柔和的低音,但過低的阻尼系數將造成低音變得拖沓,不干凈。一般的功放阻尼系數在200-1000歐姆之間。音箱線質量不好,線電阻大同樣會影響功放的阻尼系數,造成功放對音箱的控制力減弱,聲音變散。

輸入靈敏度(input sensitivity):

這是個電壓概念,表明當功放達到滿功率輸出時,在輸入端的信號電壓的大小,一般的功放的輸入靈敏度電壓為0.775v(0dB)到1.5v(+6dB)之間,靈敏度電壓越高,輸入靈敏度越低。有些高品質功放,輸入靈敏度低是由于采用更深的負反饋電路,所以具有更低的失真,更寬的頻響和更好的音質。

信噪比(S/N or SNR or Hum and Noise):

指功放信號電壓和本底噪聲電壓的比值,這個數值越大,表明功放的噪聲更低。一般專業產品的信噪比都在100分貝左右,用正值標注時,越高越好(有些功放采用負值標注,數值越小越好)。衰減功放的輸入電平增益(關小功放音量旋鈕)會降低功放的信噪比。

通道串擾(crosstalk):

意味著功放內部兩個放大通道之間通過電路耦合產生的串音,此指標不好,一個聲道的信號就會串到另外一個聲道去,從而在另外一個通道產生不干凈的聲音,通道串擾的數值一般為-60分貝左右。這個數值用負值標注時,數值越低,表示兩個放大通道之間的分離度越高,聲音越干凈。

轉換速率(Slew Rate):

衡量放大器的響應速度一般是用電壓轉換速率其定義是在1微秒時間里電壓升高幅度,如果以方波測量的話則是電壓由波谷升至波峰所需時間,單位是V/u s,數值愈大表示瞬態響應度越好,感覺聲音的速度快,能量集中。專業功放的轉換速率一般都可以做到40V/u s以上。轉換速率低于20V/u s的功放出來的聲音會感覺拖沓和發散。

高通濾波器(high pass filter or HPF):

音響系統中,有時會有一些極低頻的次聲波(infrasonic)信號夾雜在全音頻信號當中,這些次聲波信號人耳聽不見,但是這種信號進入音箱,就會導致低音喇叭產生自激,并導致喇叭損壞,所有,有些功放內部裝有次聲波消除濾波器,有些是在后面板設置開關,可以在需要的時候切除無必要的30赫茲或40赫茲以下的頻率,保護喇叭的安全。

限幅器(limiter):

這是功放的保護措施之一,在功放輸入電壓超過輸入靈敏度電壓時,對輸入信號進行限幅,從而避免功放因為過高的輸入電壓產生削波失真。有些功放的限幅器是自動啟動的,有些功放在后面板安裝了限幅器啟動開關來控制限幅器的啟動狀態。

接地開關(ground left):

功放的機箱一般與電源變壓器屏蔽相連,功放機箱也具有接地端,但這個“地”與信號的“地”不同。當電源的接地端存在干擾時,打開接地開關讓功放機箱的接地與之相接可以降低交流聲干擾,如果電源地線沒有干擾就不要接通。

參數具體分析

放大器的的規格是衡量其性能的一個重要指標,當然另一個重要指標是以耳朵收貨。由于大部份廠商對其產品一般都只是給出少數參數應付了事,故此筆者借此機作番介紹。

頻率響應

在眾多技術指標中,頻率響應是最為人們所熟悉的一種規格。一部分放大器而言,理論上只需要做到20至2萬周頻率響應平直就已足夠,但是真正的樂音中含有的泛音(諧波)是有可能超越這個范圍的,加上為了改善瞬態反應的表現,所以對放大器要求有更高的頻應范圍,例如從10Hz~100kHz等。

