频率响应是指将一个以恒电压输出的音频信号与系统相连接时，音箱产生的声压随频率的变化而发生增大或衰减、相位随频率而发生变化的现象，这种声压和相位与频率的相关联的变化关系称为频率响应。也是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围，以及在此范围内信号的变化量称为频率响应，也叫频率特性。在额定的频率范围内，输出电压幅度的最大值与最小值之比，以分贝数（dB）来表示其不均匀度。频率响应在电能质量概念中通常是指系统或计量传感器的阻抗随频率的变化。

频响是在电子学上用来描述一台仪器对于不同频率的信号的处理能力的差异。同失真一样，这也是一个非常重要的参数指标。频响也称响曲线，是指增益随频率的变化曲线。任何音响设备或载体（记录声音信号的物体）都有其频响曲线。理想的频响曲线应当是平直的，声音信号通过后不产生失真。

系统对正弦信号的稳态响应特性。稳态是系统的运动在过渡过程结束后的状态。系统的频率响应由幅频特性和相频特性组成。幅频特性表示增益的增减同信号频率的关系；相频特性表示不同信号频率下的相位畸变关系。根据频率响应可以比较直观地评价系统复现信号的能力和过滤噪声的特性。在控制理论中，根据频率响应可以比较方便地分析系统的稳定性和其他运动特性。频率响应的概念在系统设计中也很重要。引入适当形式的校正装置（见控制系统校正方法）可以调整频率响应的特性，使系统的性能得到改善。建立在频率响应基础上的分析和设计方法，称为频率响应法。它是经典控制理论的基本方法之一。

在控制工程中又称为频率特性它是系统对不同频率的正弦信号的稳态响应特性.

一个“完美”的交流放大器，应该在频响指标上具有如下的素质：对于任何频率的信号都能够保持稳定的放大率，并且对于相应的负载具有同等的驱动能力。显然是完全不可能的，那么针对不同的放大器就有了不同的“前缀”，对于音频信号放大器（功率放大器或者小信号放大器）来说，还应该加上如此的“前缀”：在人耳可闻频率范围内以及“可能”影响到该范围内的频率的信号。这个范围显然缩小了很多，知道，人耳的可闻频率范围大约在20～20000Hz，也就是说只要放大器对这个频率范围内的信号能够达到“标准”即可。实际上，根据研究表明，高于这个频段以及部分低于这个频段的一些信号虽然“不可闻”，但是仍然会对人的听感产生影响，因此，这个范围还要再扩大，在现代音频领域中，这个范围通常是5～50000Hz,某些高要求的放大器甚至会达到0.1~数十万Hz。但是，上述要求表面上好像是比“完美”低了很多，却仍然是“不可能完成的任务”，连这样的要求也不可能达到。于是，就有了“频响”这个指标。（附言：指标本身就代表着“不完美”，如果一切都“完美”了，指标也就没有存在的理由了。）

放大器有两种失真：线性失真和非线性失真。通常把后者叫做“失真”，而把前者用其它方式表达出来。非线性失真已经知道了是一种什么情况了。而线性失真就是指频率和相位方面的“误差”，即频率失真和相位失真。

基于物理机理的理论计算方法，只适用于系统结构组成易于确定的情况。在系统的结构组成给定后，运用相应的物理定律，通过推导和计算即可定出系统的频率响应。分析的正确程度取决于对系统结构了解的精确程度。对于复杂系统，分析法的计算工作量很大。

采用仪表直接量测的方法，可用于系统结构难以确定的情况。常用的实验方式是以正弦信号作为试验信号，在所考察的频率范围内选择若干个频率值，分别测量各个频率下输入和稳态输出正弦信号的振幅和相角值。输出与输入的振幅比值随频率的变化特性是幅频特性，输出与输入的相角差值随频率的变化特性是相频特性。

在采用频率响应法分析和设计控制系统时，常以频率响应的曲线图作为研究问题的出发点。频率响应图的主要形式有奈奎斯特图、波特图和尼科尔斯图。

奈奎斯特图

又称极坐标图。它是当频率ω由零变化到无穷大时，表示在极坐标上的频率响应 G（jω）的幅值|G(jω)|与相角∠G（jω）的一条关系曲线(图1）。极坐标图的优点是，频率响应曲线上能显示出频率ω的分布情况。为了绘制极坐标图，必须对选定的每个ω值计算出相应的G（jω）的幅值|G(jω)|和相角∠G（jω）；由|G(jω)|和∠G（jω）可构成极坐标图上的一个矢量G（jω）。奈奎斯特图就是当ω由零变化到无穷大时矢量G（jω）终端扫描得到的一条轨迹。

