頻響

一個“完美”的交流放大器，應該在頻響指標上具有如下的素質：對於任何頻率的信號都能夠保持穩定的放大率，並且對於相應的負載具有同等的驅動能力。顯然是完全不可能的，那麼針對不同的放大器就有了不同的“前綴”，對於音頻信號放大器（功率放大器或者小信號放大器）來說，我們還應該加上如此的“前綴”：在人耳可聞頻率範圍內以及“可能”影響到該範圍內的頻率的信號。這個範圍顯然縮小了很多，我們知道，人耳的可聞頻率範圍大約在20～20KHz，也就是說只要放大器對這個頻率範圍內的信號能夠達到“標準”即可。實際上，根據研究表明，高於這個頻段以及部分低於這個頻段的一些信號雖然“不可聞”，但是仍然會對人的聽感產生影響，因此，這個範圍還要再擴大，在現代音頻領域中，這個範圍通常是5～50KHz,某些高要求的放大器甚至會達到0.1~數百KHz。但是，上述要求表面上好像是比“完美”低了很多，卻仍然是“不可能完成的任務”，我們連這樣的要求也不可能達到。於是，就有了“頻響”這個指標。（附言：指標本身就代表著“不完美”，如果一切都“完美”了，指標也就沒有存在的理由了。）

放大器有兩種失真：線性失真和非線性失真。我們通常把後者叫做“失真”，而把前者用其它方式表達出來。非線性失真我們已經知道了是一種什麼情況了。而線性失真就是指頻率和相位方面的“誤差”，即頻率失真和相位失真。

頻率失真是一種“線性失真”，意思是說，發生這種失真時放大器的輸出信號波形和輸入波形仍然是“相似形”，它不會使放大器對要處理的信號產生“形變”。一個單純的頻率失真可以看成放大器對於不同頻率的信號放大倍數不同，例如，1個十倍放大器，對1KHz的信號的放大倍數是10倍，而對於10KHz的交流信號可能放大倍數就變成了9.99倍，於是，我們就可以說這台放大器有頻率失真了。在電聲學上，我們把這種現象稱為“頻響曲線的不平直”，這裡面的“曲線”我們稍後再講。

失真原因

對於一台放大器來說，產生頻率失真的原因非常多。很多放大器的內在特性都會影響到這個參數，甚至失真也會插進來一腳（這是測量方法所導致的，后談）。總的來說，有如下一些情況會導致頻率失真：

1、元器件的固有頻率特性決定，這是最根本的原因，後面的一些原因實際上都源於這裡。

2、採用負反饋技術放大器的開環特性以及負反饋電路本身的頻響特性決定。

3、放大器的非線性失真對於測量方法引入的“測量誤差”

4、放大器的電路設計導致傳輸特性的非理想化

5、安裝和製造工藝不完善，引入的外界交流干擾信號導致頻響的不平直。

談到這裡，我們會發現，這裡有很多原因似乎和“測量方法”有關，所以有必要提一下頻響是如何測量和定標的。

測試方法

任何可以被寫上說明書的“指標”都是必須藉助儀器來測量的，這些指標必須有一個共同的特點，就是“可重複性”，也就是說，只要你用同樣的設備，就可以重複得到相同或相近的測量結果。我們把這一類指標稱為“客觀指標”，頻響當然是屬於此類。

頻響的測量方法很簡單，在放大器的輸入端接入一個標準信號發生器，這個信號發生器可以產生標準的正弦波信號，並且可以通過調節使得這個發生器的輸出信號的頻率發生變化，而幅度不變。在放大器的輸出端接一個標準的純阻性負載，並且接一個交流電平表，通過讀取電平表的數據，就可以測量該放大器的頻響特性了。測量時，為了保證測試結果的可靠和準確，要盡量多地在測試頻率範圍內選取不同的頻率，通常採用的是“對數採樣法”，即從一個標準頻率（例如1KHz）開始，按照2倍關係向上和向下取點，例如2K、4K、8K……,500、250、125、62.5……，如果嫌這個間隔太大，可以縮小倍數，例如√2，√2/2等等。將這些對應的頻率的輸出電平（單位是dB）記錄下來，並經過統計計算就可以了。

