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第 11 屆 iThome 鐵人賽

DAY 27
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聽著音樂往技術宅邁進系列 第 27

DAY 27 - 增益 & 頻率響應

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昨天講的等響曲線,聽起來好像是什麼深奧的名詞,但其實它就只是表示了人類對於不同頻率會有不同的敏感度,或是測了自己的等響曲線就能知道自己的耳朵跟大部分人有沒有差異。也希望藉由介紹等響曲線,可以讓非理工背景的大大們認識到以頻率為橫軸的表現形式

等響曲線的橫軸是頻率,單位為赫茲(Hz);縱軸是音量大小或強度,單位為分貝(dB)。其實像這樣橫軸為頻率,縱軸為強度的圖在工程上很常見,通常用作機器上「頻率響應」的表示

增益
像是我們之前提到的擴大機,畢竟擴大機最主要的功能就是「放大」,通常放大的倍數我們也稱作增益(Gain),單位通常為分貝,式子可以寫成:

Gain = 10 × log10 (Poutput/Pinput) dB

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20191013/20120890E7lza1kxPK.png
圖上是用電壓(V)表示,但其實用電壓、電流、功率都可以,主要看你是怎麼測量的

頻率響應
在設計一台擴大機時,理想上會希望它的頻率響應是平直的,就是說每個頻率的增益都一樣,如下圖:
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20191013/20120890mYg1Dm0xGG.png
但實際上電路在做放大時並沒有這麼順利,因為電容、電感的原因,會造成某些頻率會變小或者說衰減,所以頻率響應很難是平直的,此時造成的失真就稱為頻率響應失真

還有什麼會造成頻率響應?
除了電子電路因為電容、電感會影響頻率響應外,事實上喇叭或耳機等播放音樂的機器,負責發聲的單體因為物理特性問題也會造成頻率響應

購買產品前,雖然說直接聽可能才是最符合自己需求的,但如果廠商有提供的話,也可以參考看看頻率響應圖

補充
電機系的電路學就是在探討被動元件,三樣東西就能寫一本書,上兩個學期;電子學要上三個學期的時間來探討電晶體

  • 被動元件:電阻、電容、電感
  • 主動元件:電晶體——BJT、MOS,真空管...

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