習慣上對頻率響應范圍的規定是:當輸出電平在某個低頻點下降了3分貝,則該點為下限步率,同樣在某個高頻點處下降了3分貝,則定為上限頻率。這個數分貝點有另外一個名稱,叫做半功率點(HalfPowerPoint)。因為當功率下降了一半時,電平恰好下降了解情況分貝。有一點必須指出的是半功率點對某些電子設備及自動控制系統雖有一定的意義,但對音響器材就未必合適,因為人耳對聲音的解析度可達到0.1分貝。所以有一些高級器材標稱20至20K達到正負0.1分貝,這實際上經起標稱10至50K+3DB規格有可能更高。順帶一提的是,頻應曲線圖實際上是有兩幅的,在控制工程中“波特圖”(BodePlot)。其中的幅頻曲線圖就是我們常見的頻率響應圖,另一幅叫做相頻曲線圖,是用來表示不同頻率在經過了放大器后所產生的相位失真(相位畸變)程度的。相位失真是指訊號由放大器輸入端至輸出端所產生的時間差(相位差)。這個時間差自然是越小越好,否則會影響負回輸線路的工作。除此之外相位失真也和瞬態響應有關,尢其是和近年來日益受到重視的瞬態到調失真有著密的關系。對于HiFi放大器而言,相位失真起碼要在20~20KHz+-5%范圍之內。

諧波失真

任何一個自然物理系統在受到外界的擾動后大都會出現一個呈衰減的周期性振動。舉例來說,一根半米長兩端因定的弦線在中間受到彈撥的話,會產生一個1米波長的振動波,稱為基波(Fundemental),弦線除了沿中心點作大幅度擺動外,線的本身也人作出許多肉眼很難察覺的細小振動,其頻率一般都是比基波高,而且不止一個頻率。其大小種類由弦線的物理特性決定。在物理學上這些振動波被稱為諧波(Harmonics)。為了方便區別,由樂器所產生的諧和波常被為泛音(Overtone)。諧波除了由訊號源產生外,在振動波傳播的時候如果遇上障礙物而產生反射,繞射和折射時同樣是會產生諧波的。

無論是基波或諧波本身都是“純正”的正弦波(注:正弦波是周期性函數,由正半周和負半周組成,但決不能將其負半周稱為負弦波!)但它們合成在一起時卻會產生出許多廳形怪狀的波形。大家所熟悉的方波就是由一個正弦波基波加上大量的廳次(單數)諧波所組成,這也解釋了為什么方波常常被用作測試訊號的原因。

放大器的線路充滿著各種各樣電子零件,接線和焊點,這些東西可多或少都會降低放大器的線性表現,當音樂訊號通過放大器時,非線性特性會使音樂訊號產生一定程度的扭曲變形,根據前述理論這相當于在訊號中加入了一些諧波,所以這種訊號變形的失真被為諧波失真。這就不難明白為什么諧波失真常用百分比來表示。百分比小即表示放大器所產生的諧波少,也就是說訊號波形被扭曲的程度低。由不同的物理系統所產生的諧波其成份也不相同。但都有一個共通點,那就是諧波的頻率越高,其幅度越小。所以對音頻放大器而言,使聲音出現明顯可聞失真的是頻率最接近基波的二至三個諧波失真分量。

廠商在標定產品的諧波失真時,通常只給出一項數據,例如0.1%等。可是由放大器所產生的諧波卻并不是一項常數,而是一項與信號頻率和輸出功率有關的函數。

諧波失真并非完全一無是處,膽機的聲音之所以柔美動聽,原因之一是膽機主要產生偶次諧波失真。即頻率是基波頻率2‘4’6‘8’…倍的諧波。因為諧波電平和頻率成反比,所以2次諧波幅度大,影響也大,其余的由于幅度小,所以影響也大,其余的由于幅度小,所以影響輕微,雖然二次諧波技術上講是失真,但由于其頻率是基波的一倍,剛好是一個倍頻程,也就是說右以和基波組成音樂上的純八度。我們知道純八度是最和諧,動聽的和聲。所以膽機聲音甜美,音樂感豐富也就不難理解。在40年代時,有許多較“小型”的收音機故意加入相當程度的二次諧波失真。目的是制造“重低音”去取悅消費者。聲音右能會很過癮,但是和高保真的要求卻是完全背道而馳。

訊號噪聲比

簡稱訊噪比或信噪比,是指有用訊號功率與無用的噪聲功率之比。通常貝計量,因為功率是電流和電壓的函數,所以訊噪比也可以用電壓值來計算,即訊號電平與噪聲電平之比值,只是計算公式稍有不同。以功北率計算訊噪比:S/N=10log以電壓計算訊噪比:S/N=10log由于訊噪比和功率或者是電壓成對數關系,要提高訊噪比的話便要大幅度地提高輸出值和噪聲值之比,舉例來說,當訊噪比為100dB時,輸出電壓是噪聲電壓的一萬倍,以電子線路來說,這并不是一件容易的事。

