功放和喇叭如何匹配_功放与喇叭的匹配原则是什么

2018-10-30 14:14:08 86

功放的概念

  功率放大器简称功放,俗称“扩音机”,是音响系统中最基本的设备,它的任务是把来自信号源(专业音响系统中则是来自调音台)的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。

功放的几个重要的参数

  1、输入灵敏度,是指功放所需较小输入信号电平,它是要求将音源信号放大到足够推动后级功放所需要的必要条件。

  2、谐波失真度,这是功放一项极重要的指标,谐波失真是非线性失真的一种,它是放大器在工作时的非线性特征所引起的,失真结果是产生了新的谐波分量,使声音失去原有的音色,严重时声音发破、刺耳。谐波失真还有奇次和偶次之分,奇次谐波会使人烦噪、反感,容易被人感知。有些功放听起来让人感到烦噪,感觉疲劳,就是失真较大所引起的。对功放影响较大的就是失真度,一般高保真要求谐波失真在0.05%以下,越低越好。除了谐波失真外,还有互调失真,交叉失真,削波失真,瞬态失真,相位失真等,它们是影响功放质量的罪魁祸首。考核功效的优劣,首先要看它的失真度,像意大利Sinfoni功放的总的谐波失真就在0.01%以下。

  3、输出功率,功率问题最令汽车音响从业人员认识不清,在这里需要一一讲解:

  A、额定输出功率,称为(RMS),指放大器输出的音频信号在总谐波失真范围内,所能输出的较大功率。它一般是交流信号峰值的0.707倍。

  B、平均功率,平均功率一般是指各个频率点的平均消耗功率,它与额定输出功率有点类似,但是它一般要参考时间。

  C、峰值输出功率,功放所能输出的较大音乐功率称为峰值输出功率,它不考虑失真,通常为(RMS)功率的1.414倍左右。

  D、峰值-峰值功率,它是指正电压峰值到负电压的峰值的功率,它是峰值输出功率的四倍。它的出现是厂家出于商业目的,并无实际意义。

  4、信噪比,数值越大越好,一般用(S/N)表示,用信号功率Ps与噪声功率Pn的比值的分贝数表示,S/N=10lgPs/Pn=20lgVs/Vn(db),式中Vs、Vn分别为信号电压与噪声电压。

  信噪比与输入信号电平的增加,信噪比也逐渐加大,但当输入信号电平达到某一数值后,信噪比基本保持不变。按目前高保真要求,信噪比应达90dB以上为好,进口高品质的功放机往往可达110-120dB,其性能可想而知了。有的信噪比后面有A计权字样,A计权是指将噪声信号通过加权网络后测得的结果,由于人们对于高、低频段的噪声相对来说不太灵敏,所以出现了这样的计权方式。计权噪声更加直观地代表人们实际感受到的噪声信号状况。总之,信噪比越大,表明混在信号里的噪声越小,放音质量越好,便重放音乐清晰,干净而有层次。

  5、频率响应,早期俗称功率带宽,指谐波失真不超过规定值时,功放的1/2额定功率频带宽度,即有高低端下跌-3dB的两个频率点之间所包括的频带,称之为功率带宽。

  6、阻尼系数,主要是对低频而言,是直接影响低音音质的极重要的技术参数。众所周知,喇叭的口径越大,低音相对就越好,但音盆越大其运动惯性也随之加大,此惯性使它很难与音频信号同步运动,往往表现出的声音混浊不清,尤其在100-400Hz低频,容易造成声染色,使人听起来模糊不清,很不自然。有些改装车的低音喇叭,低频信号强时颤振不止,低音拖尾严重,这就是音盆惯性所引起的。

  在功放设计时,工程师对功放采取一些技术措施,如选择多管并联,低内阻(毫欧级)大功率管,提高工作电压,选择出色线材等,极力提高阻尼系数,使它能够针对喇叭惯性运动,产生“电阻尼”作用,使音盆的运动与音频信号同步运动,尽可能使音盆在驱动信号结束后很快恢复到零位(即中心位置),这种阻止效果就是阻尼系数(DampFactor),D=Rs/Ri,Rs=喇叭阻抗,Ri=功放输出内阻,D越大,音盆与信号同步效果就越好,低音就越纯越干净,重放效果就越好。