又称对数坐标图。波特图由频率响应G（jω）的对数幅值特性图和相角特性图组成（图2）。在对数幅值特性图中，频率轴采用对数分度；幅值轴取为20log|G(jω)|，单位为分贝(dB),采用线性分度。在相角特性图中，频率轴也采用对数分度；角度轴是线性分度，单位为度。波特图的优点是可将幅值相乘转化为对数幅值相加，而且在只需要频率响应的粗略信息时常可归结为绘制由直线段组成的渐近特性线，作图非常简便。如果需要精确曲线，则可在渐近线的基础上进行修正，绘制也比较简单。

又称对数幅相图。它是在直角坐标上以频率ω为参量表示的对数幅值20 计程仪|G(jω)|与相角∠G（jω）的一种关系图(图3)。对数幅相图很容易根据波德图上的对数幅值特性和相角特性来绘制。尼科尔斯图的优点是能较容易地确定控制系统的相对稳定性。

系统的过渡过程与频率响应有着确定的关系，可用数学方法来求出。但是除一阶和二阶系统外，这样做常需要很多时间，而且在很多情况下实际意义不大。常用的方法是根据频率响应的特征量来直接估计系统过渡过程的性能。频率响应的主要特征量有：增益裕量和相角裕量、谐振峰值和谐振频率、带宽和截止频率。

增益裕量和相角裕量

它可提供控制系统是否稳定和具有多大稳定裕量的信息。

谐振峰值Mr和谐振频率ωr

Mr和ωr规定为幅频特性|G(jω)|的最大值和相应的频率值（图4）。对于具有一对共轭复数主导极点(见根轨迹法)的高阶线性定常系统，当Mr值在(1.0～1.4)M0范围内时，可获得比较满意的过渡过程性能。其中M0是ω=0时频率响应的幅值。ωr的大小表征过渡过程的快速性:ωr值越大，系统在单位阶跃作用下输出响应的快速性越好。

带宽和截止频率

截止频率ωc规定为幅频特性|G(jω)|达到0.7M0并继续下降时的临界频率(图4)。对应的频率范围0≤ω≤ωc称为带宽。截止频率的含义是：系统对频率高于ωc的信号分量具有过滤的功能，而频率低于ωc的信号分量则可直接通过或略有衰减。从复现输入信号的角度来说，常要求带宽大一些，它相应于较小的上升时间和较快的响应速度。但从抑制高频噪声的角度来看，则带宽不宜太大。因此确定带宽需要全面考虑。

频率范围是指音响系统能够回放的最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围；声压和相位与频率的相关联的变化关系(变化量)称为频率响应，单位分贝(dB)。频率范围和频率响应这两个概念有时并不区分，就叫作频响。

音响系统的频率特性常用分贝刻度的纵坐标表示功率和用对数刻度的横坐标表示频率的频率响应曲线来描述。当声音功率比正常功率低3dB时，这个功率点称为频率响应的高频截止点和低频截止点。高频截止点与低频截止点之间的频率，即为该设备的频率响应；声压与相位滞后随频率变化的曲线分别叫作“幅频特性”和“相频特性”，合称“频率特性”。这是考察音箱性能优劣的一个重要指标，它与音箱的性能和价位有着直接的关系，其分贝值越小说明音箱的频响曲线越平坦、失真越小、性能越高。

从理论上讲，20～20000Hz的频率响应足够了。低于20Hz的声音，虽听不到但人的其它感觉器官却能觉察，也就是能感觉到所谓的低音力度，因此为了完美地播放各种乐器和语言信号，放大器要实现Hi-Fi目标，才能将音调的各次谐波均重放出来。所以应将放大器的频带扩展，下限延伸到20Hz以下，上限应提高到20000Hz以上。对于信号源(收音头、录音座和激光唱机等)频率响应的表示方法有所不同。例如欧洲广播联盟规定的调频立体声广播的频率响应为40～15000Hz时十/—2dB，国际电工委员会对录音座规定的频率响应最低指标：40～12500Hz时十/—2．5十/—4．5dB(普通带)，实际能达到的指标都明显高于此数值。CD机的频率响应上限为20000Hz，低频端可做到很低，只有几个赫兹，这是CD机放音质量好的原因之一。