一臺放大器如有高的訊噪比意味著背景寧靜,由于噪聲電平低,很多被噪聲掩蓋著的弱音細節會顯現出來,使浮音增加,空氣感加強,動態范圍增大。衡量放大器的訊噪比是好或者是壞沒有嚴格的判別數據,一般來說以大約85dB以上為佳,低于此值則有可能在某些大音量聆聽情況下,在音樂間隙中聽到明顯的噪音。除了訊噪比外,衡量放大器噪音大小也可以用噪聲電平這個概念,這實際上也是一個用電壓來計算的訊噪比數值,只不過分母是一個固定的數:0.775V,而分子則是噪聲電壓,所以噪聲電平和訊噪比的分別是:前者一個絕對值,后者則一個相對數。

在許多產品說明書中的規格表數據后面,常常會有一個A字,意思是A-weight,即A計權,計權的意思是指將某個數值按一定規則權衡輕重地修改過,由于人耳對中頻特別敏感,所以如果一臺放大器的中頻段訊噪比足夠大的話,那么即使訊噪聲比在低頻和高頻段稍低,人耳也不易察覺。可見如果采用了計權方式測量訊噪比的話,其數值一定會比不采用計權方式為高。以A計權來說,其數值會較不計權高約會分貝。

互調失真

指由于訊號互相調制所引起的失真,調制一詞本來是指一種在通訊技術中,用以提高訊號傳送效率的技術。由于含有聲音、圖像,文字等的原始訊號“加進”高頻訊號里面,然后同志將這個合成訊號發送出去。這種將高低頻相“加”的過程和方式稱為調制技術,所合成的訊號稱為調制訊號。調制訊號除保留高頻訊號的主要特征外,還包含有低頻訊號的所有信息。產生互調失真的過程實質上也是一種調制過程,由于一個電子線路或一臺放大器不可能做到完全理想的線性度,當不同頻率的訊號同時進入放大器被放大時,在非線性作用下,每個不同頻率的訊號就會自動相加和相減,產生出兩個在原訊號中沒有的額外訊號,原訊號如有三個不同頻率,額外訊號便會有6個,當原訊號為N個時,輸出訊號便會有N(N-1)個。

可以想像的是,當輸入訊號是復雜的多頻率訊號,例如管弦樂時,由互調失真所產生的額外訊號數量是多么的驚人! 由于互調失真訊號全部都是音樂頻率的和興差訊號,和自然聲音完全同,所以人耳對此是相敏感的,不幸的是,在許多放大器中,互調失真往往大于諧波失真,部份原因是因為諧波失真一般比較容易對付。

雖然互調失真和諧波失真同樣是由放大器的非線性引起,兩者在數學觀點上看同樣是在正浞導號中加入一些額外的頻率成份,但它們實際上是不盡相同的,簡單的說,諧波失真是對原訊號波形的扭曲,即使是單一頻率訊號通過放大線路也會產生這種現象,而互調失真卻是不同頻率之間的互相干擾和影響,測量互調失真遠比測量諧波失真復雜,而且至今尚未有統一的標準。

瞬態互調失真

也稱TIM失真。由于瞬態互調失真與負回輸密切相關,所以在討論瞬態互調失真時就需要先從負回輸說起。負回輸(NegativeFeedback)是一種廣泛應用于各類工程技術領域,簡音而實用的控制技術,負回輸本來是屬于控制技術中的閉環控制(CloseLoopControl)系統的一個環節,但因為應用廣泛,所以常常被用作閉環控制的代名詞。負回輸實際上是一種普遍存在于人們日常生活中的自然規律,舉例來說,當我們駕駛汽車的時候,如果發現汽車偏離得駛路線,我們就會向相反方向扭動方向盤,使汽車駛回正確路線。在這里我們的眼睛就是充當負回輸通道的作用,負責把輸出值(汽車得駛方向)回饋給挖掘器(大腦),然后控制器將輸出值和設定值(正確方向)互相比較(相減),然后根據比較后的誤差,發出修正訊號(扭方向盤)去糾正由此可見,負回輸的作用是將輸出值倒相(變為負數),隨后將之回饋至輸入端,和設定值相減,得出誤差訊號,然后控制器就會根據誤差大小作出修正。