  7、转换速率(Slewrate),功放的转换速率极大地影响着高音重放质量与性能。转换速率越快,高音音质就越佳,越能准确地捕捉到稍纵即逝的高频信息。高品质功放可做到十几至几十V/us,低中档功放都一般不标出,这种转换速率的数值高低,与设计,用料有密切关系,但也不宜太高,太高会产生人耳听不见的20KHz以上超音信号,不但对改善音质无作用,反而容易烧坏高音喇叭。

功放和喇叭如何匹配_功放与喇叭的匹配原则是什么

  各类功放的功能及作用

  以其主要用途来说,功放可以分做两大类别,即专业功放与家用功放。在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声,以及录音监听等场所使用的功放,一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求,这类功放通常称为专业功放。而用于家庭的hi-fi音乐欣赏,av系统放音,以及卡拉ok娱乐的功放,通常我们称为家用功放。

  按器材分类:电子管/晶体/集成电路功放

  电子管放大器(俗称“胆机”)采用电子管作为放大器,其主要优点是动态范围大、线性好、音色甜美悦耳。但电子管功放也存在两个问题,一是内阻大导致放大器阻尼系数小,影响瞬态特性,二是电子管需高压供电,离不开变压器,变压器不仅功耗大、体积大,还会导致失真。

  克服电子管功放的两个缺点,晶体管放大器阻尼系数可做得很高,有良好的瞬态特性,在声音的节奏感、力度上要比胆机明快、爽朗、有力;而且无需变压器,不仅节省成本,缩小体积,而且避免了由变压器所引起的失真。最后一种是集成电路放大器,它最突出的优点是可靠性高、外围电路简单、组装方便,不足之处是电声指标(功率、频响、失真度、信噪比等)和音质皆不如前两类放大器。〔按功能分类〕前级/后级/合并式功放按照功能分类,功放可以分为前级功放、后级功放和合并式功放。

  按功能分类:前级/后级/合并式功放

  前级功放,主要作用是对信号源传输过来的节目信号进行必要的处理和电压放大后,再输出到后级功放。它就像铁路岔道一样,控制切换哪一路音源信号接入功放,哪一路音源信号与功放断开。后级功放是进行单纯功率放大的部分,它的作用就是尽可能原原本本地放大来自于前级的信号,我们对后级的要求是,放大倍数尽可能高,而放大后信号的失真程度应尽可能低。除放大电路外,还设计有各种保护电路,如短路保护、过压保护、过热保护、过流保护等。这两类功放一般只在高档机采用。合并式放大器,将前级放大器和后级放大器合并为一台功放,兼有前二者的功能,通常所说的放大器都是合并式的,应用的范围较广。

  一般来看,合并式功放的功率较前、后级功放小,重放的效果也比前、后级功放差,但合并式功放价钱较便宜,且使用方便,完全能够满足一般的家庭需要。

  按用途分类:Hi-Fi功放/AV功放

  hi-fi功放/av功放就功放的用途来区分,家用功放分为hi-fi功放和av功放。hi-fi是英语high-fidelity的缩写,意指高度保真,即纯音乐功放,是音乐发烧友的最爱。hi-fi功放的输出功率大都在2&TImes;150瓦以下。hi-fi在设计上强调最低的信号失真,忠实地表现出音乐的场面、细节和演奏、录制的技巧等来满足人们对音乐的最佳欣赏要求。一般用于hi-fi的功放都是胆机。hi-fi功放就扩声形式而言,只适用于两声道立体声的重播。

