功率放大器的主要技术指标

[功率放大器的主要技术指标]

杨士毅编译

1．输出功率

( l)额定输出功率：即RMS功率。在放大器频率特性与谐波失真系数均能达到规定的技术指标下(普通功放失真度小于1%，高保真功放失真度小于0.1%)，功率

放大器所能输出的连续正弦波信号功率。

(2)最大输出功率：即PM功率。在额定负载电阻上，放大器能符合基本参数要求，

简谐信号的最大输出功率。

(3)最大有用功率：在额定负载电阻上，输入1kHz的简谐信号，当谐波失真系数

为10%时的输出功率。

(4)峰值功率：即P.P功率。将额定输出功率中的有效值电压，换算为峰值电压得出的功率。因为峰值电压等于1.414倍有效值电压，所以峰值功率即等于2

倍额定功率。

(5)音乐功率：即MPO功率。在保持放大器电源无压降时，输入大动态的音乐信号，放大器所能输出的瞬时功率。MPO输出功率一般为 RMS额定功率的4-6倍。

(6)峰值音乐功率：即PMPO功率。将音乐功率中的有效值电压换算为峰值电压得

出的功率。所以峰值音乐功率为音乐功率的2倍。

2、总谐波失真度(THD)

音频信号通过功率放大器后，由于非线性元件所引起的各种谐波成份，新增加总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。普通功放约1.2%；优质功放约0.01~0.003%。由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波，不能反映出放大器的全貌。实际的音乐信号是各种速率不同的复合波，其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标。故高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、

瞬态互调失真等参数。

( l)互调失真(IMD)：将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的简谐信号合成波，按4:1的幅值输入到被测量的放大器中，从额定负载上测出互调失真系数。

(2)瞬态失真(TIM)：将方波信号输入到放大器后，其输出波形包络的保持能力来表达。如放大器的转换速率不够，则方波信号即会产生变形，而产生瞬态失真。主要反映在快速的音乐突变信号中，如打击乐器、钢琴、木琴等，如瞬态失真大，

则清脆的乐音将变得含混不清。

(3)瞬态互调失真：将3.15kHz的方波信号与15kHz的正弦波信号按峰值振幅比4:1混合，经放大器后，新增加全部互调失真的产物有效值与原来正弦振幅的百分比。如放大器采用深度大回环负反馈，瞬态互调失真一般较大，具体反映出声

音呆滞、生硬、无临场感；反之，则声音圆滑、细腻、自然。

3．频率响应

在振幅允许的范围内l放大器能重放声音的频率范围。在额定的频率范围内，输出电压幅度的最大值与最小值之比，以分贝数(dB)来表示其不均匀度。普通功放的频率响应为20Hz-20kHz约(+/-)l-3dB；优质功放的频率响应为20Hz-20kHz

约+/-0.1dB。

4．信噪比(S/N)

功率放大器额定输出电压与无信号输入时实测噪声电压比称为信号噪声比，简称信噪比，通常以分贝数来表示。信噪比：301og(额定输出电压／噪声电压)普通功效的信噪比约6O-90dB；专业级功效信噪比要求大于100dB。

[高保真度与音质评价的关系]

保真度就是音箱的重放声与原发声接近的程度，高保真就是接近程度很高，在音质评价中，很多是对电声设备高保真度的评价。高保真是基础，但高保真并不等于声音优美动听，因为声音优美动听与否，不但涉及到电声设备的高保真度，而且涉及到根据艺术上的要求对声音的修饰美化，以及听音者的心理习惯、爱好等。因此，某些音质评价是属于乐声方面的评价，但声音好听还是不好听，这也是对整个系统概括的综合评价。声音好听与否，对不问的节目源有不问的标准。对于语言来说，主要是清晰、自然、可懂度高。例如，对于演员的发音要求快而字不乱、慢而意不断、高而声不喧、低而音不糊，以及起音清、收音稳、音色纯等，其目的就是使音清楚，易懂、自然。对于音乐来说，要求音域宽广、动态范围大、清晰、丰满、融合，低频段厚实有力，立体感、中频段明亮突出、高频段色彩丰富，听起来亲切、和谐、动人；有空间感、立体感、临场感。而对于电视、电影中的声音，还要求有环境感、深度感，使声音、画面良好匹配，符合特定的

