第七章 扬声器失真及其改善方法
关于放大电路失真现象的研究
模拟电子技术研讨论文放大电路失真现象的研究 学院：电子信息工程学院 专业：通信工程 学号： 学生： 指导教师：侯建军 2013年5月
目录 引言 (3) 1.失真类型及产生原因 (3) 1.1非线性失真 (3) 1.2线性失真 (3) 2.各类失真现象分析 (4) 2.1截止、饱和和双向失真 (4) 2.1.1截止、饱和失真理论分析 (4) 2.1.2饱和失真的Mutisim仿真 (4) 2.1.3双向失真分析及改善方案 (5) 2.2交越失真 (5) 2.2.1交越失真理论分析 (5) 2.2.2传统交越失真改善方案 (6) 2.2.3基于负反馈的改善方案 (6) 2.3不对称失真 (7) 2.3.1不对称失真概念 (7) 2.3.2不对称失真理论分析 (7) 2.3.3传统负反馈改善方案 (8) 2.3.4多级反相放大改善方案 (8) 2.4线性失真 (9) 2.4.1线性失真理论分析 (9) 2.4.2线性失真电路设计及改善方案仿真 (9) 3.用双级反相放大改善不对称失真的电路设计 (10) 4.总结 (11) 【参考文献】 (12)
放大电路失真现象的研究 （北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044） 摘要：失真问题是模拟电子技术中的一个重要问题，系统化解决失真问题，能够给放大电路在工程中的设计提供便利。本文简单地介绍了失真的类型，系统地介绍了各类失真现象产生的原因，同时设计了各类失真电路，给出了各类失真的改善方案，对部分失真问题进行了仿真实验。 关键词：非线性失真、线性失真、三极管放大电路、负反馈、Multisim仿真 引言 在放大电路中，其输出信号应当如实的反映输入信号，即他们尽管在幅度上不同，时间上也可能有延迟，但波形应当是相同的。但在实际电路中，由于种种原因，输入信号不可能与输入信号的波形完全相同，这种现象叫做失真。在工程上，电路的失真影响着放大电路的正常使用，在理论上对各种失真现象的原理的研究，有利于工程上快速检测出放大电路失真的原因，从而完善放大电路的设计。Multisim仿真软件支持模拟电路、数字电路及模数混合电路的设计仿真，仿真结果准确直观。利用Multisim进行仿真，方便了放大电路失真现象的理论研究。 1.失真类型及产生原因 放大电路产生失真的主要原因有两个，据此可以将失真分为两大类： ①非线性失真（nonlinear distortion）：晶体三极管等元件的工作点进入了特性曲线的非线性区，使输入信号和输出信号不再保持线性关系，这样产生的失真称为非线性失真。 ②线性失真（linear distortion）：放大器的频率特性不好，对输入信号中不同频率成分的增益不同或延时不同，这样产生的失真成为线性失真。 1.1非线性失真 非线性失真产生的主要原因来自三方面：第一是晶体三极管等特性曲线的非线性；第二是静态工作点位置设置的不合适；第三是输入信号过大。由于晶体三极管工作在非线性区而产生的非线性失真有5种：饱和失真、截止失真、双向失真、交越失真和不对称失真。 1.2线性失真 通常放大电路的输入信号是多频信号，由于放大电路中有隔直流电容、射极旁路电容、结电容和各种寄生电容，使得放大电路对信号的不同频率分量具有不同的增益幅值或者相对相移发生变化，就使输出波形发生失真，
音箱的摆放方法及技巧
1、直射式全频音箱尽量避免界面反射 直射式音箱是声音直接向外辐射的音箱，从理论上讲，它是一种扬声器直接与空气耦合音箱;从外观上看，它是一种扬声器喇叭口直接向外设置的音箱。这种音箱主要依靠声波的辐射特性，使扬声器直接向空间发送声能。在一般情况下，直射式音箱的低音辐射角度比高音辐射角度大，如果将音箱直接放在地面上，低音打到地上被反射后，传给听音者，而此时，由于音箱发出的直达声所走过的距离短于反射声所走过的距离，音箱低音的直达声先期到达人耳，反射声随后到达人耳，会出现低音“先来后到”的现象，导致低音重影。大家知道，低音成分的多寡对于声音的清晰度和可懂度的影响很大，而且低音本身就有浑浊之感，如果低音出现了重影，就会使声音听起来更加浑浊。 直射式音箱最好不要直接放在地面上，或位于紧靠墙角的位置，否则听音区听到的低音会被加重，并有含混不清之感。如果房间的地面采用对声音强反射的硬质光滑材料，那么低音浑浊现象会越发严重。 在实践中，可能会发现这种情况，在距离不高的房间中，用直射声音箱(尤其是全频直射式音箱)放音，经常会出现低音听起来浑浊的现象，而这种低音浑浊现象是用均衡器衰减声音中的低音成分所不可能解决的，声音中没有低音则已，一有低音声音声音就浑浊，其主要原因就是低音的反射声成分太多，低音存在 严重的重影现象。 为了充分减少低音反射的不良影响，在摆放直射式音箱时要采取以下两种措施之一：一是不要将音箱直接放在地面或位于紧靠墙角的位置，最好用金属架将音箱垫高40cm以上，摆放距侧墙大于40cm，距后墙大于20cm以上的位置，由于音箱距离反射界面较远，因此低音反射声被明显减少。 二是如果音箱前方地面为强反射材料(硬质光滑材料，如大理石地面)，将音箱直接放在地面时，也可以采取在音箱前铺吸音地毯的方法来吸收低音的反射声，但低音不可能被充分吸收，还存在少量的反射。 2、气流式低音音箱可以利用地面反射 气流式音箱是扬声器的声音不直接向外辐射的音箱，按照专业术语说，它是一种扬声器振膜(纸盘)不直接与空气耦合的音箱。