問(wèn):功放的規格是由“RMS(均方根功率)”或是“Peak(峰值功率)”來(lái)表示嗎?
答:請避開(kāi)這個(gè)誤區… 其實(shí)根本沒(méi)有“RMS功率”這一說(shuō)法。這的確是一個(gè)經(jīng)常使用的術(shù)語(yǔ),它通常被理解為“continuous”持續功率或者是“long term”長(cháng)期功率,但在技術(shù)角度上來(lái)講,事實(shí)并非如此。所以不要把RMS理解為連續的功率。實(shí)際上你可以測量波形中任意部分的RMS 電壓(有效值電壓)或電流值,在長(cháng)或短期內。
RMS是用來(lái)準確表達交流電壓或電流的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ),它有助于解決測量問(wèn)題和表達交流電。相比之下,DC是很容易測量的,測量電壓為9V的電池,9V, 再測量一遍,仍舊是9V,沒(méi)有變化,除了一些由于負載或其它影響造成的輕微的波動(dòng)或驟降。
另一方面,交流電不斷地迅速變化,你的電力做功周期為50或60次每秒,音頻運行周期則從20到20000次每秒。
你可以選擇很多的瞬時(shí)電壓去測量,像20,-2, 92, 12, -29V.,但它們所描述的交流信號不全是有意義或準確的, 你需要選擇一個(gè)時(shí)間段內的樣本 (所選取的樣本要么連續要么盡可能多)并取它們的平均值,并要描述其功率的含義。
因此,RMS代表的是均方根值,它是如何得來(lái)的呢?首先,它是交流電信號,以上圖為例,這是一個(gè)簡(jiǎn)單的正弦波(綠色曲線(xiàn)),以零為起點(diǎn),+1和-1為峰值,它可以是電壓也可以是電流,但出于簡(jiǎn)單起見(jiàn)我們只將它認定為電壓。
功率與電壓的平方成正比,例如1V的負載是0.5V電壓的兩倍,但它對應著(zhù)四倍的功率,因此我們確定了我們的第一條線(xiàn)索,電壓的平方V2用紅線(xiàn)表示。
請注意,它的頻率增加了一倍,總是成正比,并在+1或0的時(shí)候達到峰值。這條曲線(xiàn)類(lèi)似于電路中的瞬時(shí)功率。而實(shí)際功率的大小將取決于電流以及電壓。
下一步,我們需要取功率的平均值,這就是我們要求的數值。在一個(gè)模擬測量電路中,這可以用積分電路,一些高級的AC RMS電壓表可以讓你選擇積分時(shí)間。在數字信號處理器中,它可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的數學(xué)運算。
平均功率的近似值(該近似值只是平均功率得模擬)用紫色的曲線(xiàn)表示。請注意,最初的波動(dòng)后,中心的V2波形開(kāi)始逐漸變得平緩并趨近于0.5。
現在繼續回到電壓?jiǎn)?wèn)題,我們需要取平均功率近似值的平方根。我們求出的是RMS電壓的有效值,用藍線(xiàn)所表示?梢宰⒁獾皆谌≈禐0.707的時(shí)候曲線(xiàn)逐漸趨于平坦。
當你用電壓的值乘以電流的值,你會(huì )求出功率的值。當你用電壓有效值乘以電流的有效值,你求得的不是RMS功率有效值——你求得的是功率的平均值。因此,經(jīng)常被我們稱(chēng)之為“RMS功率”的值實(shí)際上應該稱(chēng)之為“連續平均功率”。而將這些規格以數字的形式標示出來(lái)的功放才是可以信賴(lài)的功放。另外,請不要誤解關(guān)于功放規格中“峰值”的這一概念。
問(wèn):有關(guān)功率的規格“FTC”和“EIA”表示什么?
