🚆 👨🏾‍🎤 👊🏼 低频放大器和声学的主要参数。您需要了解的内容才能不被营销人员所吸引 👂🏻 📉 🧘🏽

多亏了零售连锁店和在线商店，可供出售的音频设备种类超出了所有合理范围。如何选择满足您质量要求而又不会显着支付过多费用的设备？

如果您不是发烧友并且设备的选择对您而言不是生活的意义，那么最简单的方法就是自信地导航放大设备的技术特性，并学习在护照和说明书之间提取有用的信息，这对慷慨的承诺至关重要。如果您没有感觉到dB和dBm之间的差异，则不区分PMPO的额定功率，而最终想知道THD是多少，那么您也可以从削减中找到一些有趣的东西。

文章摘要

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. dB dBm?
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我希望本文中的材料有助于理解下一个内容，而下一个主题要复杂得多-“交叉失真和反馈是其来源之一”。

增益为什么我们需要对数，什么是分贝？

放大器的主要参数之一是增益-放大器的输出参数与输入之比。根据放大器的功能用途，可以通过电压，电流或功率来区分放大系数：

电压增益 $: \quad K_U = {U_{OUT} \over U_{IN}}$

电流增益 $: \quad K_I = {I_{OUT} \over I_{IN}}$

功率增益 $: \quad K_P = {P_{OUT} \over P_{IN}}$

ULF的增益可能非常大，甚至在各种设备的运算放大器和无线电路径的放大倍数中也会表现出更大的值。带有大量零的图形操作起来不是很方便，甚至更难在图形上显示具有相差一千倍或更多倍的值的各种依赖关系。一种方便的解决方法是以对数刻度表示数量。在声学方面，这非常方便，因为耳朵的灵敏度接近对数。

因此，增益通常以对数单位-分贝表示（俄语表示：dB；国际表示：dB）

$x = 10*lg{P_1 \over P_0$

最初，dB用于估计功率比，因此以dB表示的值表示两个功率之比的对数，并且功率增益由以下公式计算：

$K_P(dB) = 10*lg{P_{OUT} \over P_{IN}}$

“非能源”数量的情况略有不同。例如，使用欧姆定律获取电流并通过它表达功率：

$P = I^2R$

那么通过电流以分贝表示的值将等于以下表达式：

$x = 10*lg{P_1 \over P_0}=10*lg \left({I^2_1 \over I^2_2}{R \over R}\right)=10*lg \left({I_1 \over I_2}\right)^2=20*lg{I_1 \over I_0}$

电压也是如此。结果，我们获得以下公式来计算增益：

电流增益（dB）： $K_I(dB) = 20*lg{I_{OUT} \over I_{IN}}$

电压增益（dB）： $K_U(dB) = 20*lg{U_{OUT} \over U_{IN}}$

音量 dB和dBm有什么区别？

在声学“强度电平” ~~或简单地的体积~~声音大号也以分贝测量，而该参数不是绝对的和相对！这是因为比较是在人耳听到谐波振荡声音的最小阈值下进行的-声压的振幅为20μPa。由于声音的强度与声压的平方成正比，因此可以这样写：

$L_{dB} = 10*lg{I \over I_0}$

在 $I_0$ 没有电流的地方，而是频率为1 kHz的声音的声压强度，大约对应于人的声音可听性阈值。

因此，当他们说音量为20 dB时，这意味着声波的强度比人的声音可听性阈值高100倍。

另外，在无线电工程中，相对于1 mW 的功率测量的功率测量dBm的绝对值（俄罗斯dBm）非常广泛。功率是在额定负载下确定的（对于专业设备-低于10 MHz的频率通常为10 kOhm，对于射频设备-50欧姆或75欧姆）。例如，“放大器级的输出功率为13 dBm”（即，该放大器级在额定负载下释放的功率约为20 mW）。

分而治之-将信号分解成频谱。

现在该讨论一个更复杂的主题了-信号失真的评估。首先，您必须做一个简短的介绍并讨论光谱。事实是，在声音工程中~~，不仅~~要按正弦信号进行操作。它们经常在周围世界中发现，因为大量的声音会引起各种物体的振动。另外，人类听觉系统的结构完全适合于正弦振动的感知。

任何正弦振动都可以用以下公式描述：

$f(x)= A sin*(\omega t + \varphi),$

其中 $A$ 矢量的长度（振荡幅度 $\varphi$ ）是矢量在零时的初始角度（相位）， $\omega$ 是角速度，等于：
$\omega=2 \pi f$

重要的是，使用具有不同幅度，频率和相位的正弦信号之和，可以描述任何形状的周期性重复信号。频率与主频率相差整数倍的信号称为初始频率的谐波。对于基频为f的信号，频率为

$f*2, f*4, f*6 … f*2n$

甚至是谐波，信号

$f*3, f*5, f*7 … f*n$

奇次谐波

为了清晰起见，我们将斜坡信号可视化。

通过谐波对其进行精确表示将需要无限数量的项。实际上，将有限数量的具有最大振幅的谐波用于信号分析。您可以在下图中清楚地看到从谐波生成锯齿信号的过程。

这就是如何形成曲折，精确到第五十次谐波...