這裡，我們可能會忽視一個問題，就是這個放大器的放大倍數是否可以調整？放大器的輸出功率應該是多少呢？不是我要賣關子，而是這裡的“玄機”非常大。由於放大器的特性的不完美，所以會導致放大器在不同的工作狀態下的頻響特性發生變化。這叫“測試條件”。我們時常發現，兩個質量完全不同的放大器在頻響指標上“好像沒什麼差別”，是那個質量差的放大器在“說謊”嗎？非也，是測試條件根本不同。

標註方法

放大器在不同的輸出功率下，其頻響是不同的，通常輸出功率越大，其頻響指標就越差。而一個比較負責任的指標標註，應該指“在該放大器的最大不失真功率下測量的指標”，而一些廠家為了迴避大功率輸出下放大器特性的劣化，使得該指標“看起來好看”，往往採用的是“標準測試方式”，也就是說，在給定放大器放大倍數（增益）的條件下進行測試，而這個放大倍數通常是1。顯然，多數放大器是用來“放大”的，所以這個測試方法實際上並不全面，但是“出於商業目的和測試標準的允許”，這個測試仍然被認為是“正確”的。這樣，我們就應該注意了，看指標的時候不能只關心那些數值，而應該和測試條件聯繫起來看。沒有測試條件的指標是毫無意義的。

標準的頻響標註方法是XHz~YHz±ZdB，這裡的X是指低端頻率，Y指高端頻率，也就是測試頻率的範圍，Z表示的是在這個頻率範圍內，放大器放大倍數的差異。

很遺憾的是，單單看頻響指標還是不能完全了解這個放大器的頻響特性，於是廠家又給出了另一種表示形式－頻響曲線。

概念

頻響曲線是在上述的測試電路中，使信號發生器的輸出信號頻率發生連續變化（即通常說的“掃頻”）並保持幅度不變，在輸出端通過示波器或者其它一些記錄儀將放大器對於這種連續變化相應的輸出電平記錄下來，就可以在一個坐標上描繪出一個電平對應頻率的曲線。這個坐標的縱坐標是電平，橫坐標是頻率。縱坐標的單位是dB，橫坐標的單位是Hz（或KHz）。為了記錄方便，橫坐標的標尺為對數型的，縱坐標則是線性的。

特徵

我們可以看看各個廠家提供的不同器材的頻響曲線，我們會發現，即使兩個看起來頻響指標完全相同的器材，其頻響曲線也是非常不同的。這裡我們暫且不討論頻響曲線不同對音質產生的影響，只看頻響曲線有那些重要特徵需要注意。這裡要著重注意兩個特徵：平和直。平是指放大器在工作頻率範圍內頻響的最大差距。這裡我們需要注意的是“工作頻率”，對於音頻設備來說，我們應該關心的是20～20KHz這一段的情況，如果要求很高，可以將範圍擴大到5～40KHz，這已經是足夠了。我們可以看看下圖：

圖中有5條曲線，其中第一條是“理想”的放大器的頻響曲線，這是完全不可能的，只能作為一個理論上的東西，同樣，2、3也是不可能的，沒有一個放大器的頻響特性會是一條完美的直線，不管是平的還是斜的都不可能。因此我們需要放寬一下要求，對於平直的概念需要做一些退讓。

我們看到的絕大多數音響器材的頻響曲線都應該和4、5圖相似。在這些曲線中，我們會看到一些“峰”和“谷”，也就是放大器在這些峰谷所對應的頻率下其放大能力的差異變化。看頻響曲線的時候，不要被曲線的“平滑”或者“崎嶇”所迷惑，首先要看看坐標的標尺，改變標尺的單位會使曲線看起來差別很大。比如圖4，如果把標尺加大10倍，你大概看到的差不多是一條完美的直線了。

“直”是頻響曲線另一個非常重要的特徵，它指的就是頻響曲線的起伏特徵。某種意義上說，我們對於“直”應該比平要多重視一些，這並不是說直真的比平對音質的影響大，而是因為頻響曲線的不直往往暗示了這個器材的其它某些特性有問題，例如高頻頻響起伏過多，往往說明放大器的開環特性不良，並且負反饋深度不適當，通常伴隨著比較嚴重的瞬態失真。

