功率放大器的性能指標(biāo)

 功率放大器的性能指標(biāo)很多，有輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗、阻尼系數(shù)等，其中以輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度三項(xiàng)指標(biāo)為主。

1．輸出功率 輸出功率是指功放輸送給負(fù)載的功率，以瓦（W）為基本單位。功放在放大量和負(fù)載一定的情況下，輸出功率的大小由輸入信號(hào)的大小決定。過(guò)去，人們用額定輸出功率來(lái)衡量輸出功率，現(xiàn)在由于高保真度的追求和對(duì)音質(zhì)的評(píng)價(jià)不一樣，采用的測(cè)量方法不同，因此形成了許多名目的功率稱呼，應(yīng)當(dāng)注意。

（1）額定輸出功率（RMS）。額定輸出功率是指在一定的諧波失真指標(biāo)內(nèi)，功放輸出的最大功率。應(yīng)該注意，功放的的負(fù)載和諧波失真指標(biāo)不同，額定輸出功率也隨之不同。通常規(guī)定的諧波失真指標(biāo)有1%和10%。由于輸出功率的大小與輸入信號(hào)有關(guān)，為了測(cè)量方便，一般采用連續(xù)正弦波作為測(cè)量信號(hào)來(lái)測(cè)量音響設(shè)備的輸出功率。通常測(cè)量時(shí)給功放輸入頻率為1000Hz的正弦信號(hào)，測(cè)出等阻負(fù)載電阻上的電壓有效值V，此時(shí)功放的輸出功率P可表為P=V2/RL 式中RL為揚(yáng)聲器的阻抗。這樣得到的輸出功率，實(shí)際上為平均功率。當(dāng)音量逐漸開(kāi)大時(shí)，功放開(kāi)始過(guò)載，波形削頂，諧波失真加大。諧波失真度為10%時(shí)的平均功率，稱為額定輸出功率，亦稱最大有用功率或不失真功率。

（2）最大輸出功率。在上述情況下不考慮失真的大小，給功放輸入足夠大的信號(hào)，并將音量和音調(diào)電位器調(diào)到最大時(shí)，功放所能輸出的最大功率稱為最大輸出功率。額定輸出功率和最大輸出功率是我國(guó)早期音響產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上常用的兩種功率。通常最大輸出功率是額定功率的2倍。但是，在放音時(shí)卻有這樣的情況，兩臺(tái)最大有用功率及揚(yáng)聲器靈敏度都差不多的功放在試聽(tīng)交響樂(lè)節(jié)目時(shí)，當(dāng)一段音樂(lè)從低潮過(guò)去以后突然來(lái)一突發(fā)性的打擊樂(lè)器聲，可能一臺(tái)功放能在瞬間給出相當(dāng)大的功率，給人以力度感，另一臺(tái)功放卻顯得底氣不足。為了標(biāo)志功放這種瞬間的突發(fā)輸出功率的能力，除了測(cè)量上述的最大有用功率和最大輸出功率之外，有必要測(cè)量功放的音樂(lè)輸出功率和峰值輸出功率。才能全面地反映功放的輸出能力。

（3）音樂(lè)輸出功率（MPO）。音樂(lè)輸出功率（Music Power Output）是指功放工作于音樂(lè)信號(hào)時(shí)的輸出功率，亦即在輸出失真度不超過(guò)規(guī)定值的條件下，功放對(duì)音樂(lè)信號(hào)的瞬間最大輸出功率。國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的輸出功率（MPO）和峰值音樂(lè)輸出功率（PMPO）的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外各廠家一般都有各自的測(cè)量方法。通常音樂(lè)輸出功率為額定功率的4倍。

（4）峰值音樂(lè)輸出功率（PMPO）。它通常是指在不計(jì)失真的條件下，將功放的音量和音調(diào)電位器調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大音樂(lè)功率。峰值音樂(lè)功率不僅反映了功放的性能，而且能反映功放直流電源的供電能力。一般來(lái)說(shuō)，某一功放的上述幾個(gè)輸出功率有如下關(guān)系：峰值音樂(lè)輸出功率>音樂(lè)輸出功率>最大輸出功率>額定輸出功率。通常，峰值音樂(lè)輸出功率是額定輸出功率的8-10倍，但無(wú)統(tǒng)一定論。

2．頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)是指功率放大器對(duì)聲頻信號(hào)各頻率分量的均勻放大能力。頻率響應(yīng)一般可分為幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)。 幅度頻率響應(yīng)表征了功放的工作頻率范圍，以及在工作頻率范圍內(nèi)的幅度是否均勻和不均勻的程度。所謂工作頻率范圍是指幅度頻率響應(yīng)的輸出信號(hào)電平相對(duì)于1000Hz信號(hào)電平下降3dB處的上限頻率與下限頻率之間的頻率范圍。在工作頻率范圍內(nèi)，衡量頻率響應(yīng)曲線是否平坦，或者稱不均勻度一般用dB表示。例如某一功放的工作頻率范圍及其不均勻度表示為：20Hz-20kHz，+-1dB。 相位頻率響應(yīng)是指功放輸出信號(hào)與原有信號(hào)中個(gè)頻率之間相互的相位關(guān)系，也就是說(shuō)有沒(méi)有產(chǎn)生相位畸變。通常，相位畸變對(duì)功放來(lái)說(shuō)并不很重要，這是因?yàn)槿硕鷮?duì)相位失真反應(yīng)不很靈敏的緣故。所以，一般功放所說(shuō)的頻率響應(yīng)就是指幅度頻率響應(yīng)。目前，一般功功率放大器的工作頻率范圍為20Hz-20kHz。

