瞬態(tài)互調失真 瞬態(tài)互調失真（Transient Intermodulation Distortion），得稱(chēng)TIM失真。是什么時(shí)候被發(fā)現的筆者搞不清楚，但是TIM測量方法則遲至70年代才公開(kāi)發(fā)表。由於瞬態(tài)互調失真與負回輸密切相關(guān)，所以在討論瞬態(tài)互調失真時(shí)就需要先從負回輸說(shuō)起。負回輸（Negative Feedback）是一種廣泛應用於各類(lèi)工程技術(shù)領(lǐng)域，簡(jiǎn)音而實(shí)用的控制技術(shù)，負回輸本來(lái)是屬於控制技術(shù)中的閉環(huán)控制（Close Loop Control）系統的一個(gè)環(huán)節，但因為應用廣泛，所以常常被用作閉環(huán)控制的代名詞。負回輸實(shí)際上是一種普遍存在於人們日常生活中的自然規律，舉例來(lái)說(shuō)，當我們駕駛汽車(chē)的時(shí)候，如果發(fā)現汽車(chē)偏離得駛路線(xiàn)，我們就會(huì )向相反方向扭動(dòng)方向盤(pán)，使汽車(chē)駛回正確路線(xiàn)。在這里我們的眼睛就是充當負回輸通道的作用，負責把輸出值（汽車(chē)得駛方向）回饋給挖掘器（大腦） ，然后控制器將輸出值和設定值（正確方向）互相比較（相減），然后根據比較后的誤差，發(fā)出修正訊號（扭方向盤(pán)）去糾正由此可見(jiàn)，負回輸的作用是將輸出值倒相（變?yōu)樨摂担�，隨后將之回饋至輸入端，和設定值相減，得出誤差訊號，然后控制器就會(huì )根據誤差大小作出修正。
在電子放大線(xiàn)路中，由於零件的對稱(chēng)，溫度的變化，噪音的干擾以及其他種種原因，使讀號的被放大的同時(shí)，無(wú)可避免地被加入各種各樣的失真，而負回輸則能有效地降低這些失真。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)，如放大器在放大一個(gè)正弦波訊號時(shí)，加入了一個(gè)失真的方波訊號，這個(gè)正弦加方波的訊號會(huì )被負回輸線(xiàn)路反相，然后加饋至輸入端，和原來(lái)的正弦波相減，使原來(lái)的訊號幅度變小之除還含有一個(gè)相反的方波，這個(gè)新的訊號在經(jīng)過(guò)放大器時(shí)同樣會(huì )被再次加入一個(gè)失真的方波訊號，由於訊號里面已有一個(gè)相反的方波，這樣正反方波便會(huì )互相抵消，使輸出訊號只含有正弦波，這就明顯地降低了失真。不過(guò)負回輸的缺點(diǎn)也是很明顯的，因為負回輸令輸入訊號和回饋的輸出訊號相減，降低了訊號電平，如果要使輸出訊號相沽，降低了訊號電平，如果要使輸出訊號被放大到足夠的強度，放大器的放大率（增益）便要加大，所幸的是這并非難事，尢其是晶體管機。如果我們將負回輸量加大，使輸出訊號降低到和輸入訊號電平相同的程度，即完全沒(méi)有放大，這種放大器線(xiàn)路有一個(gè)特殊的名稱(chēng)，叫緩沖放大器（Buffer Amplifier）。雖然訊號沒(méi)有被放大，但因為放大器一般都是輸入阻抗高，輸出阻抗低。所以緩沖放大器常被用作阻抗匹配之用。
