音响产品设计与装配 ( 一 )

1. 音响产品设计与装配(一) 贺贵腾、 黄春平

2. 模块6：音频功率放大器的通电调试实训 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标

3. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 功率放大器的性能指标很多，有输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗、阻尼系数等，其中以输出功率、频率响应、失真度三项指标为主。 1、输出功率 输出功率是指功放输送给负载的功率，以瓦(W)为基本单位。 功放在放大量和负载一定的情况下，输出功率的大小由输入 信号的大小决定。 过去，人们用额定输出功率来衡量输出功率，现在由于高保 真度的追求和对音质的评价不一样，采用的测量方法不同，因 此形成了许多名目的功率称呼，应当注意。

4. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 1、输出功率 1、1 额定输出功率(RMS) 额定输出功率是指在一定的谐波失真指标内，功放输出的最大 功率。应该注意，功放的负载和谐波失真指标不同，额定输出功率 也随之不同。 通常规定的谐波失真指标有1%和10% 。 由于输出功率的大小与输入信号有关，为了测量方便，一般采用连 续正弦波作为测量信号来测量音响设备的输出功率。 通常测量时给功放输入频率为1000Hz的正弦信号，测出等阻负 载电阻上的电压有效值V效值，此时功放的输出功率P可表为： 式中RL为扬声器的阻抗。这样得到的输出功率，实际上为平均功率。 当音量逐渐开大时，功放开始过载，波形削顶，谐波失真加大。 谐波失真度为10%时的平均功率，称为额定输出功率，亦称最大有 用功率或不失真功率。

5. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 1、输出功率 1、2 最大输出功率 不考虑失真的大小，给功放输入足够大的信号，并将音量和音调 电位器调至最大时，功放所能输出的最大功率称为最大输出功率。 额定输出功率 (即最大有用功率)和最大输出功率是我国早期音响 产品说明书上常用的两种功率。 但是，在放音时却有这样情况，两台最大有用功率及扬声器灵敏 度都差不多的功放，在试听交响乐节目时，当一段音乐从低潮过去 以后突然来一突发性的打击乐器声，可能一台功放能在瞬间给出相 当大的功率，给人以力度感，另一台功放却显得底气不廷。 为了标志功放这种瞬间的突发性输出功率的能力，除了测量上述 的最大有用功率和最大输出功率之外，有必要测量功放的音乐输出 功率和峰值音乐输出功率，才能全面地反映功放的输出能力。

6. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 1、输出功率 1、3 音乐输出功率 (MPO) 音乐输出功率 (Music Power Output，简写为MPO)是指功放 工作于音乐信号时的输出功率，亦即在输出失真度不超过规定值 的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。 国际上还没有统一的音乐输出功率(MPO)和峰值音乐输出功率 (PMPO)的测量标准，国外各厂家一般都有各自的测量方法。 通常冉模拟音乐、语言的信号输入功率放人器来进行测量，这 种测量称为"动态"测量，因此音乐输出功率是一种“动态指标”。 一般认为，这种动态指标能较好地说明听音评价结果。

7. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 1、输出功率 1、4 峰值音乐输出功率(PMPO) 它通常是指在不计失真的条件下，将功放的音量和音调电位 器调至最大时，功放所能输出的最大音乐功率。 峰值音乐功率不仅反映了功放的性能，而且能反映功放直流 电源的供电能力。 一般来说，某一功放的上述几个输出功率有如下关系： 峰值音乐输出功率＞音乐输出功率＞最大输出功率＞ 最大有用功率(额定输出功率)。 峰值音乐输出功率是额定输出功率的5~8倍，但无统一定论。 由于音乐输出功率和峰值音乐输出功率尚无统一国际标准， 而且各厂家的测量方法不尽相同，这给各种功放的比较和选配 带来一定困难。而且，有的厂家为了销售目的还有夸大数值之嫌。

8. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 2、频率响应 2、1 频率响应 所谓频率响应是指功率放大器对声频信号备频率分量的均匀放 大能力。频率响应一般可分为幅度频率响应和相位频率响应。 2、2 幅度频率响应 所谓幅度频率响应表征了功放的工作频率范围，以及在工作频 率范围内的幅度是否均匀和不均匀的程度。 2、3 工作频率范围 所谓工作频率范围是指幅频响应的输出信号电平相对于1000Hz 信号电平下降3dB处的上限频率与下限频率之间的频率范围。 在工作频率范围内，衡量频率响应曲线是否平坦，或者称不均 匀度一般用dB表示。

9. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 2、频率响应 2、4 相位频率响应 所谓相位频率响应是指功放输出信号与原有信号中各频率之 间相互的相位关系，也就是说有没有产生相位畸变。通常，相 位畸变对功放来说并不很重要，这是因为人耳对相位失真反应 不很灵敏的缘故。 所以，一般功放所说的频率响应就是指幅度频率响应。 ①一般家用功率放大器的工作频率范围为20Hz～20kHz； ②专业用功率放大器的工作频率范围为0～40kHz； ③现代高级功率放大器的频响范围甚至达到了0Hz～800kHz。

10. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 3、失真 失真是指重放的声频信号波形发生不应有的变化。失真有谐波失真、互调失真、交叉失真、削波失真、相位失真和瞬态失真等。 3、1 谐波失真 谐波失真度越小越好。 谐波失真是由功率放大器中的非线性元件引起的，这种非线性会 使声频信号产生许多新的谐波成分。其失真大小是以输出信号中所 有谐波的有效值与基波电压的有效值之比的百分数来表示。 谐波失真与频率有关。通常在1000Hz附近，谐波失真量较小，在 频响的高、低端，谐波失真量较大。 谐波失真还与功放的输出功率有关，当接近于额定最大输出功率 时，谐波失真急剧增大。 目前，优质功率放大器在整个音频范围内的总谐波失真一般小于 0．1%；优秀功放谐波失真值大多在0．03～0．05%之间。

11. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 3、失真 3、2 互调失真 当功放同时输入两种或两种以上频率的信号时，由于放大器 的非线性，在输出端会产生各频率以及谐频之间的和频和差频 信号。 例如，200Hz低音管信号和600Hz的小提琴信号合在一起， 就会产生400Hz (差信号)和800Hz (和信号)这两个微弱的互调 失真信号。 由于互调失真信号与自然乐器信号没有相似之处，因此容易 使人察觉，在比较小的互调失真度时就可以听出来，令人生厌。 因此，降低互调失真是提高 音响音质的关键之一。

12. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 3、失真 3、3 交叉失真和削波失真。 ①交叉失真又称交越失真，是由于功率放大器的乙类推挽放大器 功放管的起始导通非线性造成的，它也是造成互调失真的原因 之一，因此它寓于互调失真指标之中。 ②削波失真是功放管饱和时，信号被削波，输出信号幅度不能进 一步增大而引起的一种非线性失真。削波失真会使声音变得模 糊而且抖动。 削波失真是无法消除的，只有在玲听音乐时注意不要使放大器 达到满功率极限。

13. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 ——3、失真 3、4 瞬态失真和瞬态互调失真 ①瞬态失真又称瞬态响应 ②瞬态互调失真 ①瞬态失真又称瞬态响应： 它是指功放对瞬态信号的跟随能力。打击乐器 (如鼓、拨等)、敲 击乐器 (如木琴等)、弹奏乐器 (如钢琴等)，都能产生碎发声脉冲， 即瞬态信号。当瞬态信号加到放大器时，若放大器的瞬态响应差， 放大器的输出就跟不上瞬态信号的变化，从而产生瞬态失真。 功放的瞬态响应主要决定于放大器的频率范围，这就是高保真放 大器将工作频率范围做得很宽的主要原因之一。

14. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 3、4 瞬态失真和瞬态互调失真 ②瞬态互调失真 瞬态互调失真是现代声频领域里的一个重要技术指标。 由于功率放大器往往加入大环路深度负反馈，而且在其中一般都 加入相位滞后补偿电容，因此在输入瞬态信号时，造成输出端不能 立即达到最大值，使输入级得不到应有的负反馈电压而出现瞬态过 载，产生很多新的互调失真量。 由于功率放大器往往加入大环路深度负反馈，而且在其中一般都 加入相位滞后补偿电容，因此在输入瞬态信号时，造成输出端不能 立即达到最大值，使输入级得不到应有的负反馈电压而出现瞬态过 载，产生很多新的互调失真量。 由于这些失真量是在瞬态产生的，所以叫做瞬态互调失真。 瞬态互调失真是晶体管功放电路和集成功放电路产生所谓“晶体管 声” 、使其音质不及电子管功放的重要原因。

15. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 4、信噪比 信噪比是指功放输出的各种噪声 (如交流声、白噪声)电平与输出 信号电平的比值的分贝数。 信噪比的分贝值越高，说明功放的噪声越小，性能越好。一般要 求在50dB以上，优质功放在放唱片时的信噪比大于80dB。

16. 任务6.1 音频功率放大器的主要性能指标 5、输出阻抗和阻尼系数 ①功放输出端对负载 (扬声器)所呈现的等效内阻抗，称为输出阻抗； ②阻尼系数则是指功放给扬声器的电阻尼的大小。阻尼系数定义为 扬声器阻抗与功放输出阻抗之比。 由于功放电路的输出阻抗是与扬声器并联的，相当于在扬声器音 圈两端并联一个很小的电阻，它会使扬声器纸盆的惯性振荡受到阻 尼。 功放的输出阻抗越小，对扬声器的阻尼越大，因此常用阻尼系数 来描述功放电路对扬声器的阻尼程度。 对于高保真扬声器，有一个最佳阻尼系数值，过大或过小都会使 放音质量下降，使用时要根据扬声器的阻尼系数指标来确定。一般 晶体管功放的阻尼系数在15～100为宜。

17. 谢谢！