首先，频响是什么？

频率响应，简称频响，英文名称是Frequency Response，在电子学上用来描述一台仪器对于不同频率的信号的处理能力的差异。同失真一样，这也是一个非常重要的参数指标。一个“完

美”的交流放大器，应该在频响指标上具有如下的素质：

对于任何频率的信号都能够保持稳定的放大率，并且对于相应的负载具有同等的驱动能力。显然这在目前技术水平下是完全不可能的，那么针对不同的放大器就有了不同的“前缀”，对

于音频信号放大器（功率放大器或者小信号放大器）来说，我们还应该加上如此的“前缀”：在人耳可闻频率范围内以及“可能”影响到该范围内的频率的信号。这个范围显然缩小了很

多，我们知道，人耳的可闻频率范围大约在20～20KHz，也就是说只要放大器对这个频率范围内的信号能够达到“标准”即可。实际上，根据研究表明，高于这个频段以及部分低于这个

频段的一些信号虽然“不可闻”，但是仍然会对人的听感产生影响，因此，这个范围还要再扩大，在现代音频领域中，这个范围通常是5～50KHz,某些高要求的放大器甚至会达到0.1~数百

KHz。但是，上述要求表面上好像是比“完美”低了很多，却仍然是“不可能完成的任务”，目前我们连这样的要求也不可能达到。于是，就有了“频响”这个指标。（附言：指标本身就

代表着“不完美”，如果一切都“完美”了，指标也就没有存在的理由了。）

频响的测试方法与标注

任何可以被写上说明书的“指标”都是必须借助仪器来测量的，这些指标必须有一个共同的特点，就是“可重复性”，也就是说，只要你用同样的设备，就可以重复得到相同货相近的测

量结果。我们把这一类指标称为“客观指标”，频响当然是属于此类。

频响的测量方法很简单，在放大器的输入端接入一个标准信号发生器，这个信号发生器可以产生标准的正弦波信号，并且可以通过调节使得这个发生器的输出信号的频率发生变化，而幅

度不变。在放大器的输出端接一个标准的纯阻性负载，并且接一个交流电平表，通过读取电平表的数据，就可以测量该放大器的频响特性了。测量时，为了保证测试结果的可靠和准确，

要尽量多地在测试频率范围内选取不同的频率，通常采用的是“对数采样法”，即从一个标准频率（例如1KHz）开始，按照2倍关系向上和向下取点，例如2K、4K、8K……,500、250、

125、62.5……，如果嫌这个间隔太大，可以缩小倍数，例如√2，√2/2等等。将这些对应的频率的输出电平（单位是dB）记录下来，并经过统计计算就可以了。

这里，我们可能会忽视一个问题，就是这个放大器的放大倍数是否可以调整？放大器的输出功率应该使多少呢？不是我要卖关子，而是这里的“玄机”非常大。由于放大器的特性的不完

美，所以会导致放大器在不同的工作状态下的频响特性发生变化。这叫“测试条件”。我们时常发现，两个质量完全不同的放大器在频响指标上“好像没什么差别”，是质量差的放

大器在“说谎”吗？非也，是测试条件根本不同。

放大器在不同的输出功率下，其频响是不同的，通常输出功率越大，其频响指标就越差。而一个比较负责任的指标标注，应该指“在该放大器的不失真功率下测量的指标”，而一些

厂家为了回避大功率输出下放大器特性的劣化，使得该指标“看起来好看”，往往采用的是“标准测试方式”，也就是说，在给定放大器放大倍数（增益）的条件下进行测试，而这个放

大倍数通常是1。显然，多数放大器是用来“放大”的，所以这个测试方法实际上并不全面，但是“出于商业目的和测试标准的允许”，这个测试仍然被认为是“正确”的。这样，我们就

应该注意了，看指标的时候不能只关心那些数值，而应该和测试条件联系起来看。没有测试条件的指标是毫无意义的。

标准的频响标注方法是XHz~YHz±ZdB，这里的X是指低端频率，Y指高端频率，也就是测试频率的范围，Z表示的是在这个频率范围内，放大器放大倍数的差异。

很遗憾的是，单单看这个指标还是不能完全了解这个放大器的频响特性，于是厂家又给出了另一种表示形式－频响曲线。

频响曲线的两个重要特征

频响曲线是在上述的测试电路中，使信号发生器的输出信号频率发生连续变化（即通常说的“扫频”）并保持幅度不变，在输出端通过示波器或者其它一些记录仪将放大器对于这种连续

