圖左 : 美國名廠 HELPER 的知名失真儀 Sinadder(Signal vs. Noise And Distortion Meter)
圖右 : 典型失真儀測出之曲線圖(注意,Sinadder不是用來畫這種圖)
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(四)Helper Sinadder(Signal vs. Noise And Distortion Meter)的使用:
(1)測出最大不失真輸出功率超容易: (不用示波器也測得出來)
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說到好的音響,其實就是失真較小的音響,失真率,日本人稱之為歪率(%),在日本雜誌上發表文章,沒有輸出功率 vs 失真的對照圖,大概是不可能被登錄的,日本音響界的水準頗高,又都採用TANGO的輸出變壓器,做出來的音響曲線圖,都可以上得了檯面,臺灣因為沒有類似日本MJ Audio的雜誌,因此可能有些大師的作品,都沒有辦法得到類似MJ Audio的這種數據展示,十分可惜.
近年來,因為網路的發達,臺灣的音響技術似乎有些提昇,記得多年前,有人攜帶"某大師的作品",給我們試聽,據說人聲飽滿,低頻有力,但音量大時,"聲音會分岔...",用儀器測量的結果,波型慘不忍賭(Sin Wave),但很神奇的,1KHz的方波倒出得來,所謂的分岔,其實是不可勝數的失真,這樣的作品,竟然還有擁戴者,有點啼笑皆非.
不用儀器,只用試聽,作品就會被侷限,很難跨得出去...
回歸正傳,什麼是失真,應該如何測量?
通常,失真會有兩種,一種為一般的雜訊,常由配線,自然界,零件所引起,如哼聲,零件劣化之白噪音(White Noise,分佈於所有頻率,例如電阻之熱雜訊),第二種,則為諧波失真,又稱為THD,就是基本波的倍頻的份量,大家常說的偶次諧波,奇次諧波,就是這些東西.
例如,我們的音響通入"純"1KHz的訊號,理論上,喇叭應該只接到1KHz的訊號,但實際上,當擴大機失真出現時,卻在喇叭端收到2KHz,3KHz....的訊號,這些都是不需要的,將這些不需要的訊號加起來,與正常訊號的比例,就是總諧波失真(THD),以下為THD的計算式:
THD (Total Harmonic Distortion) measurement
The THD is defined by the following formula:
where terms 2..N are the power levels of the harmonics and term 1 is the power level of the fundamental (the pure tone).
The THD+N is defined by the following formula:
where term n is the noise power level.
注意,分母只比分子多一個H1,就是基本波,其他都是雜訊.
下面的一個式子,就是連諧波以外的雜訊(n),都一起考慮進去,應該比較合理.
用人工計算,根據上式,THD要計算無限多項?不用擔心,山不轉路轉,方法粉簡單.
以我們的PSE-01(6111+6AQ5)為例:
左圖為功率小於1W時的頻譜圖,用訊源送入1KHz,除1KHz外,其他的都是諧波失真,因為這些諧波小,因此,用失真儀算起來,失真率是很小的,通常只有1%以下,距基波又遠,因此聽不出來
左圖為功率約4W時的頻譜圖,此時失真數量就多了,超過這個功率,諧波量增加驚人,因此,這個功率點,常被稱為最大功率,失真率約10%
量測的方法非常容易,參考右圖,為7年前我們用Turbo C量測心電圖,所製作之Notch Filter,上圖有60Hz和220Hz左右的雜訊,經過我們的Notch Filter,變成下圖的頻譜,雜訊全部消除,因此可以量到很好的訊號.
利用相同的原理,測量輸出功率(=Signal+Noise),再將1KHz基本波濾除,再測量輸出功率(=Noise),兩者一除,就是失真率,非常容易.
你可以用上述的方法來測量失真率,當然,你也可以用一般的失真儀來簡單達成.
右圖為常見之失真儀,分子是失真,分母是訊號加失真,測出的數值越低越好,單位為%,可以用來畫出最上面的圖.
左圖則為Helper Sinadder(Signal vs. Noise And Distortion Meter),分子是訊號加失真,分母是失真,因此測值越大越好,最好是無限大,單位為dB,很像S/N比,分離度...都是dB值越大越好.
(四)Helper Sinadder(Signal vs. Noise And Distortion Meter)的使用:
既然Sinadder不用來畫曲線圖,有什麼作用.
(1)測出最大不失真輸出功率超容易: (不用示波器也測得出來)
參考左圖日本300B擴大機的失真圖,事實上,當輸出大過最大功率時,失真會急速上升,有一種說法是失真率10%以下,人耳幾乎感受不到失真,請注意,失真的頻率是距離基本頻率很遠的倍數頻率所組成.
因此,如何測出快速失真的點,為量測失真率的重要需求.
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參考右圖,在沒有失真的時候,指針會指到最左邊,也就是無限大,當指針開使始移動,表示失真漸漸產生,通常,我們把20dB (10%)做為最大輸出功率的點,左圖為其相對的波形.
更挑惕一點,我們可以讓指針一脫離左側的黑色區域,就當做最大輸出功率,失真應該在5%以下吧.
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左圖為12dB時之波形,已經可以明顯看出失真.
通常,我們用示波器並不容易看出失真多少,看似不錯的波形,失真可能已經不小,這也是需要Sinadder的原因.
使用Sinadder不需要示波器,只要一個2000元左右的訊號產生器,一個100元以上的三用錶,加上假電阻,即可完成非常專業的失真測量,也可以量輸出變壓器前級.
總結步驟:
(1)送1KHZ訊號到擴大機
(2)加大輸入訊號,觀察Sinadder指到20
(3)三用表量交流電壓 V
(4)Pomax= V x V /8
容易吧!
工作點設計得宜,真空管幾乎百年不壞,但現在的設計者,多數想儘可能搾出更多的功率,如此一來,功率管常年在高屏耗下工作,難保不會受到損壞,一般的測管機,在一般的工作點,可能測到的是在合格範圍內的管子,就好像一輛極速180Km的車子,引擎受到損害,用時速80Km來測試,一切正常,確卻無法超過時速150 Km行進.
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我們做了幾次實驗,在本站之PSE-01上,換上二手6AQ5,這些6AQ5在本站的前級上工作正常,但雜音頗大,不同的系統會聽到不同大小的哼聲,我們實際測試的結果頗令人震驚:
看上面的波型:同樣Sinadder 20dB(10%)
第一顆6AQ5 Pomax=3.72W
第二顆6AQ5 Pomax=0.1W
第三顆6AQ5 Pomax=2.48W
夠驚人吧?
有了Helper Sinadder,可以定期量測你的後級,可不要100W的6550,輸出功率剩下20W還不知,那就虧大了,更好的消息是Sinadder可適用任何後級,使用超容易,國外售價頗高,實在是很難得的機會.
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HELPER/USA Sinadder
(Signal vs. Noise And Distortion Meter)
本站特價 7000 /SET