音响知识完全手册

音响知识完全手册
1、音响
音箱是将电信号还原成声音信号的一种装置，还原真实性将作为评价音箱性能的重要标准。有源音箱就是带有功率放大器(即功放)的音箱系统。把功率放大器和扬声器发声系统做成一体，可直接与一般的音源(如随身听、CD机、影碟机、录像机等)搭配，构成一套完整的音响组合。有了有源音箱，就无需另购功率放大器，不再为合理选配功放、音箱而发愁，操作简便，其极高的性能价格比，为工薪阶层所普遍接受。
按照发声原理及内部结构不同，音箱可分为倒相式、密闭式、平板式、号角式、迷宫式等几种类型，其中最主要的形式是密闭式和倒相式。密闭式音箱就是在封闭的箱体上装上扬声器，效率比较低；而倒相式音箱与它的不同之处就是在前面或后面板上装有圆形的倒相孔。它是按照赫姆霍兹共振器的原理工作的，优点是灵敏度高、能承受的功率较大和动态范围广。因为扬声器后背的声波还要从导相孔放出，所以其效率也高于密闭箱。而且同一只扬声器装在合适的倒相箱中会比装在同体积的密闭箱中所得到的低频声压要高出3dB，也就是有益于低频部分的表现，所以这也是倒相箱得以广泛流行的重要原因。

2、功率

音箱音质的好坏和功率没有直接的关系。功率决定的是音箱所能发出的最大声强，感觉上就是音箱发出的声音能有多大的震撼力。根据国际标准，功率有两种标注方法：额定功率(RMS：正弦波均方根)与瞬间峰值功率(PMPO功率)。前者是指在额定范围内驱动一个8Ω扬声器规定了波形持续模拟信号，在有一定间隔并重复一定次数后，扬声器不发生任何损坏的最大电功率；后者是指扬声器短时间所能承受的最大功率。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8Ω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。通常商家为了迎合消费者心理，标出的是瞬间(峰值)功率，一般是额定功率的8倍左右。 试想同是采用PHILIPS的TDA1521功放芯片(最大的额定功率30W，THD=10%时)，而某些产品上标称360W，甚至480WP.M.P.O.，这可能吗?有意义吗?所以在选购多媒体音箱时要以额定功率为准。音箱的功率由功率放大器芯片的功率和电源变压器的功率两者主要决定，考虑到其他一些因素，可以算出如果变压器的额定功率是100W的话，它实际能顺利带动的功放芯片的功率要在45W以下，所以通过算音箱变压器与功放的功率关系也可以验证音箱的实际额定功率是否能达到标称值。音箱的功率不是越大越好，适用就是最好的，对于普通家庭用户的20平米左右的房间来说，真正意义上的60W功率(指音箱的有效输出功率30W×2)是足够的了，但功放的储备功率越大越好，最好为实际输出功率的2倍以上。比如音箱输出为30W，则功放的能力最好大于60W，对于HiFi系统，驱动音箱的功放功率都很大。　　

3、频率范围与频率响应

前者是指音响系统能够重放的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围；后者是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系(变化量)称为频率响应，单位分贝(Db)。

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。当声音功率比正常功率低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；声压与相位滞后随频率变化的曲线分别叫作“幅频特性”和“相频特性”，合称“频率特性”。这是考察音箱性能优劣的一个重要指标，它与音箱的性能和价位有着直接的关系，其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。如：一音箱频响为60Hz～18kHz ＋/－ 3dB。这两个概念有时并不区分，就叫作频响。

从理论上讲，20～20000Hz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，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。所以应将放大器的频带扩展，下限延伸到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。CD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CD机放音质量好的原因之一。

