在測試擴音機的性能時,常要用到三四種不同的曲線圖表。如何自這些圖表中判斷出一具擴音機的優劣,應是Hi-Fi迷們所亟欲了解的。下面我們就美國High Fidelity雜誌,在測試擴音機時所繪出的曲線圖,做為參考,說明它們所代表的意義。各圖表中的各項數字與曲線,都有一英文作代表,參照文中說明,當可明瞭它們的意義。
輸出功率(POWER OUTPUT)
這是主擴音機最基本的一張圖表,表明輸出功率及頻率響應等之關係。
A.頻率(赫)(Frequency in Hz)──圖下方,水平方向數字代表頻率,單位為赫茲(Hz),由於這張圖表中的曲線所代表的是擴音機的性能,所以它的頻率範圍不僅限於聽覺極限的二十至二萬赫的範圍。
B.分貝響應(Response in dB)──左側垂直數字,表示頻率響應的強弱變化,以分貝為單位。多以一固定值作為參考點,圖中以0分被作為參考。擴音器的頻率響應以愈接近直線愈佳,頻率範圍中任何一點,偏離0分貝參考值愈少愈佳。
C.一瓦輸出時之頻率響應(Frequency Response for 1 watt output)──性能良好的擴音器,對於所有輸入的音頻信號,都應當保持相同比例的放大倍數。在測驗這種特性時,係以一頻率不同,但強度完全相同的訊號輸入擴音機。並以一千赫的頻率,使輸出恰好為一瓦特的強度,定為0分貝,做為參考值。曲線上其他各點,即表示在不同的頻率下,偏離參考值的程度。理想的頻率響應,應當是與0分貝相重合的一條直線,兩端延伸到聽覺範圍以外。
在圖例中,於接近極低頻時,響應略形減弱,高頻段稍形升高,最後在二萬赫以上的聽覺範圍之外開始衰減。曲線下的數字,表示此擴音機的可用頻率範圍,以及偏離0分貝參考值的程度。此處例舉的數值為十二赫至八萬赫,在此範圍內,偏離0分貝的程度最大為+1dB及-3dB。
D.輸出範圍或功率頻寬(Power Bandwith)──仍以0分貝作為參考值,而以擴音機的額定輸出為基準(圖例中為每一聲道四十瓦)。曲線表示在額定總諧波失真(THD)程度下的輸出範圍,總諧波失真將在下圖中說明之。測試時所要測量的是在整個音頻範圍之內,失真度不超過額定值的最大功率輸出,圖例中額定總諧波失真是0.5% THD。由圖中可以看出,在頻率的中段,它的數值在0分貝線以上表示總諧波失真不到0.5%。至輸出功率達到額定的每一聲道四十瓦,才開始改變。而在頻率範圍的兩端,曲線降至0分貝以下表示在0.5%的失真限制下,輸出功率以不能達到額定的四十瓦,曲線的最後一點,定在失真不超過0.5%時,輸出功率低於額定值三分貝的地方。由於分貝是以對數值表示輸出功率減少一半,按圖例為二十瓦每一聲道。
E.各聲道的單獨輸出(Channels Individually)──單獨測驗一個聲道的輸出。利用示波器測出輸出功率到達何種程度時,波形的上下峰端開始有切割現象出現,顯示擴音機已超過負荷。圖中分別列出左右二聲道的情形,同時也列出在總諧波失真不超過額定值時(例中為0.5%),每一聲道最大的輸出功率有多少。所有以上測驗,都是在僅有一個聲道工作的情形下面測試。
F.兩聲道同時輸出(Channels Simul taneously)──立體擴音機在使用時,有多半都是兩聲道同時使用,很少只用一個聲道,因此在試驗時還要做一次兩聲道同時工作的測驗。測驗的項目和E項相同,只是改為兩聲道同時輸出相同的功率,而分別測量之。兩聲道同時輸出,與一聲道單獨輸出,功率的不同主要是受到電源部分的影響。在圖例中,雙聲道同時工作,最大的輸出是每一聲道達四十瓦;而只有一聲道輸出時,可達四十五瓦。
諧波失真(HARMONIC DISTORTION)
這張曲線圖用以示擴音機的輸出能力,以及逼真程度。
A.頻率(赫)(Frequency in Hz)──失真曲線,係以頻率高低為依據而繪出。例如,如果額定的總諧波失真(Total Harmonic Distortion,簡寫為THD)為0.5%,通常它所代表的意義是在一千赫時輸出的訊號含有0.5%的失真。在高傳真度工業中,常將聽覺的範圍延伸到二十至二萬赫。然而一般人不能聽到這樣廣的範圍,而且年歲愈長,對高音的聽覺愈遲鈍。根據統計,女人對高音的感受力要優於同年齡的男人。但不論你的聽覺範圍如何,對高低兩極端頻率的失真情形與中頻段(一千赫左右)的比較,仍然可以知道。因為中頻段較高低兩端的頻段,容易獲得較低的失真程度。
