|
|
本帖最后由 第尾才子 于 2016-11-30 19:48 编辑
音响侠客行五十二: 传真派: 由漫谈失真到胆石之别
失真 (Distortion)又称“畸变”, 指信号在传输过程中与原有信号或标准相比所发生的偏差。 在理想的放大器中，输出波形除放大外，应与输入波形完全相同，但实际上，不能做到输出与输入的波形完全一样，这种现象叫失真。对发烧友来说，失真的真正意义在哪？当一个讯号经过传输，或经过放大，理论上来说要保持和原讯号完完全全不变是不可能的，故此，从技术的角度看，人们总希望它的失真度越小越好。可是近年大部分资深发烧友都会同意，在听感上来说，失真度这指标却不能有效地反映器材的好声程度。如方才说过，既然讯号经过传输或放大不能保持和原讯号完完全全一样，其间一定出现一些变化，这变化是什么呢？大体不外乎“加多”和“减少”。“减少”这概念较容易明白，就是原讯号在传输或放大过程中遗失了一些东西。至于“加多”就有较复杂的内容了，简单来说，就是在传输或放大过程中，衍生出一些既源于原讯号又有别于原讯号的东西。由于这些都是原来没有的，故也只能是失真的部份内容。
在听感上，谐波失真有时会有神奇的作用，譬如说，一些新增的谐波，明显起了像味精的作用，喜欢的人会觉得加了声音更音乐化。于是有一派以最后听音为取舍的，大叫失真无伤大雅，因为如果把失真换成“美化物”，或“味精”，相信人们对之的抗拒会大为减少，而另一派主要是工程师，却大声说：“数字胜于雄辩”(numbersdon'tlie)。对本人而言, 1%失真无伤大雅: 正如动画中人物、黑白电影明星永远比真人美艳一样:
非线性失真
非线性失真的定义为在双端口网络或传输线上，输入与输出之间为非线性关系时出现的信号失真。非线性失真亦称波形失真、非线性畸变，表现为音响系统输出信号与输入信号不成线性关系，由电子元器特性：曲线的非线性所引起，使输出信号中产生新的谐波成分，改变了原信号频谱，包括谐波失真、瞬态互调失真、 互调失真等，非线性失真不仅会破坏音质，还有可能由于过量的高频谐波和直流分量烧毁音箱高音扬声器和低音扬声器。
失真对音质的影响极大。当音响设备存在非线性失真时，会造成声音浑浊，发毛、发沙、发破、发炸或者发硬，真实感变差。音响系统的非线性失真包括削波失真、谐波失真、互调失真以及瞬态失真等。
非线性失真存在于音响系统的各个环节中，无论采取何种技术措施，想要完全消除它是不可能的。这种失真是由电路中的非线性组件引起的，信号通过这些组件后产生的畸变，都可欲分解成不同的水波，这等同产生了新的频率分量（谐波），这些新的频率分量对原信号形成干扰，这种失真的特点是输入信号的波形与输出信号波形形状不一致，即波形发生了畸变。降低谐波失真的办法主要有：1、施加适量的负反馈。2、选用特征频率高、噪声系数小和线性好的放大器件。3、提高电源的功率储备，改善电源的内阻。
以晶体管为例: 晶体管有三个工作区：饱和区、截止区和线性区。若输入将至顶点时晶体管进入饱和区，则输入的顶部会成为一条水平线段，则输出图形的下部也出现一条水平线段，就不再是正弦波了，这种失真叫做饱和失真。反之为截止失真。电子管也有相似的现像。
交越失真（Crossover distortion) 是乙类推挽放大器（class B amplifier) 所特有的失真。在推挽放大器中，由2 只功放晶体管或电子管，分别在输入信号的正、负半周内导通，对正、负半周信号进行放大。而乙类放大器的特点是不给晶体管建立静态直流偏置，使其导通的时间恰好为信号的半个周期。但是，由于晶体管的输入特性曲线在V B E较小时是弯曲的，晶体管基本上不导通，即存在死区电压V r=0.7V。当输入信号电压小于死区电压Vr 时， 两只晶体管基本上都不导通。这样，当输入信号为正弦波时，输出信号将不再是正弦波，即产生了交越失真. 这种失真是由于2 只晶体管在交替工作时“交接”不好而产生的,称为交越失真. 消除交越失真的办法是给晶体管建立起始静态偏置，使它的基极电压始终不小于死区电压。为了不使电路的效率明显降低,起始静态偏置电流不应太大。 这样就把乙类推挽放大器变成了经常使用的甲乙类推挽放大器。