但是，构成声音的谐波成分是非常复杂的，并非频率范围越宽声音就好听，不过这对于中低档的多媒体音箱来讲还是基本正确的。在标注频率响应中我们通常都会看到有“系统频响”和“放大器频响”这两个名词，要知道“系统频响”总是要比“放大器频响”的范围小，所以只标注“放大器频响”则没有任何意义，这只是用来蒙骗一些不知情的消费者的。现在的音箱厂家对系统频响普遍标注的范围过大，高频部分差的还不是很多，但在低音端标注的极为不真实，国外的名牌HiFi(高保真)音箱也不过标注4、50Hz左右，而国内两三百的木质普通音箱居然也敢标注这个数据，真是让人笑掉大牙了！所以敬告大家低频段声音一定要耳听为真，不要轻易相信宣传单上的数值。多媒体音箱中的音乐是以播放MP3或CD的音乐、歌曲、游戏的音效、背景音乐以及影片中的人声与环境音效为主的，这些声音是以中高音为多，所以在挑选多媒体音箱时应该更看中它在中高频段声音的表现能力，而不是低频段。若真的追求影院效果，那么一只够劲的低音炮绝对能够满足你的需求。

4、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，其计量单位也为分贝(Db)，它是根据1000Hz的声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！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。

5、失真度

有谐波失真、互调失真和瞬态失真之分。谐波失真是指声音回放中增加了原信号没有的高次谐波成分而导致的失真；互调失真影响到的主要是声音的音调方面；瞬态失真是因为扬声器具有一定的惯性质量存在，盆体的震动无法跟上瞬间变化的电信号的震动而导致的原信号与回放音色之间存在的差异。它在音箱与扬声器系统中则是更为重要的，直接影响到音质音色的还原程度的，所以这项指标与音箱的品质密切相关。这项常以百分数表示，数值越小表示失真度越小。普通多媒体音箱的失真度以小于0.5%为宜，而通常低音炮的失真度普遍较大，小于5%就可以接受了。

6、音箱的灵敏度(单位Db)

音箱的灵敏度每差3dB，输出的声压就相差一倍，一般以87 Db为中灵敏度，84 Db以下为低灵敏度，90 Db以上为高灵敏度。灵敏度的提高是以增加失真度为代价的，所以作为高保真音箱来讲，要保证音色的还原程度与再现能力就必须降低一些对灵敏度的要求。但不能反过来说，灵敏度高的音箱音质一定不好而低灵敏度的音箱一定就好。灵敏度低的音箱功放难以推动(要求功放的贮备功率较大)。所以灵敏度虽然是音箱的一个指标，但是它与音箱的音质音色无关。

7、阻抗

它是指扬声器输入信号的电压与电流的比值。音箱的输入阻抗一般分为高阻抗和低阻抗两类，高于16Ω的是高阻抗，低于8Ω的是低阻抗，音箱的标准阻抗是8Ω。在功放与输出功率相同的情况下，低阻抗的音箱可以获得较大的输出功率，但是阻抗太低了又会造成欠阻尼和低音劣化等现象。所以这项指标虽然与音箱的性能无关，但最好还是不要购买低阻抗的音箱，推荐值是标准的8Ω。耳机的阻抗一般是高阻抗的——32Ω很常见。功放的阻抗一般可标为等值阻抗，比如4Ω下130W的输出，大概相当于等值的80W的输出。有一个容易与之混淆的名词叫做“阻尼系数”，这是指扬声器阻抗除以放大器源的内阻，范围大约是25～1000。扬声器纸盆在电信号已经消失后还要振荡多次才能完全停止摆动，而线圈发出的电压产生电流和磁场可以阻止这种寄生运动，这就是阻尼。电流的幅度也就是阻尼的效果取决于此电流流经放大器输出级的内阻，这一电阻要远低于扬声器的额定阻抗，典型值为0.1Ω，但由于扬声器音圈的串联电阻和分频网络的串联电阻的存在，阻尼系数难以做到50。

8、信噪比

是指音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值。也用 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)；CD机的信噪比可达90dB以上，高档的更可达l10dB以上。信噪比低时，小信号输入时噪音严重，整个音域的声音明显感觉是混浊不清，所以信噪比低于80dB的音箱不建议购买！而低音炮70 Db的低音炮同样原因不建议购买。