通常我們認為，放大器的頻響特性越平越直就越好，這樣放大器對於信號的影響就越少。通過觀察曲線，我們會認為4比5要好。

這裡，我們還要注意的是，我們雖然要重點考察5～40KHz這個頻段，但是對於不同的器材，我們考核的頻段實際上並不完全一樣。例如對於音箱和耳機，這個頻段已經足夠了，但是對於一些“有源器材”（例如CD唱機、放大器），我們可能需要考核更寬的頻段。這是因為對於這些器材來說，雖然這些頻段的聲音我們不可能聽到，但是這些頻段的表現可以揭示這個器材的一些內在素質。例如，對於一個放大器，如果其頻響指標可以高達300KHz,並且負反饋的深度適當，可以說明這台放大器的開環性能極佳，在聽感上必然有所體現。從這個意義上說，這些頻段的表現好壞“我們是可以聽到的”。

頻率失真對於音質的影響是非常巨大的，很多時候它會完全左右一個人對音質的評價結果。由於頻響對於主觀音質評價的影響因素太多，在這裡不可能一一舉盡，直挑選一些影響最大的方面來說。

音色

從廣義的範圍來說，音色也是音質的一個組成部分。我們知道，不同的樂器具有不同的聲音特點，基音、泛音、共振相互作用組成了一件樂器的音色特點，音色就是這些基音、泛音、共振的頻率以及比例關係。如果一套系統在頻響上不夠平直，那麼就可能造成音色中各個組成部分的比例發生變化，有些泛音可能被增強了，而另一些泛音可能被削弱甚至難以被聽到，這就改變了樂器的音色特徵。由於我們很多時候沒有機會對比原來那把樂器的聲音，所以這個改變並非極端重要，但是，由於樂器“好聽”與否幾乎就是音色的代名詞，因此，過度破壞音色特點的結果可能會造成這個樂器的聲音變得難聽，因此對於高要求的人來說，最好不要改變音色特徵。由於頻響會對音色產生影響，因此一些器材設計師會巧妙利用這個現象來彌補錄音的不足。對於錄音師來說，這種調整也是“家常便飯”，因為他們不可能每張唱片都能“請”到那些“名琴”。

聲場、定位

聲場是個非常複雜的電聲現象，其中頻響特性也會在某種程度上影響到聲場表現。由於頻響的影響，某些和聲場表現有關的聲音細節會被弱化或者加強，這就會導致所謂的聲場“畸變”。這是一個非常微妙的影響，實在無法在這有限篇幅文字中完全說明，以後再說。對於定位來說，情況也是非常複雜，尤其是那些頻率範圍很寬的樂器，影響就更大。這一點比較容易理解，距離感和聲音的大小有密切的關係，如果頻響不平直，樂器在發出某種頻率的聲音的時候會感覺比發出其它聲音要遠些或者近些，這樣，我們就會感到這個樂器被縱向拉長了，形體發生了變化。當頻響的不平直度嚴重的時候，我們會感到樂器在前後晃動。

整體音色

這個話題可以非常古老了，這裡就不再多說了。器材的冷、暖，聲音的密度、強度都是主要來源於此（當然還有其它因素的影響，進階篇會有探討）。

對於廠家的頻響指標，我們應該給予足夠的重視。但是我們還要記住，這個指標並非“標註”的越高越好，由於我們的耳朵具有一些自身的特性，因此我們需要對頻響有個清醒的理解。

1、我們需要的頻響指標應該是整個系統的，而不是單一的器材。單個的器材的頻響平直並不意味著我們一定會聽到“平直”的聲音，還要看系統中其它器材的情況。

2、甚至系統中所有器材的頻響都是平直的時候，我們也不一定能聽到平直的聲音。這是因為我們的耳朵本身就不是“平直”的。我們知道，人的耳朵對於高頻的敏感程度在一生中會發生變化，20歲左右達到最高峰，35歲左右開始走下坡路，到60歲左右會損失過半，另外還和身體健康狀況以及遺傳有關。因此，我們在考慮平直的時候，必須要把耳朵一起考慮進去。在這方面，行業內似乎有個心照不宣的約定，這個部分主要由音箱、耳機廠家以及錄音師去完成。

3、我們對於頻響起伏的辨別程度有限，有實驗表明，0.2dB是極少數人的極限（大概幾十萬分之一都不到），絕大多數人在1~3dB之間。也就是說，小於1dB的頻響不平直幾乎沒有意義，如果為了追求頻響的過分平直而捨棄了一些其它要素將是得不償失的。這個原則對於其它指標也是一樣的。

4、前面說過，不能因為某些頻段我們聽不到就可以去忽略它，因為那些東西可能會暗示器材的一些其它特性的情況。

5、任何指標都要和別的綜合起來看，而不能孤立起來看問題。