既然負回輸能有效地降低失真，但為會(huì )么又會(huì )引起瞬態(tài)互調失真呢？原來(lái)問(wèn)題出在時(shí)間上，其中又以晶體管機最為嚴重。和真空管相比，晶體管有堅因耐用，體積小，重量輕放大率高等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是工作特性不穩定，易受溫度等因素影響而產(chǎn)生失真甚至失控。解決辦法之一是采用高達50至60dB左右的深度負回輸。反正晶體管的放大率很高，犧牲一些無(wú)所謂，由於采用了大深度的負回輸，大幅度減少了失真，所以晶體管機很容易獲得高超的技術(shù)規格。不過(guò)麻煩也就因此而起，為了減少由深度負回佃所引起的高頻寄生振蕩，晶體管放大器一般要在前置推動(dòng)級晶體管的基極和集電極之間加入一個(gè)小電容，使高頻段的相位稍為滯后，稱(chēng)為滯后價(jià)或稱(chēng)分補價(jià)，可是無(wú)論電容如何細小，總需要一定時(shí)間來(lái)充電，當輸入訊號含有速度很高的瞬態(tài)脈沖時(shí)，小電容來(lái)不及充電，也就是說(shuō)在這一剎那線(xiàn)路是處於沒(méi)有負回輸狀態(tài)。由於輸入訊號沒(méi)有和負回輸訊號相減，造成訊號過(guò)強，這些過(guò)強訊號會(huì )訟放大線(xiàn)路瞬時(shí)過(guò)載（Overload）。因為晶體管機負回輸量大，訊號過(guò)強程度更高，常常達到數十倍甚至數百倍，結果使輸出訊號削波（Clipping）。這就是瞬態(tài)互調失真，因為在晶體管線(xiàn)路最多出現，所以也被稱(chēng)為“原子粒”聲。
順帶一提的是，這種負回輸時(shí)間延遲問(wèn)題在工業(yè)控制系統中也常常遇到，稱(chēng)為純延遲（Dead Time）問(wèn)題，其起因絕大部份是因為感應器（Sensor）安裝位置太遠。例如在一個(gè)恒溫熱水器中，瘟度探測被安裝在遠離發(fā)熱順的位置，結果是當探測器感應到水溫足夠時(shí)，在發(fā)熱器附近的水溫早就已經(jīng)過(guò)熱了。這樣的控制結果必然是水溫在過(guò)熱和過(guò)冷之間大幅擺動(dòng)，稱(chēng)為控制超調（Overshoot）或系統振蕩。純延遲至今仍然是困擾自動(dòng)控制技術(shù)的一大難題，有關(guān)解決方法的論文由五十年代至今少說(shuō)也有上千篇，但始終找不到一個(gè)簡(jiǎn)單而行之有效的辦法。
雖然負回輸出現時(shí)間延遲不好對付，但要解決也不是沒(méi)有辦法，我們可以干脆讓它出現，或即使其出現也不至於造成太大的破壞，方法有多種，例如只用小量大環(huán)路負回輸，這樣即命名出現負回輸時(shí)間延遲，輸入訊號也不至於過(guò)強。所減少的負回輸量則由只跨越1個(gè)放大級的局部負回輸代替，，局部負回輸路徑短，時(shí)間快，不易誘發(fā)瞬態(tài)互調失真。真空管工作穩定，不一定要用大深度負回輸抑制失真，況且其失真多數是人耳愛(ài)聽(tīng)的偶次諧波失真所以膽機沒(méi)有一般所謂的“原子粒”聲。至於其他用於線(xiàn)路設計上防范瞬態(tài)互調失真的方法，因涉及較多枯燥的理論，這里就不一一介紹了。
除了在線(xiàn)路設計上防范瞬態(tài)互調失真外，發(fā)燒友還可以采取另一項措施去減少瞬態(tài)互調失真，那就是盡量利用各種屏蔽和濾波措施去減少各種高頻干擾訊號進(jìn)入放大器，雖然這些訊號有許多是屬於人耳聽(tīng)不見(jiàn)的射頻干擾，但因為其頻率很高，極易誘發(fā)瞬態(tài)互調失真，令輸入級過(guò)載，使音樂(lè )訊號得不到正常的放大。
轉換速率
