功放的概念
功率放大器簡稱功放,俗稱“擴(kuò)音機(jī)”,是音響系統(tǒng)中最基本的設(shè)備,它的任務(wù)是把來自信號源(專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來自調(diào)音臺)的微弱電信號進(jìn)行放大以驅(qū)動揚聲器發(fā)出聲音。
功放的幾個重要的參數(shù)
1、輸入靈敏度,是指功放所需較小輸入信號電平,它是要求將音源信號放大到足夠推動后級功放所需要的必要條件。
2、諧波失真度,這是功放一項極重要的指標(biāo),諧波失真是非線性失真的一種,它是放大器在工作時的非線性特征所引起的,失真結(jié)果是產(chǎn)生了新的諧波分量,使聲音失去原有的音色,嚴(yán)重時聲音發(fā)破、刺耳。諧波失真還有奇次和偶次之分,奇次諧波會使人煩噪、反感,容易被人感知。有些功放聽起來讓人感到煩噪,感覺疲勞,就是失真較大所引起的。對功放影響較大的就是失真度,一般高保真要求諧波失真在0.05%以下,越低越好。除了諧波失真外,還有互調(diào)失真,交叉失真,削波失真,瞬態(tài)失真,相位失真等,它們是影響功放質(zhì)量的罪魁禍?zhǔn)?。考核功效的?yōu)劣,首先要看它的失真度,像意大利Sinfoni功放的總的諧波失真就在0.01%以下。
3、輸出功率,功率問題最令汽車音響從業(yè)人員認(rèn)識不清,在這里需要一一講解:
A、額定輸出功率,稱為(RMS),指放大器輸出的音頻信號在總諧波失真范圍內(nèi),所能輸出的較大功率。它一般是交流信號峰值的0.707倍。
B、平均功率,平均功率一般是指各個頻率點的平均消耗功率,它與額定輸出功率有點類似,但是它一般要參考時間。
C、峰值輸出功率,功放所能輸出的較大音樂功率稱為峰值輸出功率,它不考慮失真,通常為(RMS)功率的1.414倍左右。
D、峰值-峰值功率,它是指正電壓峰值到負(fù)電壓的峰值的功率,它是峰值輸出功率的四倍。它的出現(xiàn)是廠家出于商業(yè)目的,并無實際意義。
4、信噪比,數(shù)值越大越好,一般用(S/N)表示,用信號功率Ps與噪聲功率Pn的比值的分貝數(shù)表示,S/N=10lgPs/Pn=20lgVs/Vn(db),式中Vs、Vn分別為信號電壓與噪聲電壓。
信噪比與輸入信號電平的增加,信噪比也逐漸加大,但當(dāng)輸入信號電平達(dá)到某一數(shù)值后,信噪比基本保持不變。按目前高保真要求,信噪比應(yīng)達(dá)90dB以上為好,進(jìn)口高品質(zhì)的功放機(jī)往往可達(dá)110-120dB,其性能可想而知了。有的信噪比后面有A計權(quán)字樣,A計權(quán)是指將噪聲信號通過加權(quán)網(wǎng)絡(luò)后測得的結(jié)果,由于人們對于高、低頻段的噪聲相對來說不太靈敏,所以出現(xiàn)了這樣的計權(quán)方式。計權(quán)噪聲更加直觀地代表人們實際感受到的噪聲信號狀況??傊旁氡仍酱?,表明混在信號里的噪聲越小,放音質(zhì)量越好,便重放音樂清晰,干凈而有層次。
5、頻率響應(yīng),早期俗稱功率帶寬,指諧波失真不超過規(guī)定值時,功放的1/2額定功率頻帶寬度,即有高低端下跌-3dB的兩個頻率點之間所包括的頻帶,稱之為功率帶寬。
6、阻尼系數(shù),主要是對低頻而言,是直接影響低音音質(zhì)的極重要的技術(shù)參數(shù)。眾所周知,喇叭的口徑越大,低音相對就越好,但音盆越大其運動慣性也隨之加大,此慣性使它很難與音頻信號同步運動,往往表現(xiàn)出的聲音混濁不清,尤其在100-400Hz低頻,容易造成聲染色,使人聽起來模糊不清,很不自然。有些改裝車的低音喇叭,低頻信號強(qiáng)時顫振不止,低音拖尾嚴(yán)重,這就是音盆慣性所引起的。