不对称失真也是推挽放大器所特有的失真，它是由于推挽管特性不对称，而使输入信号的正、负半周不对称，这种失真称为不对称失真。消除办法是选用特性对称的推挽管。尤其是在OTL 与OCL 电路中，互补管应选用同一种材料的，就是说都选用锗管，或者都选用硅管，以保证其输入特性的对称。
负反馈 - 减小非线性失真失真
当放大器输入一个正弦信号时，由于放大器本身的非线性以及静态工作点选择不适当就会使输出变为一个非正弦信号，产生了非线性失真。使正负半周不对称。引入负反馈以后可减小放大器的非线性失真。引人负反馈后，输出波形有所改善。以电压串联负反馈为例，由于反馈网络是线性网络，所以，反馈电压波形与输出电压波形一样，也是上大下小。该波形与原输入波形（正弦波）迭加，结果使净输入电压波形产生了"预失真"即Ube变成了上小下大。“预失真”正好抵消了部分因晶体管特性引起的非线性失真，从而使输出波形比较接近正弦波并得到改善。
需要指出的是，由于负反馈的引入，在减小非线性失真的同时，降低了输出幅度，而且对输入信号的固有失真，负反馈是无能为力的。
互调失真与瞬态互调失真
由于非线性组件对不同频率混合有互调作用，因此两种或多种不同频率的信号通过放大器后产生可新的频率分量，这种失真通常都是由电路中的有源器件（如晶体管、电子管）产生的。由于新产生的这些频率分量与原信号没有相似性，因此较少的互调失真也很容易被人耳觉察到。
瞬态互调失真（Transient Intermodulation Distortion），简称TIM失真，这是在70年代才公开发布的失真，它与负反馈关系密切。负反馈（Negative Feedback）的作用是将输出值倒相变为负数，随后将之反馈到输入端，和设定值相减，得出误差信号，误差信号修正了放大器对信号的畸变，从而减少失真。但在输入脉冲性瞬态信号时，音电路中种种问题使输出端不能立即得到应有的输出电压，而使得负反馈电路不能得到及时的响应，时差关系使输出畸变不可以在负回输中及时冲消，却变成另一信号淡去加入新的互调失真， 产生更大的畸变。
另外，除了这处失真外，脉冲性瞬态信号也会产生另一种即振铃（Ringing）失真现象，当输入信号速度快而幅度小时，最先出现的是振铃现象，当这个信号的速度快到某种程度时瞬态互调失真也会出现，但当信号速度快兼幅度大时，是直接进入瞬态互调失真状态。各种各样的速度快但幅度小的高频干扰噪音，最容易引发振铃，这就是音响设备要有完善的抗干扰措施的一大原因。
负反馈在有效地降低失真时，却引起新的失真即瞬态互调失真，这种失真在晶体管（石机）机上最为严重。这是因为石机常用高达50-60dB左右的深度负反馈来提高工作稳定性和减少失真，虽然此时晶体管机将轻易获得较高的技术参数。因此这种失真在反馈深度较大的石机（晶体管电路）上表现较为严重。此外, 另一主要原因是晶体管开关时有一段短时间完全通路, 而更由于载流子在晶体管中运行太慢, 因此输入与输出的时差远比电子管为大。由于石机中这种失真出现最多，因此该失真常被称为“晶体管”声。由于瞬态互调失真是由于负反馈放大器延时及负回输量特别大时产生，只要控制好延时及负回输量即可消除瞬态互调失真。此点室电子管机中可以忽略(因为电子管的高速低小反馈量)，在石机中必须便用全直流(无电容)及高速管, 这是为什么石机经常用一些高达100KHz的硅管及电路的原因。
而也因此, 有大神爱吹负反负反馈对机器有害, 反不指出有关之瞬态互调失真可以避免。下面是一个80年代的低瞬态互调失真方案, 全机用高速晶体管及全信道无电容直通:
|
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2016-11-30 19:50:28
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
楼主