B.總諧波失真百分比(Percentage of THD)──表示出各頻率下的總諧波失真百分數,失真之中所含原輸入訊號中所沒有的成分。在電子線路之中,可能產生的失真種類甚多。諧波失真係原輸入訊號中所無的泛音,它的多少以百分比表示之,也就是不應有的聲音與當應有的聲音之比再乘以一百。在附圖的垂直軸上,有兩組數字,表示擴音機在兩種負荷情形下的失真程度。
C.全負荷總諧波失真(THD at rated power output)──圖例中之額定全負荷為每一聲道四十瓦。聲音的強弱,與輸出的功率成正比,聲音較強時所需的電力也較大。由於聲音本身也是一種能量,所以可以用音響瓦特(acoustic watt)測量之。圖中係以單聲道為準,並假設揚聲器的阻抗為八歐姆。圖例之擴音機,係按全負荷四十瓦輸出而繪出之失真曲線。在一千赫左右,失真約為0.1%,但在頻率的兩端失真略增加。
D.高低頻端失真(The Extreme Frequencies)──在音頻的高低兩端,尤其是高頻,失真有顯著的增加。高低音失真過多時,將與中頻失真同樣的令人不悅。圖例中,頻率一萬五千赫時,失真增加至0.5%;二十赫時為0.2%。當所有的條件相同時,立體擴音機左右二聲道的失真情形也相同,因為二者的線路是完全相同的。
E.左右聲道區別(Left & Right Channels)──實際上,擴音機左右二聲道所用的零件,不可能每一個都相同,數值上的微小差異,最後合成的結果將使二聲道的特性並不能完全一樣。因此,擴音機在測試失真時,也分開左右各試一次。圖例中,左聲道以實線代表,右聲道以虛線代表。圖中右聲道的高頻失真是大於左聲道。
F.半功率失真比(Half-Power Distortion rating)──品質良好的擴音機,在輸出到達額定全負荷以前,失真也不應到達額定值。當輸出較低時,失真率也應當同樣減低。因此在測試時,還要做一次輸出只有額定一半的失真情形。圖例的擴音機為每聲道二十瓦。左右二聲道也同樣的分別各測一次。
G.半功率失真曲線──當擴音機僅按半功率輸出時,失真也較低,由曲線上可以看出,在高頻的尾端,失真約為0.5%。而在一千赫附近時,失真極彽,幾乎已無法看出。品質良好的擴音機均如此。故有時常將垂直分劃擴大十倍,以便能更精確的顯示出百分比的二分之一或十分之一。有時失真也會低到測量儀器無法測出的程度,在這種情形下,沒有讀數的部份不再繪出曲線,因而有時中段會斷開,成為只有高低兩個部份。
互調(INTERMODULATION)
互調失真(Intermodulation Distortion)是擴音機所產生的另外一種失真,係一個高頻與一個低頻之間,相互發生調變作用,而引起的失真。
A.互調(Intermodulation)──音樂訊號之中所含的頻率,並不是單純的一個,而是高中低頻都有,極為複雜的混在一起及同時出現。在擴音機電路中,常會彼此發生作用,以和極差的形式造成一些不應有的頻率。例如有六十赫及七千赫兩個頻率同時輸入,則二者相互發生作用而產生6.940赫及7.060赫二個不應有的頻率。這兩個頻率,就稱之為互調失真。在實際測量互調失真時,所用的頻率是六十赫與七千赫。測驗時將此二信號按四與一之比輸入擴音器,也就是以一個六十赫的訊號及一個弱四倍的七千赫的訊號一同送入擴音器。而儀器所測量的,僅是二者的差6.940赫及和7.060赫,以定互調失真的程度。
B.輸出功率(Power Output)──互調失真的多少,也是隨輸出功率的強弱而變。因此,失真的曲線係依輸出功率的強弱而繪出,而不以頻率為依據。圖中水平線代表輸出功率的瓦特數。
C.互調失真百分比(Per Cent IM Distortion)──在真空管式擴音機中,互調失真常較總諧波失真為大;而在晶體管式擴音機中,情形適相反。圖例中,互調失真相當低,僅有在接近最大輸出時,使急遽增加。晶體管擴音器的輸出,均視揚聲器阻抗的大小而變。一般的高傳真度揚聲器多半均為八歐姆阻抗,但也有少數採用四歐姆或十六歐姆。因此,失真曲線亦以不同阻抗值而分別繪出。