在专业音响领域，气流式音箱一般为低音音箱。现代的气流式低音音箱采用了先进的空气动力学原理，利用只有低音才可能产生的大幅度振膜振动，实现强烈的空气气流变化，借助这种气流变化来加强低音的传播。气流式低音音箱不仅由于空气动力学特性使得低音传得更远，还由于其优异 的额声学特性式得低音更加丰厚动听。 气流式低音音箱从外观上能够很容易地被辨认出来，它是一种低音扬声器背面向外、正面向内(反扣)或不能直接看到低音扬声器正面的音箱，目前最常见的是扬声器内藏式低音音箱和扬声器反扣式低音音箱两种。它们主要依靠声音传播的气流特性，向空间连续不断地送出一个个低音气流团，借助于气流团来传播声波，而不是靠简单的波辐射特性向空气发送声能，低音可以传得更远。 气流式低音音箱在摆放和安装方面相对来说比较自由，即可以吊挂在空气，也可以直接放在地面上。 但一般地讲，将气流式低音音箱放在地面上效果会更佳，这是因为，气流式低音音箱采用气流传播的方式，故其低音带有一定的指向性，即使存在声辐射现象，但声辐射所占比例也很小，故达到反射界面后的反射声含量也很小，低音反射音量适度。低音音箱直接放在地面上，可以充分发挥地面的作用，相当于把地面作为低音号角的延伸，如此大的低音号角使得音箱的低音下限频率声音的声阻更加匹配，低音听起 来越发厚实、丰满。 3、听音区域要充分获得音箱的直达声 直达声是从音箱发出直接到达听音者的声音，其主要特点是音色纯正，即音箱发出的是什么样的声音，听音者听到的几乎就是什么样的声音。直达声没有经过房间的墙面、地面和顶面的反射，不存在由于室内装饰材料对声音反射后产生的声缺陷，它也不受室内声学环境的影响，所以音质有保证，声音保真度高。现代室内声学设计中有一个很重要的原则就是听音区域充分利用从音箱发出的直达声，尽量控制反射声。 就一个房间而言，判定听音区域是否能获得所有音箱发出的直达声的方法很简单，一般采用视觉法即可。在听音区域如果听音者能够看到所有音箱的整体，且位于所有音箱共同交叉辐射的区域就可以获得音
放大器的非线性失真
放大器的非线性失真 非线性失真是模拟电路中影响电路性能的重要因素之一。本章先从非线性的定义入手，确定量化非线性的一个度量标准，然后研究放大器的非线性失真及其差动电路与反馈系统中的非线性，并介绍一些线性化的技术。 12.1 概述 非线性的定义 电路非线性是指输出信号与输入信号之比不为一个常量，体现在输出与输入之间的关系不是一条具有固定斜率的直线，或体现为小信号增益随输入信号电平的变化而变化。 放大器的非线性定义：当输入为正弦信号时，由于放大器（管子）的非线性，使输出波形不是一个理想的正弦信号，输出波形产生了失真，这种由于放大器（管子）参数的非线性所引起的失真称为非线性失真。由于非线性失真会使输出信号中产生高次谐波成分，所以又称为谐波失真。 非线性的度量方法 1 泰勒级数系数表示法： 用泰勒级数展开法对所关心的范围内输入输出特性用泰勒展开来近似： )()()()(33221 +++=t x t x t x t y ααα （12.1） 对于小的x ，y (t)≈α1x ，表明α1是x ≈0附近的小信号增益，而α2，α3等即为非线性的系数，所以确定式(12.1)中的α1，α2等系数就可确定。 2 总谐波失真（THD ）度量法： 即输入信号为一个正弦信号，测量其输出端的谐波成分，对谐波成分求和，并以基频分量进行归一化来表示，称为“总谐波失真”(THD )。 把x(t)=Acosωt 代入式(12.1)中，则有： +++ ++ =+++=)]3cos(cos 3[4 )]2cos(1[2 cos cos cos cos )(3 32 213332221t t A t A t A t A t A t A t y ωωαωαωαωαωαωα （12.2） 由上式可看出，高阶项产生了高次谐波，分别称为偶次与奇次谐波，且n 次谐波幅度近似正比于输入振幅的n 次方。例如考虑一个三阶非线性系统，其总谐波失真为： 2 3312 33222) 43()4()2(THD A A A A αααα++= （12.3） 3 采用输入/输出特性曲线与理想曲线（即直线）的最大偏差来度量非线性。 在所关心的电压范围[0 V i,max ]内，画一条通过实际特性曲线二个端点的直线，该直线就为理想的输入/输出特性曲线，求出它与实际的特性曲线间的最大偏差ΔV ，并对最大输出摆幅V o,max 归一化。即在如图12.1所示。
营造最佳的听音环境 正确的音箱摆放技巧
随着社会影音娱乐需求的日益增长，人们对音响系统的“听感”提出了更高的要求。普通消费者往往通过更换、升级音箱来达到提高“听感”的目的。特别是对于一些音箱发烧友来说，他们动辄投入上千上万的资金到音响系统中，以提高系统音质。然而，正当人们把心思放在花更多的钱买更好的音箱时，而忽视的音箱的摆放问题。 音箱摆放位置的不同，将会直接影响到声音的平衡性、声场的深度和环绕声效以及重低音的效果等。正确而有效的摆放方法，有助于优化音箱的声音效果，不花一分钱就达到“升级”音箱的目的。 1、音箱的正确摆放 根据房间声学环境（如房间的大小、房间的封闭性及装饰）的不同，音箱的摆放方法也会有所差异，所以，你可以尝试音箱系统的各种不同的摆放方法，直到你感觉已获得最佳音效为止。 从目前音箱的声道结构来看，大致有2.0书架式双声道和2.1、4.1、5.1、7.1等X.1声道音箱，它们各自对应的音箱数目也就有2、3、5、6、8个之分。这样，如何正确地摆放它们、使之按照你的愿望发出“天籁之音”，就不是一件简单甚至可以忽视的事情了。尤其是多声道音箱系统，它最主要的目的就是为了建立一个声音定位准确且完整的音场，这对于PC影院更是一项基本的要求，而要达到目的就有赖于音箱的正确摆放。