变化相应的输出电平记录下来，就可以在一个座标上描绘出一个电平对应频率的曲线。这个座标的纵坐标是电平，横坐标是频率。纵坐标的单位是dB，横座标的单位是Hz（或KHz）。为

了记录方便，横坐标的标尺为对数型的，纵坐标则是线性的。

我们可以看看各个厂家提供的不同器材的频响曲线，我们会发现，即使两个看起来频响指标完全相同的器材，其频响曲线也是非常不同的。这里我们暂且不讨论频响曲线不同对音质产生

的影响，只看频响曲线有那些重要特征需要注意。这里要着重注意两个特征：平和直。平是指放大器在工作频率范围内频响的差距。这里我们需要注意的是“工作频率”，对于音频

设备来说，我们应该关心的是20～20KHz这一段的情况，如果要求很高，可以将范围扩大到5～40KHz，这已经是足够了。看频响曲线的时候，不要被曲线的“平滑”或者“崎”所迷惑

，首先要看看座标的标尺，改变标尺的单位会使曲线看起来差别很大。如果把标尺加大10倍，你大概看到的差不多是一条完美的直线了。“直”是频响曲线另一个非常重要的特征，它指

的就是频响曲线的起伏特征。某种意义上说，我们对于“直”应该比平要多重视一些，这并不是说直真的比平对音质的影响大，而是因为频响曲线的不直往往暗示了这个器材的其它某些

特性有问题，例如高频频响起伏过多，往往说明放大器的开环特性不良，并且负反馈深度不适当，通常伴随着比较严重的瞬态失真。通常我们认为，放大器的频响特性越平越直就越好，

这样放大器对于信号的影响就越少。

这里，我们还要注意的是，我们虽然要重点考察5～40KHz这个频段，但是对于不同的器材，我们考核的频段实际上并不完全一样。例如对于音箱和耳机，这个频段已经足够了，但是对于

一些“有源器材”（例如CD唱机、放大器），我们可能需要考核更宽的频段。这是因为对于这些器材来说，虽然这些频段的声音我们不可能听到，但是这些频段的表现可以揭示这个器材

的一些内在素质。例如，对于一个放大器，如果其频响指标可以高达300KHz,并且负反馈的深度适当，可以说明这台放大器的开环性能，在听感上必然有所体现。从这个意义上说，这

些频段的表现好坏“我们是可以听到的”。

正确认识器材的频响指标

对于厂家的频响指标，我们应该给予足够的重视。但是我们还要记住，这个指标并非“标注”的越高越好，由于我们的耳朵具有一些自身的特性，因此我们需要对频响有个清醒的理解。

1、我们需要的频响指标应该是整个系统的，而不是单一的器材。单个的器材的频响平直并不意味着我们一定会听到“平直”的声音，还要看系统中其它器材的情况。

2、甚至系统中所有器材的频响都是平直的时候，我们也不一定能听到平直的声音。这是因为我们的耳朵本身就不是“平直”的。我们知道，人的耳朵对于高频的敏感程度在一生中会发生

变化，20岁左右达到峰，35岁左右开始走下坡路，到60岁左右会损失过半，另外还和身体健康状况以及遗传有关。因此，我们在考虑平直的时候，必须要把耳朵一起考虑进去。在这

方面，行业内似乎有个心照不宣的约定，这个部分主要由音箱、耳机厂家以及录音师去完成。

3、我们对于频响起伏的辨别程度有限，有实验表明，0.2dB是极少数人的极限（大概几十万分之一都不到），绝大多数人在1~3dB之间。也就是说，小于1dB的频响不平直几乎没有意义

，如果为了追求频响的过分平直而舍弃了一些其它要素将是得不偿失的。这个原则对于其它指标也是一样的。

4、前面说过，不能因为某些频段我们听不到就可以去忽略它，因为那些东西可能会暗示器材的一些其它特性的情况。
5、任何指标都要和别的综合起来看，而不能孤立起来看问题。