D.八歐姆阻抗負荷──以實線表示。
E.四歐姆阻抗負荷──以點現表示。
F.十六歐姆阻抗負荷──以長短線表示。
圖例中以八歐姆阻抗負荷能獲得最大的輸出與最低的互調失真。採用十六歐姆阻抗揚聲器,擴音的輸出功率降低相當多,目前擴音機的特性均如此。當輸出功率超過額定值後,失真程度立即急遽增加。
G.低功率輸出──當輸出功率降至相當低時,互調失真也會稍形增加,當輸出低於圖中之一瓦特最低值時,失真仍將繼續增加,但較高輸出端緩慢。(因此,利用大功率擴音機,而以極低功率輸出時,並不是正確的用法)。
前置放大及音質控制(PRE-AMP. & TONE CONTROL)
前級擴音機之測量,以一伏特或1.5伏特(V)之額定輸出電壓為標準而進行測量。圖中水平方向為頻率,垂直方向為頻率響應的分貝值。
A.RIAA等化特性(RIAA Equalization)──當前級擴音機可以接用電磁是唱頭時,必須按照一定的方式,將低頻的振幅減弱,以免唱針擺動的角度過大;而且還要將高頻的振幅增強,以掩蓋唱片表面所產生的雜音。利用這種技術所刻出的唱片,唱針比較容易追隨音槽擺動,同時雜音的程度也較低。如果欲使這種唱片能夠非常近似於原來,前級擴音機的頻率響應必須要和柯片時的增減情形完全相反。這種重播等化特性(Playback Equalization)稱之為RIAA(Record Industry Association of America),是目前全世界通用的一種標準。圖例中說明電磁唱頭用的前級擴音部份的等化特性,與標準的RIAA特性相差多少。如果是一條直線,即表示二者完全相合。圖例中所表示的偏差,也非常之小。
B.偏差曲線──曲線下面所註明的偏差數值,如果在二十至二萬赫的音頻範圍內,不超過三分貝,則表示偏差不嚴重。
C.音質控制(Tone Control)──音質控制器可用以改變前級擴音機的頻率響應特性,以便配合室內的音響特性、錄音的情形、以及個人的偏好。一般前級擴音機多半設高低音控制各一,分別改變高音及低音的強弱。高於水平線的兩條實線曲線,表示高音及低音能夠增強的最大限度;低於水平線的兩條實線,表示高低音能夠減弱的限度。改變控制器的位置,就可以得到兩曲線之間的各種程度的變化。有些前級擴音機,又增設一中音控制器,可以調整中音的強弱。也有少數前級擴音機,將音頻分成多段而各別調整。
D.濾波器特性(Filters)──高頻濾波器的目的是用以濾除唱片表面的雜音、調頻電台或錄音帶的嘶聲等。低頻濾波器又稱為震動聲或轆聲濾波器(Rumble Filter),用以濾除唱機馬達震動所造成的雜音、或喇叭隔離不良所造成的音響回輸。然而濾波器所濾除的非僅是雜音,有一部分訊號也會受到衰減。設計良好的濾波器,應當對中頻段的影響非常少,而在靠近濾波器應當發生作用的高低頻兩端產生顯著的衰減作用。在圖例中,高頻濾波器再接近一萬赫時開始發生作用、高於一萬赫以後有極顯著得衰減。這種濾波器的特性,非常良好,與高音控制器逐漸減弱完全不同。低頻濾波器的情形也相似。
E.響度控制特性(Loudness Control)──音量低時,人耳對高低頻的感受較遲鈍,而在家欣賞音樂,聲音的強度必較現場演奏為低,因而常會感到低音不足,高音稍弱。所以有些前級擴音機又增加一個響度控制器,使音量較低時,低音與高音能夠維持較強的音量,而配合人耳的聽覺。音量愈低時,高低頻與中頻的強度相差也愈大。圖例表示音量控制器在九點位置,也就是指向左方的水平位置,高低頻增強的情形。點線表示在這種情形下,與最大音量時的偏差為若干。圖例所示在五十赫時增強九分貝,一萬赫增強三分貝。
以上四圖表與廠家及試驗室做測驗,也大同小異,讀者不難舉一反三,對其他測試圖表同樣能夠完全了解及分析。
轉載無線電技術第71期1976 怎樣看懂擴音機測試圖表？／鄭振邦
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