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音頻指標(biāo)簡(jiǎn)介及測(cè)試方法
發(fā)布日期:2021-3-26   點(diǎn)擊次數(shù):
       音頻指標(biāo)測(cè)試均是針對(duì)有輸入和輸出的設(shè)備而言,就是聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)了一個(gè)通道以后,輸出與輸入之間的差別。兩者差別越小那么性能越好,而且在一般情況下聲音經(jīng)過(guò)某一個(gè)通道或某一系統(tǒng)后,一般都有對(duì)原信號(hào)的放大和衰減。


信噪比、失真率、頻率響應(yīng)這三個(gè)指標(biāo)是音響器材的“基礎(chǔ)指標(biāo)”或“基本特性”,我們?cè)谠u(píng)價(jià)一件音響器材或者一個(gè)系統(tǒng)水準(zhǔn)之前,必須先要考核這三項(xiàng)指標(biāo),這三項(xiàng)指標(biāo)中的任何一項(xiàng)不合格,都說(shuō)明該器材或者系統(tǒng)存在著比較重大的缺陷。


1、信噪比SNR(Signal to Noise Ratio):

(1)簡(jiǎn)單定義:狹義來(lái)講是指放大器的輸出信號(hào)的電壓與同時(shí)輸出的噪聲電壓的比,常常用分貝數(shù)表示,設(shè)備的信噪比越高表明它產(chǎn)生的雜音越少。一般來(lái)說(shuō),信噪比越大,說(shuō)明混在信號(hào)里的噪聲越小,聲音回放的音質(zhì)量越高,否則相反。信噪比一般不應(yīng)該低于70dB,高保真音箱的信噪比應(yīng)達(dá)到110dB以上。音頻信噪比是指音響設(shè)備播放時(shí),正常聲音信號(hào)強(qiáng)度與噪聲信號(hào)強(qiáng)度的比值。


(2)計(jì)算方法:信噪比的計(jì)量單位是dB,其計(jì)算方法是10LG(PS/PN),其中Ps和Pn分別代表信號(hào)和噪聲的有效功率,也可以換算成電壓幅值的比率關(guān)系:20LG(VS/VN),Vs和Vn分別代表信號(hào)和噪聲電壓的“有效值”。


(3)測(cè)量方法:信噪比通常不是直接進(jìn)行測(cè)量的,而是通過(guò)測(cè)量噪聲信號(hào)的幅度換算出來(lái)的,通常的方法是:給放大器一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),通常是0.775Vrms或2Vp-p@1kHz,調(diào)整放大器的放大倍數(shù)使其達(dá)到最大不失真輸出功率或幅度(失真的范圍由廠家決定,通常是10%,也有1%),記下此時(shí)放大器的輸出幅Vs,然后撤除輸入信號(hào),測(cè)量此時(shí)出現(xiàn)在輸出端的噪聲電壓,記為Vn,再根據(jù)SNR=20LG(Vn/Vs)就可以計(jì)算出信噪比了,或者是10LG(PS/PN),其中Ps和Pn分別代表信號(hào)和噪聲的有效功率。


計(jì)權(quán):這樣的測(cè)量方式完全可以體現(xiàn)設(shè)備的性能了。但是,實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),這種測(cè)量方式很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)誤差,某些信噪比測(cè)量指標(biāo)高的放大器,實(shí)際聽(tīng)起來(lái)噪聲比指標(biāo)低的放大器還要大。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),這不是測(cè)量方法本身的錯(cuò)誤,而是這種測(cè)量方法沒(méi)有考慮到人的耳朵對(duì)于不同頻率的聲音敏感性是不同的,同樣多的噪聲,如果都是集中在幾百到幾千Hz,和集中在20KHz以上是完全不同的效果,后者我們可能根本就察覺(jué)不到。這樣就引入了權(quán)的概念。噪聲中對(duì)人耳影響最大的頻段“權(quán)”最高,而人耳根本聽(tīng)不到的頻段的“權(quán)”為0。這種計(jì)算方式被稱(chēng)為“A計(jì)權(quán)”,已經(jīng)稱(chēng)為音響行業(yè)中普遍采用的計(jì)算方式。