答:這些是目前測量功率放大器的兩種最常見(jiàn)的方法。不過(guò)多年前有一種被稱(chēng)為IHF測量法的標準,其中只涉及到當放大器削波時(shí),在負載為8.4歐姆或2歐姆時(shí)所測量出的最大RMS電壓。
測量中最重要的部分是在20毫秒內輸入一個(gè)帶有重復脈沖性質(zhì)的1KHz正弦波信號,然后下降20dB(換句話(huà)說(shuō)就是1%的功率)進(jìn)行480毫秒測試,因此該規范測量出的是頭頂空間余量,而不是連續功率,于是造成了許多蹩腳的功放廠(chǎng)家把這個(gè)漂亮的數據作為吹噓自己的產(chǎn)品資本。
令人欣慰的是,IHF這種測量方式在現今已經(jīng)停止使用。而EIA標準則是一個(gè)較為嚴謹的方法,這就需要使用恒定振幅的中頻帶信號進(jìn)行測量。大多數功放廠(chǎng)家選擇1kHz。放大器輸出一個(gè)正弦波給功放指標上所標明的負載,如8Ω、4Ω或 2Ω,增益旋轉達到功放削波點(diǎn)為止。
削波點(diǎn)被定義為正弦波的總諧波失真達到指定的數值時(shí)的電平,例如0.05%,0.1%或1%。
EIA規范的缺點(diǎn)是——除了有限的頻譜,它是允許制造商在有負載的情況下每次進(jìn)行單一通道驅動(dòng),這可以掩飾功放功率較弱的缺點(diǎn),但并非所有的廠(chǎng)商都會(huì )鉆這個(gè)漏洞的空子。[fenye]
FTC是更加嚴格的標準,于1974年5月被采用,美國聯(lián)邦貿易委員會(huì )為家庭娛樂(lè )設備所制定保護測量方法。FTC測試標準需要使用一個(gè)正弦波在指定的頻率帶寬內循環(huán)測試,取代了只使用單一中頻帶的EIA或是IHF。
盡管各類(lèi)功放標稱(chēng)指標的頻率范圍或有不同,但通常所使用的測試范圍為20Hz至20kHz。此外,所有通道將在同一時(shí)刻驅動(dòng)負載,功率供給能力較弱的功放將會(huì )很容易“漏出馬腳”。
但是FTC標準的最為苛刻之處是在于必須預先滿(mǎn)足以下情形,包括:所有的通道要以1/3功率測試標準運行60分鐘、全部通道參與測試、按標稱(chēng)阻抗測試、1KHz測試,在這期間功放不能出現過(guò)熱、自動(dòng)關(guān)機、電流限制或其它問(wèn)題。
現在,說(shuō)實(shí)話(huà),制造商不可能按照所公布得參數去測試每一臺功放,廠(chǎng)商已經(jīng)將功放的耐久性作為設計過(guò)程中的一部分,因此我們可以知道功放部分指標是否合格。
但如果無(wú)法通過(guò)那些苛刻的測試要求,就無(wú)法達到FTC標準。這就是為什么有少數功放每個(gè)通道驅動(dòng)2Ω的負載時(shí)可以通過(guò)EIA標準但是無(wú)法通過(guò)FTC標準的原因,盡管它們通常在2Ω的負載下可以正常運行。
與EIA標準一樣,FTC所標稱(chēng)的最大功率取決于THD(總諧波失真)對應的失真電平。制造商所選擇的THD的典型數值是0.025%,0.03%,0.05%,0.1%等。
不過(guò),“THD(總諧波失真標準)”的選擇,必須在250毫瓦時(shí)才開(kāi)始生效,到達額定功率電平時(shí),交越失真會(huì )變得更加明顯。FTC是嚴謹和苛刻的測量標準,但也有一個(gè)缺點(diǎn),因為它無(wú)法描述大多數功放在2Ω負載下運行時(shí)的性能。
問(wèn):我有一個(gè)2400W的功放,但它的手冊上說(shuō),它在120W運行時(shí)電流僅12安培(110V)。他們是在開(kāi)玩笑嗎?
答:沒(méi)有人在和你開(kāi)玩笑,這確實(shí)有其道理。你需要讓你的功放滿(mǎn)功率運行來(lái)應付峰值和大的瞬態(tài)響應。幸運的是,對你的功放和供電系統來(lái)說(shuō),這些峰值和瞬態(tài)變化都不會(huì )持續很久。
具有良好功率貯備能力的功放可以短暫的釋放出超越AC供電系統負荷的功率,但如果平均計算一段時(shí)間內的功率,即使在短暫的幾秒內,表現出的實(shí)際功率也會(huì )遠遠低于峰值。
這就是所謂的峰值因數(又稱(chēng)波峰因數), 不同類(lèi)型的音樂(lè )和其它節目素材使它可高達20dB,這意味著(zhù),雖然達到了2400W的峰值削波點(diǎn),但平均功率大概只有24W。
樂(lè )進(jìn)行壓縮可以獲得一個(gè)低的峰值因數,同時(shí)運行在輕微削波狀態(tài)下還可以提高一點(diǎn)平均功率。所以即使一個(gè)貝司手長(cháng)時(shí)間演奏大音量和動(dòng)態(tài)的音樂(lè ),如果利用壓縮器,聲音的處理將是很容易的事。
多數的安全機構測試使用的1/8倍全功率粉紅噪聲(與9dB的有效峰值因數相當)相當于典型的最大音樂(lè )電平,不會(huì )引起任何失真。
安全機構向來(lái)以嚴謹和保守著(zhù)稱(chēng),對于一般的常規操作的使用者來(lái)說(shuō),電流消耗測量級別在1/8th功率是一個(gè)相當安全的指標。 |