9、扬声器材质

低档塑料音箱因其箱体单薄、无法克服谐振，无音质可言(笨笨熊注：也不尽然，设计好的塑料音箱要远远好于劣质的木质音箱)；木制音箱降低了箱体谐振所造成的音染，音质普遍好于塑料音箱。通常多媒体音箱都是双单元二分频设计，一个较小的扬声器负责中高音的输出，而另一个较大的扬声器负责中低音的输出。挑选音箱应考虑这两个喇叭的材质：多媒体有源音箱的高音单元现以软球顶为主(此外还有用于模拟音源的钛膜球顶等)，它与数字音源相配合能减少高频信号的生硬感，给人以温柔、光滑、细腻的感觉。多媒体音箱现以质量较好的丝膜和成本较低的PV膜等软球顶的居多。低音单元它决定了音箱的声音的特点，选择起来相对重要一些，最常见的有以下几种：纸盆，又有敷胶纸盆、纸基羊毛盆、紧压制盆等几种，纸盆音色自然、廉价、较好的刚性、材质较轻灵敏度高，缺点是防潮性差、制造时一致性难以控制，但顶级HiFi系统中用纸盆制造的比比皆是，因为声音输出非常平均，还原性好；防弹布，有较宽的频响与较低的失真，是酷爱强劲低音者之首选，缺点是成本高、制作工艺复杂、灵敏度不高轻音乐效果不甚佳；羊毛编织盆，质地较软，它对柔和音乐与轻音乐的表现十分优异，但是低音效果不佳，缺乏力度与震撼力；PP(聚丙烯)盆，它广泛流行于高档音箱中，一致性好失真低，各方面表现都可圈可点。此外还有像纤维类振膜和复合材料振膜等由于价格高昂极少应用于普及型音箱中，就不谈了。扬声器尺寸自然是越大越好，大口径的低音扬声器能在低频部分有更好的表现，这是在选购之中可以挑选的。用高性能的扬声器制造的音箱意味着有更低的瞬态失真和更好的音质。普通多媒体音箱低音扬声器的喇叭多为3～5英寸之间。用高性能的扬声器制造的音箱也意味着有更低的瞬态失真和更好的音质。

10、音箱的结构与特点

音箱从结构形式上分，可以分为书架式和落地式，前者体积小巧、层次清晰、定位准确，但功率有限，低频段的延伸与量感不足，适于欣赏以高保真音乐为主的音乐爱好者，也是我们多媒体发烧友的首选；后者体积较大、承受功率也较大，低频的量感与弹性较强，善于表现滂沱的气势与强大的震撼力，但做得不好层次感与定位方面会略有欠缺。对于不同音乐的爱好者来讲，这也是在选购以前应该了解的重要内容。由于PC用家很少有具备放置大型落地箱的条件，所以小巧的桌面书架式音箱应该是多媒体有源音箱的首选。总的来说：只要功放模块设计合理，箱体越大，喇叭越大，声音越中听。
11、可扩展性
这是指音箱是否支持多声道同时输入，是否有接无源环绕音箱的输出接口，是否有USB输入功能等。低音炮能外接环绕音箱的个数也是衡量扩展性能的标准之一。普通多媒体音箱的接口主要有模拟接口和USB接口两种，其它如光纤接口还有创新专用的数字接口等不是非常多见，因此不多作介绍。

12、音效技术

硬件3D音效技术现在较为常见的有SRS、APX、 Spatializer 3D、 Q-SOUND、 Virtaul Dolby和 Ymersion等几种，它们虽各自实现的方法不同，但都能使人感觉到明显的三维声场效果，其中又以前三种更为常见。它们所应用的都是扩展立体声(Extended Stereo)理论，这是通过电路对声音信号进行附加处理，使听者感到声像方位扩展到了两音箱的外侧，以此进行声像扩展，使人有空间感和立体感，产生更为宽阔的立体声效果。此外还有两种音效增强技术：有源机电伺服技术(本质上利用了赫姆霍兹共振原理)、BBE高清晰高原音重放系统技术和“相位传真”技术，对改善音质也有一定效果。对于多媒体音箱来说，SRS和BBE两种技术比较容易实现效果很好，能有效提高音箱的表现能力。

13、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而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。

14、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。

15、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。

16、总谐波失真(THD)

指音频信号源通过功率放大器时，由于非线性元件所引起的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，我们用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。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20～20000Hz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8欧扬声器、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：前级放大器为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。
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。

17、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40dB，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。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大差值来表示。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。

