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如何编写及阅读功放技术参数

如何编写及阅读功放技术参数

*编译自How to write (and read) audio specifications(节选)

—— an Audio Precision White Paper by David Mathew

                                                编译:周强生、汪立霞 

不同类型的设备,其最重要的技术特性各有不同。比如对于放大器来说,功率是非常重要的;对于话筒前置放大器来说,低噪声则是要优先考虑的;而对于通信设备,清晰度则是关键。

在这一节中,我们将结合实例来分析一下功率放大器的技术参数。我们可以看到哪些技术参数是重要的,这些参数及其测量条件应该如何规范地表述。我们将选择三份不同类别制造商的实际产品技术参数表,让大家看到在现实中产品技术参数是怎样表达的。这些参数通常不太好看,其中包含的一些无知和错误可能会影响制造商的声誉,为此我们隐去制造商名称。

对于功率放大器,请记住,四个最关键的技术特性是:电平,频率响应,失真和噪声,它们可能会通过不同的指标来描述。通常,音频功率放大器至少要标示如下参数:



  请注意,不是所有的放大器都是为高保真重放设计的。寻呼系统,通信系统或者喊话器的放大器都有不同的要求。

 

输出功率 Power Output

这肯定是消费类音频产品中最具争议的参数,很大程度上是因为它是许多消费者在购买功放时考虑的关键参数:他们首先想知道它有多大功率!

正因为如此,在电子产品的发展历史上,世界各地的音频制造商的营销部门不断提出新意的方式来表示他们产品的输出功率。标准化组织和贸易委员会几十年来一直致力于裁决这个混乱的局面,然而困惑依旧笼罩。

在美国,对于家庭娱乐用的放大器,联邦贸易委员会Federal Trade Commission)推行被称为“FTC放大器规范”Title16 Part432,来规范商业宣传中的输出功率的标示。

那么,FTC放大器规范告诉我们什么?

1.输出功率必须表示为“以瓦为单位的平均连续功率(average continuous power in watts)”。

2.负载阻抗应为8Ω,否则必须注明。

3.所有相关通道必须同时在额定功率下驱动负载工作。

4.功率带宽或频率响应必须注明。

5.功放从¼W直到额定功率的最大总谐波失真必须注明。

6.放大器(在功率测试前)必须以1/8额定功率下预热处理1小时。

这些规则是个不错的开始。在美国,家庭娱乐用功放的产品宣传资料需要遵守这些规则。而专业音频以及商用功放制造商应该以此为基础,进一步提高标准。

 

关于功放输出功率,应该列出的重要测量条件包括:

负载阻抗,最大THDTHD+N,工作的通道数,测量带宽或功率带宽。

正确的表述:

  8Ω负载,100W平均连续功率;低于1%THD + N,所有通道驱动,20 Hz to 20 kHz, FTC。

现实中的技术参数:

  8Ω负载时,每个通道600W0.1%THD+N1kHz),两个通道同时驱动。【比较清楚,但“平均连续功率”似乎是这家制造商试图规避的词汇】

  6Ω负载下,每个通道的最小连续功率为110W,总谐波失真不超过0.1%1kHz),两通道同时驱动(FTCFTC的要素似乎都具备了,但是同一产品参数表中还给出了“动态功率”“IEC功率”和“JEITA功率“。这是一台7.2声道的放大器,FTC规范要求的“所有通道都同时工作”,那为什么只用两路驱动?】

 8Ω负载下,RMS输出功率为60W,总谐波失真小于2%【对于单声道放大器,我们知道,所有的通道都同时驱动】

 

总谐波失真或总谐波失真+噪声(THD/THD+N

THD表示总谐波失真(Total Harmonic Distortion, THD+N表示总谐波失真加噪声(Total Harmonic Distortion plus Noise)。

这一问题上,我们又遇到了另外一个困惑,各类标准并没有帮助我们明确这一点:FTC规范要求厂家给出THD指标,但对这一指标并没有具体的数值要求。EIA / CEA-490-A标准要求测量THD,但也可以接受THD+N,不过需要明确标注。IEC60268-3规定了THD,但如果噪声不太高的话,也会接受THD+N的方法。CEA-2006对于这两项均认可

关于THDTHD+N, 应该列出的重要测量条件:

测试信号频率、工作电平、带宽以及计权滤波器。

正确的表述:

 THD + N 1.26%1 kH正弦波测试,额定功率,22 kHz带宽。

 实际中的技术参数:



0.01%1kHz测试正弦波测试,额定功率、4Ω负载,两通道同时驱动。【什么样的带宽?】



      0.08%THD【这就是他们给的所有参数了】



     2%50Hz-15kHz【是测量带宽,还是测试信号的扫频带宽】  

频率响应或功率带宽(Frequency Response or Power Bandwidth

频率响应是当一个设备的输入在一个恒定振幅的频率范围时,它的输出振幅。它可以说是在一个频率范围内的振幅范围,或以频率响应图来表示。

关于频率响应,应该列出的重要测量条件包括:

测量的实际电平

正确的表述:

+ 0- 0.3dB20Hz-20kHz,低于额定功率2dB

或者,以频率响应图来表示,图中必须明确标注轴线标尺,如下图:

 

 

功率带宽与频率响应类似,但也包括了失真和功率之间的关系。具体来说,功率带宽是一个音频放大器在额定失真的前提下,在1/2额定功率是所能提供的工作频率范围。IEC60268标准中,对“功率带宽这一术语表示不赞同,其认为“限制失真条件下的有效频率范围”这一说法更准确。

关于功率带宽,应该列出的重要测量条件:

如上所说,虽然功率带宽”一词本身已经定义其测量条件,我们还是应该将其条件列明,给出额定失真和测量的功率电平

正确的表述:

24 Hz -19 kHz1/2功率,THD0.5% 

现实中的技术参数:



功率带宽(额定功率,4Ω负载THD + N1%20Hz-20kHz–0.84dB/ 0dB【有趣的是,测试的工作电平为满功率而不是半功率,THD+N1%而不是额定0.1%


         未列明此项 

噪声,信噪比,动态范围(Noise, SNR or Dynamic Range

在音频功率放大器中,噪声有很多种表示方法,比如“噪声,“哼”,“信号噪声比(信噪比)” “动态范围”。如果测量条件(信号电平,带宽以及计权滤波器)都正确地列明,这些指标都将反映类似的信息。

信噪比,准确来说,是一个音频信号电平与噪声电平的比率。这里,信号电平并未明确,不过可以是最大输出电平,或“标称”工作电平(通常比最大输出电平小10~20dB)。标明信号电平是令信噪比有意义的前提条件。

如果信号电平是最大输出电平,那么结果将与“动态范围”一样。

噪声的测量通常会采用一个带宽限制滤波器,其上限通常设置为20kHz22kHz。此外,也可能使用一个计权滤波器(A计权 或 ITU-IEC-468 / CCIR计权)。这些滤波器必须必须在条件测量条件中列明,因为采用不同的滤波器会产生不同的测量结果。

应该列出的重要测量条件包括:

测量信号电平,测量带宽及计权滤波器(如有)。

正确的表述:

在额定功率时,信噪比为95dBITU-468计权。

现实中的技术参数:




  哼声和噪声(A计权,额定功率,4Ω负载)–105 dB【不错的表述】



信号噪声比106 dB(LineIHF-ALine意味着-10dBV么?我们不得而知。IHF-A? 这是所采用的测量标准么?采用了滤波器或A计权么?为什么不采用现今的标准测量?】



哼声和噪声:低于额定功率电平85dB

 

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