瞬態(tài)互調失真除了由放大器大環(huán)路負回輸的時(shí)間延遲引發(fā)外，放大器速度不夠快也是一個(gè)重要的原因，如果放大器的速度夠快的話(huà)即使在同樣負回輸條件下，瞬態(tài)互調失真度也可以降低。放大器的速度是一個(gè)通俗的形容，正確的說(shuō)法應該是指放大器的瞬態(tài)響應能力（Transient Response）。在控制理論中，瞬態(tài)響應和頻率響應是衡量系統性能的兩大方法。它們的優(yōu)點(diǎn)是不需經(jīng)詳細了解整個(gè)系統的詳細數學(xué)模型，只需要根據系統對特定輸入訊號的響應曲線(xiàn)介可估算出系統對特定輸入訊號的響應曲線(xiàn)便可估算出系統的特性，從而作出補償或改善。但相反來(lái)說(shuō)，如果我們知道某個(gè)系統的數學(xué)模型，也可以不經(jīng)測試就估算出該系統的響應模式。
對于精確度要求不高的系統，我們可以選擇性地采取瞬態(tài)響應法或頻率響應法去評估系統性能，而對于要求高的系統，兩者都必須加以考慮。作瞬態(tài)應測試時(shí)常用的訊號是單位階躍函數（Step Signal）和單位脈沖函數（Impulse）。為方便起見(jiàn)，放大器測試多用前者的特殊形式：方波/。一個(gè)較為理想的方波含有一個(gè)速度極高的電壓上升沿和降沿，用來(lái)測試放大器的瞬態(tài)響是非常合適的。 衡量放大器的響應速度一般是用電壓轉換速率（Slew Rate，臺灣稱(chēng)“回轉率”）。其定義是在1微秒時(shí)間里電壓升高幅度，如果以方波測量的話(huà)則是電壓由波谷升至波峰所需時(shí)間，單位是V/u s，數值愈大表示瞬態(tài)響應度越了，高性能放大器的轉換速率一般都可以做到25V/u s以上。
提高瞬態(tài)響應度最簡(jiǎn)單接的辦法是選用高頻特性好的零件。也可以用適當的環(huán)路負回輸來(lái)改善，這似乎是一個(gè)自相矛盾的做法，但事實(shí)不然，瞬態(tài)互調失真只是當訊號速度超過(guò)放大器的瞬態(tài)響應能力范圍之外才會(huì )發(fā)生。
除了瞬態(tài)互調失真外，過(guò)快的訊號也會(huì )產(chǎn)生另一種失真現象，叫做鈴振（Ringing），兩者的本質(zhì)相同。當輸入訊號速度快而幅度小時(shí)，首先出現的是鈴振現象，只有當這個(gè)訊號的速度快至某個(gè)程度時(shí)才會(huì )出現瞬態(tài)互調失真，然而當訊號速度快兼幅度大時(shí)，鈴振沒(méi)有發(fā)生便已進(jìn)入瞬態(tài)互調失真狀態(tài)。最容易引發(fā)鈴振現象的訊號就是各種各樣的速度快但幅度小的高頻干擾噪音，這就是為什么音響設備要有完善的抗干擾措施的原因之一。
界面互調失真（Interface Intermodulation Distortion）
界面互調失真算是一個(gè)較新和較少人提及的放大器規格。和下面將要提及的阻尼系數一樣，除了和放大器線(xiàn)路有關(guān)外，和揚聲器也有很大關(guān)系。所以在介紹這兩項規格前，先簡(jiǎn)單地說(shuō)一說(shuō)揚聲器有關(guān)這方面的特性。
目前的音響揚器絕大部分都是采用電動(dòng)式原理的動(dòng)圈式喇叭，其結構包括一個(gè)用作產(chǎn)生磁場(chǎng)的永久磁鐵及一人音圈。從構造上來(lái)說(shuō)動(dòng)圈式揚聲器屬於一種特殊形式的直流馬達，因為音圈只需要來(lái)回運動(dòng)而不是旋轉，所以不需使用直流馬達上常見(jiàn)的炭刷和換向器（俗稱(chēng)“銅頭”）
