音频应用话筒指标与调音台的工作电平

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音频应用话筒指标与调音台的工作电平

话筒的技术指标是选择和使用话筒的重要依据。只有明白了它的确切含义，才能合理地处置话筒与声源的距离，掌握其声压与电压的转换关系，并把话筒所在声场的声压级准确地换算成调音台输入端的电平，从而确定调音台的输入增益，得到最高信噪比、最低失真的线性信号。
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那么话筒的哪些指标与调音台的输入密切相关？同时如何据之确定调音台的工作电平呢？
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一 几个重要指标的含义
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广播级话筒的技术指标有近10个，对于声源和调音台来说，最重要的是以下3个：最大输入声压级、灵敏度和最大输出电平。最大输入声压级是话筒所能承受的达到0.5%总谐波失真的最大声压级的度量，它与声压的关系定义为：
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0dB SPL=2×；10-5Pa

专业话筒的最大输入声压级一般定得较高，只要它和声源间的距离得当，就不会产生可闻的失真。因此这里我们重点讨论直接影响调音台工作电平的后两种指标。
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1. 灵敏度
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9 X, o8 _- ~: @( a" P灵敏度是话筒在单位声压激励下输出电压与输入声压的比值，其单位是mV/Pa。为与电路中电平的度量一致，灵敏度也可以分贝值表示。早期分贝多以单位dBm和dBV表示：
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0dBm=1mW/Pa，即把1Pa输入声压下给600Ω负载带来的1mW功率输出定义为0dB；
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: I8 @% J4 {( l3 g3 _: z( S* W0dBV=1V/μbar，把在1μbar输入声压下产生的1V电压输出定义为0dB。

! c6 ~5 r8 Y+ C* C: w: T: P现在的分贝则以单位dBμ表示：

; ?/ w9 J) C% h! c: _0dBμ=0.775V/Pa，即将1Pa输入声压下话筒0.775V电压输出定义为0dB (这样就把话筒声压—电压转换后的电平度量，统一到电路中普遍采用的0dBμ= 0.775V这一参考单位)。
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显然，不论灵敏度如何表示，我们都可将它转换为dBμ，前提是行输入统一到Pa这个单位。
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例如：NEUMANN U89话筒的灵敏度是8mV/Pa，可直接由

9 D4 L( D1 S- F3 m20lg[(0.008V/Pa)÷；(0.775V/Pa)]
* e. g$ K" P3 f  q
( J' J& s, i* n* ]得出其灵敏度约为-40dBμ。

8 n2 k. Q5 S- n" X- Z5 u$ [4 n再如：AKG C414话筒的灵敏度为-60dBV，由

0dBV=1V/μbar=10V/Pa
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先求出1Pa声压下-60dBV的输出电压X：
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1 p/ k2 Y5 W* i8 y$ S9 \& s20lg[(X V/Pa)÷；(10V/Pa)]=-60
& [) v" I* P) @; M3 n% _1 E' f
( S4 ]3 ^' l7 U: I# o" t得出X=0.01(V)，即它的灵敏度为10mV/Pa。再由式

, x5 b3 R0 [1 }4 h2 F5 \20lg[(0.01V/Pa)÷；(0.775V/Pa)]

可得其灵敏度约为-37dBμ。

2. 最大输出电平

# E7 G$ l7 M9 S话筒在最大输入声压级下的输出电平即最大输出电平。如同最大输入声压级限定了话筒与声源间的距离一样，最大输出电平直接决定了调音台的输入工作电平。对于一个给定的话筒来说，只要已知其灵敏度与最高声压级，就可算出它的最大输出电平。
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仍以NEUMANN U89话筒为例：其灵敏度为8mV/Pa，最大输入声压级为134dB SPL(在10dB输入衰减档)。先将输入声压级转换成声压，再由灵敏度求出最大输出电平：因为0dB SPL= 2×；10-5Pa，则最大输入声压X可由

8 D  {& K. L9 \( W# j9 }$ `134dB SPL=20lgX/2×；10-5Pa

% \3 f2 p9 N  U8 \) a1 b得出X=100(Pa)。由灵敏度8mV/Pa知，100Pa时最大输出为800mV，化成输出电平即：
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9 F& M; J2 M/ V" t/ O& ]! h, o20lg[(0.8V/Pa)÷；(0.775V/Pa)]
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约为0dBμ。此即U89话筒理论上的最大输出电平。实际上，正常使用时一般不选择10dB衰减档(以减少输入噪声)，所以只要话筒的摆放距离合适，U89前的最大声压级一般不会超过其正常档位下的124dB SPL，因此它的最大输出电平一般远低于0dBμ。
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二 调音台工作电平的确定

技术上讲，调音台的工作电平是以其上最大信号电平不超过厂家设定的最大动态余量上限来规定的(实际中工作电平还得根据节目的需要才能确定)。这里，最大动态余量指总谐波失真指标下最大电平与0dBμ之上的一段电平范围，如图示。

2 E  Y( L# f: E. [# p! y这样，只要在话筒端已知声源可能的最大声压级与话筒的灵敏度，就可算出其相应的最大输出电平；这一电平与调音台动态余量上限的差值，便是调音台输入级，即话筒放大器(简称话放)的输入增益；在此增益下的信号电平就是调音台的工作电平。

, B5 h3 u9 J* m' g/ V以所录声源为花腔女高音、采用U89话筒和AMEK RemBandt调音台为例，对此进行说明：假如距离话筒70cm处声源的最大声压级是112dB SPL(峰值，A加权)，话筒所能承受的最大输入声压级是124dB、灵敏度是8mV/Pa，由式
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1 q! W% R5 J7 F" [6 k" c% b112dB SPL=20lgX/2×；10-5
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可知112dB声压级相当于8Pa声压，它可有8Pa×；8mV/Pa=64mV的电压输出，也即有电平输出：

" c4 _: i& F/ y1 d, R: }20lg[(0.064V/Pa)÷；(0.775V/Pa)]=-22dBμ

; z' N1 p! S' H9 J这个电平联接到70dB话放增益、话放级的动态余量在总谐波失真是0.017%时为12dBμ的调音台后(该调音台线路放大级的动态余量为28dBμ)，与+12dBμ的上限尚有34dB的余量(+12dB-(-22dB)=34dB)，这便是调音台应有的输入增益。由此便确定了调音台的工作电平。

实际操作中，为确保调音台在最大信号电平时总谐波失真低于0.017%，一般应把上述话放增益再降低几分贝。降低的幅度由以下方法确定：首先将通道、监听及总输出三部分的推拉衰减器都置于0dB工作位置，然后观察此时输入、输出的音量表，以其指示在正常区域为参照，确定其降幅的分贝数