高保真功率放大器的技术指标漫淡(全部更新完毕)

勃总

为了完美的重现声音，使重放具备较高的保真度，作为音响系统的心脏-功率放大器必须对电信号予以较低失真的放大。为此以下七个指标是考核放大器的主要标准。
1.频率响应。简称频响，是放大器对在其设定的工作频率范围内对各频率放大量均匀度的描述。由于功率放大器中电容、电感的阻抗成份存在，将使放大量随频率而变动。一般频响的表示方法为在给出的频率范围内，对放大量的最大允许差值以dB(分贝)标出。如20-20kHZ(+-3dB)。因此比较二台不同的放大器的频响，不仅要看频率范围，还要看不均匀度，而且不均匀度更为重要。一台频响20-20kKZ(+-3dB)的放大器肯定比一台50-16kHZ(+-0.5dB)的放大器要差。有些厂商仅给频响范围而不给不均匀度实则上是一种忽悠消费者的行为。不给均匀度的频响毫无意义。根据大量的科学实践所知；人耳对高低频音域的对称性相当敏感，当高音频延伸达到几个倍频程时，低音频延伸倍频程需与之相等，这样听起来最悦耳。那著名的五十万法则就是这么来的。引伸出来的结论是频响范围以宽为好，但需控制在一定范围内。过宽的频响使放大器造价昂贵，而混在音乐信号中的超音频杂散信号放大后，对听音有一定程度上有所干扰。很多欧州放大器都在信号输入端用低通来切除人耳听不见的那些频率。如著各的英国AURA LS100功放在输入端将50kHZ以上的频率切除掉，使的声音听上去丰满而又透明。早期日本很多功放都不限制带宽，有的号称能放大直流。技术指标很高但听感不佳，如今他们已不这样做了。
2.瞬态响应。瞬态响应是指信号突发起上升到下降过程的适应能力。如果放大器的瞬态响应不良，当输入一个方波时，放大后的方波前沿会变成斜线，或在平顶的起点形成上冲，下降的后沿不仅成斜线下降，还会伴有拖尾和振铃，由于波形被改变，听感会变差。这些现象背后被是放大器制作不良造成的。例如放大器高频响应差会使方波上升沿和下降沿时间延长，陡度变缓。放大器低频响应不良则会造成方波顶部变斜，当放大器处于振荡边缘时则产生振铃现象，形成被信号触发后的衰减振荡。瞬态响应不良是听音分辨不清的元凶，将使音乐失去细节，具体表现在音尾造成一片隆隆声。改善瞬态响应的方法就是展宽放大器频率响应。事实证明放大器频响展宽到0-50kHZ时，检测1-10kHz的方波在示波器上无明显变形。一般国外都用输入方波信号来测量放大器的频响。
3.谐波失真。频率高于基波的高次整数倍谐波成份，是各种发声体形成特有音色的必要组成部分。失去谐波将使丰富多彩的声音变的单调无味，无法分辨乐器的特有音色。但是在信号放大过程中，由于放大器是一个非线性元件，在放大过程中的削波，振荡，都会在其输入端产生谐波，使原来的信号发生畸变，产生额外的失真。另外放大器线性不良或放大器中的电容，电感元件的电流、电压相位滞后，，输出变压器的磁饱和也会产生谐波失真。值得指出的是人耳对奇次谐波失真非常敏感，少量的奇次谐波失真对音质产生重大影响，这是由实践得出的结论。在一般情况下用业余手段很难测量这种失真。这种测量需昂贵的低失真度信号发生器和精密滤波器方可实施。业余条件下只能通过主观听音评价来作大致上的判断。
4.信噪比。顾名思义信噪比就是放大器产生的各种噪声的总和与信号电平比值的dB数值。噪声的来源一是放大器本身产生的噪声，凡有源、无源元件通电后都会产生白噪声。二是电网中窜进的交流干拢和从屏蔽接地不良的信号通路中产混进来的空中干扰信号。信噪比有二种表达方法，一种是以各种噪声信号的总和与信号电平比值的dB数值。另一种是以放大器在额定输出功率或电压时的噪声输出绝对值来表示，一般表达单位为毫伏。国外通常用非线性失真与信噪比的综合表达方式来描述。将非线性失真和信噪比都以与总信号电平占的百分比来表达。你若看到THD+N的字样就是这种表达方式。信噪比实际上反映了放大器的动态范围。一台信噪比不良的功放会让人听起来感到烦躁，背景不够宁静，乐曲进入低音量播放时丢失细节。一般现在的晶体管功率放大器都能把信噪比做的很好！值得一提的是信噪比这一指标对描述cd机的质量比功放还有用，一台信噪比很高的cd机必定很高级、很昂贵。