更多关于谐波可以发现一个显着的文章用户dlinyj，它的时间，终于转移到扭曲。

评估信号失真的最简单方法是将一个谐波信号或多个谐波信号的总和馈入放大器输入，并分析在输出端观察到的谐波信号。

如果在放大器的输出端有与输入端谐波相同的谐波信号，则认为失真是线性的，因为失真会减小为输入信号的幅度和相位的变化。

非线性失真会给信号增加新的谐波，从而导致输入信号形状的失真。

线性失真和带宽。

理想放大器的增益K与频率无关，但是在现实生活中，情况远非如此。幅度对频率的依赖性称为幅度-频率特性-频率响应，通常以图表的形式进行描述，其中电压增益是垂直绘制的，而频率是水平绘制的。让我们绘制一个典型放大器的频率响应。

获取频率响应，依次为放大器提供一定电平的不同频率的信号，并在输出端测量信号电平。

将放大器的功率从最大值减小不超过两倍的频率范围ΔF称为放大器的通带。

但是，在图表上，通常是针对电压~~而不是功率~~绘制增益。如果我们将最大电压增益指定为 $K_0$ ，则在通带内，系数不应低于：

$K_{min}={K_0 \over {\sqrt 2} } \approx 0.707*K_0$

ULF所使用的信号的频率和电平值可能会有很大变化，因此频率响应通常建立在对数坐标中，有时也称为LACH。

放大器的增益以分贝表示，在横坐标轴上，频率被推迟十年（频率范围相差十倍）。这不仅是图形看起来更漂亮，而且还提供更多信息吗？

放大器不仅会不均匀地放大不同频率的信号，而且还会根据信号的频率将信号的相位偏移不同的值。这种依赖性反映了放大器的相频特性。

当仅放大一个频率的振荡时，这似乎并不可怕，但是对于更复杂的信号，尽管不会产生新的谐波，但会导致明显的形状失真。下图显示了双频信号如何失真。

非线性失真。CED，OIG，THD。

非线性失真会向信号中添加以前不存在的谐波，从而改变原始波形。这种失真最明显的例子可能是正弦信号的幅度限制，如下所示。

左图显示了由于信号存在额外的偶次谐波而引起的失真-限制了信号半波之一的幅度。原始正弦信号的编号为1，二次谐波的振荡为2，失真的信号为3。右图显示了三次谐波的结果-信号从两侧“截止”。

在苏联时期，通常使用THD的谐波失真系数来表示放大器的非线性失真。确定如下-将一定频率的信号（通常为1000 Hz）馈送到放大器输入。然后，计算输出端信号的所有谐波电平。OIG采用信号的高次谐波之和的均方根电压与一次谐波的电压（一次谐波的频率与输入正弦信号的频率相同）的相关性（一次谐波除外）。

相似的外来参数称为 $THD_F$ -基频的总谐波失真。

谐波失真因子（THP或 $K_\Gamma$ ） $: \quad K_\Gamma = { \sqrt {U_2^2+U_3^2+U_4^2+...U_n^2+...} \over U1}*100$

仅当输入信号完美且仅包含基波谐波时，这种技术才有效。这种条件不能总是满足；因此，在现代国际惯例中，用于评估非线性失真程度的另一个参数SOI被广泛使用。

异物 $THD_R$ -均方根的总谐波失真。

失真系数（THD或 $K_H$ ） $: \quad K_H = { \sqrt {U_2^2+U_3^2+...U_n^2+...} \over \sqrt {U_1^2+U_2^2+U_3^2+...U_n^2+...} }*100$

