3.1 增益结构相关术语

3.1.1 增益

放大器输出与输入的比值叫放大倍数，单位是“倍”，取对数转换为分贝，就成为放大器的增益单位，所以可以说增益就是放大倍数的另一种说法。

一只SM58的话筒输出被放大到100V的电压时，大约放大了十万倍，这不仅不利于给人直观的概念，同时也不利于计算，用对数算出增益为100dB（20lg100000），计算时会方便很多。

在系统中控制放大量的旋钮或者推子中，主要有两种控制增益（放大倍数）的电路。

第一种是在电路中引入负反馈。负反馈的量越大，其放大倍数就越小，系统噪声也越小。调音台的“GAIN”旋钮通常采用这种电路，早期的一些功放也曾采用这个原理进行音量控制。采用负反馈可以减小电路中的非线性失真，扩展频带，还可以改变放大器的输入阻抗和输出抗阻。

第二种是通过电位器调节输入信号的对地电阻来实现放大量的控制。对地电阻为零时，信号无法馈入后级设备；信号对地电阻越大，后级设备所获取的信号就越强。调音台的音量推子、功放的音量旋钮通常是根据这个原理设计的。

“TRIM”是数字调音台的数字增益，就像相机的数字变焦一样，可以控制信号大小，但当TRIM为正值时，是以牺牲声音品质为代价放大信号的。

3.1.2 本底噪声

在信号处理过程中电子设备会自行产生一些信号，这些信号与输入信号无关，称作本底噪声。任何放大设备都会产生一定的噪声，即使在静态的时候，如图3-1所示。

3.1.3 信噪比（S/N）

信噪比（SNR或S/N,Signal-Noise Ratio），用dB表示，是指设备或系统中信号与噪声的比值。S/N=10lg（信号有效功率÷噪声有效功率）

S/N=10lg(PS÷PN)

图3-2为两种设备信噪比示意图。

用电压计算信噪比

S/N=20lg（信号有效电压÷噪声有效电压）

S/N=20lg(VS/VN)

在音频放大电路中，我们希望的是该放大器除了放大信号外，不应该添加任何其他额外的噪声，信噪比越高越好。

3.1.4 动态范围

音响系统重放时最大不失真输出电平与静态时系统噪声输出电平之差，称为“动态范围”，单位为分贝（dB）。性能较好的音响系统的动态范围在100（dB）以上，如图3-3所示。

模拟设备

对于模拟放大设备而言，所有的设备对信号的放大都有上限值，信号过大就会发生削波失真。同样，所有的设备也有信号的下限值，即本底噪声，有效信号若低于本底噪声则会被噪声淹没。信号放大设备的削波之前（最强）与底噪以上（最弱）的范围是可以被使用的范围，也称为设备的“动态范围”。

数字设备

数字设备采样的位深（bit）会决定设备的动态。1bit约为6dB的动态值，16bit最大动态为16×6=96dB，而24bit的设备可以拥有24×6=144dB的动态。采样位深数字越大，设备动态范围就越大。

节目评价

“动态范围”也可以用来评价节目。 例如一个乐队演出时，到达舞台话筒的最大声压级为128dB SPL，观众安静时到达舞台话筒的声压级为45dB SPL，那么它的动态范围为：128dB SPL-45dB SPL=83dB SPL。

电影节目的动态可达120dB SPL以上，所以在影院会感受到细微的声音细节和震撼的爆炸声。最大声减去底噪以上的最小声就是它的动态范围。

3.1.5 削波失真

假如输入信号电平超过了设备的动态范围，设备会发生削波失真的现象。如某设备的输入动态电平为-60～-20dBu，如果给它输入一个0dBu的信号，若不将信号衰减20dB，将会导致它产生削波失真，而信号削波是音箱里高频单元烧毁的重要原因，削波所产生的直流对扬声器的线圈有致命性的摧毁作用。

图3-4所示是锐丰智能（RF）品牌TP-428处理器的测试情况，该处理器最大输入电平为+23dBu，当信号为+24dBu时可以看到发生了削波失真。

3.1.6 提高动态

在声学层面，音响系统若要增大动态范围，要么降低环境噪声，要么提高最大声压级，即降低下限或提高上限。比如若想让观众听清楚乐队演奏的更小的声音，要想办法让厅堂内的噪声减少，座椅的噪声、空调的噪声、空间混响等都要控制。对于标准的音乐厅来说，国家有关标准规定了座椅、空调、舞台机械的噪声限值，目的就是保证系统的动态范围。

但一些流动性的演出无法控制环境噪声，就要通过提升最大声压级的方式来提高动态范围，但这里面有两个问题：第一是人耳长期在大声压级的状态下会产生心理的不适感，甚至引发听力问题；第二是大型音响系统提高声压级的成本是非常高的——如果要提升3dB，就需要功率提高一倍，其成本可想而知。事实上，很多高品质音响系统并不是靠着最大声压级取胜的，在一些声学装修特别棒的空间里，峰值声压级为120dB SPL的音响系统照样表现卓越。