2 、頻響范圍:

(1)頻率響應(yīng)是指在振幅允許的范圍內(nèi)音響系統(tǒng)能夠重放的頻率范圍,以及在此范圍內(nèi)信號(hào)的變化量稱(chēng)為頻率響應(yīng)。


(2)測(cè)試方法:要求輸入信號(hào)幅值為一個(gè)固定值(要在動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi),音響設(shè)備我們可以取100mv)。當(dāng)輸入信號(hào)為正常頻率時(shí)(不能有失真,可以定位1KZ),記錄這個(gè)時(shí)候的輸出電壓的大小V1。然后開(kāi)始逐漸降低輸入信號(hào)的頻率,當(dāng)降低到一定程度時(shí),輸出信號(hào)的幅值會(huì)開(kāi)始減小。繼續(xù)降低頻率,直到輸出電壓為0.707V1時(shí),記下此時(shí)的頻率F1,那么該頻率就是此通道的最低響應(yīng)頻率。

然后就可以調(diào)高頻率,直至輸出電壓為0.707V1時(shí),記下此時(shí)的頻率F2,那么此頻率就是該通道的最高響應(yīng)頻率。

那么就可以得出頻率響應(yīng)范圍為:F1~F2。 也可以表示為:20log(F2/F1)


(3)相頻特性,不同頻率經(jīng)過(guò)系統(tǒng)后,相移滯后的現(xiàn)象稱(chēng)為相頻特性。(1)(2)的測(cè)試方法是針對(duì)幅頻特性來(lái)說(shuō)的。


3、失真度(DISTN):

指信號(hào)在傳輸過(guò)程中與原有信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)相比所發(fā)生的偏差。在理想的放大器中,輸出波形除放大外,應(yīng)與輸入波形完全相同,但實(shí)際上,不能做到輸出與輸入的波形完全一樣,這種現(xiàn)象叫失真。


3.1類(lèi)型:


A、按波形失真的不同情況有:

幅度失真:對(duì)幅度不同的信號(hào)放大量不同。

頻率失真:對(duì)頻率不同的信號(hào)放大量不同。

相位失真(或時(shí)延失真):頻率不同的信號(hào),經(jīng)放大后產(chǎn)生的時(shí)間延遲不同。


B、按性質(zhì)分:

線性失真:是指信號(hào)頻率分量間幅度和相位關(guān)系的變化,僅出現(xiàn)波形的幅度及相位失真,這種失真的特點(diǎn)是不產(chǎn)生新的頻率分量。

非線性失真:是指信號(hào)波形發(fā)生了畸變,并產(chǎn)生了新的頻率分量的失真。


3.2 聲音失真的要點(diǎn)


3.2.1諧波失真

這種失真是由電路中的非線性元件引起的,信號(hào)通過(guò)這些元件后,產(chǎn)生了新的頻率分量(諧波),這些新的頻率分量對(duì)原信號(hào)形成干擾,這種失真的特點(diǎn)是輸入信號(hào)的波形與輸出信號(hào)波形形狀不一致,即波形發(fā)生了畸變。


3.2.2互調(diào)失真

兩種或多種不同頻率的信號(hào)通過(guò)放大器或揚(yáng)聲器后產(chǎn)生差拍與構(gòu)成新的頻率分量,這種失真通常都是由電路中的有源器件(如晶體管、電子管)產(chǎn)生的。失真的大小與輸出功率有關(guān),由于新產(chǎn)生的這些頻率分量與原信號(hào)沒(méi)有相似性,因此較少的互調(diào)失真也很容易被人耳覺(jué)察到。


3.2.3交流接口失真

交流接口失真是由揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢(shì)(揚(yáng)聲器發(fā)音振動(dòng)時(shí),切割磁力線所產(chǎn)生的電勢(shì))反饋到電路而引起的。


