音頻功放的關(guān)鍵指標(biāo)?
功放的主要參數(shù)有:輸入靈敏度、諧波失真度、信噪比、頻率響應(yīng)、阻尼系數(shù)、轉(zhuǎn)換速率。
1.輸入靈敏度:是指功放所需最小輸入信號(hào)電平,它是要求將音源信號(hào)放大到足夠推動(dòng)后級(jí)功放所需要的必要條件。
2.諧波失真:諧波畸變是放大器的一個(gè)非常重要的指標(biāo), 諧波畸變是一種非線性畸變, 它是由工作中放大器的非線性特性引起的, 失真的結(jié)果是產(chǎn)生了一種新的諧波分量,使聲音失去了原來的色調(diào), 嚴(yán)重的聲音發(fā)破,失真 。諧波失真也有奇數(shù)甚至第二點(diǎn), 奇次諧波會(huì)使人煩躁、厭惡、容易被人感知。
有些放大器聽起來煩人, 感覺很累, 或由更大的失真引起。對(duì)放大器的最大影響是失真程度, 一般高保真要求諧波失真低于 0.05%, 越低越好。
除了諧波失真外, 還有互調(diào)失真、交叉失真、銷波失真、瞬態(tài)失真、相位畸變等, 這些都是影響放大器質(zhì)量的主要原因。評(píng)估的有效性, 首先要看其失真, 就像意大利的 Sinfoni (詩芬尼) 放大器的總諧波失真小于0.01%。
3.信噪比:值越大, 越好, 一般使用 (s/n), 具有信噪數(shù)的信電ps和噪聲功率 Pn 比, S/n增幅 10Lgss pn)隨著信噪比和輸入信號(hào)電平的增加, 信噪比逐漸增大, 但當(dāng)輸入信號(hào)電平達(dá)到一定值時(shí), 信噪比基本保持不變。
根據(jù)高保真度要求, 信噪比也應(yīng)達(dá)到90dB 以上, 進(jìn)口高檔放大器往往高達(dá) 110-120dB, 其性能可以想象。有些信噪比后面是 A 字,A計(jì)權(quán)指的是通過加權(quán)網(wǎng)絡(luò)測(cè)量結(jié)果后的噪聲信號(hào),因?yàn)槿藗儗?duì)高頻和低頻頻帶噪聲的敏感性相對(duì)較低,所以有這樣一種方法:信噪比。
計(jì)權(quán)噪聲更直觀地代表了人們實(shí)際感受到的噪聲信號(hào)狀態(tài)??傊?, 信噪比越大, 表明信號(hào)中的噪聲越小, 聲音的質(zhì)量越好, 音樂的重播就越清晰、干凈、層次合理。
4.頻率響應(yīng):早期俗稱功率帶寬,指諧波失真不超過規(guī)定值時(shí),功放的1/2額定功率頻帶寬度,即有高低端下跌-3dB的兩個(gè)頻率點(diǎn)之間所包括的頻帶,稱之為功率帶寬。
5.阻尼系數(shù):主要針對(duì)低頻, 是直接影響低音音質(zhì)的一個(gè)非常重要的技術(shù)參數(shù)。眾所周知,喇叭的口徑越大,低音的相對(duì)越好,但聲音池的運(yùn)動(dòng)慣性也就越大, 這種慣性使得很難與音頻信號(hào)運(yùn)動(dòng)同步。
往往顯示出聲音濁度不是清晰,特別是在100-400Hz 低頻,容易引起聲音染色,人的聲音模糊, 很不自然。有的改裝后的汽車低音喇叭, 低頻信號(hào)強(qiáng)顫振多, 低音尾隨嚴(yán)重, 這是音頻慣性造成的音色。
6.轉(zhuǎn)換速率:放大器的轉(zhuǎn)換率對(duì)高音重播的質(zhì)量和性能有很大影響。轉(zhuǎn)化率越快, 高音質(zhì)量越好, 捕捉的高頻信息就越準(zhǔn)確。
高檔放大器可以做10到幾十個(gè) V/us,低中檔放大器一般都沒有標(biāo)記出來,這個(gè)轉(zhuǎn)換率的價(jià)值高和低,與設(shè)計(jì)材料有密切的關(guān)系,但也不應(yīng)該太高,過高就會(huì)產(chǎn)生人耳聽不到超過20KHz 的超調(diào)信號(hào),不僅對(duì)提高音質(zhì)沒有效果, 而且容易燒毀高音喇叭。
音頻功放的關(guān)鍵指標(biāo)?
音頻功放在蜂窩電話、便攜式設(shè)備以及音響等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。在不同的應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)于音頻功放的參數(shù)指標(biāo)的側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所區(qū)別。例如在手機(jī)領(lǐng)域側(cè)重于對(duì)射頻干擾的抑制能力,而在音響中更關(guān)注失真和頻響特性。因此,根據(jù)市場(chǎng)需求對(duì)音頻功放的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行定位,已經(jīng)成為一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的課題?
音頻功放的基本參數(shù)包括靜態(tài)工作電流(IDD)、關(guān)斷電流(ISD)、輸入失調(diào)電壓(Vos)總諧波失真加噪聲(THD+N)、輸出功率(PO)等指標(biāo)。另外諸如信噪比(SNR),電源抑制比(PSRR),增益(GAIN)、效率(η)、噪聲(Noise)等參數(shù)也是衡量一個(gè)音頻功放不可缺少的技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)然,像THDN,SNR,PSRR,GAIN等參數(shù)都是在每一個(gè)固定頻率,例如1KHz作為激勵(lì)得到的,所以這些參數(shù)的掃頻曲線,可以體現(xiàn)音頻功放在整個(gè)音頻范圍(20Hz-20KHz)內(nèi)的性能。
關(guān)鍵指標(biāo)?