在電子放大線路中,由于零件的對稱,溫度的變化,噪音的干擾以及其他種種原因,使讀號的被放大的同時,無可避免地被加入各種各樣的失真,而負回輸則能有效地降低這些失真。舉一個簡單的例子來說,如放大器在放大一個正弦波訊號時,加入了一個失真的方波訊號,這個正弦加方波的訊號會被負回輸線路反相,然后加饋至輸入端,和原來的正弦波相減,使原來的訊號幅度變小之除還含有一個相反的方波,這個新的訊號在經過放大器時同樣會被再次加入一個失真的方波訊號,由于訊號里面已有一個相反的方波,這樣正反方波便會互相抵消,使輸出訊號只含有正弦波,這就明顯地降低了失真。不過負回輸的缺點也是很明顯的,因為負回輸令輸入訊號和回饋的輸出訊號相減,降低了訊號電平,如果要使輸出訊號相沽,降低了訊號電平,如果要使輸出訊號被放大到足夠的強度,放大器的放大率(增益)便要加大,所幸的是這并非難事,尤其是晶體管機。如果我們將負回輸量加大,使輸出訊號降低到和輸入訊號電平相同的程度,即完全沒有放大,這種放大器線路有一個特殊的名稱,叫緩沖放大器(BufferAmplifier)。雖然訊號沒有被放大,但因為放大器一般都是輸入阻抗高,輸出阻抗低。所以緩沖放大器常被用作阻抗匹配之用。

既然負回輸能有效地降低失真,但為什么又會引起瞬態互調失真呢?原來問題出在時間上,其中又以晶體管機最為嚴重。和真空管相比,晶體管有堅因耐用,體積小,重量輕放大率高等優點,其缺點是工作特性不穩定,易受溫度等因素影響而產生失真甚至失控。解決辦法之一是采用高達50至60dB左右的深度負回輸。反正晶體管的放大率很高,犧牲一些無所謂,由于采用了大深度的負回輸,大幅度減少了失真,所以晶體管機很容易獲得高超的技術規格。不過麻煩也就因此而起,為了減少由深度負回佃所引起的高頻寄生振蕩,晶體管放大器一般要在前置推動級晶體管的基極和集電極之間加入一個小電容,使高頻段的相位稍為滯后,稱為滯后價或稱分補價,可是無論電容如何細小,總需要一定時間來充電,當輸入訊號含有速度很高的瞬態脈沖時,小電容來不及充電,也就是說在這一剎那線路是處于沒有負回輸狀態。由于輸入訊號沒有和負回輸訊號相減,造成訊號過強,這些過強訊號會訟放大線路瞬時過載(Overload)。因為晶體管機負回輸量大,訊號過強程度更高,常常達到數十倍甚至數百倍,結果使輸出訊號削波(Clipping)。這就是瞬態互調失真,因為在晶體管線路最多出現,所以也被稱為“原子粒”聲。

順帶一提的是,這種負回輸時間延遲問題在工業控制系統中也常常遇到,稱為純延遲(DeadTime)問題,其起因絕大部份是因為感應器(Sensor)安裝位置太遠。例如在一個恒溫熱水器中,瘟度探測被安裝在遠離發熱順的位置,結果是當探測器感應到水溫足夠時,在發熱器附近的水溫早就已經過熱了。這樣的控制結果必然是水溫在過熱和過冷之間大幅擺動,稱為控制超調(Overshoot)或系統振蕩。純延遲至今仍然是困擾自動控制技術的一大難題,有關解決方法的論文由五十年代至今少說也有上千篇,但始終找不到一個簡單而行之有效的辦法。

雖然負回輸出現時間延遲不好對付,但要解決也不是沒有辦法,我們可以干脆讓它出現,或即使其出現也不至于造成太大的破壞,方法有多種,例如只用小量大環路負回輸,這樣即命名出現負回輸時間延遲,輸入訊號也不至于過強。所減少的負回輸量則由只跨越1個放大級的局部負回輸代替,局部負回輸路徑短,時間快,不易誘發瞬態互調失真。真空管工作穩定,不一定要用大深度負回輸抑制失真,況且其失真多數是人耳愛聽的偶次諧波失真所以膽機沒有一般所謂的“原子粒”聲。至于其他用于線路設計上防范瞬態互調失真的方法,因涉及較多枯燥的理論,這里就不一一介紹了。