在功放設(shè)計時,工程師對功放采取一些技術(shù)措施,如選擇多管并聯(lián),低內(nèi)阻(毫歐級)大功率管,提高工作電壓,選擇出色線材等,極力提高阻尼系數(shù),使它能夠針對喇叭慣性運動,產(chǎn)生“電阻尼”作用,使音盆的運動與音頻信號同步運動,盡可能使音盆在驅(qū)動信號結(jié)束后很快恢復(fù)到零位(即中心位置),這種阻止效果就是阻尼系數(shù)(DampFactor),D=Rs/Ri,Rs=喇叭阻抗,Ri=功放輸出內(nèi)阻,D越大,音盆與信號同步效果就越好,低音就越純越干凈,重放效果就越好。
7、轉(zhuǎn)換速率(Slewrate),功放的轉(zhuǎn)換速率極大地影響著高音重放質(zhì)量與性能。轉(zhuǎn)換速率越快,高音音質(zhì)就越佳,越能準(zhǔn)確地捕捉到稍縱即逝的高頻信息。高品質(zhì)功放可做到十幾至幾十V/us,低中檔功放都一般不標(biāo)出,這種轉(zhuǎn)換速率的數(shù)值高低,與設(shè)計,用料有密切關(guān)系,但也不宜太高,太高會產(chǎn)生人耳聽不見的20KHz以上超音信號,不但對改善音質(zhì)無作用,反而容易燒壞高音喇叭。
各類功放的功能及作用
以其主要用途來說,功放可以分做兩大類別,即專業(yè)功放與家用功放。在體育館場、影劇場、歌舞廳、會議廳或其它公共場所擴(kuò)聲,以及錄音監(jiān)聽等場所使用的功放,一般說在其技術(shù)參數(shù)上往往會有一些獨特的要求,這類功放通常稱為專業(yè)功放。而用于家庭的hi-fi音樂欣賞,av系統(tǒng)放音,以及卡拉ok娛樂的功放,通常我們稱為家用功放。
按器材分類:電子管/晶體/集成電路功放
電子管放大器(俗稱“膽機(jī)”)采用電子管作為放大器,其主要優(yōu)點是動態(tài)范圍大、線性好、音色甜美悅耳。但電子管功放也存在兩個問題,一是內(nèi)阻大導(dǎo)致放大器阻尼系數(shù)小,影響瞬態(tài)特性,二是電子管需高壓供電,離不開變壓器,變壓器不僅功耗大、體積大,還會導(dǎo)致失真。
克服電子管功放的兩個缺點,晶體管放大器阻尼系數(shù)可做得很高,有良好的瞬態(tài)特性,在聲音的節(jié)奏感、力度上要比膽機(jī)明快、爽朗、有力;而且無需變壓器,不僅節(jié)省成本,縮小體積,而且避免了由變壓器所引起的失真。最后一種是集成電路放大器,它最突出的優(yōu)點是可靠性高、外圍電路簡單、組裝方便,不足之處是電聲指標(biāo)(功率、頻響、失真度、信噪比等)和音質(zhì)皆不如前兩類放大器?!舶垂δ芊诸悺城凹?后級/合并式功放按照功能分類,功放可以分為前級功放、后級功放和合并式功放。
按功能分類:前級/后級/合并式功放
前級功放,主要作用是對信號源傳輸過來的節(jié)目信號進(jìn)行必要的處理和電壓放大后,再輸出到后級功放。它就像鐵路岔道一樣,控制切換哪一路音源信號接入功放,哪一路音源信號與功放斷開。后級功放是進(jìn)行單純功率放大的部分,它的作用就是盡可能原原本本地放大來自于前級的信號,我們對后級的要求是,放大倍數(shù)盡可能高,而放大后信號的失真程度應(yīng)盡可能低。除放大電路外,還設(shè)計有各種保護(hù)電路,如短路保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、過流保護(hù)等。這兩類功放一般只在高檔機(jī)采用。合并式放大器,將前級放大器和后級放大器合并為一臺功放,兼有前二者的功能,通常所說的放大器都是合并式的,應(yīng)用的范圍較廣。
一般來看,合并式功放的功率較前、后級功放小,重放的效果也比前、后級功放差,但合并式功放價錢較便宜,且使用方便,完全能夠滿足一般的家庭需要。
按用途分類:Hi-Fi功放/AV功放
hi-fi功放/av功放就功放的用途來區(qū)分,家用功放分為hi-fi功放和av功放。hi-fi是英語high-fidelity的縮寫,意指高度保真,即純音樂功放,是音樂發(fā)燒友的最愛。hi-fi功放的輸出功率大都在2×150瓦以下。hi-fi在設(shè)計上強(qiáng)調(diào)最低的信號失真,忠實地表現(xiàn)出音樂的場面、細(xì)節(jié)和演奏、錄制的技巧等來滿足人們對音樂的最佳欣賞要求。一般用于hi-fi的功放都是膽機(jī)。hi-fi功放就擴(kuò)聲形式而言,只適用于兩聲道立體聲的重播。