功放和喇叭如何匹配

  音箱的瞬时峰值功率可以达到额定功率的4倍,即100瓦的音箱,可以承受400瓦的瞬时峰值功率。

  功放的瞬时峰值功率输出可以达到额定功率的2倍,即100瓦的功放可以输出瞬时峰值200瓦的功率。

  在高动态等音乐场合例如交响乐等演出,为了高的动态效果,按2倍音箱功率来配功放。这要求好的调音人员来操作,不然烧音箱是家常便饭了。

  一般的会议场合动态变化是不大的,我们可以按照1比1来功率配功放。很多时候我们采取一种折中的方法来配功放,即1.1-1.5倍的音箱额定功率来配功放。

  一般功放是双通道的,功率的表示是,举例:2*200W/8Ω,就是说在阻抗是8Ω的时候,2个通道分别输出200W的额定功率。一般功放的参数都会标出8Ω,4Ω,2Ω阻抗下的额定功率。功放说明书。

  音箱的说明书上也会标多少W/多少Ω,一般是8Ω或者4Ω。两个8Ω的音箱并连就变成了4Ω,两只4Ω音箱串联就变成了8Ω。

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  功放与喇叭的匹配原则

  1、功率匹配

  常有人将功率放大器的额定功率与扬声器的额定输入功率等同起来,认为只有这两个功率指标完全相同时,才将为功率匹配。这种看法是片面的,因为功率放大器的额定输出功率与扬声器的额定输入功率是两个完全不同的概念,不可混淆。

  功率放大器的额定输出功率是指失真所限制的功率,超过这个输出功率的电平,功放输出将产生削波失真,必须留有相当大的动态余量。扬声器的额定输入功率是指扬声器在规定时间内连续工作不损坏的极限功率。

  国家标准规定扬声器的额定输入功率是指给扬声器该功率粉红噪声信号电平,使扬声器连续工作100h不损坏的极限功率。

  如果采用小功率功放去驱动大功率的扬声器,则功放动态范围不够,当扬声器尚未达到所需输出声压时,功放已限幅失真:

  (1)用小功率的功放去推动大功率的扬声器就会出现“推不动”的情况,简单地说“推不动”就是功率稍大的时候失真迅速增加,而且难以实现全频段的平衡。

  (2)功放的持续输出功率值小于扬声器的持续输出功率才最容易导致扬声器的损坏。因为假如功放的持续输出功率100W,扬声器的持续输出功率200W。当连接系统后,一旦调节音量旋钮,输出功率在100W左右时,功率放大器已经处于满负荷运转状态。而扬声器还有很多余量,一旦用户继续提高音量,这时候的输出功率超过了功率放大器的持续输出功率值,也就是失真开始的时刻,这种失真被称为“削波失真”,在专业音响行业内被称为“扬声器杀手”。这种失真的信号,即使功率很小也能产生类似直流的电信号,很轻易地就能烧毁扬声器的线圈。对于一款持续输出功率200W的扬声器来说,失真率为50%的150W电信号比无失真的300W信号更可怕!

  反之,若扬声器的输入功率过大,则在所需输出声压级状态连续工作,极易被烧坏。

  所以一般要求功放的额定输出功率要大于喇叭的额定输入功率。

  2、阻抗匹配

  功放阻抗与扬声器阻抗相等的情况最为理想。此时功放与扬声器均处于良好的工作状态,功放工作在最佳的负载线状态,可以给出最大的不失真功率,能获得良好的声音效果。

  如果功放的阻抗小于扬声器的阻抗?比如一只4Ω的功放接上一个8Ω的音箱?根据功率P=U*U/R,可算出功放的输出功率仅为额定功率的一半,此时感觉扬声器的音量比较小,声压级不够等等情况,但是不会造成设备损坏的情况,所以在某些情况下可以采用这种配置,但是不推荐。

  如果一只阻抗为8Ω的功放接上了一只为4Ω的音箱会发生什么后果呢?这时,由于实际接的负载仅为4Ω,根据功率P=U*U/R,此时的电流I变成之前的1.4倍左右,此时功放处于过载的状态,很同意将功放烧毁。所以一定不能用大阻抗的功放推动小阻抗的扬声器。

  3、频带匹配

  为了获得较快速的动态响应和较好的高频特性,功率放大器的频带应相当宽。通常功率放大器的电频率响应要求平直,其频带宽度应当远大于扬声器的声频率响应宽度。扬声器的声频率响应宽度最多只能达到20Hz-20KHz,而功率放大器的电频率响应宽度可达10Hz-100KHz。