3.2.4瞬態(tài)失真

瞬態(tài)失真是現(xiàn)代聲學(xué)的一個(gè)重要指標(biāo),它反映了功放電路對(duì)瞬態(tài)躍變信號(hào)的保持跟蹤能力,故又稱(chēng)瞬態(tài)反應(yīng)。這種失真使音樂(lè)缺少層次或透明度。這里又分為瞬態(tài)互調(diào)失真和轉(zhuǎn)換速率過(guò)低引起的失真。


另外還有:

1、信納比:SINAD

SINAD=(S+N+D)/(N+D).S是信號(hào)功率 N是噪聲功率 D是失真功率。


2、動(dòng)態(tài)范圍:動(dòng)態(tài)范圍是指音響系統(tǒng)重放時(shí)最大不失真輸出功率與靜態(tài)時(shí)系統(tǒng)噪聲輸出功率之比的對(duì)數(shù)值。


4、音頻性能測(cè)試:


測(cè)試儀器:音頻分析儀HP8903B  信號(hào)發(fā)生器(可不用)


4.1動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試


要求測(cè)試設(shè)備通道放大倍數(shù)在測(cè)試的時(shí)候?yàn)橐欢ㄖ礙,輸入電壓的頻率為一定固定值(可以定位1Khz)


(1)測(cè)試輸入通道為0時(shí),記下這個(gè)時(shí)候的輸出電壓V1。


(2)逐漸增大輸入電壓,使得輸出電壓不能出現(xiàn)失真,且電壓的放大倍數(shù)為定值K。 逐漸增大輸入電壓,直到輸出的放大倍數(shù)K(可以大概估算輸出電壓與輸入電壓的比值)據(jù)輸出電壓比減小比較多,或者波形出現(xiàn)失真(用示波器看),或者失真度(8903B可以看到)大于某一值(一般可以是1~5%)。

那么這個(gè)輸入電壓和輸出電壓V2就稱(chēng)為最大電壓。這就可以算出動(dòng)態(tài)范圍為:20log(V2/V1)。


4.2頻率范圍測(cè)試


要求通道放大倍數(shù)不變,輸入信號(hào)幅值為一個(gè)固定值(要在動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi),音響設(shè)備我們可以取100mv)。當(dāng)輸入信號(hào)為正常頻率時(shí)(不能有失真,可以定位1KZ),記錄這個(gè)時(shí)候的輸出電壓的大小V1。然后開(kāi)始逐漸降低輸入信號(hào)的頻率,當(dāng)降低到一定程度時(shí),輸出信號(hào)的幅值會(huì)開(kāi)始減小。繼續(xù)降低頻率,直到輸出電壓為0.707V1時(shí),記下此時(shí)的頻率F1,那么該頻率就是此通道的最低響應(yīng)頻率。

然后就可以調(diào)高頻率,直至輸出電壓為0.707V1時(shí),記下此時(shí)的頻率F2,那么此頻率就是該通道的最高響應(yīng)頻率。

那么就可以得出頻率響應(yīng)范圍為:F1~F2。也可以表示為:20log(F2/F1)


4.3信噪比和失真測(cè)試


要求被測(cè)試設(shè)備通道的放大倍數(shù)固定,輸入1khz的為通過(guò)0809b就能夠直接讀出信噪比和失真度。

不能測(cè)試的失真:互調(diào)失真、交流接口失真、瞬態(tài)失真。智能測(cè)試。這里的幅頻失真和相頻失真一般就不進(jìn)行測(cè)試。在音箱系統(tǒng)中,我們最為關(guān)注的是信噪比,就是噪聲電壓。其次是頻率范圍和動(dòng)態(tài)范圍。對(duì)于頻響特性,在不同頻率下的各種失真的測(cè)試完全沒(méi)有必要。

如果能夠給出:頻率響應(yīng)曲線(包過(guò)幅度和相位)所有性能就一目了然。

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