18、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200以上。

l9、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。

20、三维音场处理和环绕声

普通两只音箱为什么会使我们听到并不存在的好像是背后发出的声音呢?大家知道，立体电影就是眼睛产生的错觉而三维音场的产生离不开耳朵的错觉。种种硬件3D音效技术如SRS、虚拟杜比和软件3D技术如EAX、A3D等就是充分研究了人耳接受声响的原理后为降低成本而推出的新技术。本质上讲通过多音箱完成三维音场的效果比两只音箱虚拟出的声场好很多。所以环绕声应该以多音箱配置为主，它们的定位感和空间感强，下面我们来看看有哪几种真正的环绕声：

A 杜比定向逻辑(Dolby Pro-Logic)环绕声系统
4-2-4编码技术将左、中、 右和后侧四方面的音频信息经过编码记录在左右两个声道中； 放音时再通过解码器从左右声道中分解还原出原来这4个声道， 这4个声道通常称为：前置左声道、前置中间声道、前置右声道和后置环绕声道。 科学实验表明, 要获得身临其境的真实音响效果，必须在聆听者周围产生一个四面包围的声场环境，整个放声系统使用的声道数越多，聆听者的声场定位感就越强烈，身临其境的感受就越真实。根据目前一般家庭的视听环境，放声系统使用5个声道已能满足声场定位需要，因此，杜比定向逻辑环绕声系统大多使用5声道。从表面上看，5声道杜比定向逻辑环绕声功率放大器确实有5个功率输出端：前置左声道、中置声道、前置右声道、 环绕左声道(又称后置左声道)和环绕右声道(又称后置右声道)，但杜比定向逻辑环绕声系统中解码器输出的环绕声信号其实是单声道的，5声道功率放大器中的左右两个环绕声道在功放内部是相互串联的功放与音箱配接四要素 功放与音箱配接讲究冷暖相宜、软硬适中，以实现整套器材还原音色呈中性，这仅是从艺术方面考虑。然而从技术方面考虑的要素有：

一、功率匹配
二、功率储备量匹配
三、阻抗匹配
四、阻尼系数的匹配
如果我们在配接时认识到上述四点，可使所用器材的性能得到最大、最充分的发挥。
功率匹配 为了达到高保真聆听的要求，额定功率应根据最佳聆听声压来确定。我们都有这样的感觉：音量小时、声音无力、单薄、动态出不来，无光泽、低频显著缺少、丰满度差，声音好像缩在里面出不来。音量合适时，声音自然、清晰、圆润、柔和丰满、有力、动态出得来。但音量过大时，声音生硬不柔和、毛糙、有扎耳根的感觉。因此重放声压级与声音质量有较大关系，规定听音区的声压级最好为80~85dB（A计权），我们可以从听音区到音箱的距离与音箱的特性灵敏度来计算音箱的额定功率与功放的额定功率。
功率储备量匹配
音箱：为了使其能承受节目信号中的猝发强脉冲的冲击而不至于损坏或失真。这里有一个经验值可参考：所选取的音箱标称额定功率应是经理论计算所得功率的三倍。
功放：电子管功放和晶体管功放相比，所需的功率储备是不同的。这是因为：电子管功放的过荷曲线较平缓。对过荷的音乐信号巅峰，电子管功放并不明显产生削波现象，只是使颠峰的尖端变圆。这就是我们常说的柔性剪峰。而晶体管功放在过荷点后，非线性畸变迅速增加，对信号产生严重削波，它不是使颠峰变圆而是把它整齐割削平。有人用电阻、电感、电容组成的复合性阻抗模拟扬声器，对几种高品质的晶体管功放进行实际输出能力的测试。结果表明，在负载有相移的情况下，其中有一台标称100W的功放，在失真度1%时实际输出功率仅有5W！由此对于晶体管功放的储备量的选取：
高保真功放：10倍
民用高档功放：6～7倍
民用中档功放：3～4倍
而电子管功放则可以大大小于上述比值。
对于系统的平均声压级与最大声压级应留有多少余量，应视放送节目的内容、工作环境而定。这个冗余量最低10dB，对于现代的流行音乐、蹦迪等音乐，则需要留有20~25dB冗余量，这样就可使得音响系统安全，稳定地工作。
阻抗匹配
它是指功放的额定输出阻抗，应与音箱的额定阻抗相一致。此时，功放处于最佳设计负载线状态，因此可以给出最大不失真功率，如果音箱的额定阻抗大于功放的额定输出阻抗，功放的实际输出功率将会小于额定输出功率。如果音箱的额定阻抗小于功放的额定输出阻抗，音响系统能工作，但功放有过载的危险，要求功放有完善的过流保护措施来解决，对电子管功放来讲阻抗匹配要求更严格。
阻尼系数的匹配
阻尼系数KD定义为：KD=功放额定输出阻抗（等于音箱额定阻抗）/功放输出内阻。 由于功放输出内阻实际上已成为音箱的电阻尼器件，KD值便决定了音箱所受的电阻尼量。KD值越大，电阻尼越重，当然功放的KD值并不是越大越好，KD值过大会使音箱电阻尼过重，以至使脉冲前沿建立时间增长，降低瞬态响应指标。因此在选取功放时不应片面追求大的KD值。作为家用高保真功放阻尼系数有一个经验值可供参考，最低要求：晶体管功放KD值大于或等于40，电子管功放KD值大于或等于6。 　　
保证放音的稳态特性与瞬态特性良好的基本条件，应注意音箱的等效力学品质因素（Qm）与放大器阻尼系数（KD）的配合，这种配合需将音箱的馈线作音响系统整体的一部分来考虑。应使音箱的馈线等效电阻足够小，小到与音箱的额定阻抗相比可以忽略不计。其实音箱馈线的功率损失应小于0.5dB（约12%）即可达到这种配合。
音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程，对我们广大音响爱好者来说也许是一件饶有趣味的事情。
索引：
一、早期的晶体管功放
二、晶体管功放的发展和互调失真
三、功放输入级——差动与共射-共基
四、放大器的电源与甲类放大器
五、其他类型的放大器

