音頻系統(tǒng)性能的十個關(guān)鍵參數(shù)是什么

音頻系統(tǒng)性能的十個關(guān)鍵參數(shù)包括效率、頻率響應(yīng)、全諧波失真、互調(diào)失真、相位失真、瞬態(tài)失真、瞬態(tài)響應(yīng)、動態(tài)范圍、聲壓電平和聲電電平。

本常見問題問卷回顧了這些參數(shù)是如何被指定和測量的,并在結(jié)束的時候查看了美國職業(yè)安全與健康管理局(osha)和歐洲聯(lián)盟(歐盟)的各種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)是如何指定安全聲級的。

效率

效率衡量為一定量的功率產(chǎn)生的聲音.音頻放大器的效率差別很大。效率較低的放大器產(chǎn)生的熱量相對較高,產(chǎn)生的聲音功率較低。例如,典型的A/B類放大器大約有50%的效率。這意味著一個功率為100瓦的放大器也會消散100瓦的熱量。A/B類性能介于A類和B類之間。A類放大器通常被認(rèn)為是許多音樂愛好者的音頻質(zhì)量的黃金標(biāo)準(zhǔn),但它們的效率低至15%至35%。B類放大器的效率超過75%,但它們受到串?dāng)_和變形的影響。A/B類放大器在A類和B類之間有良好的聲音質(zhì)量和效率。D類放大器使用開關(guān)模式電源技術(shù),以達(dá)到高達(dá)90%的效率水平,非常好的聲音質(zhì)量。并非所有的D類放大器都是平等的,與傳統(tǒng)的D類實(shí)現(xiàn)相比,多層次D類設(shè)計(jì)可能更有效( 圖1 ).

圖1各種音頻放大器結(jié)構(gòu)的效率差異很大

頻率響應(yīng)和范圍

頻率響應(yīng)是指一個放大器的輸出水平保持在指定的分貝范圍內(nèi)或不超過1千赫茲下輸出的給定分貝數(shù)的頻率。頻率范圍是一個相關(guān)的概念,但適用于揚(yáng)聲器,不提及一個分貝范圍。功率帶寬是另一個相關(guān)的規(guī)范,表明在高功率時可用的頻率范圍.它與通常在低功率水平上測量的頻率響應(yīng)形成鮮明對比,在低功率水平下,變壓器飽和度等問題并不起作用。

具有平頻率響應(yīng)的放大器不會改變特定頻率范圍(通常指定為20赫茲至20千赫)的輸出強(qiáng)度。雖然這是為了反映人的聽覺,但大多數(shù)人沒有聽到超過16千赫茲的聲音。一個精心設(shè)計(jì)的放大器可以有一個頻率響應(yīng),最大頻率從20赫茲到20千赫不等。

總諧波失真

諧波失真指的是在雙或三倍頻率的主音的虛假聲音。總諧波失真(TDH),有時被稱為失真因子,是所有諧波分量的功率與原頻功率之比。

所謂的高保真放大器的TCD值將低于1%。利用負(fù)反饋減少失真可以達(dá)到較低的失真水平,但這是一種有爭議的技術(shù)。此外,揚(yáng)聲器比大多數(shù)放大器產(chǎn)生更多的失真(對于中等音量水平,1%到5%),因此高保真放大的好處有限。此外,人類耳朵對變形有非線性敏感性,對低頻率和低體積的變形也不那么敏感。最后,與奇序失真相比,產(chǎn)生偶序諧波的失真可能不那么明顯。

互調(diào)失真

調(diào)制失真(IMD)與被放大的信號無關(guān).這是不同頻率輸入信號組合產(chǎn)生的錯誤信號和系統(tǒng)非線性結(jié)果的結(jié)果。像這樣,IMD可以減少使用負(fù)面反饋。

在揚(yáng)聲器中控制IMD更為復(fù)雜。像這樣,揚(yáng)聲器中的IMD比放大器大。在揚(yáng)聲器中,IMD與錐偏移成正比,可以通過減少驅(qū)動器的帶寬來減少。在一個實(shí)際的解決方案中,實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的方法是將信號分成幾個不同的驅(qū)動頻率范圍,并通過交叉濾波器網(wǎng)絡(luò)將結(jié)果信號輸入揚(yáng)聲器。使用主動交叉網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)一步減少IMD .

