正确理解放大器功率标称值

时间:2009/03/13 来源:专业视听网

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    自1995年Meyer Sound公司开始生产有源音箱以来,越来越多的音箱制造商也在生产这种音箱。但是,伴随着这一过程出现的问题是,功率放大器标称值的意义相当混乱并给人以误导。为了让用户能够对有源音箱的真实功率有一些认识,必须对功率放大器标称值的真实意义加以澄清。本文将给用户一些清晰、明确的信息,希望用户能对功率放大器有更好的了解,以便更好地评价这类产品。或许,最需要详细说明的术语是“峰值功率”,这是表述功率放大器的最流行说法。 
    在工程领域,公认的放大器音频标称功率测量方法是:将放大器连接至已知负载,输入一个连续的正弦波信号,测量输出功率。在我们研究“功率”的定义并进行测量时铭记这一点非常重要。 
    瞬态电功率的定义很简单:P=EI,其中P为瞬态功率,单位瓦特,E为电位差,单位伏特,I为电流,单位安培。但是,这个定义在音频应用中对我们基本上没有什么用,因为输入音频信号不是瞬态脉冲,音频负载也不是纯阻抗。 
    正弦波是构建现实世界音频信号的基石,比较适合作为音频系统的测量信号源。当输入信号为一个正弦电压源时,测量所得的功率(仍然以瓦为单位测量)被定义为“平均功率”。RMS (均方根)是一种计算电压和电流,获得到平均功率的方法。 
    举例来说,如果我们看一下在功率放大器输出端的正弦电压,我们会发现RMS电压为峰值电压(Epeak)除以2的平方根。如果我们测量来自放大器的RMS正弦波电流,我们就会看到,同样的,它是该峰值电流(Ipeak)除以2的平方根。
乘以2,我们得到: (E peak /(sq root 2))×(I peak /(sq root 2)) = (E peak×I peak)/2 
这就是正弦波的平均功率。 
    当放大器以“RMS瓦特”标称时,这是“以RMS法获得的平均瓦特”的简称。如果用的是正弦波以外的信号,你就必须用电压表读出“真实的”RMS电压以获得正确的平均功率。 
    那么什么是峰值功率?峰值功率是Ppeak=Epeak×Ipeak时的一个特例。对于一个正弦波,它总是平均功率的两倍。然而,这种标称值的一个主要问题是,许多功率放大器保持峰值功率的时间无法超过几毫秒。 
    测试功率放大器看看电源能否保持连续峰值功率的标准方法是,将放大器的所有通道连接至负载电阻,以方波输入放大器,并监视输出端的峰值电压。几乎所有功率放大器在这种输入条件下都会出现输出功率“下陷”现象。 
    现在,音乐重放几乎不再需要功率放大器产生两倍的连续正弦波功率了,但有时候音乐信号产生瞬时方波或大正弦波状的波形。所以,功率放大器要能保持重放满幅方波或正弦波多长时间? 
    Meyer Sound公司测量了一款带功率放大器的双18英寸低音系统。当它不是由160V驱动时,放大器的电源值稳定。使用这个稳定电压,我们可以计算对于一个4欧姆(电阻)负载的瞬态峰值功率为:
E2/R = 1602/4 = 6,400 瓦每通道 
    因此,我们可以说该放大器具有远远超过12000瓦特的峰值功率。这是对外公布且给人留下深刻印象的功率值,但是它有任何真实意义吗?Meyer Sound公司的工程师用单个40毫秒长的鼓点音符驱动,在播放鼓点音符时功率放大器电压从160V垂直下降至80V。输出电压的80V下降,其效果就像是一台音频压缩器。系统采用的变换器是完全非线性的,它生产了大量二次谐波失真。 
    这种下陷的放大器输出和非线性变换器的组合,在重放的信号上增加了独特的音响特性,影响了对一些信号的精确重放。由于音箱只对那些经音响特性所补偿的信号具有良好的音响,例如沉闷、靠近麦克风的鼓声,因而在应用上这给用户带来了很大的限制。 
    以目前的技术,人们不必限制音响系统的重放质量以获得主观希望得到的音响效果。获得任何这种声音的最佳解决方案是不要采用音箱作为“创意处理器”,而是采用一个可以对任何音乐信号进行精确线性重放的音箱系统,然后使用数字处理创造想要的压缩、失真以及其他创意效果。 
    在同样的鼓点信号的驱动下,Meyer Sound公司的700-HP超高功率低音音箱可产生更大的声压级,然而这却是对所录制的“原始”音的真实重放。因而,700-HP能够重放压缩处理后的鼓点音以及真正的“原始”和未加工处理的声音。 
    Meyer Sound公司的研究还发现,为了重放未经压缩的音乐信号,功率放大器能对输出负载输出500毫秒以上的的满幅正弦波信号(即正弦波的峰值振幅达到最大,但不被削波)。Meyer Sound公司将这种500毫秒内的平均功率称做“真实突发功率”。要用来进行音乐重放,音箱的峰值输出时间至少要100毫秒以上。所有Meyer Sound公司的自带功放音箱都符合这一标准,而这种标称值也将包括在产品的指标页中。到目前为止,Meyer Sound公司没有公布与这种突发峰值功率相关的规格参数。 
    我们希望本文有助拨开挡在功率放大器标称值前的迷雾,引导人们在获得或陈述自带功放音箱系统放大器标称值时有更加统一的方法。完美的音响是熟练应用高质量音频设备的结果,而只有提供了真实易懂的资料并且被人们理解时,人们才能获得必要的技术技巧。

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