5.互调失真。在放大器中各种频率的信号混和时产生差拍，形成原信号中没有的频率成分，通常把这称为互调失真。互调失真的量度是由互调失真产生新的和频和差频幅度占占总信号电压的百分比来表达。互调失真过大将使得重放音场变得狭窄，这一讲法已被大量的事实所证明，互调失真的产生与放大器的线性度有着直接关系。在音响系统中不只有功率放大器中才有这种失真。在扬声器系统中也存在这种失真，而且对最后的重放效果影响比放大器还大。
6.瞬态互调失真简称TIM。瞬态互调失真是指放大器瞬间响应不良，输入突变信号放大后变形，产生新的谐波。而新产生的谐波与放大器中原有的谐波相互调制而产生的失真称为瞬态互调失真。这个指标对晶体管功率放大器的音质影响最大。以前在八十年代前人们制作放大器测试通常用单一的正弦波。其后发觉这样做测出的指标很好，但听感却不是这么回事！后来发现瞬态互调失真是由不良的负反馈造成，而用单一的正弦波却看不出其中的问题。挪威有家电声实验室，其负责人奥托拉在一个偶然的装配错误中发现少量负反馈比用深度负反馈制作的放大器听感要好得多！于是深入研究终于揭开了谜底！造成瞬态负反馈的原因在于传统放大器中为消除自激产生的滞后补偿电容在猝发信号进入输入端时，其充电需一定时间，而在这段时间内会使放大器暂时失去反馈，使放大器瞬时过载，进入非线性区，造成额外失真。另外一个开环特性不好的放大器在施加了深度负反馈后，会使放大器频率相位特性变坏，在一个含有各种频率信号通过时，有的高频信号能使放大器处于正反馈状态，其音质肯定会劣化。后来日本先锋开发部的石井哲在日本杂志上提出如何在放大器电路上使用特殊措施来减少瞬态互调失真对重放音质的影响。这些观点至今没有失去其应用价值。总结下来共有怎么几点：1.应尽量避免大环路负反馈，多用本级负反馈，改滞后补偿为超前补偿。2.放大器开环特性一定要好，相位特性一定要好，且有余量。3.放大器输入端的最大允许输入幅度一定要大，其转换速率一定要高。4.放大器每个单元从前到后转换速率应遵守前慢后快的原则。通常人们把制作不良的晶体管功率放大器放出的声音称为“晶体管声”。一般初烧者可以从这些结论里得到好处，那就是八十年中期以前的日本放大器决不能买，因为它们是错误理论指导下的产品，其低失真率靠施加深度负反馈来取得，这些机子不管什么牌子听下来全一个味！
7.阻尼特性。阻尼特性是指放大器对扬声器的电阻尼特性。当放大器输出信号使扬声器线圈发生位移时，其线圈也同时切割磁钢产生的磁力线在线圈内产生感应电流。而感应电流在磁场作用下又可产生新的位移。于是输出信号截止，而线圈却不会立即停止运动，形成逐渐衰减的运动。这种衰减运动在某种程度上会使扬声器发音变得含糊不清。扬声器本身是个可动系统，具有一定的弹性和顺性是必需的，要让这种衰减振动尽早结束，需依赖放大器对扬声器的阻尼作用。放大器输出级内阻越小，对扬声器音圈感应电流的分流作用越大。当末级采用无输出变压器电路时，阻尼系数可用功放输出阻抗与输出级等效内阻的比值。这个东西有点类似汽车上的制动系统。阻尼系数越大从纸面上看对扬声器的控制作用越好。但过大的阻尼系数产生的过阻尼现象将使声音失去活力。这个东西必须适当，且与特定扬声器系统有一个最佳的阻尼范围，平时我们说的什么功放配什么音箱好听，很大程度上与这个有关。
上面讲的几项指标是目前测试放大器的基本手段，一台制作优良的放大器至少应在上述指标的测试中大部分指标成绩优秀。但这些指标不足以全面描述放大器的性能，特别是主观听音与客观测试存在不小的差制。我相信随着科学技术的发展，人们提有更先进的测试手段来不断完善高保真音响设备的测试。但就目前来讲，耳朵收货付钱应是无错，如一个测试数据很好的放大器而听感不好还是不能买。这些测试指标归根结底是因为人们为简化音响设备性能判别而建立的，它企图摆脱在音质评价中的主观倾向，想用数据来判断一切。殊不知音响设备这一行当包含了科学技术，美学、音乐，生理心理等诸多学科，要用单一的数据说明问题是难上加难。

