許多人認為音響器材的指標沒多大意義,因為許多測試指標優良的放大器聽感也都只是一般。這里我們不可能否認人耳聆聽會帶有很多的個人主觀因素,因此常常帶有很大片面性。因此在盛行“以耳朵收貨”說法的今天我們仍然認為放大器指標也仍然是衡量其性能的一個重要標志。
通常我們講測試放大器技術指標的方法有兩種:靜態和動態。這里靜態指標是指在穩定狀態下以正弦波進行測量所得的數據,測試項目包括有頻率響應、諧波失真、信噪比、互調失真以及阻尼系數等。而動態指標是指用較復雜的如方波、窄脈沖等信號測量得到的數據,包括有相位失真、瞬態響應和瞬態互調失真等。要反映出全面的放大器品質,動態測試數據必不可少。
為了可以更加方便讀者全面認識和了解放大器的各個方面,這里針對一些較為重要的技術指標規格進行簡單的介紹。希望對大家有所幫助。
一、頻率響應
頻率響應范圍也是有明確規定的,當輸出電平在某個低頻點下降3dB ,則該點為下限頻率,同樣在某個高頻點下降3dB時為上限頻率。這個3dB點稱為不均勻范圍或叫做半功率點(Half Power Point),因為電平正好下降3dB時,放大器的輸出功率正好下降了一半。
平時我們都說人耳能聽到的頻率范圍在20Hz-20kHz之間,因此放大器的頻率范圍理論上應做到20-20kHz(±3dB)平直就足夠,但事實上音樂中含有的許多樂器或反射泛音諧波有很多是超出這個頻率范圍的。由于人耳對聲音的判別精度可達到0.1dB,有些高級放大器的頻響標稱20-20kHz的不均勻度為正負0.1dB,當以±3dB不均勻度測量時它們的時頻響可能達到10Hz至50kHz甚至更寬。
從改善瞬態反應的目的考慮,放大器應該有更寬廣的頻應范圍,像新一代音源SACD和DVD Audio的頻響范圍已超出傳統的20kHz,因此現代高級放大器的頻響應能達到從10Hz-100kHz(±3dB)。
二、互調失真(Intermodulation Distortion)
這種失真較少為人知道和提及,它和下面提到的阻尼系數一樣,不但和放大器線路有關,而且和音箱也有很大關系。
不管是交流馬達或是直流馬達都有可逆性的,也就是講在某種條件下它們能充當發電機,直流馬達其實在結構上和直流發電機沒有什么區別,永磁式直流馬達的轉軸轉動,就能在接線端上產生出一定的電壓,同理,動圈式喇叭的振膜運動時就會在接線端上產生電壓,電壓的大小與運動的速度和幅度有關。
四、瞬態互調失真(Transient Intermodulation Distortion)
瞬態互調失真,簡稱TIM失真,這是在70年代才公開發布的失真,它與負反饋關系密切。眾所周知,負反饋(Negative Feedback)的作用是將輸出值倒相變為負數,隨后將之反饋到輸入端,和設定值相減,得出誤差信號,然后控制器就會根據誤差大小做出修正,從而大幅度減少失真。
瞬態互調失真是當信號速度超過放大器的瞬態響應能力范圍之外才會發生的,另外,除了這處失真外,過快的信號也會產生另一種即振鈴(Ringing)失真現象,當輸入信號速度快而幅度小時,最先出現的是振鈴現象,當這個信號的速度快到某種程度時瞬態互調失真也會出現,但當信號速度快兼幅度大時,是直接進入瞬態互調失真狀態。各種各樣的速度快但幅度小的高頻干擾噪音,最容易引發振鈴,這就是音響設備要有完善的抗干擾措施的一大原因。
五、阻尼系數(Damping Factor)
阻尼系數是功放額定輸出阻抗,它是取揚聲器輸入阻抗和放大器輸出內阻之間的比例,并表示對某一個過程中進行變化的物理量加以抑制的狀態。在揚聲器中,要抑制振膜在沒有信號輸入的情況下所作的慣性振動。揚聲器的振膜是不能用機械阻尼方式來制動的,它只能使用電磁方式的阻尼,而這種方式要求系統必須盡量處于發電機狀態。
六、轉換速率(Transient Response)
放大器的轉換速度是指放大器對猝發信號或脈沖信號的跟隨或響應能力,即瞬態響應能力。它是衡量放大器性能的一大指標。除了因放大器大環路負反饋的時間延遲誘發瞬態互調失真外,放大器轉換速度慢也令瞬態互調失真升高。
放大器的響應速度一般是用電壓轉換速率(Slew Rate)來衡量,其定義是在1微秒時間里電壓升高的幅度,就是方波來測量時就是電壓由波谷升到波峰所需時間,單位是V/μs,瞬態響應越高,數值愈大。優秀的放大器轉換速率都在15V/μs以上。對于聲音精要求不高的系統,我們可以單獨選擇瞬態響應或頻率響應去判斷器材的性能,但在要求高的系統中,兩者都要考慮。