SOI-一个值，该值等于输出信号的频谱分量的均方根之和与输入信号所有频谱分量的均方根之和之比。

SOI和OIG都是相对值，以百分比表示。

这些参数的值与比率相关：

$\text{ } K_H \text{} K_\Gamma: \quad K_\Gamma = { K_H \over \sqrt {1-K_H^2} }$

对于简单的波形，可以解析地计算失真量。以下是音频技术中最常见信号的THD值（THD值显示在括号中）。

0％（0％）-波形是理想的正弦波。
3％（3％）-波形与正弦波不同，但是肉眼看不到失真。
5％（5％）-波形与眼睛中可见的正弦波形的偏差。
10％（10％）-他们认为UMZCH的有功功率（RMS）的标准失真水平是耳边可察觉的。
12％（12％）是完全对称的三角波形。
21％（22％）是“典型”梯形或步进波形[3]。
43％（48％）是完全对称的方波（曲率）。
63％（80％）是理想的锯齿波形。

二十年前，使用复杂，昂贵的仪器来测量低频路径的谐波失真。下图显示了其中之一SK6-13。

如今，外部计算机声卡和一套专用软件的总成本不超过500美元，可以更好地完成此任务。

测试低频放大器时，声卡输入处的信号频谱。

幅度特性。简要介绍一下噪声和干扰。

在固定信号频率（通常为1000 Hz）下，放大器的输出电压对其输入的依赖性称为幅度特性。理想放大器

的幅度特性是一条穿过原点的直线，因为它的增益在任何输入电压下都是一个恒定值。

实际放大器的幅度响应至少具有三个不同的部分。在下部，它没有达到零，因为放大器具有自己的噪声，在低音量下，该噪声与有用信号的幅度相当。

在中间部分（AB），振幅特性接近线性。这是一个工作区域，在其范围内，波形的失真将最小。

在曲线图的上部，幅度特性也有弯曲，这是由于放大器输出功率的限制所致。

如果输入信号的幅度使放大器在弯曲部分工作，则非线性失真会出现在输出信号中。非线性越大，信号的正弦电压失真越大，即新的振荡（更高的谐波）出现在放大器的输出端。

放大器中的噪声有多种形式，并且是由多种因素引起的。

白噪声

白噪声是在所有频率上具有均匀频谱密度的信号。在低频放大器的工作频率范围内，可以将由电子的随机运动引起的热噪声视为此类噪声的一个示例。这种噪声的频谱在非常宽的频率范围内是均匀的。

粉红噪音

粉红噪声也称为闪烁（闪烁噪声）。粉红噪声的频谱功率密度与1 / f成正比（密度与频率成反比），也就是说，它在对数频率范围内均匀减小。粉红噪声是由无源和有源电子元件产生的，科学家们仍在争论其起源的性质。

外部来源的背景

噪声的主要原因之一是由外部来源（例如50 Hz的交流网络）引起的背景。它具有50 Hz的基本谐波，并且是其倍数。

自我激励

放大器各级的自激能够产生通常为特定频率的噪声。

ULF和声学输出功率标准

额定功率

GOST 23262-88将苏联的RMS均方根（Root Mean Squared）定义为频率为1000 Hz的正弦信号输入电功率的平均值，这会导致非线性信号失真不超过指定的THD值。适用于扬声器和放大器。通常，将指示的功率调整为GOST要求，以实现复杂程度，并结合最佳的测量特性。对于不同类别的设备，SOI可能相差很大，从1％到10％。事实证明，该系统的每通道功耗为20瓦，但测量的总谐波失真为10％。结果，不可能以给定的功率收听声音。声学系统能够长时间以RMS功率再现信号。

护照噪声功率

有时也称为正弦波。与DIN最接近的西方类似物是电力，仅受热和机械损坏的限制（例如：音色线圈因过热而打滑，扭结或焊接处的导体烧坏，软线断裂等），通过校正电路馈入粉红噪声100小时。通常，DIN比RMS高2-3倍。

最大短期功率

PMPO的 西方模拟（峰值音乐功率输出-峰值输出音乐功率）。 -扬声器在短时间内没有损坏的电力（检查是否有嘎嘎声）。粉红噪声用作测试信号。信号被馈送到扬声器2秒钟。测试进行60次，间隔为1分钟。这种功率可以判断在操作过程中扬声器可能承受的短期过载。通常比DIN高10-20倍。如果一个人发现他的系统是~~可能的~~，那有什么好处会以高功率传输短于不到一秒的低频正弦波吗？尽管如此，制造商还是非常喜欢在其产品的包装和标签上引用此特定参数...大量的该参数通常仅基于制造商营销部门的风雨如磐的想象力，而在这一点上，中国人无疑领先于其他人。