除了在線路設計上防范瞬態互調失真外,大家還可以采取另一項措施去減少瞬態互調失真,那就是盡量利用各種屏蔽和濾波措施去減少各種高頻干擾訊號進入放大器,雖然這些訊號有許多是屬于人耳聽不見的射頻干擾,但因為其頻率很高,極易誘發瞬態互調失真,令輸入級過載,使音樂訊號得不到正常的放大。

轉換速率

瞬態互調失真除了由放大器大環路負回輸的時間延遲引發外,放大器速度不夠快也是一個重要的原因,如果放大器的速度夠快的話即使在同樣負回輸條件下,瞬態互調失真度也可以降低。放大器的速度是一個通俗的形容,正確的說法應該是指放大器的瞬態響應能力(TransientResponse)。在控制理論中,瞬態響應和頻率響應是衡量系統性能的兩大方法。它們的優點是不需經詳細了解整個系統的詳細數學模型,只需要根據系統對特定輸入訊號的響應曲線就可估算出系統對特定輸入訊號的響應曲線便可估算出系統的特性,從而作出補償或改善。但相反來說,如果我們知道某個系統的數學模型,也可以不經測試就估算出該系統的響應模式。

對于精確度要求不高的系統,我們可以選擇性地采取瞬態響應法或頻率響應法去評估系統性能,而對于要求高的系統,兩者都必須加以考慮。作瞬態應測試時常用的訊號是單位階躍函數(StepSignal)和單位脈沖函數(Impulse)。為方便起見,放大器測試多用前者的特殊形式:方波。一個較為理想的方波含有一個速度極高的電壓上升沿和降沿,用來測試放大器的瞬態響是非常合適的。

衡量放大器的響應速度一般是用電壓轉換速率(SlewRate)。其定義是在1微秒時間里電壓升高幅度,如果以方波測量的話則是電壓由波谷升至波峰所需時間,單位是V/us,數值愈大表示瞬態響應度越好,高性能放大器的轉換速率一般都可以做到25V/us以上。提高瞬態響應度最簡單接的辦法是選用高頻特性好的零件。也可以用適當的環路負回輸來改善,這似乎是一個自相矛盾的做法,但事實不然,瞬態互調失真只是當訊號速度超過放大器的瞬態響應能力范圍之外才會發生。

除了瞬態互調失真外,過快的訊號也會產生另一種失真現象,叫做鈴振(Ringing),兩者的本質相同。當輸入訊號速度快而幅度小時,首先出現的是鈴振現象,只有當這個訊號的速度快至某個程度時才會出現瞬態互調失真,然而當訊號速度快兼幅度大時,鈴振沒有發生便已進入瞬態互調失真狀態。最容易引發鈴振現象的訊號就是各種各樣的速度快但幅度小的高頻干擾噪音,這就是為什么音響設備要有完善的抗干擾措施的原因之一。

界面互調失真

界面互調失真算是一個較新和較少人提及的放大器規格。和下面將要提及的阻尼系數一樣,除了和放大器線路有關外,和揚聲器也有很大關系。所以在介紹這兩項規格前,先簡單地說一說揚聲器有關這方面的特性。

目前的音響揚器絕大部分都是采用電動式原理的動圈式喇叭,其結構包括一個用作產生磁場的永久磁鐵及一人音圈。從構造上來說動圈式揚聲器屬于一種特殊形式的直流馬達,因為音圈只需要來回運動而不是旋轉,所以不需使用直流馬達上常見的炭刷和換向器(俗稱“銅頭”)。

無論是交流馬達或是直流馬達,都是具有可逆性的,即在某種條件下可當作發電機來使用。直流馬達在結構上和直流發電機沒有差別,尤其是永久磁錢式直流馬達,只要能夠使它的轉軸轉動,就可在其接線端上產生出一定的電壓。對動圈式揚聲器來說,只要我們用手按壓振膜,就一定會在接線端上產生電壓,大小則視乎按壓的速度和幅度而定。