频率响应是衡量放大电路对不同频率输入信号适应能力的一项技术指标。

由于放大器件（双极结型三极管或场效应三极管）本身具有极间电容，此外，放大电路中有时存在电抗性元件，所以，当放大电路输入不同频率的正弦信号信号时，电路的放大倍数将有所不同，而成为频率的函数。这种函数关系称为放大电路的频率响应或频率特性。

频率失真是一种“线性失真”，意思是说，发生这种失真时放大器的输出信号波形和输入波形仍然是“相似形”，它不会使放大器对要处理的信号产生“形变”。一个单纯的频率失真可以看成放大器对于不同频率的信号放大倍数不同，例如，1个十倍放大器，对1KHz的信号的放大倍数是10倍，而对于10KHz的交流信号可能放大倍数就变成了9.99倍，于是，就可以说这台放大器有频率失真了。在电声学上，把这种现象称为“频响曲线的不平直”，这里面的“曲线”稍后再讲。

失真原因

对于一台放大器来说，产生频率失真的原因非常多。很多放大器的内在特性都会影响到这个参数，甚至失真也会插进来一脚，总的来说，有如下一些情况会导致频率失真：

1、元器件的固有频率特性决定，这是最根本的原因，后面的一些原因实际上都源于这里。

2、采用负反馈技术放大器的开环特性以及负反馈电路本身的频响特性决定。

3、放大器的非线性失真对于测量方法引入的“测量误差”

4、放大器的电路设计导致传输特性的非理想化

5、安装和制造工艺不完善，引入的外界交流干扰信号导致频响的不平直。

谈到这里，会发现，这里有很多原因似乎和“测量方法”有关，所以有必要提一下频响是如何测量和定标的。

测试方法

任何可以被写上说明书的“指标”都是必须借助仪器来测量的，这些指标必须有一个共同的特点，就是“可重复性”，也就是说，只要你用同样的设备，就可以重复得到相同或相近的测量结果。把这一类指标称为“客观指标”，频响当然是属于此类。

频响的测量方法很简单，在放大器的输入端接入一个标准信号发生器，这个信号发生器可以产生标准的正弦信号信号，并且可以通过调节使得这个发生器的输出信号的频率发生变化，而幅度不变。在放大器的输出端接一个标准的纯阻性负载，并且接一个交流电平表，通过读取电平表的数据，就可以测量该放大器的频响特性了。测量时，为了保证测试结果的可靠和准确，要尽量多地在测试频率范围内选取不同的频率，通常采用的是“对数采样法”，即从一个标准频率（例如1KHz）开始，按照2倍关系向上和向下取点，例如2K、4K、8K……,500、250、125、62.5……，如果嫌这个间隔太大，可以缩小倍数，例如√2，√2/2等等。将这些对应的频率的输出电平（单位是dB）记录下来，并经过统计计算就可以了。

这里，可能会忽视一个问题，就是这个放大器的放大倍数是否可以调整？放大器的输出功率应该是多少呢？不是要卖关子，而是这里的“玄机”非常大。由于放大器的特性的不完美，所以会导致放大器在不同的工作状态下的频响特性发生变化。这叫“测试条件”。时常发现，两个质量完全不同的放大器在频响指标上“好像没什么差别”，是那个质量差的放大器在“说谎”吗？非也，是测试条件根本不同。

标注方法

放大器在不同的输出功率下，其频响是不同的，通常输出功率越大，其频响指标就越差。而一个比较负责任的指标标注，应该指“在该放大器的最大不失真功率下测量的指标”，而一些厂家为了回避大功率输出下放大器特性的劣化，使得该指标“看起来好看”，往往采用的是“标准测试方式”，也就是说，在给定放大器放大倍数（增益）的条件下进行测试，而这个放大倍数通常是1。显然，多数放大器是用来“放大”的，所以这个测试方法实际上并不全面，但是“出于商业目的和测试标准的允许”，这个测试仍然被认为是“正确”的。这样，就应该注意了，看指标的时候不能只关心那些数值，而应该和测试条件联系起来看。没有测试条件的指标是毫无意义的。

标准的频响标注方法是XHz~YHz±ZdB，这里的X是指低端频率，Y指高端频率，也就是测试频率的范围，Z表示的是在这个频率范围内，放大器放大倍数的差异。

很遗憾的是，单单看频响指标还是不能完全了解这个放大器的频响特性，于是厂家又给出了另一种表示形式－频响曲线。

概念

频响曲线是在上述的测试电路中，使信号发生器的输出信号频率发生连续变化（即通常说的“扫频”）并保持幅度不变，在输出端通过示波器或者其它一些记录仪将放大器对于这种连续变化相应的输出电平记录下来，就可以在一个坐标上描绘出一个电平对应频率的曲线。这个坐标的纵坐标是电平，横坐标是频率。纵坐标的单位是dB，横坐标的单位是Hz（或KHz）。为了记录方便，横坐标的表尺为对数型的，纵坐标则是线性的。

