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功率放大器简称功放,俗称“扩音机”,是音响系统中最基本的设备,它的任务是把来自信号源(专业音响系统中则是来自调音台)的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。功放的主要性能指标有输出功率,频率响应,失真度,信噪比,输出阻抗,阻尼系数等。
输出功率
输出功率(output power):表明该功率放大器在一定负载下输出功率的大小,一般在功放说明书上标明在8欧姆负载,4欧姆负载或2欧姆负载状态下的输出功率,同时也会表明功放在桥接状态下,8欧姆负载时或4欧姆负载时的输出功率。这个输出功率表示功放的额定输出功率,而不是最大或者峰值输出功率。
负载阻抗
负载阻抗(load impedance):表明功放的负载能力,负载的阻抗越小,表明功放能通过的电流能力就越强,一般来说,大部分的功放最低负载阻抗为4欧姆,品质好的功放最低负载一般为2欧姆。双通道时能够负载4欧姆的功放,在桥接状态下可以负载最低为8欧姆,双通道时能够负载2欧姆的功放,桥接状态下可以负载4欧姆。桥接状态下只能负载8欧姆的功放,不可以负载更低的阻抗,否则会造成功放因为电流过大而烧毁。
立体声(两路)模式
立体声(两路)模式(stereo mode or dual mode):一般的功放内部具有两个独立的放大电路,可以分别接受两路不同的信号分别进行放大并输出,这种工作状态称为立体声(两路)模式。
桥接模式(bridge mode):桥接模式是利用功放内部的两个放大电路相互推挽,从而产生更大输出电压的方式,功放设定为桥接模式后,成为一台单声道放大器,只可以接受一路输入信号进行放大,输出端为两路功放输出的正端之间。
并联输入模式(parallel mode):此方式将功放的两路输入信号通道进行并联,只输入一路信号来同时驱动两个放大电路,两个输出端输出信号相同。
频响范围(frequency range):表明功放可以进行放大的工作频段,一般为20-20000赫兹,一般在此数据后面有一个后缀,比如-1/+1dB,这代表这个频率范围的误差或浮动范围,这个数值约小,表明频率范围内的频响曲线更平直。如果功放的频响范围以-3分贝为测试条件,这个功放出来的声音可能就没有那么平直了。
总谐波失真(THD):表明功放工作时,由于电路不可避免的振荡或其他谐振产生的二次,三次谐波与实际输入信号叠加,在输出端输出的信号就不单纯是与输入信号完全相同的成分,而是包括了谐波成分的信号,这些多余出来的谐波成分与实际输入信号的对比,用百分比来表示就称为总谐波失真。一般来说,总谐波失真在1000赫兹附近最小,所以大部分功放表明总谐波失真是用1000赫兹信号做测试,但有些更严格的厂家也提供20-20000赫兹范围内的总谐波失真数据。总谐波失真在1%以下,一般耳朵分辨不出来,超过10%就可以明显听出失真的成分。这个总谐波失真的数值越小,音色就更加纯净。一般产品的总谐波失真都小于1%@1kHz,但这个数值越小,表明产品的品质越高。
互调失真(IMD):互调失真是由于功放内部的晶体管工作特性引起的,使正弦波的波形发生畸变而产生的。互调失真的存在,直接影响到声音的音质,电子管放大器没有互调失真,所以一般来说晶体管放大器听起来感觉没有电子管功放那么柔和,舒服。一般互调失真的数值如果大于0.1%,这个功放的声音就感觉生硬,发涩,不抒展。
共模抑制比(CMRR):共模抑制是用来衡量共模信号被放大器抑制程度的一个综合指标,详细的定义不赘述了,这个参数一般用负值表示,比如-60dB,这个指标也是严重影响放大器的音质的指标,此指标数字越低,功放的音质就越好。
阻尼系数(damping factor):这是功放内阻和负载阻抗的比值,阻尼系数=音箱的阻抗÷(功放的内阻+音箱线的阻抗),高阻尼系数的功放对音箱单元的控制能力加强,可以让单元的反应更加接近功放输出信号的要求,但过高的阻尼系数将导致音箱的低频延展性变差,声音干硬。比较低的阻尼系数可以获得柔和的低音,但过低的阻尼系数将造成低音变得拖沓,不干净。一般的功放阻尼系数在200-1000欧姆之间。音箱线质量不好,线电阻大同样会影响功放的阻尼系数,造成功放对音箱的控制力减弱,声音变散。
输入灵敏度(input sensitivity):这是个电压概念,表明当功放达到满功率输出时,在输入端的信号电压的大小,一般的功放的输入灵敏度电压为0.775v(0dB)到1.5v(+6dB)之间,灵敏度电压越高,输入灵敏度越低。有些高品质功放,输入灵敏度低是由于采用更深的负反馈电路,所以具有更低的失真,更宽的频响和更好的音质。
信噪比(S/N or SNR or Hum and Noise):指功放信号电压和本底噪声电压的比值,这个数值越大,表明功放的噪声更低。一般专业产品的信噪比都在100分贝左右,用正值标注时,越高越好(有些功放采用负值标注,数值越小越好)。衰减功放的输入电平增益(关小功放音量旋钮)会降低功放的信噪比。
通道串扰(crosstalk):意味着功放内部两个放大通道之间通过电路耦合产生的串音,此指标不好,一个声道的信号就会串到另外一个声道去,从而在另外一个通道产生不干净的声音,通道串扰的数值一般为-60分贝左右。这个数值用负值标注时,数值越低,表示两个放大通道之间的分离度越高,声音越干净。
转换速率(Slew Rate):衡量放大器的响应速度一般是用电压转换速率其定义是在1微秒时间里电压升高幅度,如果以方波测量的话则是电压由波谷升至波峰所需时间,单位是V/u s,数值愈大表示瞬态响应度越好,感觉声音的速度快,能量集中。专业功放的转换速率一般都可以做到40V/u s以上。转换速率低于20V/u s的功放出来的声音会感觉拖沓和发散。
高通滤波器(high pass filter or HPF):音响系统中,有时会有一些极低频的次声波(infrasonic)信号夹杂在全音频信号当中,这些次声波信号人耳听不见,但是这种信号进入音箱,就会导致低音喇叭产生自激,并导致喇叭损坏,所有,有些功放内部装有次声波消除滤波器,有些是在后面板设置开关,可以在需要的时候切除无必要的30赫兹或40赫兹以下的频率,保护喇叭的安全。
限幅器(limiter):这是功放的保护措施之一,在功放输入电压超过输入灵敏度电压时,对输入信号进行限幅,从而避免功放因为过高的输入电压产生削波失真。有些功放的限幅器是自动启动的,有些功放在后面板安装了限幅器启动开关来控制限幅器的启动状态。
接地开关(ground left):功放的机箱一般与电源变压器屏蔽相连,功放机箱也具有接地端,但这个“地”与信号的“地”不同。当电源的接地端存在干扰时,打开接地开关让功放机箱的接地与之相接可以降低交流声干扰,如果电源地线没有干扰就不要接通。
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