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    高保真HIFI音響的動態范圍、瞬態響應

    時間:2012-12-07 14:14:57  來源:中樂影音科技有限公司  作者:中樂影音

     

    動態范圍
    家庭影院、視聽室和高保真系統的音響設備的動態范圍是指他們重放聲音強度的最大值和最小值之差。通常動態范圍的上線由最大不失真功率所限制,而下限則由信噪比所限制。
    音樂信號的動態范圍是相當大的。例如一個交響樂隊的演出,弱奏和獨奏時的聲音可低至5-10dB。有專家對36首管弦樂的峰值電平進行了測量,發現其動態范圍最大為120dB,平均為114dB。因此,希望音響設備的動態范圍越大越好,這樣才能保證重放強信號時,不會發生削波失真,重放弱信號時不會被噪音所淹沒。
    普通磁帶的動態范圍上線受到磁性記錄材料磁飽和性質的限制,下限則受到磁帶背景噪聲的限制,其動態范圍只有40dB,即使是高檔大動態鉻帶,動態范圍也僅50dB。面臨淘汰的密紋唱片的放音范圍上限受到紋槽厚度的限制,下限受到唱針與唱片摩擦噪音的限制,其線性記錄容限為50-60dB。調頻立體聲廣播較好些,他可提供的最大范圍為70dB。對于以CD唱片為代表的現代數字音源,最大動態范圍達到85dB已毫無困難,最高達到100dB以上,已接近錄音現場音源的動態范圍。放大器的動態范圍必須大于信號源的動態范圍,這樣才能充分展現信號源的原貌。因此,作為一臺高保真功率放大器,動態范圍應大于90dB或更高,與之相應,其最低信噪比應該大于90dB。

     

    瞬態響應
    隨著對高保真放大器的研究,人們發現,用連續的正弦信號去測試一臺放大器,也許會得到一個非常不錯的結果,但并不能反映出信號的瞬態特性。瞬態響應反映了音響器材對突變信號的跟隨能力。一個瞬態響應不好的放大器,當輸入一個連接的正弦信號時,可能得到比較好的放大,但當輸入一個瞬態突變信號(如方波信號)時,則放大器的輸出端就不能正常反映出這種信號的瞬態變化,表現為瞬態信號上升沿變緩,下降沿拖尾,輸入的方波在輸出端就可能成為非方波的異形波。如圖所示:

    YRNH]R3ZEK(IP52]W2Z0PZT.jpg

    通常視聽室音響系統重放的信號不是正弦信號,而是復雜的音頻信號,不管是音樂還是語言,都有時起時落的瞬態性,類似于數字電路中的脈沖信號,但波形更為復雜。如果系統的瞬態響應不好,就會使重放聲音的層次感和透明度大大降低。在實際的音樂信號中,有不少波形的前沿陡峭,上升很快,如某些彈撥樂器、打擊樂器和交響樂隊中的突發尖峰等,若放大器若不能及時跟上信號的升降變化,不僅反映不了樂器的特色,而且還會造成斜率削波而失真,使聲音失去細節,層次不清,嚴重時還會產生振鈴效應,使重放的聲音顫抖。從音色上看,瞬態響應差的放大器的聲音相對較軟、較溫暖一些,有時會有拖泥帶水的感覺。
    轉換速率是表征放大器瞬態響應的主要參數,一般而言,轉換速率越高則瞬態響應越好。目前,由分立元件組成的功放的轉換率遠高于集成電路功放的水平,如普通運算放大器的轉換速率只有   幾   V/μs,而分立元件構成的放大器可達幾百V/μs,所以其瞬態響應較好。一般要求放大器的轉換速率大于10V/μs。在晶體管放大電路中,電容元件的存在是影響瞬態響應的主要因素,其次是晶體管的特征頻率和運放的轉換速率。為了改善放大器的瞬態響應,應該盡量減少信號通道上的電容,減少或取消負反饋,同時應盡量選用高特征頻率的晶體管和高速運放。

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