功放的好壞如何評判（下） HIFI音響掃盲篇 第六期

       HI大家好，我是17號工程師，上一期我們講了功放的控制力是如果影響音箱的，這一期我們繼續講講影響功放失真的其他幾個參數。

       功放在放大過程中，信號會流經很多個電子原件，每經過一個電子原件都可能產生諧波失真。那么如果形象的比喻諧波失真呢？

       就好像你穿過一道門，你把門關上了，在關門的一瞬間，除了門撞擊門框的聲音，可能還會引發天花板震動、窗戶震動等產生一些列本來不該有的聲音信號，這些就叫諧波。諧波與原生信號同起同落，但屬于無中生有的信號，所以也叫諧波失真。并不是所有的失真都不好聽，比如膽機的偶數次的諧波失真，這種失真感比較討喜耳朵，晶體管是奇次失真，這種失真給人尖銳感。比如輸送一個1kHz的信號，發出來的聲音可能夾帶著2k、3k、4k、5kHz，那么按位置排列，2k和4k就是偶次諧波失真，3k和5k就是奇次諧波失真。諧波失真也會以音量大小體現，2k和4k的音量比3k和5K的大，那就是偶次諧波失真，反之就是奇次失真，懂音樂的朋友是不是聽出了和弦的味道？

諧波

       諧波失真一般用THD來表示，一般越小越好，比如0.0001%。

THD的計算

       信噪比，故名思意就是音樂信號和噪聲的比例，功放的本底噪聲和音樂信號的比值。音樂信號用S表示，噪聲用N表示，比值就是R, 所以標簽上的SNR就是信噪比，單位是dB。是不是聽得有點暈？沒關系，你就記住，數值越大越好，比如130dB，一般的96dB就可以滿足需求了。

信噪比

       關于頻率響應，前段時間我在研發測試系統的時候選擇功放芯片，發現有一款功放芯片沒有低音，這是為什么？通過測試曲線發現，它的頻率從120Hz左右就開始往下衰減，但輸入的信號是是標準的20Hz到20kHz的信號，這是咋回事？后來通過測試才發現，這個功放它在輸入部分把120Hz前的信號都切掉了，而罪魁禍首是輸入電容。所以關于功放的頻率響應范圍，我想你也看明白了，就是它能等響度還原聲音的一個范圍，一般能達到20Hz-20kHz，從測試儀上看是一條直線，高端的能達到10Hz-50kHz，雖然已經超越了人耳的極限，但這也是一種超越。

功放的頻響和失真曲線

       關于輸出阻抗這個參數非常重要，稍有不慎就有燒毀功放的危險，甚至發生火災。上一期我們講的功放的阻尼系數就是一個剎車系統，在信號來的時候推動，在信號停止的時候停止喇叭震動，功放為了給喇叭提供阻尼，實際上也是一個大電阻，它要在聲音停止的時候消耗掉能量，這個能量是來自喇叭慣性的反向電電動勢，通過消耗這電動勢來讓音圈產生阻尼，就像電動車的反向充電一樣，一旦開啟就像剎車一樣，有很大的阻力，一般用歐姆來表示，我們常聽到說音箱多少Ω，功放輸出多少Ω，其實這就叫阻抗。阻抗和喇叭一定要相互匹配，否則會燒毀功放。比如一臺只支持8Ω的功放接入四Ω的喇叭，這臺功放就會處于半短路狀體，最開始嚴重發熱，慢慢導致工作不良，最后燒毀。還有很多朋友，把兩只8Ω的喇叭并聯在一個功放輸出端，根據歐姆定律，8Ω并在一起變4Ω，同樣也導致燒毀。如今的功放的阻抗基本上是4Ω-8Ω，優秀的功放能做到2Ω，甚至有些做到了驚人的1Ω。上一期我們講過，喇叭的輸出阻抗低，阻尼系數更好，聲音會更干凈耐聽，1Ω的狀態對于電路來說基本上算短路了，所有可想而知做1Ω狀態下的功放是多么難的挑戰了。

電動車反向充電

喇叭的阻抗曲線

       阻尼系數越大越好的概念不完全正確，因為它未必適用所有的負載，那么如何計算功放阻尼系數？

       假設我們的等效負載阻抗為8歐，測量功放的開路輸出電壓為8V，所有狀態不變的情況下加入8歐負載（負載直接與功放的輸出端相連，無中間線材損耗），負載兩端電壓為7.99V，我們通過公式計算其功放內阻：

       Rs=Rt(Vo/Vt-1)

       Rs=8(8/7.99-1)

       Rs=0.01

       功放內阻為0.01，負載等效阻抗為8歐，通過計算得出功放離線狀態下的電阻尼系數為800。這個值是理論的未含任何線材的條件下，但是實際應用中必須有線材作為功放與音箱負載之間的載體，其實不應忽略，通過以下公式計算線材的阻抗對于電壓及阻尼系數的影響。通過歐姆定律R=U/I，R表示電阻，U表示電壓，I表示電流，將參數帶人公式計算功放在當前狀態下的電流：

       R=U/I

       8=7.99/I

       I=0.99875

       計算得出功放在8歐負載下的理論工作電流為0.99875安培。

       假設負載與功放之間的線路電阻為0.1歐，通過公式計算線材與負載共同狀態下，負載兩端得到的電壓。首先計算線材的損耗電壓：

       R=U/I

       0.1=U/0.99875

       U=0.099875

       計算得出線材損耗電壓為0.099875V，用理想狀態下的無線損電壓7.99V減去線損電壓0.099875V，得到線材與負載共同狀態下，負載兩端得到的電壓為7.890125V。

       通過公式可以計算線材與負載共同狀態下的電阻尼系數，我們通過公式計算當前狀態下的功放內阻：

       Rs=Rt (Vo/Vt-1)

       Rs=8.1(8/7.890125-1)

       Rs=0.1142

       功放內阻為0.1142，負載等效阻抗為8.1歐，通過計算得出線材與負載共同狀態下，功放的電阻尼系數為72。