音頻功放從功能上可以分為很多類,無論單通道、立體聲、驅(qū)動(dòng)耳機(jī)還是驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器,在共同的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)關(guān)注的指標(biāo)都是相似的。目前Audio?Precision的音頻分析儀可以自動(dòng)完成大部分參數(shù)的測(cè)試,已成為業(yè)內(nèi)的一個(gè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。???
可量化的指標(biāo)?總諧波失真加噪聲(THD+N)?
THD+N是英文“Total?Harmonic?Distortion?+?Noise”的縮寫,譯成中文是“總諧波失真加噪聲”。THD+N技術(shù)是極為吸引人的,因?yàn)檩敵鲋谐思儨y(cè)量信號(hào)的任何成分都會(huì)使測(cè)量指標(biāo)下降。低的THD+N測(cè)量結(jié)果不僅說明諧波失真低,而且也說明哼鳴聲,干擾信號(hào),以及寬帶白噪聲也是比測(cè)量值低(或等于測(cè)量值)。THD+N在音頻測(cè)試中得到了廣泛應(yīng)用。???
對(duì)于音響和高端手機(jī)用戶來說,THD+N體現(xiàn)了音頻功放的失真度,是非常重要的指標(biāo)。為了完整地考察音頻功放在整個(gè)音域內(nèi)的表現(xiàn),圖?1所示的掃頻曲線也是非常重要的,根據(jù)音頻放大器和揚(yáng)聲器的特性在外圍電路做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,可以得到令人滿意的音色。
輸出功率(PO)?
輸出功率是指在指定電壓下,滿足一定的失真度(THD+N)時(shí),音頻功放在負(fù)載上的輸出能力。需要注意的是,比較這個(gè)參數(shù)的時(shí)候,要注意測(cè)試條件的區(qū)別,特別對(duì)于D類功放而言。因?yàn)椴煌呢?fù)載(揚(yáng)聲器是感性負(fù)載),不同的濾波器,不同的失真度要求會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生很大影響。?
對(duì)于低端手機(jī)用戶和音響用戶而言,輸出功率的大的音頻功放更有吸引力,因此要求輸出功率在不失真的情況下盡可能的大。很多芯片供應(yīng)商則直接把輸出功率作為規(guī)格書的標(biāo)題以增加賣點(diǎn)。?
電源抑制比(PSRR)?提到音頻放大器在手機(jī)中的應(yīng)用,就不得不提到PSRR這個(gè)參數(shù)。PSRR?(Power?supply?rejecTIon?raTIo)是音頻放大器的輸出對(duì)于電源紋波的抑制能力。?
在?TDMA?和?GSM?手機(jī)中,最嚴(yán)重的電源電壓噪聲來自?RF?級(jí)的開與關(guān)。GSM?電話的開關(guān)頻率為?217Hz。當(dāng)?RF?功率放大器接通時(shí),從電源獲得高電流,這時(shí)電源下降高達(dá)?500mV。PSRR?差的音頻放大器將在揚(yáng)聲器產(chǎn)生大于?217Hz?的諧波“咔咔”噪聲。圖?2為PSRR為60dB的放大器對(duì)GSM信號(hào)的抑制能力。?
相對(duì)而言,手機(jī)用戶更關(guān)注217Hz的PSRR,因?yàn)檫@個(gè)參數(shù)直接影響到免提時(shí)的通話質(zhì)量。如果處理不慎,再優(yōu)美的音色夾雜了干擾聲也是讓人不堪忍受的。當(dāng)然,這個(gè)指標(biāo)也不是萬能的,因?yàn)樯漕l干擾不僅出現(xiàn)在電源,耦合到輸入端和輸出端的噪聲也是需要慎重考慮的因素。
未量化的指標(biāo)?以上提到的參數(shù)指標(biāo)都是已經(jīng)量化的,可以由音頻分析儀完成自動(dòng)測(cè)試。可是這些指標(biāo)并不能涵蓋所有的應(yīng)用需求。還有很多現(xiàn)象出現(xiàn)在不用的應(yīng)用環(huán)境中,卻無法用一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去衡量。??
Pop?Click?Pop?ClicK是音頻功放在打開或關(guān)閉過程中,音頻瞬變信號(hào)在或揚(yáng)聲器中產(chǎn)生的雜音。???美信提出了用KCP來衡量Pop?Click的大小,不過目前常用的方法還是以實(shí)際環(huán)境中的聽覺效果作為最終的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。???
射頻抑制能力?音頻功率放大器的三大噪聲源為:電源噪聲?、輸入耦合的噪聲和輸出耦合的噪聲。射頻干擾的方式又分為傳導(dǎo)和空間輻射。因此音頻功放射頻抑制能力,很難用固定的指標(biāo)去描述。以手機(jī)為例,不同的功放在設(shè)計(jì)良好的手機(jī)中都可以正常工作,只有在射頻干擾比較嚴(yán)重的系統(tǒng)中,抑制能力較強(qiáng)的芯片才能脫穎而出