一、早期的晶体管功放
　 半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。
　 早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，例如，共发射极截止频率fh的典型值为4kHz，大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样，放大器的频率响应也就很狭窄，其3dB截止频率通常在10kHz左右，大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约，制作较大功率的 OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管于，所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难，谐波失真得不到充分的抑制，因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还是胆机规声”，这种看法的确事出有因。
二、晶体管功放的发展和互调失真
　 随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的 OCL电路或 OTL电路(图一)。 最初的大功率 PNP管是锗管，而 NPN管是硅管，两者的特性差别非常显著，电路的 对称性很差，人们更多采用的是图二所示的准互补电路，通过小功率硅管 Q1与一只大功率的 NPN硅管 Q2复合，得到一只极性与PNP管类似的大功率管，降低了电路因对称性差而招至的失真。 到了六十年代末，大功率的 PNP硅管商品化的时候，互补对称电路才得到广泛的应用。元器件的进步使晶体管功率放大器的技术指标产生了质的飞跃，在主观音质评价方面，也改变了过去人们对晶体管功放的看法，无论是在厅堂扩音、电台节目制作还是家庭重放，晶体管功放都被大量地采用，首次在数量上以压倒性的优势超过了电子管功放。在商品化的晶体管扩音机中，相继出现了一些摧琛夺目的名机，如 JBL的 SA600， Marantz互补对称电路MOdel15等等。
　 尽管电子管的拥护者仍大量存在，人们毕竟能够比较公正地看待晶体管放大器了，认为晶体管机频响宽阔，层次细腻，与电子管机比较起来有一种独特的舱力，而不是简单的谁取代谁的问题。
　 瞬态互调失真的提出是认识上的一次飞跃七十年代，功率放大器的发展史中出现了一件最引人注目的事情，这就是瞬态互调失真 (Transient lntermodulation)及其测量方法的提出。1963年，芬兰 Helvar工厂的一名工程师在制作一台晶体管扩音机时，由于接线失误，使电路的负反馈量减少了，后来却意外地发现负反馈量减少后的音质非常好，客观技术指标较差，而更正错误以后的线路尽管技术指标提高了，音质反而比误接时明显下降。 这一现象引起了当时同一工厂的 Mr.Otala的重视，之后，他对此进行了悉心研究，于1970年首先发表丁关于晶体管功率放大器瞬态互调失真(TIM)的论文。至 1971年,Otala博士及其研究小组就 TIM失真理论发表的论文已经超过20篇，引起了电声界准互补电路人士的广泛反响。
　 瞬态互调失真的大意是这样的：
　 在直接耦合的晶体管放大电路中，为了得到很小的谐波失真度和宽阔平坦的频率响应，通常对整体电路施加深达40dB一60dB的负反馈，倘若在加负反馈前放大器的开环失真为10％，那么加上40dB的负反馈后，失真即可降低至0．1％，这是电子管功效难以做到的。 晶体管功放由于要施加40dB。60dB的负反馈，所以对一台增益要求为26dB的放大器，它的开环增益就要达到66、86dB。
如此高的增益之下引入深度负反馈，电路势必会产生自激振荡，因而需要进行相位补偿，一般是在推动级晶体管的集电极——基极之间接接一个小电容 C，破坏自激振荡的相位条件，形成所谓“滞后补偿”，
　 当放大器输入端输入持续时间非常短的过渡性脉冲时，由于电容 C需要充电时间，所以推动管集电极电压要经过一段时间延迟方能达到最大值，见图四。显然，在电容 C充、放电期间，输出电压 V。将达不到应有的电压值，输入级也不可能得到应有的反馈电压 Vf，因而，在过渡脉冲通过输入级的瞬间，输入级将处于负．反馈失控状态，致使输入级严重过载，输出将严重削波(图三 a点)，引起过渡脉冲瞬时失真(图五)。如果过渡脉冲波形上还叠加有正弦信号，输出端还会得到很多输入信号频谱不存在的互调频率成份，这就是 TIM失真。
