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音频电平和增益

(2015-11-26 13:34:35)
分类: 音频

电平,也称振幅,用于描述信号强弱。信号振幅越大,电平越高。
在模拟域中,最常见的单位是伏特(V)、瓦特(W)、dBV或者 dBu.

工程师青睐于使用dB(分贝的缩写),因为这是一个对数单位,因此大范围的数据可以通过简单数字表达出来。虽然分贝(dB)本身只是两个数值之间的比率,但在电平测量中,使用分贝时,就要参照一个定义常数。例如,dBV(伏特分贝)的参照就是伏特,其中零dBV等于1伏特。 -1dBV 比 1 伏特小一分贝,或者等于0.89伏特,-100dBV 比1伏特低100分贝,或者等于0.00001伏特。一条好的经验法则是电平每额外增加6dB,电压就增加至接近2倍。

dBm(毫瓦分贝)源自音频旧标准。除非你有充分合理的理由使用dBm,否则今天更常用的单位是dBu,其中0dBu相当于0.7746伏特。
增益是针对放大器十分常见的测量法。增益是设备输出电平与输入电平之间的比值。作为一个比值,增益通常用分贝(dB)作为测量单位,但也可用百分比表示。音量(或响度)是关于听者对于声音感知的主观概念。没有音量单位,只有百分比或无参照的数字。

增益是放大器的输入信号与放大器的输出信号比值,大多数时候增益大于1,有时小于1.

电压(伏特)增益Au用于描述小信号放大器的工作。

功率(瓦特)增益Pu通常来描述打信号放大器的工作。

电子学造地应用于通信领域,大部分电路的有效输出时供给耳机或扬声器的声音。因此,工程师和技术人员设法使电路性能和人的听觉一致。人耳对于声音的功率相应并不是线性的,它不能辨认出以线性变化的声音强弱。例如扬声器的输入为0.1w,当功率突然增大到1W,人会觉得声音突然变大了,功率再突然增加到10w,人可能会认为第二次变化的强度和第一次变化的强度是相等的。线性检测器得出第二次增大的程度是第一次的10倍(第一次增加0.9w,第二次增加9w).

人类听觉对强度的响应称对数关系,因此常用对数描述音频系统的工作情况。

对数增益非常方便。常用对数以10为底。

功率增益经常用分贝(dB)为单位进行测量。

分贝功率增益dB = 10 * log 10(Pout/Pin).

用刚才的例子解释下,第一次(0.1w-->1w)和第二次(1w-->10w)增加的强度都是10 dB.

当系统每个部分的增益或者是衰减都用分贝方式表示,计算整体性能变得非常容易(可直接相加)

分贝是基于输出功率与输入功率的比值。它也可以用来描述两个电压比。

求dB电压增益的方程和用来计算dB功率增益的方程不同:

分贝电压增益dB= 20 * log 10(Uout/Uin)

这是因为功率和电压平方成正比

P= U*U/R;

但必须记住,如果Rin和Rout阻值不等,那么dB电压增益将不等于dB功率增益。

对于电压放大器,Rin和Rout相等这一点,通常不用考虑。

因此有趣的是,一个放大器可能没有电压增益,但能提供显著的功率增益。

 

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