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