对于音箱的摆放方法，目前也是多种多样的。比如有杜比实验室推荐的“专业”摆法，有常见的七种典型居室空间摆法，即所谓的轴线内侧法、正三角形法、三一七比例法、三三一比例法、长后墙摆法、贴墙摆法和菱形摆法等。下面我就按照目前音箱的声道结构类型，结合这些常见的音箱摆放方法进行通俗的阐述。 （1）书架式2．0音箱的基本摆放 最典型的就是“正三角形法”，这种摆法要求将一对音箱面向聆听者一字排开，摆放在显示器两侧，两音箱之间的距离应当在1.5~2米为宜。注意音箱应与后墙、侧墙相隔一定距离（20~50厘米以上），因为一般的2.0音箱的倒相孔都是后置的，如果音箱紧靠着后墙，倒相孔中的声波不能完全放出，声场的效果就会大打折扣，有些音箱更是必须借助墙壁的反射、叠加、混音才会有较好的低音效果。音箱也不要离侧墙太近，以防侧墙体的反射作用改变了声波的传播方向与强度而影响音质。然后使音箱与聆听者构成一个45°角的正三角形，并尽量使三者在同一平面上，聆听者坐在所谓的“皇帝位”上，即可得到最佳听音位置和回放声效。除了角度不变外，这个正三角形可大可小。房间小、后级功率不大时正方形小些；房间大、后级功率大时正三角形就可扩大些。
以各个不同角度划分专业音响中音箱种类
以各个不同角度划分专业音响中音箱种类 来源：中国数字视听网 一、按使用场合来分：分为专业音箱与家用音箱两大类。 家用音箱一般用于家庭放音，其特点是放音音质细腻柔和，外型较为精致、美观，放音声压级不太高，承受的功率相对较少。专业音箱一般用于歌舞厅、卡拉OK、影剧院、会堂和体育场馆等专业文娱场所。一般专业音箱的灵敏度较高，放音声压高，力度好，承受功率大，与家用音箱相比，其音质偏硬，外型也不甚精致。但在专业音箱中的监听音箱，其性能与家用音箱较为接近，外型一般也比较精致、小巧，所以这类监听音箱也常被家用HI-FI音响系统所采用。 二、按放音频率来分：可分为全频带音箱、低音音箱和超低音音箱。 所谓全频带音箱是指能覆盖低频、中频和高频范围放音的音响。全频带音箱的下限频率一般为30Hz-60Hz，上限频率为15KHz-20KHz。在一般中小型的音响系统中只用一对或两对全频带音箱即可完全担负放音任务。低音音箱和超低音音箱一般是用来补充全频带音箱的低频和超低频放音的专用音箱。这类音箱一般用在大、中型音响系统中，用以加强低频放音的力度和震撼感。使用时，大多经过一个电子分频器（分音器）分频后，将低频信号送入一个专门的低音功放，再推动低音或超低音音箱。 三、按用途来分：一般可分为主放音音箱、监听音箱和返听音箱等。 主放音音箱一般用作音响系统的主力音箱，承担主要放音任务。主放音音箱的性能对整个音响系统的放音质量影响很大，也可以选用全频带音箱加超低音音箱进行组合放音。 监听音箱用于控制室、录音室作节目监听使用，它具有失真小、频响宽而平直，对信号很少修饰等特性，因此最能真实地重现节目的原来面貌。返听音箱又称舞台监听音箱，一般用在舞台或歌舞厅供演员或乐队成员监听自己演唱或演奏声音。这是因为他们位于舞台上主放音音箱的后面，不能听清楚自己的声或乐队的演奏声，故不能很好地配合或找不准感觉，严重影响演出效果。一般返听音箱做成斜面形，放在地上，这样既可放在舞台上不致影响舞台的总体造型，又可在放音时让舞台上的人听清楚，还不致将声音反馈到传声器而造成啸叫声。 四、按箱体结构来分：可分为密封式音箱、倒相式音箱、迷宫式音箱、声波管式音箱和多腔谐振式音箱等。 其中在专业音箱中用得最多的是倒相式音箱，其特点是频响宽、效率高、声压大，符合专业音响系统音箱型式，但因其效率较低，故在专业音箱中较少应用，主要用于家用音箱，只有少数的监听音箱采用封闭箱结构。密封式音箱具有设计制作的调试简单，频响较宽、低频瞬态特性好等优点，但对拨声器单元的要求较高。目前，在各种音箱中，倒相式音箱和密封式音箱占著大多数比例，其他型式音箱的结构形式繁多，但所占比例很少。 1、密闭式音箱（ClosedEnclosure）是结构最简单的扬声器系统，1923提由FrederICk 提出，由扬声器单元装在一个全密封箱体内构成。它能将扬声器的前向辐射声波和后向辐射
扬声器特性
低音扬声器详解 威威 低音扬声器详解 作者：宋小威（网名：威威） 首先我们先看看低频扬声器的基本结构。图一是低音扬声器的构造图： 扬声器构造Array 重点谈谈扬声器的关键部件——振膜。振膜俗称：纸盆 在扬声器中，振膜对音质有至关重要的影响。其关键技术就在这张“纸”上！对振膜的要求包括以下三个方面 （一）从稳态振动方面考虑： 从稳态振动方面考虑，对振膜的基本要求在物理特性方面有如下三条： （1）要求扬声器重放频带尽可能宽。此时要求弹性率E/ρ尽量大。这里的E代表振膜材料的弹性模量，指材料应力增量与应变增量之比，也叫做：“杨氏模量”。 度，都会提高频率上限。 （2）要求扬声器失真小，因此要求振膜的弯曲刚性大。这就要求振膜质地坚挺，尽量减小振膜的分割振动。对于振膜来说，在输入到扬声器的频率较低时，可