無(wú)論是交流馬達或是直流馬達，都是具有可逆性的，即在某種條件下可當作發(fā)電機來(lái)使用。直流馬達在結構上和直流發(fā)電機沒(méi)有差別，尤其是永久磁錢(qián)式直流馬達，只要能夠使它的轉軸轉動(dòng)，就可在其接線(xiàn)端上產(chǎn)生出一定的電壓。對動(dòng)圈式揚聲器來(lái)說(shuō)，只要我們用手按壓振膜，就一定會(huì )在接線(xiàn)端上產(chǎn)生電壓，大小則視乎按壓的速度和幅度而定。
由于損耗和非線(xiàn)性化的影響，揚聲器不可能對由放大器輸出的全部電能加以利用而會(huì )有剩余電能產(chǎn)生，另外由于振膜的機械慣性原因，在音圈中也會(huì )產(chǎn)生多余電能。由前者所產(chǎn)生的問(wèn)題穩為界面互調失真，而后者則會(huì )使揚聲器的低頻控制力變差。
界面互調失真和揚聲器內阻及負回輸線(xiàn)路有關(guān)。當放大器輸出的電能無(wú)法全部轉變?yōu)闄C械能量時(shí)，多余的電能就必定會(huì )在揚聲器線(xiàn)圈中產(chǎn)生出額外的反電勢（Back emf），這個(gè)反電勢會(huì )由喇叭線(xiàn)回饋至放大器的輸出端，然后依放大器內阻的大小形成一個(gè)電壓，這個(gè)電壓會(huì )被負回輸線(xiàn)路反饋至輸入端，和輸入訊號打成一片。使中低頻聲音混濁，分析力和層次感大減。
要降低界面互調失真，關(guān)鍵之處是要降低負回輸量和放大器內阻（即提高阻尼系數）。有許多Hi-End晶體管放大器正是采用這種原則進(jìn)行設計的。除此以外，雙線(xiàn)接駁也是另類(lèi)改善途徑，因為分開(kāi)的高低音線(xiàn)路使低頻端的反電勢不會(huì )對高頻訊號產(chǎn)生影響，從而改善音質(zhì)。
阻尼系數（Damping Factor）
阻尼系數的揚聲器阻抗和放大器輸出阻譏之間的比例。顧名思義，阻系數是表示對某一個(gè)過(guò)程中進(jìn)行變化的物理量加以抑制的程度。以揚聲器來(lái)說(shuō)，要抑制的是揚聲器振膜在沒(méi)有電訊號輸入的情況下所作的慣性振動(dòng)，簡(jiǎn)單地說(shuō)這是一個(gè)制動(dòng)動(dòng)作。揚聲器的振膜是不能用機械阻尼方式來(lái)制動(dòng)的，所能使用的只是電磁方式的阻尼。而這種方式要求系統必須盡量處於發(fā)電機狀態(tài)。
前面的討論曾提及揚聲器會(huì )很容易進(jìn)入發(fā)電機狀態(tài)，當輸入電讀號消失后的一瞬間，揚聲器振膜在慣性作用不還在振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì )在音圈中產(chǎn)生出一個(gè)感應電壓，這時(shí)如果放大器輸出阻譏低的話(huà)，就相當於在揚聲器端子上并接一個(gè)很小的電阻，音圈上的感應電壓就會(huì )驅使一個(gè)較大數值的電流流經(jīng)放大器的內阻郵局就是說(shuō)揚聲器此刻變成電源，而放大器的功率輸出級線(xiàn)路卻變成負載。根據電磁感應定律，這個(gè)電流是音圈在永久磁鐵的磁場(chǎng)中振動(dòng)所產(chǎn)生的，所以這個(gè)音圈電流就必定會(huì )產(chǎn)生一個(gè)和振動(dòng)方向相反的力去抵消振動(dòng)。放大器的內阻越小，電流就越大，抵消慣性振動(dòng)的作用也就越強。由於這個(gè)電流的能量是會(huì )在電阻上變成熱量消耗掉，所以這種制動(dòng)方式在電機控制技術(shù)中稱(chēng)為“能耗制動(dòng)”（Dynamic Bracking）。揚聲器在重播低頻時(shí)的振幅最大，所造成的慣性振動(dòng)也最嚴重，不加以抑制的話(huà)會(huì )使低頻控制力變差，缺乏力度、彈性和層次感，但過(guò)份抑制則會(huì )使聲音變乾。
