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音频功放的关键指标
文章来源:永阜康科技 更新时间:2020/5/29 9:57:00
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  功放的主要参数有:输入灵敏度、谐波失真度、信噪比、频率响应、阻尼系数、转换速率。

1.输入灵敏度:

是指功放所需最小输入信号电平,它是要求将音源信号放大到足够推动后级功放所需要的必要条件。

2.谐波失真:

谐波畸变是放大器的一个非常重要的指标, 谐波畸变是一种非线性畸变, 它是由工作中放大器的非线性特性引起的, 失真的结果是产生了一种新的谐波分量,使声音失去了原来的色调, 严重的声音发破,失真 。谐波失真也有奇数甚至第二点, 奇次谐波会使人烦躁、厌恶、容易被人感知。

有些放大器听起来烦人, 感觉很累, 或由更大的失真引起。对放大器的最大影响是失真程度, 一般高保真要求谐波失真低于 0.05%, 越低越好。

除了谐波失真外, 还有互调失真、交叉失真、销波失真、瞬态失真、相位畸变等, 这些都是影响放大器质量的主要原因。评估的有效性, 首先要看其失真, 就像意大利的 Sinfoni (诗芬尼) 放大器的总谐波失真小于0.01%。

3.信噪比:

值越大, 越好, 一般使用 (s/n), 具有信噪数的信电ps和噪声功率 Pn 比, S/n增幅 10Lgss\ pn)随着信噪比和输入信号电平的增加, 信噪比逐渐增大, 但当输入信号电平达到一定值时, 信噪比基本保持不变。

根据高保真度要求, 信噪比也应达到90dB 以上, 进口高档放大器往往高达 110-120dB, 其性能可以想象。有些信噪比后面是 A 字,A计权指的是通过加权网络测量结果后的噪声信号,因为人们对高频和低频频带噪声的敏感性相对较低,所以有这样一种方法:信噪比。

计权噪声更直观地代表了人们实际感受到的噪声信号状态。总之, 信噪比越大, 表明信号中的噪声越小, 声音的质量越好, 音乐的重播就越清晰、干净、层次合理。

4.频率响应:

早期俗称功率带宽,指谐波失真不超过规定值时,功放的1/2额定功率频带宽度,即有高低端下跌-3dB的两个频率点之间所包括的频带,称之为功率带宽。

5.阻尼系数:

主要针对低频, 是直接影响低音音质的一个非常重要的技术参数。众所周知,喇叭的口径越大,低音的相对越好,但声音池的运动惯性也就越大, 这种惯性使得很难与音频信号运动同步。

往往显示出声音浊度不是清晰,特别是在100-400Hz 低频,容易引起声音染色,人的声音模糊, 很不自然。有的改装后的汽车低音喇叭, 低频信号强颤振多, 低音尾随严重, 这是音频惯性造成的音色。

6.转换速率:

放大器的转换率对高音重播的质量和性能有很大影响。转化率越快, 高音质量越好, 捕捉的高频信息就越准确。

高档放大器可以做10到几十个 V/us,低中档放大器一般都没有标记出来,这个转换率的价值高和低,与设计材料有密切的关系,但也不应该太高,过高就会产生人耳听不到超过20KHz 的超调信号,不仅对提高音质没有效果, 而且容易烧毁高音喇叭。

音频功放的关键指标 

音频功放在蜂窝电话、便携式设备以及音响等领域都得到了广泛应用。在不同的应用领域,对于音频功放的参数指标的侧重点会有所区别。例如在手机领域侧重于对射频干扰的抑制能力,而在音响中更关注失真和频响特性。因此,根据市场需求对音频功放的关键技术指标进行定位,已经成为一个非常具有挑战性的课题 