由于損耗和非線性化的影響,揚聲器不可能對由放大器輸出的全部電能加以利用而會有剩余電能產生,另外由于振膜的機械慣性原因,在音圈中也會產生多余電能。由前者所產生的問題穩為界面互調失真,而后者則會使揚聲器的低頻控制力變差。

界面互調失真和揚聲器內阻及負回輸線路有關。當放大器輸出的電能無法全部轉變為機械能量時,多余的電能就必定會在揚聲器線圈中產生出額外的反電勢(Backemf),這個反電勢會由喇叭線回饋至放大器的輸出端,然后依放大器內阻的大小形成一個電壓,這個電壓會被負回輸線路反饋至輸入端,和輸入訊號打成一片。使中低頻聲音混濁,分析力和層次感大減。

要降低界面互調失真,關鍵之處是要降低負回輸量和放大器內阻(即提高阻尼系數)。有許多Hi-End晶體管放大器正是采用這種原則進行設計的。除此以外,雙線接駁也是另類改善途徑,因為分開的高低音線路使低頻端的反電勢不會對高頻訊號產生影響,從而改善音質。

阻尼系數

阻系數是表示對某一個過程中進行變化的物理量加以抑制的程度。以揚聲器來說,要抑制的是揚聲器振膜在沒有電訊號輸入的情況下所作的慣性振動,簡單地說這是一個制動動作。揚聲器的振膜是不能用機械阻尼方式來制動的,所能使用的只是電磁方式的阻尼。而這種方式要求系統必須盡量處于發電機狀態。

前面的討論曾提及揚聲器會很容易進入發電機狀態,當輸入電讀號消失后的一瞬間,揚聲器振膜在慣性作用不還在振動。這種振動會在音圈中產生出一個感應電壓,這時如果放大器輸出阻譏低的話,就相當于在揚聲器端子上并接一個很小的電阻,音圈上的感應電壓就會驅使一個較大數值的電流流經放大器的內阻郵局就是說揚聲器此刻變成電源,而放大器的功率輸出級線路卻變成負載。根據電磁感應定律,這個電流是音圈在永久磁鐵的磁場中振動所產生的,所以這個音圈電流就必定會產生一個和振動方向相反的力去抵消振動。放大器的內阻越小,電流就越大,抵消慣性振動的作用也就越強。由于這個電流的能量是會在電阻上變成熱量消耗掉,所以這種制動方式在電機控制技術中稱為“能耗制動”(DynamicBracking)。揚聲器在重播低頻時的振幅最大,所造成的慣性振動也最嚴重,不加以抑制的話會使低頻控制力變差,缺乏力度、彈性和層次感,但過份抑制則會使聲音變干。

膽機因為有輸出火車的線圈電阻存在,阻尼系數大極有限,相反地,晶體管機采用多管并聯系等方法可輕易將阻尼系數提升至一百幾十,甚至達到數百。不過可異一個阻巴系數的要求,這也就造成了不同的揚聲器和放大器之間會有各種不同音色的配搭。

對采用了大一半路負回輸的放大器來說,阻尼系數并不是唯一會對揚聲器進行剎車的工具,因為揚聲器的慣性振動電流流經放大器的輸出內阻時,將會產生某個數值的電壓,負回輸線路即時將之反饋至輸入端,令放大線路以為出現了一個不該出現的失真電壓,馬上產生一個反相的訊號加以抵制。這可是一種最強力的馬達電制動方式,稱為“反接制動”(Plugging)。不過也是一種最少使用的方式,因為令一臺馬達突然反轉會產生巨大的機械沖擊力而損壞機器,但揚聲器本來就是設計成不斷前后運動的裝置,所以這種方法理論上完全沒有問題,然而實際上卻常常出問題,麻煩又是來自負回輸。

揚聲器不是麥克風,由振膜振動產生的電壓,不會像麥克風尋樣準確,所以放大器生的抵消電壓也不可能做到完全和振動大小相等,方向相反。結果是使抑制過程出現不穩定,低頻不是圓滑而迅速地減少,這個過程其實和界面互調失真的過程非常相似。某些原子粒放大器的低頻控制力還不如膽機,原因也就在于此。

衡量放大器性能還有一些其他的規格,這篇文章所提及的只是些大家關注,加上經常出現爭議的規格,希望一些非工程人士的發燒友能有更清晰的概念。

未經允許不得轉載:音響屋 » 關于功放你應該了解的參數知識

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