1.諧波失真
當(dāng)削峰發(fā)生時(shí),由于輸出信號已不再是正弦波,它包含了輸入信號中所沒有的頻譜成分,從而產(chǎn)生了失真。當(dāng)輸入信號是頻率為f的正弦波時(shí),它的頻譜為一根單一垂線(基頻)。當(dāng)該信號被削峰時(shí),輸出信號中除基頻成分外,還有2f成分(二次諧波)、3f成分(三次諧波)……nf成分(n次諧波)。這種失真稱為諧波失真,這些諧波成分成為失真產(chǎn)物。如果削峰是對稱的(輸出的正反向峰值均被削去),失真產(chǎn)物僅發(fā)生在輸入頻率的奇數(shù)諧波。如果削峰是不對稱的(只削去輸出的正向峰值),失真產(chǎn)物還發(fā)生在偶數(shù)諧波。
所有諧波成分能量和與總能量之比的平方根乘以百分之百,稱為總諧波失真。由于諧波成分的主要能量集中在二次諧波和三次諧波上,因此常以二次諧波和三次諧波所產(chǎn)生的失真之和代替總諧波失真。
2.互調(diào)失真
當(dāng)一個(gè)更復(fù)雜的信號被削峰時(shí),失真產(chǎn)物發(fā)生在所有輸入信號頻率的諧波上,以及與輸入信號相結(jié)合的頻率上。如果輸入兩個(gè)音調(diào),頻率f1和頻率f2,失真成分會發(fā)生在2f1,3f1,2f2,3f2,f2-f1,f1+f2,2f2-f1,2f1-f2等。由于失真產(chǎn)物來自所有輸入成分的調(diào)制,這種失真稱為互調(diào)失真,雖然引起失真的機(jī)制與諧波失真完全一樣。
由于互調(diào)失真在助聽器中表現(xiàn)不明顯,因而一般不作測量。雖然諧波失真和互調(diào)失真主要由削峰產(chǎn)生,但也會由壓縮放大引起,不過產(chǎn)生的失真較小。
3.失真對言語質(zhì)量的影響
諧波失真進(jìn)一步降低了信噪比,導(dǎo)致了言語可懂度的下降。
總諧波失真是衡量助聽器音質(zhì)的重要指標(biāo)。助聽器廠家一般規(guī)定總諧波失真不大于15%,小于3%是助聽器的理想目標(biāo)。3%的失真相當(dāng)于二次諧波分量的能量比基波小30dB,即使是聽力正常人也較難分辨;10%的失真相當(dāng)于二次諧波分量比信號聲壓級小20dB,聽力損失較重者就難以分辨。
由于規(guī)定的測量聲壓級為70dB,因而此時(shí)測得的失真數(shù)值較小,并不代表助聽器在大輸入聲壓極時(shí)失真也小。因?yàn)楫?dāng)輸入信號在中等及中等以下時(shí),放大器線性放大,這時(shí)無失真產(chǎn)生。當(dāng)輸入信號不太大時(shí),信號被削峰較少,產(chǎn)生的諧波失真并不大,對言語的理解能力也影響不大。但當(dāng)輸入信號較大時(shí),由于削峰程度加大,諧波失真會很大,對言語的理解能力也大為下降。規(guī)定的測量聲壓級為70dB主要是基于言語交流時(shí)聽到的聲強(qiáng)一般為60~70dB。但是助聽器用戶聽自己的聲音特別是打電話時(shí),由于聲源距離麥克風(fēng)較近,助聽器的輸入聲強(qiáng)可能有80~90dB,這時(shí)助聽器的失真就有可能較大。經(jīng)常有助聽器雖然測出的失真很小,但聽起來卻聲音沙啞,就是這個(gè)原因。因此衡量助聽器的音質(zhì)好壞,不能只看輸入70dB聲壓級時(shí)的失真。
最后,盡管削峰是在放大器的性能中討論的,但助聽器授話器也可以對信號產(chǎn)生削峰。這主要是由于受到授話器功率的限制。
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