活塞振动。随着频率的升高，从振膜中部到边缘的振动传播时间就不能忽略不计了。这时就不能认为它是一个活塞，而是要分割成若干部分，每部分以不同振幅低音扬声器不是不能发出高音，而是高音集中在扬声器的中部。越是高频越是集中在中部。由于高频的振动集中在中部，所以高频的辐射角度很小。早期的双纸一个小的纸盆，使高音通过这个小纸盆发出，它起到增加高频辐射角度的作用。 （3）要求振膜有适当的内阻尼。内阻尼也叫内摩擦，是指材料在受到不断涨落的应力后，机械能转化为热能的现象。 （二）从瞬态振动方面考虑： 如果一个脉冲信号加到扬声器上，起始阶段，扬声器振动也不会马上响应，要有一个上升时间。而终止信号后，扬声器的振动不会马上停下来，要有一个滞后过称之为“前沿瞬态响应”和“后沿瞬态响应”。这两个瞬态响应与振膜的材料有密切的关系。同时它与连接扬声器功放的阻尼系数也密切相关。 （三）从可靠性角度考虑： （1）防潮性能：扬声器可能工作在潮湿的环境，要求振膜具有防潮性能。 （2）湿强度性能：纸制振膜在潮湿、水浸的条件下，强度会大幅度降低。因此要求此类振膜具有湿强度性能。 （3）防霉性能：要求振膜材料具有防霉变性能。 （4）其他：外观色泽令人感觉舒适、经久耐用。 以下是扬声器的各项指标简述： 1.额定阻抗Z 扬声器的阻抗是一个感性加容性加直流电阻的矢量和。对于交流信号而言，它的阻抗是随着频率变化而变化的，其典型的阻抗曲线如图二所示。阻抗最小值即为额定阻抗值。它是计算分频器和放大器输出功率的主要依据。 2.音圈直流电阻用Re表示。音圈的直流电阻均比额定阻抗小，一般为额定阻抗的0.85倍左右。例如：8Ω的扬声器的直流电阻为：Re=8×0.85=6.8Ω 3.谐振频率fo谐振频率指的是扬声器在自由声场中低频段阻抗值达到最大值的时候所对应的频率（见图二）fo的值与扬声器的口径及音圈的长度有关，口径大音圈、长冲程的fo一般都比较低。低音扬声器的fo一般都在18-80Hz的范围内。 4.总Q值Qts 它反映了扬声器fo附近的振动系统的阻尼状态，是决定扬声器低频特性的重要参数。 5.谐振阻抗Zmax 谐振阻抗指的是扬声器fo处的阻抗值。
扬声器系统的性能指标
1、声压频率特性：一个性能优越的扬声器系统，它的重放频带范围，理想情况下应该在人耳能听到的16-20kHz频率范围。结合较大声压级的超低音重放、尽量减少失真的要求，一般都把重放频率范围设定为30-20kHz，而且希望系统在各个听音点的响应特性尽量均匀。通俗地讲就是，在整个听音环境里，每个地方听到的声音大小都是一样的。 2、指向性和指向频率特性：在扬声器系统正面轴向水平30度和60度方向上测得的频率特性叫做该系统的指向频率特性，指向性指的是扬声器系统输出的声压级随声音辐射方向变化的特性。它受分频点频率、音箱结构形式、扬声器配置方法和分频网络元件值等因素的影响。所用的扬声器种类不同时，低音、中音和高音辐射到空间的指向性、声平衡性等特性都不相同。 3、最大输出声压级：扬声器系统的输出声压级与扬声器一样，是指在输入1W噪声电压信号的条件下，将标准测量传声器放在扬声器正面1m处测得的声压级的算术平均值。使用扬声器系统时，在某个距离上系统的声压量是否满足要求，都是用最大输出声压级这个参数来衡量的。 4、阻抗特性：扬声器系统的电气阻抗特性由所用扬声器单元的种类、性能以及分频网络元件等许多因素决定。针对不同的频率点，阻抗会不相同，一般用阻抗频率特性曲线来表示系统的阻抗特性。扬声器系统结构形式不同，阻抗特性也有明显变化。 5、谐波失真特性：扬声器系统的谐波失真特性与单个扬声器单元的谐波失真特性不同，它是由各个低音、高音等单元的失真特性综合而成的，而且还和音箱箱体、分频元件等有直接关系。这就要求在设计、使用扬声器系统时，应该根据实际情况，在重放频带内尽量使失真减小到最低值。否则，扬声器系统的失真特性会不理想。 6、耐输入能力：加到扬声器系统上的输入信号是通过分频器将低音、高音分开后，分别供给各个扬声器单元的，所以加在每个单元上的输入信号的大小是不同的。从系统整体性能考虑，主要是要限制集中于高频段的连续信号，防止高音扬声器单元过载损坏；低音、中音扬声器单元应该考虑能输入功率比较大的信号。
音箱的摆放
音箱位置摆放的学问 人是听觉的主体，正确摆放音箱的位置是获得良好听觉效果重要的一步。如果把 4.1的音箱堆放在一块，怎么能感受到3D环绕音效呢？因此，音箱摆放位置，特别对于多声道音箱来说可谓是至关重要的。 2.0声道音箱摆放 对于2.0声道音箱而言，人应该处在两个音箱连接线段的垂直平分线上，且人到音箱的距离应比音箱的间距大一些。两音箱相距一米到一米五左右。如果将它们放在电脑两侧，间距显然过小，这样营造的声场过窄，此时双耳离音箱也过近，听到的以直接声为主，墙壁的反射声为辅。由于普通的木制音箱都是一个电容分频，高低音喇叭有1/4的相位差，两个喇叭发出的声音在理论上是不同步的，因此人到音箱的距离越近效果就越明显。 此外如果相距太近，能清晰地听到高低音发自两个不同的喇叭，得到的音色不自然、不和谐；人与音箱相距若有一定距离，直接听到的声音与反射声能有效地融合，能切实地感受到声场的宽度与广度，听到的声音也能更柔和、自然。在此建议大家将音箱放于电脑的侧后方，与聆听者最少要有2米的距离，或者延长音箱的输入线，把音箱放在人的侧后方，然后前后移动找到最佳的听音位置。 多声道音箱摆放 对于多声道音箱来说，通常我们需要将低音炮摆放在墙角，喇叭口面对墙壁。卫星音箱放在同一平面上，喇叭口指向听者；左右两个前置音箱位于显示器稍前方，并与座位形成等边三角形；后置音箱与座位的距离是前置音箱距离的一半，且其水平倾角是前置音箱倾角的两倍。