音频功放的基本参数包括静态工作电流(IDD)、关断电流(ISD)、输入失调电压(Vos)总谐波失真加噪声(THD+N)、输出功率(PO)等指标。另外诸如信噪比(SNR),电源抑制比(PSRR),增益(GAIN)、效率(η)、噪声(Noise)等参数也是衡量一个音频功放不可缺少的技术指标。当然,像THDN,SNR,PSRR,GAIN等参数都是在每一个固定频率,例如1KHz作为激励得到的,所以这些参数的扫频曲线,可以体现音频功放在整个音频范围(20Hz-20KHz)内的性能。

关键指标 

音频功放从功能上可以分为很多类,无论单通道、立体声、驱动耳机还是驱动扬声器,在共同的应用领域内关注的指标都是相似的。目前Audio Precision的音频分析仪可以自动完成大部分参数的测试,已成为业内的一个评判标准。   

可量化的指标 

总谐波失真加噪声(THD+N) 

THD+N是英文“Total Harmonic Distortion + Noise”的缩写,译成中文是“总谐波失真加噪声”。THD+N技术是极为吸引人的,因为输出中除了纯测量信号的任何成分都会使测量指标下降。低的THD+N测量结果不仅说明谐波失真低,而且也说明哼鸣声,干扰信号,以及宽带白噪声也是比测量值低(或等于测量值)。THD+N在音频测试中得到了广泛应用。   

对于音响和高端手机用户来说,THD+N体现了音频功放的失真度,是非常重要的指标。为了完整地考察音频功放在整个音域内的表现,图 1所示的扫频曲线也是非常重要的,根据音频放大器和扬声器的特性在外围电路做适当的调整,可以得到令人满意的音色。

输出功率(PO) 

输出功率是指在指定电压下,满足一定的失真度(THD+N)时,音频功放在负载上的输出能力。需要注意的是,比较这个参数的时候,要注意测试条件的区别,特别对于D类功放而言。因为不同的负载(扬声器是感性负载),不同的滤波器,不同的失真度要求会对测试结果产生很大影响。 

对于低端手机用户和音响用户而言,输出功率的大的音频功放更有吸引力,因此要求输出功率在不失真的情况下尽可能的大。很多芯片供应商则直接把输出功率作为规格书的标题以增加卖点。 

电源抑制比(PSRR) 

提到音频放大器在手机中的应用,就不得不提到PSRR这个参数。PSRR (Power supply rejecTIon raTIo)是音频放大器的输出对于电源纹波的抑制能力。 

在 TDMA 和 GSM 手机中,最严重的电源电压噪声来自  级的开与关。GSM 电话的开关频率为 217Hz。当 RF 功率放大器接通时,从电源获得高电流,这时电源下降高达 500mV。PSRR 差的音频放大器将在扬声器产生大于 217Hz 的谐波“咔咔”噪声。图 2为PSRR为60dB的放大器对GSM信号的抑制能力。 

相对而言,手机用户更关注217Hz的PSRR,因为这个参数直接影响到免提时的通话质量。如果处理不慎,再优美的音色夹杂了干扰声也是让人不堪忍受的。当然,这个指标也不是万能的,因为射频干扰不仅出现在电源,耦合到输入端和输出端的噪声也是需要慎重考虑的因素。

未量化的指标 

以上提到的参数指标都是已经量化的,可以由音频分析仪完成自动测试。可是这些指标并不能涵盖所有的应用需求。还有很多现象出现在不用的应用环境中,却无法用一个统一的标准去衡量。  

Pop Click 

Pop ClicK是音频功放在打开或关闭过程中,音频瞬变信号在或扬声器中产生的杂音。   美信提出了用KCP来衡量Pop Click的大小,不过目前常用的方法还是以实际环境中的听觉效果作为最终的评判标准。   

射频抑制能力 

音频功率放大器的三大噪声源为:电源噪声 、输入耦合的噪声和输出耦合的噪声。射频干扰的方式又分为传导和空间辐射。因此音频功放射频抑制能力,很难用固定的指标去描述。以手机为例,不同的功放在设计良好的手机中都可以正常工作,只有在射频干扰比较严重的系统中,抑制能力较强的芯片才能脱颖而出

 
 
 
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