　 TIM失真和音乐信号也有密切关系，音量大、频率高的节目信号容易诱发 TIM失真。严重的 TIM失真反映在听感上类似高频交选失真，而较弱的 TIM失真给人以“金属声”的不快感觉，导致音质劣化。至今，音响界对于 TIM失真都还有争议，但这毕竟是人们认识的深化，它使后来放大器的设计思想发生了根本性的变化，即更加注重放大器的动态性能而不是仅仅满足于静态技术指标的提高。
三、功放输入级——差动与共射-共基
　 对称和平衡是电路发展的方向对称和平衡也许是世上事物完美的标志之一。
音乐讲究各声部之间的乎衡与统一，美术以色彩搭配均衡、和谐为美，在服装设计中，常常采取看似不对称的设计，其实质也是为了取得视觉上的均衡。上面所说的都是艺术，对称和平衡给人一种安定、完美的感觉。有意思的是，在功率放大器中，对称和平衡也有类似的效果。
　 最初采用对称设计的例子要算互补对称电路了，一上一下的两只异极性晶体管作推挽输出，不仅可以免除笨重的输出变压器，而且电路的偶次谐波失真在推挽的过程中被抵消了，保真度有了很大提高。稍后，人们从运算放大器的设计中得到启迪，将左右对称的差动式电路用于功率放木器的输入级，电路的稳定性和线性都得到改善，这时的电路结构如图六所示，这一结构直至今天都还有人采用。 如果以现代的眼光来审评，这一电路是显得过时了一点。电路的主要缺陷在于电压推动级，因为 Q1承担了提供电压增益的主要任务，必然是开环失真很大，频带狭窄。此图六 典型的 OCL放大器外，单管放大的过载能力也很差，这一系列的缺点是不利于电路的动态性能的。围绕着改进电压推动级的性能，人们相继提出了多种结构，共射——共基电路就是一个典型的例子。
　 共射——共基电路又叫“猩尔曼”电路，它原先是高频电路中广为采用的结构，但用于音频电路中同样可以发挥出色的性能。首先是它的宽频响，由于共基放大管 Qs非常低的输入阻抗，使 Q，丧失了电压增益，弥勒效应的影响就非常微弱。 宽频响的推动级拉开了与输入级极点的距离，相位补偿变得很’容易，而且电容 C的容量可以大大减小，这对于改善 TIM失真是很有利的。 第二个优点是电路的高度线性：共基极电路的输出特性也可以清楚地显示出这一点，有人作过测试，共射一共基电路的失真度比单管共射电路要低一个数量级。
　 依然是一种不平衡的设计，这一限制来源于输入级。如果把输入级变动一下，从互补推挽的 Q：和Qg的集电极输出信号，那么电压推动级就可以在图七的基础上再增加一组 NPN管构成的共射一共基电路，做到推挽输出，这时电路也就非常对称平衡了，几乎达到了完美的程度。
　 当今许多最先进的功率放大器采用的也是这种电路结构。图八是另一种电压推动级的形式，其输入信号来自图六中的 Ql和 Qs，当然此时 Qz必须加上集电极负载电阻。电压推动级也采用对称的差动放大，这不仅可以改善输入级的平衡性，提高放大能力和共模抑制比，而且同样可以降低推动级的失真，因为差动式放大电路当输入在一定的范围内时具有线性的传输特性，有的电路还在 Qn、 Qz的发射极串人负反馈反阻，更加扩大了线性范围。 Q2和Qd构成镜像电流源，把 Q，的集电极电流转移到 Qz上，所以尽管是单端输出，电流推动能力却比原来增大了一倍。 PIONEER的M22K功率放大器就是采用的这种电路结构，取得了非常好的效果。对称和平衡不仅体现在电路的结构上，还表现于元器件的参数上。差动电路是集成运放中广泛采用的结构，其性能是建立在两只差分管 Hrs和 Vss精确匹配的基础之上。同样，推挽电路中，如果两只异极性的晶体管特性不一致时，对波形的两个半周就不能做到一视同仁地放大，这将增力D电路的失真度。
　 随着节目源的变化，音乐中包含大量瞬变、高能量的成份，要完美地重现这些细节，就要求放大器具有良好的动态响应，对晶体管配对的要求就不仅是静态的 HrR和 VBE匹配，而且在动态时也要高度匹配，这无疑对元器件参数的平衡提出了更苛刻的要求。 幸运的是，半导体技术的进步为我们提供了这种可能，各种各样的差分对管、晶体管阵列陈出不穷，单个的晶体管一致性也得到较大提高。正是这些优质的元器件，让对称电路设计的优点得以充分体现，今天看到一台全无负反馈的电路也不会觉得惊讶，因为已经有足够好的开环性能了，又何必为了几个仪器上的数据去牺牲放大电路的动态响应呢?