比如，后置音箱与座位的距离若是15厘米，水平倾角是10度，那么前置音箱与座位的距离就是30厘米，水平倾角是5度。 总之，卫星音箱营造的应该是一个3D环绕声音氛围，而不是仅仅让听者判断声音是从哪个音箱发出来的。 在高度方面，我们也需要注意，因为绝大多数音箱的音色会随位置的高低而有所变化，放在地上和放在桌上的音色不会相同。通常书架式音箱以放在桌上为宜，立式音箱放在地上并架起为宜，这时要将低音喇叭的高度尽可能地提高，最好与聆听者的双耳处于同一水平线上，这也是为什么一些落地式音箱要把低音喇叭设计在上方的原因。 音箱与环境的关系 声音与环境的关系也很大，一间专业的试音室可是造价不菲。房间的墙壁对音色的整体效果有不小的影响：音箱靠近墙壁，低音声波经过墙壁的反射后被人耳听到，同时它所发出声波的低频部分会更有效地带动周围的墙壁与喇叭一起振动，这样声音的低音部分就会得到加强，使声音更加浑厚凝重而富有感染力，所以音箱越贴近墙角放置，人所听到的低音效果越强。一些音箱则必须要借助墙壁的帮助才会有较好的低音效果，位置放的离墙远了，低音便变得单薄、空洞了。 普通的低档木制音箱也需要借助墙壁来提升低音效果的不足。低音炮也是如此，它的摆放位置其实是很随便的，因为低音的方向性不强，即与高音相比更难分辨它的方向来源，所以不妨把它放在墙角，不必一定要正对着听者。导相孔朝前的音箱是无所谓的，摆放导相孔朝后的音箱时切忌后面紧靠着墙，因为那样，导相孔中的声波不能完全放出，得到振动的只
音频功放失真及常见改善方法
音频功放失真及常见改善方法 无论是电失真还是声失真，按失真的性质来分，主要有频率失真和非线性失真两种。 引起信号各频率分量间幅度和相位的关系变化，仅出现波形失真，不增加新的频率成分，属于线性失真。 谐波失真(THD)、互调失真(IMD)等可产生新的频率成分，或各频率分量的调制产物，这些多余产物与原信号极不和谐，引起声音畸变，粗糙刺耳，这些失真属于非线性失真。 1.谐波失真谐波失真是由功放中的非线性元器件引起的一种失真。这种失真使音频信号产生许多新的谐波成分，叠加在原信号上，形成了波形失真的信号。将各谐波引起的失真叠加起来，就是总谐波失真度，其值常用输出信号中的所有谐波均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。在这里，基波信号就是输入信号，所有谐波信号为由非线性失真引入的各次谐波信号。显然，该百分数越小，谐波失真越小，电路性能越好。 目前，Hi-Fi功放的谐波失真一般控制在0.05%以下，许多优质功放的谐波失真已小于0.01%，而专业级音频功放的谐波失真度一般控制在0.03%以下。事实上，当总谐波失真度小于0.1%时，人耳就很难分辨了。另需说明的是，对于一台指定的音频功放而言，例如，某音频功放的总谐波失真指标表示为THD<0.009%(1W)。初看起来，似乎总谐波失真很小，但它只是在输出功率为1W时的总谐波失真，这与在有关标准要求的测量条件下所得的总谐波失
真值是不同的。所以，在标明音频功放的总谐波失真指标时，一般都会注明测量条件。 众所周知，人的听觉系统是极其复杂的，有时谐波失真小的功放不如谐波失真大的耐听，这种现象的原因是多方面的。其中，与各次谐波成分对音质的影响程度不同有直接关系。尽管石机与胆机的稳态测试数据相同，但人们总觉得胆机的低音醇厚激荡、中音明亮圆润、高音纤细清澈，极为耐听; 石机则低频强劲有力，中高频通透明亮，但高频发毛，声音生硬，音色偏冷。经频谱分析发现，石机含有大量的奇次谐波，奇次谐波给人耳造成刺耳难听的感觉;胆机则含有丰富的偶次谐波，而人耳对偶次谐波不敏感。此外，人耳对偶次谐波失真分辨力较低，对高次谐波却非常敏感，这也是上述现象的重要原因之一。 降低谐波失真的办法主要有：1)施加适量的电压负反馈或电流负反馈;2)选用fT高、NF小、线性好的放大元器件;3)尽可能地提高各单元电路中对管的一致性;4)采用甲类放大方式，选用优秀的电路程式;5)提高电源的功率储备，改善电源的滤波性能。 2.互调失真两种或多种不同频率的信号通过放大器后或扬声器发声时互相调制而产生了和频与差频以及各次谐波组合产生了和频与差频信号，这些新增加的频率成分构成的非线性失真称为互调失真。 通常，将两个振幅按一定比例(多取4:1)的高低频信号，混合进入电路，新产生的非线性信号的均方根值与原较高频率信号的振幅之比的百分数来量度互调失真，即互调失真的大小，可用互调产物电平与额定信号电平的百分
专业音响中音箱的分类特点
专业音响中音箱的分类特点 音箱的分类方法很多，在专业音响中常见分类如下： 1.按使用场合来分：分为专业音响与家用音箱两大类。家用音箱一般用于家庭放音，其特点是放音音质细腻柔和，外型较为精致、美观，放音声压级不太高，承受的功率相对较少。专业音响一般用于会议室、KTV包房、影剧院、会堂和体育场馆等专业文娱场所。一般专业音箱的灵敏度较高，放音声压高，力度好，承受功率大，与家用音箱相比，其音质偏硬，外型也不甚精致。但在专业音箱中的监听音箱，其性能与家用音箱较为接近，外型一般也比较精致、小巧，所以这类监听音箱也常被家用HI-FI音响系统所采用。 2.按放音频率来分：可分为全频带音箱、低音音箱和超低音音箱。所谓全频带音箱是指能覆盖低频、中频和高频范围放音的音响。全频带音箱的下限频率一般为30Hz-60Hz，上限频率为15KHz-20KHz。