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音頻失真的基礎知識和測量

2020-10-23 8:57:33 瀏覽:2256次

      “失真”是音頻組件的一個重要特性,它經(jīng)常被列在揚聲器,功放和其它音頻聲學設備的技術指標中。可不幸的是,這個術語經(jīng)常被錯誤使用,且許多重要的附加信息也常常被忽略。本文中我們將幫您理清這個概念以及他們的測量方法和正確用法。

  首先,并非所有失真都是壞的且難以被接受。某些失真可能是有意制造的,如電子管功放神奇的“軟失真”。不同于晶體管放大器,真空電子管放大器失真主要是和基頻有密切聯(lián)系的偶次諧波失真。這樣產(chǎn)生的聲音非常能取悅人耳。

  另一方面,當需要錄制語音或者音樂并想盡可能原汁原味將其再現(xiàn)時,失真就不受歡迎了。下面要討論的就是對這類失真的分類和測量。

  線性與非線性失真

  線性失真指的是在振幅或相位上有變化但不會增加新頻率的失真。

  而當有新的頻率分量被激發(fā)時的失真是非線性失真。非線性失真才是人們通常說的“失真”。

  諧波失真與非諧波失真

  非線性失真又進一步被分為諧波失真和非諧波失真。諧波失真中基頻的所有整數(shù)倍頻率都被考慮進來。這就是被稱為 THD (總諧波失真)的經(jīng)典失真測量。在某些特殊應用中,會考慮一些特定諧波的數(shù)量。

  非諧波失真是那些頻率不是基頻倍數(shù)的失真,也就是 IMD (互調失真)的情況。

  THD 和 IMD

  可以測量 THD 的設備很多且使用簡單。但這些設備的一個主要缺點就是頻率范圍很窄,當測量高頻信號時,諧波失真就會超出量程。要測得精確結果,您就需要更寬頻率范圍的測試系統(tǒng)或者測量 IMD。

  測量 IMD 時,一般使用兩個或多個獨立頻率和振幅的純音作為測試信號。非線性失真將產(chǎn)生這些輸入頻率倍數(shù)的總和與差異。失真將在整個分析頻段上分布。

  測量與計算方法

  失真基本都用信號失真比來表示。結果一般使用百分比(%)或分貝(dB)表達。信號既可以通過音頻(電路)也可以通過聲學(聲音)輸入。

  常用的 THD 計算方法有兩種。THD IEEE,主要在美國使用,計算失真和基頻比。而基于 IEC 方法的 THD 測量則廣泛使用在美國以外的幾乎所有地區(qū),它計算的是失真與原始信號和失真之和的比率。在早先的測量系統(tǒng)中,信號噪聲常常被加在失真中,產(chǎn)生了 THD+N 值(N 代表噪聲)。在任何情況下,分析帶寬都必須標明,因為這對測量結果有顯著影響。

  IMD 測量有三種主要方法。MOD 方法,依據(jù) IEC60268/3 標準,使用兩個可選頻率和振幅的信號。測量二階至五階諧波的互調分量。DFD(差頻失真)和 CCIF 方法有些類似,區(qū)別是兩者頻率非常接近且具有相同的振幅。DIM(動態(tài)互調失真)方法,經(jīng)常用在功放測試中,引入了額外的方波信號和調制頻率。

  選哪個測量儀器?

  簡易的測量系統(tǒng)中失真測量幾乎只能測 THD+N。要進行多通道和更復雜的分析,類似 FX100 音頻分析儀這樣具有寬頻帶和快速信號處理能力的現(xiàn)代測量系統(tǒng)就有必要了。通過 FX-Control 計算機軟件,所有相關類型的失真都能依據(jù)標準方法,快速,可靠,輕松的測量。

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