音頻放大器測試時所用的音源信號

2021-09-09 09:15:32

今天簡單談?wù)処EC62368-1中的音頻放大器

本篇知識點較復(fù)雜，建議下載所提到的標(biāo)準(zhǔn)進行參考

在此特別說明，IEC62368-1相當(dāng)于是IEC60950-1和IEC60065的融合。不出意外的話，中國在2021年左右要推出《音頻/視頻、信息技術(shù)和通信技術(shù)設(shè)備第1部分：安全要求》標(biāo)準(zhǔn)（大部分引用IEC62368-1），也就是GB4943.1-2011和GB8898-2011的融合，把IT和AV設(shè)備的安規(guī)要求統(tǒng)一。因此，號內(nèi)以后會將側(cè)重點移到IEC62368-1上，更多地更新關(guān)于IEC62368-1的小知識，由于新國標(biāo)尚未推出，所以小知識只代表大俠本人觀點

IEC62368-1對音頻放大器測試時所用的音源信號主見附錄E（跟IEC60065相關(guān)要求幾乎相同）

先確認(rèn)放大器工作頻段

對不響應(yīng)1kHz頻段信號的放大器，得使用其峰值響應(yīng)頻率，可以用正弦波信號，不斷提升頻率去掃頻，會掃到一個最佳工作點

對響應(yīng)1kHz頻段信號的放大器，就使用1kHz正弦波音頻信號

問題來了，為什么不是其他頻率？

根據(jù)ITU-R 468-4:1986要求（音頻噪聲電平測量規(guī)范），1000Hz的增益為0dB（見下圖），可以作為基準(zhǔn)參考電平，所謂基準(zhǔn)參考電平，簡單說就是除了1kHz，任何頻率的信號功率與1kHz信號功率相比就是功率增益，也就是放大倍數(shù)

試驗機

知道了要使用什么信號以后，怎么測試呢？

不急，還要調(diào)節(jié)信號輸出，要調(diào)節(jié)喇叭功率到1/8非削波輸出功率

這里有2個知識點：1、非削波；2、1/8

1、非削波

現(xiàn)在常見的音響（比較便宜簡單常用的，不是發(fā)燒友用的那種），功放電路基本都使用甲乙類放大器，也就是class AB型。這種放大器功率可以放大挺多倍的，但是接近飽和區(qū)時就可能會出現(xiàn)波峰失真（不要苛責(zé)，這種電路已經(jīng)是很完美的了）

波峰失真是怎么樣的？

如果用1kHz信號輸入，就可以看到在線性放大時，1kHz正弦波信號比較完美，波峰過渡平滑。到了飽和區(qū)，無法再放大了，波峰就會出現(xiàn)限流形態(tài)

這時候呢，往放大區(qū)回調(diào)一些（要么減小音源信號輸入，要么減小放大器放大倍數(shù)），可以看到波形幅度減小，波峰回到正常平滑狀態(tài)，這時候，就是非削波狀態(tài)，記下峰值和有效值，是1.414倍關(guān)系

2、1/8

說起這個1/8，大俠早期接觸IEC60065時有一段時間誤以為是放大器電路最大不失真輸出功率的1/8，其實并不是啊！

在這里簡單說一下曾經(jīng)的誤解試驗機

音響常用的兩種放大電路是

OTL（OUT TRANSFORMER LESS，單電源無輸出變壓器，單端推挽放大），乙類放大

和

OCL（OUT CAPACITOR LESS，雙電源無輸出電容器，單端推挽放大），甲乙類放大

區(qū)分也很容易，有電容和單電源的是OTL，無電容和雙電源的是OCL

試驗機

計算公式就不在這里推演了，簡單來說呢

喇叭RL上的最大不失真輸出功率≈Vcc*Vcc/RL/8（2類電路都是）

而后來接觸IEC60065時，以為不就是這個1/8功率嗎？NO

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1/8是指整個喇叭上最大非削波輸出功率的1/8，不是指放大器上Vcc對喇叭RL輸出功率的1/8

所以又出來一個問題試驗機

已經(jīng)用1kHz信號輸入，測得了喇叭上最大非削波輸出功率，為什么要按此功率的1/8進行測試呢？為什么不是1/6，不是1/4呢？

事實上，這里牽扯到一個現(xiàn)實的問題

聲音頻率和幅度是多變的

一般情況下，音頻信號的峰值和有效值比可以達(dá)到4，也就是峰值系數(shù)為4

有些音響聲稱其峰值系數(shù)高于4，可以達(dá)到5甚至6，那就意味著這個音響的保真度非常高了，價格也不會便宜

而峰值系數(shù)低于4的音響音質(zhì)往往都不好

正弦波峰值系數(shù)是1.414，為了讓峰值系數(shù)達(dá)到4，就必須降低有效值到0.3535（1.414/4=0.3535）

而喇叭輸出功率是電壓平方除以電阻，電壓降了0.3535，電阻不變，功率會降到0.3535*0.3535≈0.125，也就是1/8

換言之，為了不失真地放出各類常見的聲音，就必須讓峰值系數(shù)達(dá)到4

達(dá)到4就意味著喇叭有效值輸出功率變成了最大非削波輸出功率的1/8

用一句話總結(jié)，就是為了保真所以用1/8（主要是為了測試?yán)冗@個部件的性能）

而這個0.3535在檢測時也十分好用，測試最大非削波輸出功率時記錄的有效值，降低放大器輸出或音源輸入，使得有效值降低到35.35%時，就對應(yīng)了1/8最大非削波輸出功率

標(biāo)準(zhǔn)原文中提到可以在確認(rèn)1/8非削波功率后，用粉紅噪聲取代1kHz信號。其實也就是為了模擬現(xiàn)實中的音頻情況（畢竟1kHz只是一個基準(zhǔn)信號，而噪聲更貼近生活實際，對喇叭的考核也更加逼真）

其實說完1kHz，非削波和1/8，音頻信號的小知識基本就說完了試驗機