了解了频响和频响曲线的概念后，再来看看几个频响曲线的例子。

声音信号是由不同频率的声波叠加而成的，因此人们在分析声音时就很难避开频率问题。发烧友们常说“有好曲线未必有好声”，但是更多的情况是“没有好曲线的产品声音肯定好不到

去”。那么曲线与最终的回放听感有什么联系呢？我们立刻进入正题，为大家揭示其中的奥秘。

声卡的频响曲线：

在声卡评测中，我们常用到回路测试法对声卡的输入输出回路进行音质测试，得出的曲线就是DAC到ADC的回路频响。







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 这里我们主要列举出ab类功放电路与A类放大器B类放大器D类放大器G类放大器的各自优势与对比分析。

A类放大器是最简单的放大器类型，对于任何输出波形，其输出级的晶体管始终处于导通状态（不会完全关断）。这类放大器具有的线性特性，但效率很低。

A类功放电路
B类放大器的输出级晶体管只在信号波形的半个周期（180度）导通，为了对整个信号进行放大，使用了两个晶体管，一个用于正输出信号，另一个用于负输出信号。B类放大器的效率远远

高于A类放大器，但由于两个晶体管从通到断过程中存在交越点，失真较大。

B类功放电路
A类和B类组合即ab类放大器，效率高于A类放大器，失真低于B类放大器。通过对电路中的两个晶体管进行偏置，使信号接近零（B类放大器引入非线性的工作点）时两个晶体管导通;大信

号时，晶体管转换到B类工作方式。由此可见，小信号时两个晶体管均保持有效工作，类似于A类放大器;大信号时，相应于波形的每半周，只有一个晶体管保持有效状态，类似于B类放大

器。

AB类功放电路
D类放大器的输出为开关波形，开关频率远远高于需要恢复的音频信号的频率。经过低通滤波后，输出波形的平均值与实际的音频信号保持一致。由于工作时输出级晶体管处于完全导

通或完全关断状态，不会进入晶体管的线性工作区（这是导致其它类型放大器低效的原因），D类放大器具有极高效率（高达90%，甚至更高）。现代D类放大器可以达到与ab类放大器同

等级别的保真度。

D类功放电路
G类放大器与ab类放大器相同，但它采用了两路或更多的供电电源工作在小信号电平时，放大器采用较低的电源电压供电。随着信号电平的提升，放大器自动切换到适当的电源电压。由于

只在必要时采用高压供电而ab类放大器则始终采用高压供电，G类放大器的效率高于ab类放大器。

D类功放电路
H类放大器通过调节其自身的电源电压，程度地降低输出级的压降。可以采用多个分立电压，也可采用连续可调的电压。虽然与G类放大器技术类似，旨在降低输出级电路的功耗，但

H类放大器技术无需采用多个供电电源。H类放大器的设计比其它放大器复杂，需要额外的控制电路来预测、控制电源电压。






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可听声波是一种常见的机械波，其在空气中传播是球面的，发散的，容易衰减，影响传播效果。同时，由于可听声波默认会向四面八方传播，容易扰民。如果能够解决好声波的定向传播

，上面的问题就可以得到很好解决。

声波是球面波 传播容易衰减也容易扰民

我们平常听到的绝大多数的音箱其实发出的声波都是360度辐射出去的，不同的频率、角度下，声波能量会有不同，但是在空气中传播时极容易衰减。

同时，声波（尤其是低频声波）基本上是无方向性的，因此，就算受众不在音箱的正面，而在音箱的侧面和背面，声音也感觉很响。高频声波，其方向性会强一些，但是其在音箱的侧后

方（45度/315度），也只是衰减3~6dB左右而已。
因此，造成了两种结果：声波在空气中传播时极易衰减，传输距离较短，当可听声波到达受众时，往往声强变得很弱，影响了语音清晰度。同时，音箱传出来的声波几乎没有方向性，容

易造成扰民问题。这也就是为什么很多地方出现了驱赶广场舞人群（如图1），并造成了冲突。甚至有新闻报道居民为了对付广场舞大妈耗资26万购置了定向音响。

1、利用音罩加强指向性

那么，怎么样才能让声音集中起来，或者用专业术语说加强指向性呢？采用聚音罩是最简单可行的方法之一，这种技术类似于灯罩，只要在高频扬声器上罩个大半球形的罩子（如图2），