[ 本帖最后由 勃总 于 2009-10-28 11:48 编辑 ]

kjw

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五十万法则[s:20] [s:20] [s:20] :victory: :victory: :victory:

顺溜

切除人耳听不见的那些高频率,不是让声音好听的直接原因

去掉这些高频,使放大器工作在一个合适的频带,避免超高频带来的过大相移造成正反馈,以至局部过载造成失真.这才是好声的原因

勃总

原帖由 顺溜 于 2009-10-27 19:08 发表
切除人耳听不见的那些高频率,不是让声音好听的直接原因

去掉这些高频,使放大器工作在一个合适的频带,避免超高频带来的过大相移造成正反馈,以至局部过载造成失真.这才是好声的原因

完全正确，这个讲法很对头！

onlygodmad

[s:20] [s:20] 晚上一回来就看到勃导师又给我们上课，真高兴啊。

谭工

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勃总，你为啥比我们这些搞开发的人所知道的并不少呢？？？[s:31]

吹风花柳

原帖由 谭工 于 2009-10-27 21:14 发表
勃总，你为啥比我们这些搞开发的人所知道的并不少呢？？？[s:31]  

[s:41] 不充电、不学习，如何做金枪客呢？

勃总

这个东西我是特别写给我们论坛上的那些理论家的。我们都是玩音响的，不是从事基础理论研究的。我们是战壕里的士兵，要懂得怎样行军、驻扎、冲锋、射击等本领。至于在地图上如何谋划那是总参将军们的事。换句话讲我们要知道怎样搞才能好声这才是真理！[s:41] [s:41] [s:41]

273174

你讲的也是理论呀.    说明经验派的勃总不是没有理论,而是平时不想奢谈理论罢了。毕竟我们是玩HIFI 不是玩理论。 有理论基础又有深厚的玩机经验，大凡国外蚊型HI END 工厂的老板兼工程师都是如此。

ql888

原帖由 勃总 于 2009-10-27 18:34 发表
为了完美的重现声音，使重放具备较高的保真度，作为音响系统的心脏-功率放大器必须对电信号予以较低失真的放大。为此以下七个指标是考核放大器的主要标准。
1.频率响应。简称频响，是放大器对在其设定的工作频率范围 ...

[s:20] [s:20] [s:20] ,That's wonderful

LUWENGJIE

感觉勃总的文章。。象我这样的初烧受教了

suisheng

还有一个重要指标：输出功率（RMS）
功放的输出功率和驱动能力成正比，但并非严格对应，因为驱动能力和负载的特性有关。
标称功率相同的放大器，胆机比石机驱动能力强，A类放大比AB类放大驱动能力强。有的功放只标出8欧姆负载时的功率，有的则分别标出8欧姆、4欧姆、2欧姆负载下的功率，后者更能反映功放的实际驱动能力。

DMD888

就这种理论？如：“信噪比实际上反映了放大器的动态范围”，又如：瞬态互调失真居然没提到负反馈。还有......多了去了。

饿虎扑食

不错。[s:20] [s:20] [s:20]

勃总

1.信噪比的另一种讲法就是动态范围。2.只能讲你看清我写的吗？[s:41] [s:41]

[ 本帖最后由 勃总 于 2009-10-28 13:02 编辑 ]