四、放大器的电源与甲类放大器
　 极端重视电源的现代放大器“放大器不过是电源的调制器”，这句话道出了放大的实质。
　 既然如此，又有什么理由不引起对电源的高度重视呢。电源部份作为推动扬声器发声的源泉，再也不应象过去那样随便找个整流电源接上了事。对电源的要求有两个方面，即纹波噪声小，输出能力强。噪声小比较容易办到，只要加大滤波电容器的容量就可以，但是要做到输出能力强却不简单。
　 首先要加大电源变压器的容量，这是过去一些放大器生产厂所不乐意的，因为加大电源变压器容量会使成本大量增加，整机的重量和体积也会加大；但现在听小喇叭的人越来越多，这些小喇叭大多效率很低，有些名牌音箱如 Celestion SI一6O0或 Ro3ers LS3／5a，十分大食难推，再加上现代节目信号中常常出现一些炮弹爆炸，锣鼓敲击的声音，对放大器是一个极为严峻的考验，同样两台100W的放大器，一台可能让你感觉到大炮地动山摇的震撼力，而另一台可能象是破鼓在“咐咐”作响。所以现代优质的功率放大器的电源储备量十分惊人，往往采用巨大的环形变压器，再配合容量达数万甚至数十万徽法的电容器，以提高电源的瞬时供应能力。 KRELI的功率放大器号称“功率发动机”，如 KSA一250功效，在8Ω时输出功率为250W／每声道，4Ω时为5O0W，2Ω时为1000W， lΩ时为2000W，而且任何状态下失真均小于0，1％，真是惊人 ！ MarkLevi2zson的产品也是极端重视电源的典范。提高电源 的质量，不仅是量的加大，还有质的提高。滤波电容是一个关键，它除了起平滑滤波和储能的作用以外，还是音频信号的通路，因此优质放大器中常常采用专门为音响用途而生产的电容器，以求获得更好的音质。 KRELLKAS放大器中，电源部份竟然采用稳压电源供电，这台机器可以在纯甲类状态下输出400W的功率，为此，其电源部份也付出了采用60只大功率晶体管的代价。
　 重视电源的一个副产物就是甲类放大器再度成为时尚(这并不是贬意)。甲类放大器一直因为耗电多，效率低而未能在大功率的放大器中得到应用，但它天然的优点是无交越失真，无开关失真，并且谐波分量中主要是偶次谐波，在听感上十分讨好听众，故而一些极度发烧的爱好者和厂家仍不惜代价地制作甲类放大器，电源储备量的提高更是为制作甲类放大器提供了有利的条件。
五、其他类型的放大器
　 最好的功率放大器还没有出现人们对功率放大器的研究一刻也没有停止过，新的元器件、新的电路形式、新的理论不断出现，放大器的研究也针对这三个方面全面地铺开。不器件上， VMOS管的使用是八十年代以来的一个新动向。
VMOS管频响宽、线性好、无二次击穿以及电压推动等一系列优点吸引了越来越多的使用者，它的音色也与电子管很接近，投合了胆机迷的口味。 现在主要是缺乏品种众多的 P沟道互补管，这个问题相信很快就能解决。
　 IGBT也是值得注意的一种新器件，它由 MOS管与双极晶体管复合构成，兼有 VMOS管的电压激励和双极晶体管压降低的优点，很有发展前途。电路的研究以日本的各家公司最为活跃，近年来，一些公司从全新的角度提出了一系列电路，如YAMAHA的 ALA， SONY的电流传输，Technics的 CLASS AA， DENON的双超线性，还有英国 Quad的电流倾注，都试图消除失真的产生，可是人们更欣赏的却是以精良元件和精湛工艺制作的不带这些附加措施的放大器。
　 此外，对电路的客观技术指标与主观音质之间的精确关系还有待弄清，这需要有新的理论作为指导。国内外的学者们从不同的角度提出了全新的理论，有的认为人耳的动态听觉上限超过了20kHz，有的提出了计权失真度的概念，认为人耳对不同频率的失真具有不同的感知阂值，从10％到0．01％，并给出了实验得出的阂值曲线。在上述的观点指导下，必然要制作频带更宽，全频带失真都极低的功率放大器，而且节目源也有待改进，当然这些理论的正确性需要通过实践的检验。
　 新的技术飞跃往往是新材料、新理论、新方法的出现之后产生的，音频放大器同样也不会例外。在科技日新月异的时代，我们有理由期待更完美的功率放大器的出现。

