限幅器原理是什么?

壓縮/限幅器的調(diào)整及應(yīng)用

人類的聽感動(dòng)態(tài)范圍能承受的最大響度和能感受的最安靜聲音響度的范圍可達(dá)100萬：1（即106倍）聽感的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)120dB。擴(kuò)聲系統(tǒng)聲音重放的動(dòng)態(tài)范圍由于受電子設(shè)備的限制，遠(yuǎn)比人耳的動(dòng)態(tài)范圍小很多。最低聲音的響受系統(tǒng)中不相關(guān)噪聲的限制，使小的聲音信號(hào)淹沒在噪聲中而無法聽到；最大聲音的響度受信號(hào)削波的限制，使音樂信號(hào)中的特大峰值被“砍頭”（削波），不僅產(chǎn)生嚴(yán)重的削波失真，而且信號(hào)削波后產(chǎn)生大量諧波，損壞揚(yáng)聲器單元（尤其是高音揚(yáng)聲器）。為此，在控制信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍中，信號(hào)動(dòng)態(tài)處理裝置得到了廣泛應(yīng)用。簡(jiǎn)單地說，它是一種限制音頻信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍的電子裝置，把安靜的小信號(hào)變得更響，把高幅度的尖峰信號(hào)變得更小些，并且不產(chǎn)生信號(hào)削波，保護(hù)揚(yáng)聲器和功放免受沖擊和損壞。

壓縮/限幅器和擴(kuò)展器使擴(kuò)聲系統(tǒng)的實(shí)際得益包括：

（1） 限制了音樂信號(hào)中極大的峰值信號(hào)，保護(hù)揚(yáng)聲器系統(tǒng)和功放系統(tǒng)免受損壞。

（2） 可獲得更大的聲音增益，因?yàn)閴旱土诵盘?hào)峰值，可使節(jié)目信號(hào)的中的其他幅度較小的信號(hào)得到充分的提升。

（3） 使節(jié)目中的小信號(hào)不會(huì)落到調(diào)音臺(tái)的噪聲中去，提高了節(jié)目信號(hào)的信號(hào)噪聲比。

它們的負(fù)面影響是：如果這些裝置之中的四個(gè)基本參數(shù)（門檻電平、壓縮比、起控時(shí)間和釋放時(shí)間）調(diào)整得不適當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“泵浦聲”、“呼吸聲”或根本沒法對(duì)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行控制。

根據(jù)壓縮/限幅器的特殊功能，必須對(duì)裝置的四個(gè)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，這些參數(shù)的功能和含意如下：

1． 門檻電平（Threshold）：壓縮器的門檻規(guī)定為不受壓縮影響的最高輸入信號(hào)電平。門檻電平以上的輸入信號(hào)將會(huì)受到系統(tǒng)增益減少的壓縮。這個(gè)參數(shù)在壓縮/限幅器中都是可調(diào)節(jié)的。如果門檻電平調(diào)整得過高，并超過系統(tǒng)的削波電平，那么壓縮/限幅器對(duì)信號(hào)不起控制作用，因?yàn)樾盘?hào)在門檻電平之前已補(bǔ)削波了。門檻電平的調(diào)節(jié)范圍一般是-40dBU至+20dBU，電平調(diào)節(jié)到低于-40dBu時(shí)，它就成為一種“電平控制器”了，使大、小信號(hào)都被壓縮、減少了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，降低了平均聲壓級(jí)。此控制器是設(shè)置壓縮/限幅器對(duì)信號(hào)開始起作用的電平，與輸入增遞控制聯(lián)合使用。壓縮/限幅器的門檻電平控制可以調(diào)到適應(yīng)寬的信號(hào)動(dòng)態(tài)電平范圍。當(dāng)作保護(hù)揚(yáng)聲的限幅器使用時(shí)，門檻電平應(yīng)設(shè)置的較高，否則會(huì)大大地降低系統(tǒng)應(yīng)有的動(dòng)態(tài)范圍，使聲音變得干癟無味。

2． 壓縮比（Ratio）：是一種減小增益的度量。2：1的壓縮比是指輸入信號(hào)超過門檻電平時(shí)，輸入增加2dB時(shí)，允許輸出電平僅增加1dB。1：1的壓縮比意味著壓縮器被旁通（不起作用），壓縮比的調(diào)節(jié)范圍是1.5：1至∞：1，其中1.5：1至10：1之間稱為壓縮器，10：1至∞1之間稱為限幅器。

根據(jù)壓縮/限幅器門檻處壓縮特性的變化率又可分為“硬”（拐點(diǎn)）限幅

和“軟”（拐點(diǎn)）限幅兩種。限幅器必須有足夠的控制率，保證信號(hào)不被削波，因些通常都為“硬”拐點(diǎn)限幅，如果調(diào)得不適當(dāng)將會(huì)引入可聞的“咯答”泵浦聲。壓縮比的設(shè)置取決于壓縮器的使用場(chǎng)合。1：1的壓縮比意味著沒有施加壓縮。作為大部份自然聲的壓縮，使用的是小于10：1的壓縮比（軟壓縮）。大于10：1的壓縮比（硬限幅）均作限幅器作用。∞：1的壓縮比使輸出信號(hào)不能超過門檻電平。

3． 起控時(shí)間（Attack Time）：當(dāng)發(fā)生信號(hào)過載時(shí)，壓縮/限幅器需經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間才能控制信號(hào)，這段時(shí)間稱為起控時(shí)間。起控時(shí)間性的調(diào)節(jié)范圍是500ms到10ms之間，為阻止瞬間過載，必須有一個(gè)比過載時(shí)間更快的上升時(shí)間和起控時(shí)間，最快的上升時(shí)間可按系統(tǒng)的最高頻率分之一來確定，但是，快的起控時(shí)間會(huì)引入可聞的“咯答”泵浦聲，如果使用“軟拐點(diǎn)”能緩和過渡特性，可使“咯答聲”減到最小。學(xué)了消除“咯答聲”，通常寧可把起動(dòng)作時(shí)間調(diào)得大一些，讓極短暫的瞬間峰值不限制的通過（因?yàn)闃O短暫的瞬間峰值信號(hào)削波后產(chǎn)生的諧波能量不足以燒壞揚(yáng)聲器單元）。較短的起動(dòng)時(shí)間設(shè)置可使壓限器，快速跟蹤短暫的瞬變信號(hào)，但會(huì)使聲音出現(xiàn)“喀、喀”的泵浦聲或呼吸聲。較長(zhǎng)的起動(dòng)時(shí)間可免除泵浦聲和呼吸聲，但會(huì)漏掉對(duì)短暫的瞬變信號(hào)的壓縮，然而可使輸出的聲音更自然。因此，作為保護(hù)揚(yáng)聲器使用時(shí)，通常主設(shè)置在10ms-40ms的范圍。