相位變形

相位失真測量輸入和輸出信號之間的相位轉(zhuǎn)移.使用交叉濾波器網(wǎng)絡(luò)減少IMD可導(dǎo)致增加相位失真。一般來說,相位失真是很難消除的,但是它在音頻系統(tǒng)中的重要性是有限的,因?yàn)槿说亩鋵λ鄬Σ幻舾?除非它是極端的。沒有簡單的測量相位失真的標(biāo)準(zhǔn)測試,也沒有包括在音頻規(guī)范中。這可能是一個問題的射頻和其他高頻應(yīng)用。

瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真

當(dāng)揚(yáng)聲器的聲音輸出水平?jīng)]有輸入信號那么快變化時,就會發(fā)生暫時性的失真。耳的心理聲學(xué)表現(xiàn)傾向于使之對瞬態(tài)變形不敏感。

瞬態(tài)互調(diào)失真(TIM)與放大器的性能有關(guān),可以通過將固定頻率的爆發(fā)輸入放大器并與輸出進(jìn)行比較來測量。蒂姆對人的聽覺比其他類型的扭曲更引人注目。聲音質(zhì)量更多的是與存在的失真類型有關(guān),而不是與音頻放大器的TD有關(guān)。因此,盡管TD很重要,高性能的音頻放大器也會指定蒂姆。

暫時反應(yīng)

放大器或揚(yáng)聲器可能具有低失真的穩(wěn)定狀態(tài)信號,但沒有足夠快的響應(yīng)瞬態(tài)。在放大器中,由于高頻性能不佳或負(fù)反饋太多,可能導(dǎo)致瞬態(tài)響應(yīng)不佳。揚(yáng)聲器中的瞬態(tài)響應(yīng)來自于驅(qū)動器和附件的質(zhì)量和共振。交叉濾波器或不一致?lián)P聲器驅(qū)動器增加的延遲增加了瞬態(tài)響應(yīng)問題。瞬態(tài)響應(yīng)可能難以量化,通常不包括在音頻規(guī)范中。

動態(tài)范圍

動態(tài)范圍是可以由放大器或揚(yáng)聲器處理的最大和最小音量的比率。它是用db測量的,它是無輸入信號的放大器或揚(yáng)聲器的噪聲底板與可在指定的失真水平上處理的最大信號之間的比率。

聲壓

聲壓,又稱聲壓,是指由聲波引起的局部偏離大氣壓力。它是用麥克風(fēng)測量的。還使用20x10的參考水平在數(shù)據(jù)庫中表示。 -6 爸爸。聲波的功率隨壓力的平方上升.在美國osha定義了基于曝光時間的安全聲壓水平。職業(yè)安全管理局標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的每日限制包括8小時的90分貝噪音或1小時的105分貝噪音。聲強(qiáng)可與聲壓混淆.他們不一樣。聲強(qiáng)等于聲壓和聲球(空氣分子)速度的數(shù)學(xué)乘積。聲壓是標(biāo)量,聲強(qiáng)是矢量,因此聲強(qiáng)是矢量量。

圖2電動機(jī)聲強(qiáng)和聲壓

音響功率

聲音功率,也叫聲功率,是指每單位時間發(fā)出或接收聲音能量的速率。W是測量聲音功率的SI單位。音功率有時被稱為聲通量或聲通量。有許多條例旨在控制各種來源的噪音排放。有些規(guī)章規(guī)定了在數(shù)據(jù)庫中測量的方法.一些標(biāo)準(zhǔn)包括對聲波排放的標(biāo)簽要求。

吵鬧機(jī)器

對各種類型的機(jī)器設(shè)定了噪音限制.例如,在歐盟,戶外機(jī)器產(chǎn)生的噪音是有限的。其他類型的設(shè)備,如家用電器,可能不需要達(dá)到最大限度,但必須標(biāo)上保證的最大功率。歐洲有各種各樣的噪音限制標(biāo)準(zhǔn),例如:

· EC/2000/14戶外設(shè)備噪音排放指令

· ISO15744:手持式非電動工具

· ISO7779/ECMA-74:信息技術(shù)和電信設(shè)備

· ISO9296/ECMA-109:申報的計(jì)算機(jī)和商業(yè)設(shè)備噪音排放值。

· 60704:家用電器

· 標(biāo)準(zhǔn)45635

· ISO6393:在固定條件下測量的土方機(jī)械。

· ISO6395:在動態(tài)條件下測量的土方機(jī)械。

在進(jìn)行認(rèn)證測量時,通常使用基于聲音壓力的聲音功率測量。一套ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范這些要求和詳細(xì)的測量程序?；诼晧旱臉?biāo)準(zhǔn)包括2000/14/EC、ISO3744、ISO3745、ISO6394、ISO6395以及空調(diào)、供暖和制冷學(xué)會260。還有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范基于內(nèi)容的合理測量程序。聲強(qiáng)按每個區(qū)域的聲強(qiáng)測量(W/M) 3 )。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織關(guān)于以意向?yàn)榛A(chǔ)的聲音功率的標(biāo)準(zhǔn)包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO9614-1和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織9614-2。

總結(jié)

音頻系統(tǒng)性能的關(guān)鍵參數(shù)從效率開始,包括頻率響應(yīng)和頻率范圍、信號失真的幾種形式、聲壓和聲強(qiáng)。除了量化音頻系統(tǒng)的性能外,這些參數(shù)還被用來為各種設(shè)備類型、操作環(huán)境和在美國和歐盟的應(yīng)用設(shè)定安全的聲級。