在一般中小型的音响系统中只用一对或两对全频带音箱即可完全担负放音任务。低音音箱和超低音音箱一般是用来补充全频带音箱的低频和超低频放音的专用音箱。这类音箱一般用在大、中型音响系统中，用以加强低频放音的力度和震撼感。使用时，大多经过一个电子分频器（分音器）分频后，将低频信号送入一个专门的低音功放，再推动低音或超低音音箱。 3.按用途来分：一般可分为主放音音箱．监听音箱和返听音箱等。主放音音箱一般用作音响系统的主力音箱，承担主要放音任务。主放音音箱的性能对整个音响系统的放音质量影响很大，也可以选用全频带音箱加超低音音箱进行组合放音。 监听音箱用于控制室、录音室作节目监听使用，它具有失真小、频响宽而平直，对信号很少修饰等特性，因此最能真实地重现节目的原来面貌。返听音箱又称舞台监听音箱，一般用在舞台或歌舞厅供演员或乐队成员监听自己演唱或演奏声音。这是因为他们位于舞台上主放音音箱的后面，不能听清楚自己的声或乐队的演奏声，故不能很好地配合或找不准感觉，严重影响演出效果。一般返听音箱做成斜面形，放在地上，这样既可放在舞台上不致影响舞台的总体造型，又可在放音时让舞台上的人听清楚，还不致将声音反馈到传声器而造成啸叫声。 4. 按箱体结构来分：可分为密封式音箱、倒相式音箱、迷宫式音箱、声波管式音箱和多腔谐振式音箱等。其中在专业音箱中用得最多的是倒相式音箱，其特点是频响宽、效率高、声压大，符合专业音响系统音箱型式，但因其效率较低，故在专业音箱中较少应用，主要用于家用音箱，只有少数的监听音箱采用封闭箱结构。密封式音箱具有设计制作的调试简单，频响较宽、低频瞬态特性好等优点，但对拨声器单元的要求较高。 目前，在各种音箱中，倒相式音箱和密封式音箱占著大多数比例，其他型式音箱的结构形式繁多，但所占比例很少。 1、密闭式音箱（Closed Enclosure）是结构最简单的扬声器系统，1923提由FrederICk 提出，由扬声器单元装在一个全密封箱体内构成。它能将扬声器的前向辐射声波和后向辐射声波完全隔离，但由于密闭式箱体的存在，增加了扬声器运动质量产生共振的刚性，使扬声器的最低共振频率上升。密闭式音箱的声色有些深沉，但低音分析力好，使用普通硬折环扬声器时，为了得到满意的低音重放，需要采用容积大的大型箱体，新式的密闭音箱大多选用Q值适当的高顺性扬声器。利用封闭在箱体中的压缩空气质量的弹性作用，尽管扬声器装在较小的箱体中，锥盆后面的气垫会对锥盆施加反动力，所以这种小型密闭式音箱也称气垫式
扬声器的主要性能指标
扬声器的主要性能指标 扬声器的主要性能指标有：灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数。 1、额定功率 扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。标称功率称额定功率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。为保证扬扬器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率的2~3倍。 2、额定阻抗 扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。 3、频率响应 给一只扬声器加上相同电压而不同频率的音频信号时，其产生的声压将会产生变化。一般中音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产生的声压较小。当声压下降为中音频的某一数值时的高、低音频率范围，叫该扬声器的频率响应特性。理想的扬声器频率特性应为20~20KHz，这样就能把全部音频均匀地重放出来，然而这是做不到的。每一只扬声器只能较好地重放音频的某一部分。 4、失真 扬声器不能把原来的声音逼真地重放出来的现象叫失真。失真有两种：频率失真和非线性失真。频率失真是由于对某些频率的信号放音较强，而对另一些频率的信号放音较弱造成的，失真破坏了原来高低音响度的比例，改变了原声音色。而非线性失真是由于扬声器振动系统的振动和信号的波动不够完全一致造成的，在输出的声波中增加一新的频率成分。 5、指向特性 用来表征扬声器在空间各方向辐射的声压分布特性，频率越高指向性越狭，纸盆越大指向性越强。 （资料来源：中国联保网）
谈谈音频功放失真及常见改善方法
谈谈音频功放失真及常见改善方法(yiya) 谈谈音频功放失真及常见改善方法 音频功放失真是指重放音频信号波形畸变的现象，通常分为电失真和声失真两大类。电失真就是信号电流在放大过程中产生了失真，而声失真是信号电流通过扬声器，扬声器未能如实地重现声音。 无论是电失真还是声失真，按失真的性质来分，主要有频率失真和非线性失真两种。其中，引起信号各频率分量间幅度和相位的关系变化，仅出现波形失真，不增加新的频率成分，属于线性失真。而谐波失真（THD）、互调失真（IMD）等可产生新的频率成分，或各频率分量的调制产物，这些多余产物与原信号极不和谐，引起声音畸变，粗糙刺耳，这些失真属于非线性失真。在这里，分别对谐波失真、互调失真、瞬态互调失真（TIM）、交流接口失真（IHM）等加以讨论。 １．谐波失真 谐波失真是由功放中的非线性元器件引起的一种失真。这种失真使音频信号产生许多新的谐波成分，叠加在原信号上，形成了波形失真的信号。