环境气氛，得到良好的艺术效果。

1．响度

声音的强弱称为强度，它由气压迅速变化的振幅(声压)大小决定。但人耳对强度的主观感觉与客观的实际强度并不一致，人们把对于强弱的主观感觉称为响度，其计量单位为分贝(dB)，它是根据1000Hz的音在不同强度下的声压比值，取其常用对数值的 l／10而定的。取对数值的原因是由于强度与响度的增加不是成正比关系，而是真数与对数的关系 l例如声音强度大到10倍时，听起来才响了一级(10dB)，强度大到100倍时听起来才响了两级(20dB)。对于1000Hz的声音信号，人耳能感觉到的最低声压为2×10E－5Pa，把这一声压级定为0dB，当声压超过130dB时人耳将无法忍受，故人耳听觉的动态范围为0—130dB。

人对强度相等、频率不同声音感觉是不同的；声压级越高，人的听觉频率特性越平直；声压级越低，人的听觉频率范围越小；频率 f＜16—20Hz以及 f＞18—20KHz的声音，不论声级多高，人耳都是听不到的。故人耳的听觉频率为20Hz—20KHz，这个频带叫音频或声频；不论声压高低，人耳对3KHz—5KHz频率

的声音最为敏感。

大多数人对信号声级突变3dB以下时是感觉不出来的，因此对音响系统常以

3dB作为允许的频率响应曲线变化范围。

2．音调

指具有一特定且通常是稳定音高的信号，通俗的讲是声音听来调子高低的程度。它主要取决于频率，还与声音强度有关。频率高的声音人耳的反应是音调高 s频率低的声音人耳的反应是音调低。音调随频率(Hz)的变化基本上呈对数关系。不同的乐器演奏同样频率的音符，音色虽然不同，但它们的音调是相同的，

也就是演奏声音的基频是相同的。

3．音色

对声音音质的感觉，也是一种声音区别于另一种声音的特征品质。不同的乐器在发同一音调时，它们的色可以迎然不同。这是由于它们的基频频率虽相同，但谐波成分相差甚大。故音色不但取决于基频，而且与基频成整倍数的谐波密切有关，这就使每种乐器和每个人有不同的音色。

4．频率响应

音响系统能够重放的频率范围，以及在此范围内信号的变化量称为频率响应，也叫频率特性。音响系统的频率特性常用分贝刻度的纵坐标表示功率和用对数刻度的横坐标表示频率的频率响应曲线来描述。当声功率比正常功率低3dB 时，这个功率点称为频率响应的高频截止点和低频截止点。高频截止点与低频截止点之间的频率，即为该设备的频率响应或频率特性；在此范围内的曲线越平坦，频率响应越好。从理论上讲，20—20O00Hz的频率响应足够了。低于20Hz的声音，虽听不到但人的其它感觉器官却能觉察，也就是能感觉到所谓的低音力度．1因此为了完美地播放各种乐器和语言信号，放大器要实现高保真目标，才能将音调的各次谐波均重放出来。、为此，座将放大器的频带扩展，下限应延伸到20Hz

以下，上限应提高到20000Hz以上。

对于信号源(收音头、录音座和激光唱机等)频率响应的表示方法有所不同。例如欧洲广播联盟规定的调频立体声广播的频率响应为40—15000Hz时十／—2dB，国际电工委员会对录音座规定的频率响应最低指标：40—12500Hz时十／—2．5十／—4．5dB(普通带)，实际能达到的指标都明显高于此数值。激光唱机的频率响应上限为20000Hz，低频端可做到很低，只有几个赫兹，这是激光

唱机放音质量好的原因之一。

5．信噪比

线路中某一参考点的信号功率与无信号时固有的噪音功率之比值，用 dB表示。例如，某磁带录音座的信噪比为50dB，即输出信号功率比噪音功率大50dB。信噪比数值越高，噪音越小。国际电工委员会对信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63dB，后级放大器大于等于86dB，合并式放大器大于等于63dB。合并式放大器信噪比的最佳值应大于90dB；收音头：调频立体声之50dB，实际上以达到70dB以上为佳；磁带录音座之56dB(普通带)，但经杜比降噪后信噪比有很大提高。如经杜比 B降噪后的信噪比可达65dB，经杜比 C降噪后其信噪比可达72dB(以上均指普通带)；激光唱机的信噪比可达90dB以上，高档的更可达l10dB