3．失真失真是指重放的聲頻信號(hào)波形發(fā)生了不應(yīng)有的變化。失真有諧波失真、互調(diào)失真、交叉失真、削波失真、相位失真和瞬態(tài)失真等。

（1） 諧波失真。諧波失真是由功率放大器中的非線性元件引起的，這種非線性會(huì)使聲頻信號(hào)產(chǎn)生許多新的諧波成分。其失真大小是以輸出信號(hào)中所有諧波的有效值與基波電壓的有效值之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。諧波失真度越小越好。諧波失真與頻率有關(guān)。通常在1000Hz附近，諧波失真量較小，在頻響的高、低端，諧波失真量較大。諧波失真還與功放的輸出功率有關(guān)，當(dāng)接近于額定最大輸出功率時(shí)，諧波失真急劇增大。目前，優(yōu)質(zhì)放大器在整個(gè)音頻范圍內(nèi)的總諧波失真一般小于0.1%；優(yōu)秀功放諧波失真值大多在0.03%-0.05%之間。

（2） 互調(diào)失真。當(dāng)功放同時(shí)輸入兩種或兩種以上頻率的信號(hào)時(shí)，由于放大器的非線性，在輸出端會(huì)產(chǎn)生各頻率以及諧頻之間的和頻和差頻信號(hào)。例如，200Hz信號(hào)和600Hz的信號(hào)和在一起，就產(chǎn)生400Hz（差信號(hào)）和800Hz（和信號(hào)）這兩個(gè)微弱的互調(diào)失真信號(hào)。由于互調(diào)信號(hào)與自然信號(hào)沒(méi)有相似之處，因此容易使人察覺(jué)，在比較小的互調(diào)失真度時(shí)就可以聽(tīng)出來(lái)，令人生厭。因此，降低互調(diào)失真是提高音響音質(zhì)的關(guān)鍵之一。

（3） 交叉失真和削波失真。交叉失真又稱交越失真，是由于功率放大器的乙類推挽放大器功放管的起始導(dǎo)通非線性造成的，它也是造成互調(diào)失真的原因之一。 削波失真是功放管飽和時(shí)，信號(hào)被削波，輸出信號(hào)幅度不能進(jìn)一步增大而引起的一種非線性失真。削波失真會(huì)使聲音變得模糊而且抖動(dòng)。削波失真是無(wú)法消除的，只有在聆聽(tīng)音樂(lè)時(shí)注意不要使放大器達(dá)到滿功率極限。

（4） 瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真。瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)，它是指功放瞬態(tài)信號(hào)的跟隨能力。當(dāng)瞬態(tài)信號(hào)加到放大器時(shí)，若放大器的瞬態(tài)響應(yīng)差，放大器的輸出就跟不上瞬態(tài)信號(hào)的變化，從而產(chǎn)生瞬態(tài)失真。功放的瞬態(tài)響應(yīng)主要決定于放大器的頻率范圍，，這就是高保真放大器將頻率范圍做得很寬的主要原因之一。瞬態(tài)互調(diào)失真是現(xiàn)代聲頻領(lǐng)域里的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。由于功率放大器往往加入大環(huán)路深度負(fù)反饋，而且在其中一般都加入相位滯后補(bǔ)償電容，因此在輸入瞬態(tài)信號(hào)時(shí)，造成輸出端不能立即達(dá)到最大值，使輸入級(jí)得不到應(yīng)有的負(fù)反饋電壓而出現(xiàn)瞬態(tài)過(guò)載，產(chǎn)生很多新的互調(diào)失真量。由于這些失真量是在瞬態(tài)產(chǎn)生的，所以叫做瞬態(tài)互調(diào)失真。瞬態(tài)互調(diào)失真是晶體管功放電路和集成功放電路產(chǎn)生所謂“晶體管聲”、使其音質(zhì)不及電子管功放的重要原因。

4．信噪比 信噪比是指功放輸出的各種噪聲（如交流聲、白噪聲）電平與輸出信號(hào)電平的比值的分貝數(shù)。信噪比的分貝值越高，說(shuō)明功放的噪聲越小，性能越好。一般要求在50dB以上，優(yōu)質(zhì)功放的信噪比大于72dB。

5． 輸出阻抗和阻尼系數(shù) 功放輸出端對(duì)負(fù)載（揚(yáng)聲器）所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻抗，稱為輸出阻抗，阻尼系數(shù)則是指功放給揚(yáng)聲器的電阻尼的大小。由于功放電路的輸出阻抗是揚(yáng)聲器并聯(lián)的，相當(dāng)于在揚(yáng)聲器音圈兩端并聯(lián)一個(gè)很小的電阻，它會(huì)使揚(yáng)聲器紙盤的慣性振蕩受到阻尼。功放的輸出阻抗越小，對(duì)揚(yáng)聲器的阻尼越大，因此常用阻尼系數(shù)來(lái)描述功放電路對(duì)揚(yáng)聲器的阻尼程度。阻尼系數(shù)定義為揚(yáng)聲器阻抗與功放輸出阻抗（含音箱線電阻）之比，即可見(jiàn)功放的輸出阻抗越小，阻尼系數(shù)DF越大，表示功放使揚(yáng)聲器不能作自由振蕩的制動(dòng)能力（即阻尼能力）越強(qiáng)。但是阻尼系數(shù)也不是越大越好，從聽(tīng)感上說(shuō)，阻尼系數(shù)太大（成為過(guò)阻尼），會(huì)使聲音發(fā)干；而阻尼系數(shù)太小（成為欠阻尼或阻尼不足），因振蕩拖尾較長(zhǎng)，會(huì)使低音變得混濁不清，失真增大。 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于民用功放來(lái)說(shuō)，阻尼系數(shù)取15-100為宜。對(duì)于專業(yè)用功放，阻尼系數(shù)宜在200-400或更高。