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| 音頻功放芯片的主要性能指標 |
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| 文章來源：永阜康科技 更新時間：2025/9/22 10:17:00 |
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音樂已經成為人們生活中不可或缺的一部分，人們對音質的要求也越來越高。在使用便攜式音箱播放數字專輯時，會發現呈現的音樂效果不盡如人意，這是因為選擇的音頻功放及揚聲器與音源不適配造成的。音頻功放，又稱音頻功率放大器。 它能夠將音源輸出的小信號通過功率管和運算放大器組成的復雜電路結構進行放大后輸出，讓外接的揚聲器振動發聲。選擇一顆合適的音頻功放芯片，才能夠最大限度的還原聲音的原有狀態。音頻功放的主要性能指標有：信噪比、失真度、輸出功率、頻率響應、轉換速率等。 噪聲是音頻功放自帶的噪聲，主要是由功率管（電子管、晶體管等）、集成電路及其寄生參數等產生。輸出信號電壓與同時輸出的噪聲信號電壓比，就是信噪比（SNR，Signal to Noise Ratio）。 信噪比越大，表明混雜在信號中的噪聲越小，音頻功放的質量越高。根據高保真度要求，信噪比應達到90dB以上。信噪比計算公式如下： A-加權（A-Weighted）是一種用于音頻測量的標準權重曲線，用于，模擬人耳對 40方純音（40dB SPL）的響應特性。聲壓電平源于A加權，用dBA 表示，或稱為A-加權dB 電平。A-加權是廣泛采用的噪聲的單值評價指標，可以通過聲級計測量得到。 信噪比是動態范圍的前提。動態范圍是最大信號和最小信號的比值，如果信號小于噪聲，那信號再小也沒有意義，所以動態范圍可以認為是最大信號與噪聲的比值。所以，一定意義上，可以把信噪比看作音頻功放的動態范圍。 失真度是指處理過的聲音與原聲之間的差別。失真度越小，聲音音質就越好。 諧波失真是指輸出信號比輸入信號多出的諧波成分。它是由于功率放大器工作狀態不完全是線性造成的。 總諧波失真（THD，Total Harmonic Distortion）是指信號中存在的各諧波成分相對于基波的總和。總諧波失真計算公式如下： 其中：VS為輸入信號；V2為二次諧波信號；Vn為 n 次諧波信號。 總諧波失真加噪聲（THD+N，Total Harmonic Distortion+Noise），除了關注諧波失真，也關注噪聲，是所有諧波及噪聲在指定帶寬下的影響。總諧波失真加噪聲計算公式如下： 音頻運放標稱的總諧波失真 THD 一般為1%~0.01%。不同的輸入信號，不同的閉環增益，不同的輸出功率，不同的揚聲器負載會影響總諧波失真的測試值，通常也會標明相關條件，例如：THD=0.011%@15W 8Ω（輸出功率15W，負載為8Ω時，THD為 0.011%）。 失真與輸出功率的關系曲線如圖1所示，輸出功率在1~25W時，失真相對比較低，輸出功率大于25W 時，已經到了輸出極限，失真度急劇增加，會存在信號的削頂失真。輸出功率指在指定電壓條件下，滿足一定的失真度時，音頻功放在負載上的輸出能力。輸出功率影響音頻信號的振幅， 體現在主觀感受上就是聲音的大小。 需要注意的是，比較這個參數的時候，要注意測試條件的區別。不同的供電電源，不同的揚聲器負載，不同的濾波器， 不同的失真度要求都會對輸出功率產生很大的影響。輸入電壓與輸出功率關系曲線圖如圖2所示，輸出功率隨供電電壓的增加而增加。 人耳可聽聞的頻率范圍大約在 20Hz~20kHz，也就是說音頻功放能夠對此范圍內的信號有響應即可。 音頻信號的頻率與我們主觀感受的音調相關。頻率越高則音調越高，也就是聲音比較尖銳；頻率越低則音調越低，也就是聲音比較低沉。 頻率響應是指音頻功放對不同頻率表現得放大性能，實際上就是測量對高頻、中頻、低頻各頻率信號的放大倍數是否均勻。理想的頻率特性曲線應該是平直的，但通常來說，音頻功放對高頻和低頻段信號的放大倍數會有所衰減，若衰減過度， 則會影響到該頻段信號的保真度。20Hz~20kHz 的變化范圍在3dB之內，如圖3所示。 轉換速率（SR, Slew rate）是指輸入為階躍信號時閉環放大器輸出信號的最大變化速度，也稱壓擺率。由于運放后輸出信號為具有“一定斜率”的信號波形，信號上升10%~90%所需要的時間表示為信號的上升沿時間△t，對應的信號上升幅度為△V。壓擺率計算公式如下： 音頻功放的轉換速率與高音質量和性能有很大影響。轉換速率越快，捕捉的高頻信號越準確。 需要注意的是，為了避免正弦信號的嚴重失真，信號的頻率和輸出信號的幅度必須有一定的限制以保證輸出信號的最大斜率不會超過運放的壓擺率，否則輸出信號將會失真，類似于一個三角波。 為了保證音源質量的前提下最大限度地放大聲音，就需要選擇合適的音頻功放芯片來匹配音源與揚聲器。通常來說，信噪比越高、失真度越低、輸出功率越大、頻率響應特性越好、轉換速率越高的音頻功放芯片，性能越好。
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