音频放大器测试时所用的音源信号

今天简单谈谈IEC62368-1中的音频放大器

本篇知识点较复杂，建议下载所提到的标准进行参考

在此特别说明，IEC62368-1相当于是IEC60950-1和IEC60065的融合。不出意外的话，中国在2021年左右要推出《音频/视频、信息技术和通信技术设备 第1部分：安全要求》标准（大部分引用IEC62368-1），也就是GB4943.1-2011和GB8898-2011的融合，把IT和AV设备的安规要求统一。因此，号内以后会将侧重点移到IEC62368-1上，更多地更新关于IEC62368-1的小知识，由于新国标尚未推出，所以小知识只代表大侠本人观点

IEC62368-1对音频放大器测试时所用的音源信号主见附录E（跟IEC60065相关要求几乎相同）

先确认放大器工作频段

对不响应1kHz频段信号的放大器，得使用其峰值响应频率，可以用正弦波信号，不断提升频率去扫频，会扫到一个最佳工作点

对响应1kHz频段信号的放大器，就使用1kHz正弦波音频信号

问题来了，为什么不是其他频率？

根据ITU-R 468-4:1986要求（音频噪声电平测量规范），1000Hz的增益为0dB（见下图），可以作为基准参考电平，所谓基准参考电平，简单说就是除了1kHz，任何频率的信号功率与1kHz信号功率相比就是功率增益，也就是放大倍数

知道了要使用什么信号以后，怎么测试呢？

不急，还要调节信号输出，要调节喇叭功率到1/8非削波输出功率

这里有2个知识点：1、非削波；2、1/8

1、非削波

现在常见的音响（比较便宜简单常用的，不是发烧友用的那种），功放电路基本都使用甲乙类放大器，也就是class AB型。这种放大器功率可以放大挺多倍的，但是接近饱和区时就可能会出现波峰失真（不要苛责，这种电路已经是很完美的了）

波峰失真是怎么样的？

如果用1kHz信号输入，就可以看到在线性放大时，1kHz正弦波信号比较完美，波峰过渡平滑。到了饱和区，无法再放大了，波峰就会出现限流形态

这时候呢，往放大区回调一些（要么减小音源信号输入，要么减小放大器放大倍数），可以看到波形幅度减小，波峰回到正常平滑状态，这时候，就是非削波状态，记下峰值和有效值，是1.414倍关系

2、1/8

说起这个1/8，大侠早期接触IEC60065时有一段时间误以为是放大器电路最大不失真输出功率的1/8，其实并不是啊！

在这里简单说一下曾经的误解

音响常用的两种放大电路是

OTL（OUT TRANSFORMER LESS，单电源无输出变压器，单端推挽放大），乙类放大

和

OCL（OUT CAPACITOR LESS，双电源无输出电容器，单端推挽放大），甲乙类放大

区分也很容易，有电容和单电源的是OTL，无电容和双电源的是OCL

计算公式就不在这里推演了，简单来说呢

喇叭RL上的最大不失真输出功率≈Vcc*Vcc/RL/8（2类电路都是）

而后来接触IEC60065时，以为不就是这个1/8功率吗？NO

标准规定的1/8是指整个喇叭上最大非削波输出功率的1/8，不是指放大器上Vcc对喇叭RL输出功率的1/8

所以又出来一个问题

已经用1kHz信号输入，测得了喇叭上最大非削波输出功率，为什么要按此功率的1/8进行测试呢？为什么不是1/6，不是1/4呢？

事实上，这里牵扯到一个现实的问题

声音频率和幅度是多变的

一般情况下，音频信号的峰值和有效值比可以达到4，也就是峰值系数为4

有些音响声称其峰值系数高于4，可以达到5甚至6，那就意味着这个音响的保真度非常高了，价格也不会便宜

而峰值系数低于4的音响音质往往都不好

正弦波峰值系数是1.414，为了让峰值系数达到4，就必须降低有效值到0.3535（1.414/4=0.3535）

而喇叭输出功率是电压平方除以电阻，电压降了0.3535，电阻不变，功率会降到0.3535*0.3535≈0.125，也就是1/8

换言之，为了不失真地放出各类常见的声音，就必须让峰值系数达到4

达到4就意味着喇叭有效值输出功率变成了最大非削波输出功率的1/8

用一句话总结，就是为了保真所以用1/8（主要是为了测试喇叭这个部件的性能）

而这个0.3535在检测时也十分好用，测试最大非削波输出功率时记录的有效值，降低放大器输出或音源输入，使得有效值降低到35.35%时，就对应了1/8最大非削波输出功率

标准原文中提到可以在确认1/8非削波功率后，用粉红噪声取代1kHz信号。其实也就是为了模拟现实中的音频情况（毕竟1kHz只是一个基准信号，而噪声更贴近生活实际，对喇叭的考核也更加逼真）

其实说完1kHz，非削波和1/8，音频信号的小知识基本就说完了