膽機因為有輸出火車(chē)的線(xiàn)圈電阻存在，阻尼系數大極有限，相反地，晶體管機采用多管并聯(lián)系等方法可輕易將阻尼系數提升至一百幾十，甚至達到數百。不過(guò)可異一個(gè)阻巴系數的要求，這也就造成了不同的揚聲器和放大器之間會(huì )有各種不同音色的配搭。
對采用了大一半路負回輸的放大器來(lái)說(shuō)，阻尼系數并不是唯一會(huì )對揚聲器進(jìn)行剎車(chē)的工具，因為揚聲器的慣性振動(dòng)電流流經(jīng)放大器的輸出內阻時(shí)，將會(huì )產(chǎn)生某個(gè)數值的電壓，負回輸線(xiàn)路即時(shí)將之反饋至輸入端，令放大線(xiàn)路以為出現了一個(gè)不該出現的失真電壓，馬上產(chǎn)生一個(gè)反相的訊號加以抵制。這可是一種最強力的馬達電制動(dòng)方式，稱(chēng)為“反接制動(dòng)”（Plugging）。不過(guò)也是一種最少使用的方式，因為令一臺馬達突然反轉會(huì )產(chǎn)生巨大的機械沖擊力而損壞機器，但揚聲器本來(lái)就是設計成不斷前后運動(dòng)的裝置，所以這種方法理論上完全沒(méi)有問(wèn)題，然而實(shí)際上卻常常出問(wèn)題，麻煩又是來(lái)自負回輸。
揚聲器不是麥克風(fēng)，由振膜振動(dòng)產(chǎn)生的電壓，不會(huì )像麥克風(fēng)尋樣準確，所以放大器生的抵消電壓也不可能做到完全和振動(dòng)大小相等，方向相反。結果是使抑制過(guò)程出現不穩定，低頻不是圓滑而迅速地減少，這個(gè)過(guò)程其實(shí)和界面互調失真的過(guò)程非常相似。某些原子粒放大器的低頻控制力還不如膽機，原因也就在於此。
衡量放大器性能還有一些其他的規格，這篇文章所提及的只是些較多發(fā)燒友關(guān)注，加上經(jīng)常出現爭議的規格。筆者決不是什么專(zhuān)家，只是因為工作時(shí)往往需要同時(shí)兼顧電機和電子甚至機械方面的技術(shù)原理，頭痛之馀發(fā)覺(jué)在發(fā)燒領(lǐng)域中有許多的技術(shù)或問(wèn)題，現象等等，其實(shí)都是一些在其他工程技術(shù)領(lǐng)域早已被人了解和認識的東西，其本身并不深奧和神秘，只是不同行業(yè)解釋 方法不同而令人摸不著(zhù)頭腦，這篇文章當試用一些具體的比喻解釋和區別一些常令人混肴的規格。希望一些非工程人仕的發(fā)燒友能有更清晰的概念。 放大器技術(shù)發(fā)展到今天相信已很難在線(xiàn)路設計和材料運用方面作出特別技術(shù)突破。高質(zhì)素的器材只能是靠仔細認真的態(tài)度，對過(guò)往常被人忽視的，大量的瑣碎技術(shù)規格一點(diǎn)一滴地去改善，每前進(jìn)一上都很不容易，成本和成果越來(lái)越不成比例。所謂平，靚，正只是相對而言，技術(shù)是用錢(qián)砌出來(lái)的，有許多所謂高科技軍事技術(shù)，運用的只是那些各國大專(zhuān)院校和研究機構的學(xué)者，為了提高自己的學(xué)術(shù)地位，在公開(kāi)渠道上發(fā)表的理論研究成果，根本無(wú)密可保，難只是難在預研，設計，試驗，生產(chǎn)和保證質(zhì)方面的工藝技術(shù)，像Hi-Dnd器材一樣，所投入的成本往往是天文數字，得回來(lái)的有可能只是一項單靠改造老機器便能使用的工藝.