将各谐波引起的失真叠加起来，就是总谐波失真度，其值常用输出信号中的所有谐波均方根值与基波电压有效值之比的百分数来表示。在这里，基波信号就是输入信号，所有谐波信号为由非线性失真引入的各次谐波信号。显然，该百分数越小，谐波失真越小 ，电路性能越好。目前，Ｈｉ－Ｆｉ功放的谐波失真一般控制在0.05%以下，许多优质功放的谐波失真已小于0.01%，而专业级音频功放的谐波失真度一般控制在0.03%以下。事实上，当总谐波失真度小于0.1%时，人耳就很难分辨了。另需说明的是，对于一台指定的音频功放而言，例如，某音频功放的总谐波失真指标表示为THD<0.009%(1W)。初看起来，似乎总谐波失真很小，但它只是在输出功率为1W时的总谐波失真，这与在有关标准要求的测量条件下所得的总谐波失真值是不同的。所以，在标明音频功放的总谐波失真指标时，一般都会注明测量条件。 众所周知，人的听觉系统是极其复杂的，有时谐波失真小的功放不如谐波失真大的耐听，这种现象的原因是多方面的。其中，与各次谐波成分对音质的影响程度不同有直接关系。尽管石机与胆机的稳态测试数据相同，但人们总觉得胆机的低音醇厚激荡、中音明亮圆润、高音纤细清澈，极为耐听；石机则低频强劲有力，中高频通透明亮，但高频发毛，声音生硬，音色偏冷。经频谱分析发现，石机含有大量的奇次谐波，奇次谐波给人耳造成刺耳难听的感觉；胆机则含有丰富的偶次谐波，而人耳对偶次谐波不敏感。此外，人耳对偶次谐波失真分辨力较低，对高次谐波却非常敏感，这也是上述现象的重要原因之一。 降低谐波失真的办法主要有： 1)施加适量的电压负反馈或电流负反馈；2)选用ｆT高、NF小、线性好的放大元器件；3)尽可能地提高各单元电路中对管的一致性；4)采用甲类放大方式，选用优秀的电路程式；5)提高电源的功率储备，改善电源的滤波性能。 2．互调失真 两种或多种不同频率的信号通过放大器后或扬声器发声时互相调制而产生了和频与差频以及各次谐波组合产生了和频与差频信号，这些新增加的频率成分构成的非线性失真称为互调失真。通常，将两个振幅按一定比例（多取4:1）的高低频信号，混合进入电路，新产生的非线性信号的均方根值与原较高频率信号的振幅之比的百分数来量度互调失真，即互调失真的大小，可用互调产物电平与额定信号电平的百分比来表示。此值越大，互调失真越大。显然，互调失真度的大小与输出功率有关。由于新产生的这些频率成分与原信号没有相似性，因而较小的互调失真也很容易被人耳觉察到，听起来感到又尖、又刺耳，且伴有“声染色”现象。也就是说，互调失真带来的影响，会使整个重放系统的声场缺乏层次感，清晰度下降。在Hi-Fi功放中，总希望互调失真
[扬声器的种类和基本技术参数]扬声器有些种类
[扬声器的种类和基本技术参数]扬声器有些种类现代电影技术 No 17/xx ADVANCED MOTION PICTURE TECHN OLOGY 设备介绍与分析 扬声器的种类和基本技术参数 国家广电总局电影技术质量检测所张金亮 现今, 数字立体声电影院及礼堂音响系统质量已有很大提高, 并日益受到重视。扬声器在音响系统中, 起着很大作用, 因此, 了解扬声器的种类、掌握扬声器的各项技术性能, 是正确选择与使用扬声器的必要条件。 扬声器俗称喇叭, 是一种将电能转化为声能, 并将它辐射到空气中的电声换能器件。电影的还音系统需要使用扬声器将影片上录制的声音信号播放出来。 扬声器有不同的种类, 通常分类有三种方法:1、按驱动方式分类
(1) 电磁式(如图1所示) 。原理是声源信号磁化了的振荡部分与磁体的磁性相互吸引和排斥, 产生驱动 图 1 容扬声器。它是利用加到电容器极板上的静电场产生机械力的原理做成的扬声器, 其结构即由一个固定电极和一个可动电极形成的电容器构成。其作用原理是, 在两个电极间需要加一 固定直流电压(极化电压, 亦称之为偏压) , 使之产生一个固定静电场。当由放大器输出的音频信号电压加到两电极上时, 由于其间所产生的交变电场与固定静电场发生相互作用, 形成交变的脉动电压, 则电极间有一个与声频电压相应的交变力, 使可动电极随之振动, 与空气耦合而辐射声波。可动电极一般是在塑料膜上喷镀一层导电金属制成; 现在已经出现了省去极化电源而用薄膜驻极体做成的静电扬声器。 静电扬声器的优点是整个振膜同相振动, 振膜轻, 失真小, 可以重放极为清脆的声音, 有很好的解析力、细节清楚、声音逼真。它的
音箱的音腔计算方法
ASW计算公式开口腔计算公式：V A = (2S x Q。)² x V AS(L) 通带纹波系数是带通式音箱的重要设计参数。选取合适的封闭腔带通Q值QB，查表得出fL和fH，用f。/Q。分别乘以这两个系，求出音箱频响曲线上下降3dB的两个频率点，要求与设计值相符。带通Q值越高，音箱的灵敏度越高，但通频带越窄；带通Q值取得越低，音箱的灵敏度越低，但通频带越宽。导相管的调振频率fB = QB x ( f。/ Q。) 导相管长度L=[(c²S]/(4*3.14²*fb²*V)] -0.82*S?² 密封腔计算公式：VB = V AS / a 顺性比a = (QB² / Q。²) – 1 箱体总容积为V = VA + VB 单腔倒相式音箱计算公式 1.低频扬声器单元的品质因数Q。、谐振频率f。及等效容积V AS是决定音箱低频响应的重要参数。品质因数Q。、谐振频率f。及等效容积V AS由喇叭供应商给出，或自己根护喇叭的基本性能参数进行公式计算，在已知品质因数Q。、谐振频率f。的前提下计算VAS。2.