谈谈音响设备的输出功率

近年来在音响设备（包括收音机、录音机、收录机、扩音机及电唱机等）的面板上都贴有输出功率的标签。由于标法不一给顾客造成一定程度的混乱。音响设备上标注的输出功率常见有：平均功率、音乐功率及峰值音乐功率等几种。同一部音响设备输出不同的信号或用不同方法测量，得出的功率值是不同的。因此选购音响设备时不能只凭标签上标注的瓦数来判断其输出功率大小，而应弄清楚它所标注的是哪一种功率。

图1是美国高保真协会（Institute of High Fidelity简称IHF）推荐的一种测量输出功率的典型方框图。图中当S\(_{1}\)、S2、S\(_{3}\)开关均置于“1”的位置时，信号源向被测功率放大器输入连续的正弦信号。被测放大器的输出端接有负载RL（纯阻性）、交流电压表、示波器和失真仪。测量时用交流电压表测量负载两端的有效值电压U\(_{有效}\)；用示波器观察负载上连续正弦电压波形；用失真仪测量波形的失真值。用这种方法测量出的功率叫做平均功率P平均=\(\frac{U}{^{2}}\)\(_{有效}\)RL。谐波失真为10％时的平均功率叫做最大有用功率。如果将音响设备的音量旋钮开到最大，音调旋钮也开足，不计失真大小，此时测出的平均功率叫做最大输出功率。上述方法测量得到的均是等幅连续正弦波功率，因此叫做连续输出功率。连续功率是一种“静态指标”。然而音响设备实际上输出的并非连续的正弦信号，而是比正弦信号复杂得多的语言、音乐信号。由于放大器对上述两种不同信号的放大能力不相同，必须用一种模拟语言、音乐的信号输入给放大器，并且用“动态”的方法测量放大器的输出功率，用这种方法测出的“动态”输出功率就是音乐功率。音乐功率是一种“动态指标”。一些人认为，只有动态指标才能真正反映音乐的质量和设备的性能。

根据美国高保真协会推荐的测量方法，浙江无线电厂试制出ZW5981型音乐功率测试仪。这种仪器既可产生1000Hz连续正弦波，也可产生模拟音乐的脉冲调制信号。测量被测放大器输出功率的接线仍如图1所示。音乐功率测试仪相当于图1中的信号源、调制器及开关S\(_{1}\)三部分。它产生的瞬态模拟音乐信号如图2（a），1000Hz音频信号被模拟音乐、语言的包络信号所调制。节拍时间为0.5秒或1秒，包络上升时间约为20毫秒。使用方法大致如下：

1．连线。参考图1将ZW5981音乐功率测试仪接入测量电路。它的输出信号输送给收录机的线路输入插孔（没有线路输入插口的也可从话筒输入插孔输入）。收录机的负载是扬声器，扬声器两端的电压从外接扬声器插孔输出。如果从外接耳机插孔输出，应该把串在耳机插孔与“地”之间的电阻（约100Ω）短路掉，这时耳机插孔输出的电压才是扬声器两端的电压。测量前将高低音调旋钮调到既不提升也不衰减的位置。将响度补偿开关置于“关”的位置。

测量时最好用双踪示波器观察波形，一路观察收录机输出波形，另一路观察通过失真仪以后的残留波形（图2b）。

2．测量平均功率。将音乐功率测试仪的输出方式开关置于“连续”（即图1中S\(_{1}\)置“1”）位置。调节该测试仪面板的信号衰减旋钮或调节收录机的“音量”旋钮，使失真仪指示的谐波失真为10％。这时测出的输出功率为连续功率，也即我国早期音响产品说明书上常见的最大有用功率。或称谐波失真为10％的平均功率。

3．测量音乐功率。将音乐功率测试仪的输出方式开关置于“瞬态”，即图1中S\(_{1}\)置“2”。此时将失真仪的选择开关置于“校准”位置，S3置“2”，失真仪输出的是正弦波形，记下示波器上峰-峰值。将失真仪选择开关置于“失真”位置，失真仪输出的是残留波形（图2b），如果残留波形的峰-峰幅值为正弦波峰-峰值的10％，则说明此时谐波失真为10％。从永波器上量出正弦波峰值电压，可以计算出峰值功率，这个峰值功率即为音乐功率。

用上述方法对六种收录机进行测量，测量结果见附表。上海录音器材厂生产的上海牌L－864台式四喇叭立体声收录机其每声道平均功率为10.9W，标签上标注的最大有用功率为2×10W。而日本SHARP（夏普）GF－700Z便携四喇叭立体声收录机，谐波失真为10％时的平均功率仅2×4.8W,可是标签上标注的却是P·M·P·O（Peak Musical Power Output）峰值音乐功率输出36W。这里的峰值音乐功率既不是按照IHF标准测出的音乐功率，也不是谐波失真为10％时的平均功率。由此可见购买音响产品时不能认为标签上“瓦数”大，这部机器的实际输出能力就大。

在本文结束之前还要谈谈电源负荷能力的问题。大家知道，功率放大器的输出功率与直流供电电压有密切关系。由于直流电源存在内阻，当功率放大器输出连续正弦波功率时，它的直流供电电压会明显下降，低频信号尤其容易产生削顶失真，平均功率受到限制。而同一部机器对于音乐信号，某一瞬间直流供电电压还没有来得及下降，强信号已经过去，因此音乐功率必然比平均功率大得多。整机厂考虑到整机成本，功放级一般不使用稳压电源供电，这样做虽然平均功率受到限制，但音乐功率还是可以做得较大的。对于大功率功放电路，它的直流供电电源内阻必须很小才能大幅度提高音频输出功率。改善直流供电电源的主要途径是：电源变压器铁芯截面积要大；次级绕组线径要粗；整流管管压降要小；滤波电容器容量要大。(吴凯申 顾立人 陆民德)