以上。

6．动态范围

声音中最强与最弱的比值，用 dB表示。例如一个乐队的动态范围为90dB，这意味着最弱部分的功率比最响部分的低90dB。动态范围是功率之比，与声音的绝对水平无关。如前所述，人耳的动态范围从0到130dB。自然界各种声音的动态范围的变化也是很大的。一般语言信号大约只有20—45dB，有些交响乐的动态范围可达30—130dB或更高。但由于一些因素的限制，音响系统的动态范围很少能达到乐队的动态范围。录音装置的内在噪音决定了可能录制的最弱音，而系统的最大信号容量(失真水平)限制了最强的音。一般把声音信号的动态范围定为100dB，故音响设备的动态范围能做到100dB，就很好了。

7．总谐波失真

指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。谐波失真是由于系统不是完全线性造成的，它通常用百分数来表示。例如，一个放大器在输出10V的1000Hz时又加上 lV的2000Hz，这时就有10％的二次谐波失真。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。一般说来，1000Hz频率处的总谐波失真最小，因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。但总谐波失真与频率有关，因此美国联邦贸易委员会于1974年规定，总谐波失真必须在20—2O000Hz的全音频范围内测出，而且放大器的最大功率必须在负载为8O扬声器、总谐波失真小于1％条件下测定。国际电工委员会规定的总谐波失真的最低要求为：前级放大器王0．5％，合并放大器小于等于0．7％，但实际上都可做到0．1％以下：FM立体声调谐器小于等于1．5％，实际上可做到0．5％以下；激光唱机更可做

到0．01％以下。

8．立体声分离度

指双声道之间互相不干扰信号的能力、程度，也即隔离程度，通常用一条通道内的信号电平与泄漏到另一通道中去的电平之差表示。如果立体声分离度差，则立体感将被削弱。国际电工委员会规定的立体声分离度的最低指标， lKHz时大于等于40dBl实际以达到大干60dB为好；欧洲广播联盟规定的调频立体声广播的立体声分离度为＞25dB，实际上能做到40dB以上。 9．立体声通道平

衡指的是左、右通道增益的差别，一般以左、右通道输出电平之间最太差值来表示。如果不平衡过大，立体声声像位置将产生偏离，该指标应小于1dB。

10．阻尼系数

是指放大器的额定负载(扬声器)阻抗与功率放大器实际阻抗的比值。阻尼系数大表示功率放大器的输出电阻小，阻尼系数是放大器在信号消失后控制扬声器锥体运动的能力。具有高阻尼系数的放大器，对于扬声器更象一个短路，在信号终止时能减小其振动。功率放大器的输出阻抗会直接影响扬声器系统的低频 Q。值，从而影响系统的低频特性。扬声器系统的Q值不宜过高，一般在0．5— l 范围内较好，功率放大器的输出阻抗是使低频 Q值上升的因素，所以一般希望功率放大器的输出阻抗小、阻尼系数大为好。阻尼系数一般在几十到几百之间，优质专业功率放大器的阻尼系数可高达2O0以上。

l1．等响度控制

其作用是低音量时提升高频和低频声。由于人耳对高频声、特别是低频声的听觉灵敏度差，要求在低音量时对高频和低频进行听觉补偿，即要求对低频有较大提升，对高频也有一定量的提升。换句话说，当音量减小时，信号中低频部分的减小较高频部分为少。等响度控制即满足此要求，等响度控制一般为8dB或10dB。

12．输出功率

放大器的输出功率，各个生产厂家有不同的标示方法，例如：额定输出功率，也称 RMS(正弦波均方根)功率：指的是在20—20000Hz范围内驱动一个8O 扬声器，其总谐波失真符合该放大器指标的输出功率。音乐功率：指放大器在短时间内爆发出的稗发功率，一般为额定输出功率的3—5倍。峰值功率：指瞬间最大输出功率，为额定功率的8—10倍。后两者无实际意义。

美国联邦贸易委员会于1974年规定了功率的定标标准：以两个声道驱动一个8O扬声器负载，在20—20000Hz范围内谐波失真小于1％时测得的有效瓦数，即为放大器的输出功率，其标示功率就是额定输出功率。