人在聚音罩下方即可清楚听到声音。
2、利用号角加强指向性

第二种方法是在喇叭单元前加上号角，尤其在中高频广播喇叭、歌舞厅里的专业音箱加上号角。号角音箱的低频没有变化，但是中高频的指向性增强了。

中高频音箱基本上垂直、水平方向可以控制在100度以内，该角度以外可以衰减12dB以上。
喉口到号角出口的中间和两边的距离不等，声音传播到的时间也不等（即出口部分的相位角差异很大），所以出口部分的波阵面趋向于以喉口为中心的球面波。但是加了号角的音箱即便

是球面波，声波的扩散角也比普通扬声器小的多。
不过，现在的远程投射号角已经有了些改变，如图4。将八字型号角的中间部分加了个菱型的塞子。号角中间的菱型塞子可以将高音在号角中间部分的声波做延时处理，使得声波从号角的

喉口到号角的出口各部分的时间相等。这样，声波在该号角出口各部分的相位角是相同的，在号角的出口部分的波阵面也趋向于柱型。

3、使用“线性阵列”加强指向性

除了号角外，另外一个方法就是让音箱发出柱面波，用多只喇叭单元进行排列，广播音柱是比较容易见到的柱面波音箱，很显然，它的垂直指向性很强，但是水平指向性一般。如果想要

增强水平指向性，可以采用“线性阵列”音箱或音柱，即将音箱或音柱排列成一行。再在这些中高音单元前加声学透镜，将音频信号数字化后进行分频及复杂的数字效果处理，然后转换

为模拟信号分别对每个单元独立放大驱动。

4、使用超声波扬声器加强指向性

使用超声波扬声器来加强指向性，其原理是利用超声波的强指向性来实现定向声波传播的目的。

超声波因为频率较高，波长较短，不容易发生衍射，指向角较小，拥有较好的指向性，而可听声波的频率较低，波长较长，容易发生衍射，从而绕过传播过程中的障碍。

与传统扬声器的原理不同，超声波扬声器将超声波作为载波信号，再将音频信号调制到高频信号中实现在空气中的定向传输，并最终在空气中实现自解调，即可使人耳能够听到被还原的

音频信号。

具体地说，基于超声波的声波定向传播技术，其基本原理是将可听声音信号调制到超声载波信号之上，并由超声换能器发射到空气中，不同频率的超声波在空气传播的过程中，由于空气

的非线性声学效应，这些信号会发生交互作用和自解调，从而产生频率为原超声频率之和（和频）与频率之差（差频）的新声波。只要超声波选取合适，差频声波则落在可听声区间，即

20Hz-20000Hz。这样，借助超声波本身的高指向性，即实现了声音定向传播的过程。

20世纪 60年代Westervelt（韦斯特维尔特）和 Berktay等人发现了超声波在空气中非线性传播的自解调效应，20世纪80年代，日本Kamkura T等人成功制作了这种扬声器装置，从而实验

上验实了这种原理的正确，2002年美国人Joseph则继续推动了该项技术在实际中的应用。目前美国、德国和日本业已开始推行应用这种技术，新加坡和中国科学院声学研究所也正在进行

这方面研究。

目前，国内有音响企业已经率先发布了基于超声波调制的定向扬声器阵列，很好地实现了声波的定向传播，可以用于室内扩声系统、厅堂扩声系统、公共广播系统和专用会议系统。
超声波扬声器与普通扬声器的区别，普通扬声器传播的信号是球面波，是向四面八方传输的，而且在传输的过程中会产生衰减。而超声波扬声器传播的信号是定向的，向夹角很小的同一

个方向传输，在传输的过程中几乎不会发生衰减，信号到达受众时，可以自行解调，从而保证受众可以听到声音。

事实上，单个超声波扬声器的效果可能并不是太好，为了提升传播效果，可以由多个超声波扬声器组成阵列，向不同受众区域进行传播，会取得更好的效果。

在这四种方法之中，效果的是使用超声波，使用超声波方式来进行声波的定向传播，理论上不会产生“漏音”，而且超声波载波的频率是可调整的，因此其指向性也是可进行相应的

调整，从而提升指向性。











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