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1。20HZ是个保守的人耳听感范围，经过测试，有的人可以听到16HZ的声音。
2。密闭箱虽然效率低，但是音色要好于倒相箱。
3。号角式指的是高音单元。特点是输出功率大，效率高。灵敏度高，失真较大。常用于演出场所（当然有失真低的）
4。倒相箱比装在同体积的密闭箱中所得到的低频声压要高，这也要经过计算各种参数。包裹倒相管的长度，面积，位置。
5。现在的国产功放，也很容易做到低至1HZ，就是说低频几乎延伸到直流。功放和CD机的失真可以做到很低。就目前的音响系统来说，失真主要在音箱。
6。偶次谐波能改善听感，这就是许多欧洲名箱人为增大偶次谐波的原因。
7。个人认为欧洲箱子比如丹麦，英国的更有音乐味，美国的更注重技术指标，失真低，日本的比较媚俗。国产的这几年也有了长足进步。
8。扬声器系统的Q值一般指低音单元的Q值。适合倒相箱的Q值应该在3~5%。楼主说的Q值一般在0．5～l范围内较好，这样的箱子低频恐怕没什么弹性。
9。楼主说的图八和图六能否贴出来？
10。我是一名初级发烧友，真诚希望与楼主沟通。因为网上极难遇到。
11。楼主自己设计过几款音箱和功放？能否把你的设计与我交流一下？
12。有机会我把东西整理一下，与各位交流，共同提高