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功放机中的失真包括哪些类型?
2024-11-18 11:15:43


功放的工作过程中,失真现象是一个备受关注的重要方面。失真指的是功放输出的信号与输入的原始信号相比,在某些特性上发生了偏离,从而影响了声音的质量和还原度。功放中的失真主要包括以下几种类型:

一、谐波失真

波失真是功放中最为常见的一种失真类型。当功放对输入信号进行放大时,除了会对原始信号的基波频率进行放大之外,还可能会产生一些额外的频率成分,这些额外的频率成分就是谐波。

例如,输入一个频率为 100Hz 的正弦波信号,经过功放放大后,如果除了 100Hz 的基波信号外,还出现了 200Hz、300Hz 等整数倍频率的信号,那么就产生了谐波失真。这些额外产生的谐波会与基波相互叠加,改变了原始信号的波形,导致声音听起来出现了毛刺、不纯净等现象,影响了声音的清晰度和悦耳度。


谐波失真又可以进一步细分为以下两种情况:

1. 总谐波失真(THD)

总谐波失真(THD)是衡量功放谐波失真程度的一个重要指标。它是指功放输出信号中的谐波成分的有效值与基波成分的有效值之比,通常用百分数来表示。例如,某功放的 THD 为 1%,这意味着输出信号中的谐波成分的有效值是基波成分有效值的 1%。

一般来说,THD 值越低,功放对原始信号的还原度就越高,声音质量也就越好。在高品质的音频设备中,要求 THD 值尽可能低,比如一些高端功放可能会将 THD 控制在 0.01% 甚至更低的水平。


2. 偶次谐波失真和奇次谐波失真

根据谐波的次数不同,还可以将谐波失真分为偶次谐波失真和奇次谐波失真。

偶次谐波失真指的是产生的谐波频率为基波频率的偶数倍,如 200Hz(基波为 100Hz 时)、400Hz 等。偶次谐波失真往往会使声音听起来更加柔和、丰满,但如果过度,也会导致声音变得模糊不清。

奇次谐波失真则是指产生的谐波频率为基波频率的奇数倍,比如 300Hz(基波为 100Hz 时)、500Hz 等。奇次谐波失真通常会让声音听起来更加尖锐、刺耳,对声音质量的负面影响相对较大。


二、交越失真

交越失真是乙类功放以及甲乙类功放在工作过程中可能出现的一种特殊失真类型。

乙类功放的功放管只在信号周期的半个周期内导通,甲乙类功放虽然功放管大部分时间处于导通状态,但也并非全周期导通。当信号在正负半周期交替时,由于功放管的导通和截止特性,在两个半周期交接的地方就可能会出现信号不连续的情况,从而产生交越失真。

具体表现为,在音频信号从正半周期过渡到负半周期或者从负半周期过渡到正半周期时,输出信号会出现一个短暂的中断或者突变,使得声音在播放过程中出现一种类似 “喀嚓” 的声音,破坏了声音的连贯性和流畅性,严重影响了听觉体验。


三、互调失真

互调失真发生在功放同时放大多个不同频率信号的时候。当功放输入多个不同频率的信号,比如一个频率为 200Hz 和一个频率为 300Hz 的信号时,经过功放放大后,除了会分别产生这两个信号各自的谐波失真外,还会由于这两个信号之间的相互作用,产生一些新的频率成分。

这些新产生的频率成分既不是输入信号的基波频率,也不是它们各自的谐波频率,而是由这两个输入信号及其谐波通过非线性的相互作用而产生的。例如,可能会产生 500Hz、100Hz 等新的频率,这些新频率会与原始输入信号以及它们的谐波一起叠加在输出信号中,使得声音变得复杂、混乱,难以准确还原原始声音的特性,对声音质量的影响也是较为明显的。


四、相位失真

相位失真主要涉及到信号的相位特性。在功放对信号进行放大的过程中,输出信号的相位可能会与输入信号的相位发生偏离,这就是相位失真。

正常情况下,一个理想的功放应该保持输入信号和输出信号的相位一致,这样才能保证声音在传播过程中的时空关系准确,从而营造出真实的声音效果。但是,由于功放内部电路的复杂性以及各种因素的影响,比如电容、电感等元件对信号相位的影响,可能会导致输出信号的相位发生改变。

当相位失真发生时,声音的定位会出现偏差,比如在听立体声音乐时,原本应该从左边音箱发出的声音可能会感觉像是从中间或者其他位置发出,影响了声音的空间感和立体感,使得听觉体验大打折扣。


五、瞬态失真

瞬态失真是指功放对输入信号中的瞬态部分,如音乐中的鼓点、乐器的起音等瞬间变化的部分,不能很好地进行放大和还原,从而导致声音在这些瞬间变化的部分出现异常。

当音乐中出现快速的鼓点时,理想的功放应该能够迅速而准确地放大这些鼓点的冲击力和动态范围,使得鼓点听起来清脆有力、充满活力。但是,如果功放存在瞬态失真,可能会出现鼓点声音变得软弱无力、缺乏冲击力,或者在鼓点的起始和结束部分出现不自然的过渡等情况,严重影响了音乐的节奏感和活力感。

功放中的这些失真类型都会在不同程度上影响声音的质量和还原度,了解这些失真类型对于我们正确评估功放的性能、选择合适的功放以及优化音频系统都具有重要的意义。在实际应用中,我们要通过各种测试指标和实际试听等方式来尽量减少这些失真的影响,以获得更加优质的音频体验。

 


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