特征

可以看看各个厂家提供的不同器材的频响曲线，会发现，即使两个看起来频响指标完全相同的器材，其频响曲线也是非常不同的。这里暂且不讨论频响曲线不同对音质产生的影响，只看频响曲线有那些重要特征需要注意。这里要着重注意两个特征：平和直。平是指放大器在工作频率范围内频响的最大差距。这里需要注意的是“工作频率”，对于音频设备来说，应该关心的是20～20000Hz这一段的情况，如果要求很高，可以将范围扩大到5～40000Hz，这已经是足够了。

频率失真对于音质的影响是非常巨大的，很多时候它会完全左右一个人对音质的评价结果。由于频响对于主观音质评价的影响因素太多，在这里不可能一一举尽，直挑选一些影响最大的方面来说。

音色

从广义的范围来说，音色也是音质的一个组成部分。知道，不同的乐器具有不同的声音特点，基音、泛音、共振相互作用组成了一件乐器的音色特点，音色就是这些基音、泛音、共振的频率以及比例关系。如果一套系统在频响上不够平直，那么就可能造成音色中各个组成部分的比例发生变化，有些泛音可能被增强了，而另一些泛音可能被削弱甚至难以被听到，这就改变了乐器的音色特征。由于很多时候没有机会对比原来那把乐器的声音，所以这个改变并非极端重要，但是，由于乐器“好听”与否几乎就是音色的代名词，因此，过度破坏音色特点的结果可能会造成这个乐器的声音变得难听，因此对于高要求的人来说，最好不要改变音色特征。由于频响会对音色产生影响，因此一些器材设计师会巧妙利用这个现象来弥补录音的不足。对于录音师来说，这种调整也是“家常便饭”，因为他们不可能每张唱片都能“请”到那些“名琴”。

声场、定位

声场是个非常复杂的电声现象，其中频响特性也会在某种程度上影响到声场表现。由于频响的影响，某些和声场表现有关的声音细节会被弱化或者加强，这就会导致所谓的声场“畸变”。这是一个非常微妙的影响，实在无法在这有限篇幅文字中完全说明，以后再说。对于定位来说，情况也是非常复杂，尤其是那些频率范围很宽的乐器，影响就更大。这一点比较容易理解，距离感和声音的大小有密切的关系，如果频响不平直，乐器在发出某种频率的声音的时候会感觉比发出其它声音要远些或者近些，这样，就会感到这个乐器被纵向拉长了，形体发生了变化。当频响的不平直度严重的时候，会感到乐器在前后晃动。

整体音色

这个话题可以非常古老了，这里就不再多说了。器材的冷(高频多)、暖(低频多)，声音的密度、强度都是主要来源于此（当然还有其它因素的影响，进阶篇会有探讨）。

对于厂家的频响指标，应该给予足够的重视。但是还要记住，这个指标并非“标注”的越高越好，由于的耳朵具有一些自身的特性，因此需要对频响有个清醒的理解。

1、需要的频响指标应该是整个系统的，而不是单一的器材。单个的器材的频响平直并不意味着一定会听到“平直”的声音，还要看系统中其它器材的情况。

2、甚至系统中所有器材的频响都是平直的时候，也不一定能听到平直的声音。这是因为的耳朵本身就不是“平直”的。知道，人的耳朵对于高频的敏感程度在一生中会发生变化，20岁左右达到最高峰，35岁左右开始走下坡路，到60岁左右会损失过半，另外还和身体健康状况以及遗传有关。因此，在考虑平直的时候，必须要把耳朵一起考虑进去。在这方面，行业内似乎有个心照不宣的约定，这个部分主要由音箱、耳机厂家以及录音师去完成。

3、对于频响起伏的辨别程度有限，有实验表明，0.2dB是极少数人的极限（大概几十万分之一都不到），绝大多数人在1~3dB之间。也就是说，小于1dB的频响不平直几乎没有意义，如果为了追求频响的过分平直而舍弃了一些其它要素将是得不偿失的。这个原则对于其它指标也是一样的。

4、前面说过，不能因为某些频段听不到就可以去忽略它，因为那些东西可能会暗示器材的一些其它特性的情况。

5、任何指标都要和别的综合起来看，而不能孤立起来看问题。