最大长期功率

这是扬声器在1分钟内不会损坏的承受功率。重复测试10次，间隔2分钟。测试信号是相同的。
最大的长期功率取决于扬声器扬声器的热强度（音圈匝的滑动等）是否违反。

实践是真理的最好标准。音频中心摊牌

让我们尝试将我们的知识付诸实践。让我们看一个非常有名的在线商店，并在那里寻找一家来自朝阳之地的更著名公司的产品。

是的-未来派设计的音乐中心仅售10,000卢布。对于下一次促销：

从描述中我们发现，该设备不仅配备了强大的扬声器，而且还配备了低音炮。

“在任何音量级别下，它都能提供出色的声音清晰度。此外，这种配置有助于使声音更丰富，更环绕。”

令人兴奋的，也许值得一看。“中心包含两个前置扬声器，每个扬声器的功率为235瓦，以及一个有源低音炮，功率为230瓦。” 而且，第一个的尺寸仅为31 * 23 * 21厘米。

是的，这是夜莺，无论从声音还是从大小上来说都是强盗。在遥远的96年，我将停止对此的研究，然后再看我的S90并聆听自制的Ageev放大器，我将与我的朋友激烈地讨论苏联工业落后日本的距离-直到50年或永远如此。但是今天，随着日本技术的普及，情况要好得多，并且与之相关的许多神话都已破灭，因此在购买之前，我们将尝试找到更多客观的音质数据。网站上对此一无所知。谁会怀疑呢！但是有一个pdf格式的使用说明书。

下载并继续搜索。在极其宝贵的信息中，有一个“从汤普森获得了声音编码技术的许可证”，目的是插入电池很困难，但是仍然可以找到类似于技术参数的东西。非常稀缺的信息隐藏在文档的末尾，更接近末尾。

我以屏幕截图的形式逐字逐句提出，因为从这一刻起，我开始对所给出的数字提出严重的问题，~~尽管这些事实已经通过了合格证明书~~及其解释。

事实是这样写的：第一个系统从AC网络消耗的功率为90瓦，第二个系统的功率通常为75瓦。

发明了第三种永动机？还是电池藏在音乐中心内？是的，看起来没有声音的设备重量似乎只有三公斤。然后，就像从网络上消耗90瓦特一样，您可以获得700神秘瓦特（仅供参考）或至少一个可悲但相当有形的120名义输出。实际上，即使关闭了低音炮，放大器的效率也应达到约150％！但实际上，该参数很少超过75 bar。

让我们尝试将从本文中获得的信息付诸实践

声明的参考功率235 + 235 + 230 = 700-显然是PMPO。具有名义上的清晰度要少得多。从定义上来看，这是额定功率，但是对于两个主声道（不包括低音炮），额定功耗为90瓦，它不能为60 + 60。这越来越像不是营销策略，而是一个彻头彻尾的谎言。从尺寸和不成文的规则，RMS和PMPO之比来看，该中心的实际标称功率应为每通道12-15瓦，总功率应不超过45瓦。由此产生一个逻辑问题：即使是著名的日本人，如何才能信任台湾和中国制造商的护照数据公司允许自己吗？

是否购买此类设备取决于您。如果是为了早上早上在该国的邻居的耳朵-是的。否则，如果不先听几种不同流派的音乐作品，就不会推荐它。

在一个罐子里的焦油茶壶蜂蜜。

似乎我们有一个几乎详尽的参数清单，这些参数是评估功率和声音质量所必需的。但是，由于许多原因，在密切关注下，情况远非如此：

许多参数更适合于客观地反映信号质量，而不是为了方便测量。大多数以1000 Hz的频率进行，这对于获得最佳数值结果非常方便。它位于远离电网本底频率50 Hz的位置，并且位于放大器频率范围的最线性部分。
. , , , , . , , - 10%!
, PMPO. , . !
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毫不奇怪，在这种情况下，许多购买者陷入主观性，并且在购买时充其量只能根据简短的聆听结果而为他们提供指导，而在价格最差的情况下也可以得到指导。

时间到了，该文章太长了！

我们将在下一篇文章中继续讨论评估低频放大器的质量和失真原因。掌握最少的知识，即可继续学习有趣的话题，例如互调失真及其与反馈深度的关系！

最后，我要衷心感谢Roman Parpalak parpalak的在线编辑项目，该项目支持乳胶和Marchdown。没有这个工具，将数学公式引入文本的艰巨工作将变得地狱般。

低频放大器和声学的主要参数。您需要了解的内容才能不被营销人员所吸引

增益 为什么我们需要对数，什么是分贝？