箱体容积计算公式：VB = V AS / a 箱体顺性比a值可由倒相音箱设计图表查出(91页图3-9)，设QL=7。也可由下面的简表进行估算，如下表：3.确定倒相管截面积。 4.确定导相管长度，可用公式：L=[(c²S]/(4*3.14²*fb²*V)] -0.82*S?² 5.音箱的调整要点：原则是将倒相箱的谐振频率调整到最合适的频率点，使音箱的低频响应平坦。调整音箱的系统品质因数，使音箱的低音深沉，听起来即不干涩也不混浊；调整分频网络的分频点和相位特性，使音箱各频段的声压均匀，频率响应曲线平坦。一般的设计流程多媒体音箱并不是简单的将功放音箱结合到一块，因为使用环境上的不同，所以在设计上也应该注意到这个问题。但是很少有厂家注意到这个问题，这些厂家大多只是注意到了音箱外表的美与丑，根本没有考虑到音箱的工作环境，也就是说根本没有进行正确的音箱设计，所以其音质平平也就不足为奇了。有关这个问题以前曾先生写过不少文章，大家可以参看，我在此着重的谈一谈作为一款高质量重放声音的多媒体音箱的具体的设计过程，以及如何处理在设计时所遇到的问题。一选择合适的单元多媒体音箱工作状态处于近场小环境听音，因此决定了我们只能使用小容积箱体，选择小口径单元，这要求单元拥有合理的重放声压，以及足够宽的重放带宽。但从性能价格比来看，在中高档多媒体音箱中还是采用稍大一些口径的单元为好，4.5寸的口径可以认为是最易于做到性能价格比的一种尺寸，同时如果要生产高保真产品的话5寸是一种不错的口径。我觉得现在的多媒体音箱大都体积偏小，不过惠威的M200是一种不错的入门产品。我认为现代多媒体音箱应该将箱体控制在4--8升之间，当然还要与相关参数相配合，也就是我们常说的Thiele-Small参数一定要合适，而不是片面的夸大某一参数。由于低音单元口径小，所以更应该注意低频大动态性能，因为低音单元的震动系统最大线性位移量即反映了扬声器系统的大动态性能。如线性位移量偏小，则在高声压级大动态时，不但低音不能有效重放而且各种失真也会增大，特别是影响音质的奇次谐波失真。现在大多数多媒体音箱的磁路设计也欠佳，磁体小，上下夹板导磁率低，对振盆控制能力低，因此而引起的非线性失真也较大。因此在现代多媒体音箱中的总的失真率将达到7%左右或更高。这在HI-FI看起来是不可容忍的。还有就是振盆材料，由于近年来低档PP盆，防弹布盆，玻璃纤维盆，碳纤维盆的价格日益低下，再加上外观好，因此更多的被用在了多媒体音箱上来，但殊不知，后三种振盆的自阻尼很小，工作状态是极难控制的，一般在中高端的某一频率点上会产生很多的失真，大到不可忍受的地步，这个频率点就是我们常说的盆分裂点。因为现代多媒体音箱都没有分频器，再加上设计不合理的箱体，是很难压制这个分裂点的。而第一种振盆即PP盆，虽然听起来韧性好，中频饱满，低频富有弹性，但由于刚性相对较低，因而在大音量下引起的失真也较大。中频的层次感也不是很好。而相对个性较小，较容易控制的质量好的纸盆单元，却很难见到有厂家应用。就个人DIY制作而言，南京的110，150系列防磁低音，银笛的QG4,QG5系列防磁高音单元，都是不错的DIY选择，要求高一点的还可以选择惠威，发友等厂家专为多媒体音箱设计的
放大电路失真现象及改善失真地研究
模拟电子技术研讨论文放大电路失真现象及改善失真的研究
学院：电子信息工程学院专业：通信工程 组长：南海蛟 组员：达川宇涵 指导教师：颖
目录 一、引言 3 二、放大电路失真类型 3 2.1线性失真 3 2.1.1幅度失真 4 2.1.2相位失真 4 2.1.3改善线性失真的方法 4 2.2非线性失真 6 2.2.1饱和失真 6 2.2.2截止失真 6 2.2.3双向失真7 2.2.4交越失真7
2.2.5谐波失真8 2.2.6互调失真8 2.2.7不对称失真 8 2.2.8瞬态互调失真9 2.2.9改善非线性失真的方法9 2.3负反馈对失真现象的影响11 三、失真电路仿真13 总结15 参考文献15 放大电路失真现象及改善失真的研究 南海蛟 （交通大学电子信息工程学院100044）
摘要：本文介绍了不同种类的放大电路失真类型，并分别提出了改善失真的方法，另外还分析了负反馈对线性失真和非线性失真的改善原理。 关键词：三极管放大电路线性失真非线性失真负反馈 一、引言 运算放大器广泛应用在各种电路中．不仅可以实现加法和乘法等线性运算电路功能，而且还能构成限幅电路和函数发生电路等非线性电路，不同的连接方式就 能实现不同的电路功能。集成运放将运算放大器和一些外围电路集成在一块硅片 上，组合成了具有特定功能的电子电路。集成运放体积小．使用方便灵活，适合 应用在移动通信和数码产品等便携设备中。但在实际工程应用中，由于种种原因， 总是会出现输入波形不能正常放大，这就是放大电路的失真现象。失真现象主要 有两大种类型：线性失真和非线性失真。造成线性失真的主要原因是放大器的频 率特性不够好。而造成非线性失真的原因有晶体管等特性的非线性和静态工作点 位置设置的不合适或输入信号过大。而在集成电路中经常用来改善失真的方法就 是负反馈，下面将就每一种失真现象和如何改善失真以及加入负反馈之后对失真 电路的影响进行具体分析讨论。 二、放大电路失真类型 2.1线性失真 又称为频率失真，在放大电路的输入信号是多频信号时，如果放大电路对信号的不同频率分量具有不同的增益幅值，就会使输出波形发生失真，称为幅度失 真；如果相对相移发生变化，称为相位失真，两者统称为频率失真。频率失真是