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对付谐波失真——灵特功放是这样处理的

当遇上一台功放的时候,大多数人第一关注的会是输出功率和频响范围,而老行尊除了看这两个重要数据外,还会很关注一个数据,就是今天主题的谐波失真,因为这才是影响音质好坏最主要的参考值。一般音频功放失真是指重放音频信号波形畸变的现象,通常分为电失真和声失真两大类。电失真就是信号电流在放大过程中产生了失真,而声失真是信号电流通过扬声器,扬声器未能如实地重现声音


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影像的失真一眼看出


无论是哪种失真,按性质来分,主要有频率失真非线性失真两种。其中,频率失真会引起信号各频率分量间幅度和相位的关系变化,仅出现波形失真,不增加新的频率成分,这属于线性失真,主要为交流接口失真。而非线性失真可产生新的频率成分,或各频率分量的调制产物,这些多余产物与原信号极不和谐,引起声音畸变,粗糙刺耳,主要包括谐波失真、互调失真、瞬态互调失真(TIM)等。


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世界上任何一台音频设备都一定存在的特性,于是控制或者抑制谐波失真便成了各家品牌的重点课题,今天小灵就搬出咱灵特的专业功放,来跟大家侃侃咱们工程师是用怎样的手段来控制谐波失真的


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什么是谐波失真?


频率是由功放中的非线性元器件引起的一种失真。表明功放工作时,由于电路不可避免的振荡或其他谐振产生的二次,三次谐波与实际输入信号叠加,在输出端输出的信号就不单纯是与输入信号完全相同的成分,而是包括了谐波成分的信号,这些多余出来的谐波成分与实际输入信号的对比,用百分比来表示就称为总谐波失真


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总谐波失真与频率有关。一般来说,总谐波失真在1,000赫兹附近最小,所以大部分功放表明总谐波失真是用1000赫兹信号做测试。而咱们灵特则是会测试完整20-20,000赫兹范围内的总谐波失真数据。总谐波失真在0.5%以下,一般耳朵分辨不出来,超过1%就可以明显听出失真的成分。这个总谐波失真的数值越小,音色就更加纯净。一般产品的总谐波失真都小于0.5%@1kHz。咱们灵特的专业功放则严格控制在0.05%以下这个数值越小,表明产品的品质越高


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要特别举个例子说明:某音频功放的总谐波失真指标表示为THD<0.009%(1W)。初看起来,似乎总谐波失真很小,但它只是在输出功率为1W时的总谐波失真,这与在有关标准要求的测量条件下所得的总谐波失真值是不同的。所以,在标明音频功放的总谐波失真指标时,一般都会注明测量条件。灵特产品测试数据则是在满功率负载的情况下测试得出的


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当总谐波失真度小于0.1%时,人耳就很难分辨了,我们需要借助测量工具来帮忙。先来看看都有哪些高大上的基本仪器吧。

测量功放总谐波失真的步骤及方法


测量所需设备:


高精度数字电压表

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高精度音频信号发声器

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高精度全自动数字失真度测量仪

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大功率数字稳压电源

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高精度大功率无感线性负载电阻

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测量步骤方法

1.  将测量功放接入大功率稳压电源的输出端,并调节输出电压稳定在220V。如功放输入电压为特殊要求,需调节到所需电压,这是测量出准确参数的基础,必须严格执行,非常重要。(稳压电源功率大于功放双通道驱动4欧线性负载满载输出时,其电源消耗功率的30%以上。)

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2.  将大功率无感线性负载电阻接入功放功率输出端。(根据所需测量参数选择标准4欧或者8欧线性负载,注意!连接线材直径与长度,尽可能选择直径大长度短的连接线材,而且尽可能降低连接位置的阻值。有助于提高测量数值的准确性!)


3.  将音频信号发声器接入功放信号输入端。(需要将功放的电压增益调节到最大值,关闭功放所有输出保护设置,例如限制器、高低通、DSP处理等。否则将影响测量数值的准确性!)

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4.  将高精度全自动数字失真度测量仪的探测线并联接入线性负载两端。(开启测量仪,选择到全自动测量总谐波失真档位。连接位置接触牢固稳定即可。)


5.  高精度数字电压表的探测鳄鱼夹并联接入线性负载两端。(开启电压表,调节到全量程AC电压档位。连接位置接触牢固稳定即可。)

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6.  通过信号发声器发送1KHz正弦波,缓慢提升输出电压,当电压表显示对应1W功率的电压数值状态下,观察总谐波读数,该读数即是1W状态下的总谐波失真。继续提升输出电压,观察总谐波读数在0.1%以内的最大输出电压读数,经过计算可以计算出总谐波失真0.1%以内的最大输出功率。(时刻需要观察功放的输入电压是否满足220V或者特殊要求,否则测量参数将会失去准确性,而且偏差性较大。)

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注:

· 测量设备的品质决定测量数值的准确性。

· 测量必须采用双通道同时驱动线性负载,而且输出功率需同步。

· 如需快速测量双通道参数,需要两通道同时进行,测量设备需两套。

· 操作细节的规范一致是保证测量结果公平公正的基础。

· 全自动数字失真度测量仪辅助滤波选择在400Hz-30KHz范围内。

 

如何降低谐波失真?

音频功放的谐波失真,是指原有频率的各种倍频的有害干扰,会造成声音浑浊,发毛、发沙、发破、发炸或者发硬,真实感变差。同时也会导致设备发热、损耗增大、寿命缩短,电容烧毁等。但无论采取何种技术措施,想要完全消除它是不可能的。所以,只能尽可能的降低它,减少危害。



降低谐波失真的办法主要有:

(1)减小输入信号或输出功率

(2)施加适量的电压负反馈或电流负反馈;

(3)选用fT高、NF小、线性好的放大元器件;

(4)尽可能地提高各单元电路中对管的一致性;

(5)采用甲类放大方式,选用优秀的电路程式;

(6)提高电源的功率储备,改善电源的滤波性能。


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只有通过了严格认真的测试,才是一台优质的功放,这也是大品牌被人们信赖的重要依据。灵特功放得到客户们的认可,就是因为有可靠的稳定性和优秀的性能表现,这也是灵特对产品高要求的责任态度,俗话说“过不了自己关的东西怎么给别人?”,何况咱灵特老板对产品要求是严格到近乎苛刻的程度呢!!


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