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功放与音箱的匹配的原则


功放与音箱的匹配原则
欧建强

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功放与音箱的匹配原则
功率匹配 阻抗匹配 阻尼系数匹配 功率储备量匹配 工作频率匹配 其中最重要的是前两个原则

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功率匹配
? ? ? 为什么要功率匹配呢?举个简单的例子 假设有两名举重运动员A和B。 A可正常举起的最大重量是180Kg的杠铃,因此可以较轻松的举起150Kg的杠铃来,并 且保证整套动作不变形,而且能坚持10秒钟举起的状态。 B要差一些,可正常举起的最大重量145Kg,拼了老命,也能举起150Kg的杠铃来,但 此时挺腰、提臂、推举等动作已经有变形了,而且最多只能举起3秒钟。 那么,虽然两个人都举起了150Kg的杠铃,我们也并不能说他们两个人具有相同的“功 力”,而且很明显,B举的时间长了,更容易受“内伤”,因为这已经超过了他的能力 范围。 我们选择功放也是这个道理。功放的额定功率要大于音箱的额定功率。

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功率匹配
? 功放与扬声器的匹配就好比是这两个运动员举重的情况,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。 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毁坏。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,也就是失真产生开始的时刻!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!

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功率匹配

根据具体应用的场合有以下几种匹配的方法 语言类场合,功放的额定功率需要音箱额定功率的 1.0~1.2倍 音乐和语言混合类场合,功放的额定功率需要音箱额定功 率的1.5~2.0倍 音乐类场合,功放的额定功率需要音箱额定功率的2.0倍

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功率匹配(补充)

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还有一种一般适用公共广播系统的定压输出匹配的方式: 功放定压输出:普通功放机的输出阻抗很小,一般为8欧姆,不适于远距离传输。定压 功放输出的信号电压很高,适合远距离传输,与定压功放连接的扬声器(喇叭)安装 有配套的匹配变压器用以降压。 在功率足够的情况下,一台定压功放可以连接若干只扬声器,适合公共广播系统 ,定压功放的选择是根据其所接喇叭功率来确定,算法如下: 定压功放功率≥所接喇叭总功率*1.3 (此处1.3为冗余,即线路损耗)。 其音质不如专业功放,之间也没有可比性,因为两种产品的应用场所完全不同, 公共广播、背景音乐主要作用是掩盖噪声并创造一种轻松和谐的气氛,听的人若不专 心听,就不能辨别其声源位置,音量较小,是一种能创造轻松愉快环境气氛的音乐, 功率较小;而专业功放一般是Hi-Fi用的,功率比较大。

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阻抗匹配

阻抗匹配:要求音箱(扬声器)阻抗不能小于放大器的额 定负载阻抗
技术规 格 型号 输出功 率 桥接输 出 输入灵 敏度 信噪比 参数 技术 规格 隔离 度 开机 冲击 关机 冲击 输入 阻抗 阻尼 系数 参数

MA-150
150W×2(8Ω), 220W×2(4Ω) 380W(8Ω), 500W(4Ω) 0.775V 95dB

75dB 4mV 5mV >20K/>10K 250

频响 总谐波 失真度 信号残 留音

20Hz-20KHz 0.03% 0.3mV

尺寸 (W× D×H) 550×515×16 mm 5 静重 15Kg

技术规格 型号 频率响应 分频点 灵敏度 额定功率 最大声压(额定/峰 值) 输入阻抗 辐射角度 系统配置 低频驱动器 高频驱动器 箱体表面 输入接口 尺寸 (mm) 高 正面宽度 背面宽度 深度 净重

参数 PA-206 105 Hz ~20 kHz 2.1kHz 93dB 100W 113/119dB
8Ω 120°×60° 1×6” 1×1.25” 黑色/白色 2×Speakon NL4+2组DT座 430 215 138 218 7.5kg
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阻抗匹配
? 其中分功放阻抗与扬声器阻抗相等的情况最理想,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4欧姆的功放接上一个8欧姆的音箱?根 据功率P=U2/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,但是不会造成设备的损害的情况,所以在某些情况下 可以采用这种配置,但是不推荐。

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如果一只阻抗为8Ω的功放接上了一只为4欧姆音箱会发生什么后果呢? 这时,由于实际接的负载仅为4欧姆,根据功率P=U2/R和P=UI,此时的电流I变成之前 电流的1.4倍左右,此时功放处于过载的状态,很容易将功放烧毁。所以一定不能用大阻 抗的功放推动小的扬声器。

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阻尼系数匹配
阻尼系数KD定义为:KD=功放额定输出阻抗(等于音箱额定阻抗)/功放输出内阻。 阻尼系数是扩音机的规格之一,它直接影响扩音机对喇叭的操控性。一般扩音机 所提供的阻尼系数数据,都只公布某一个频段的阻尼系数。 但事实大多数扩音机的阻尼系数,在不同频段时都会改变,故所提供的数据也只 能作为一个大约指示。有些喇叭需要高的阻尼系数去控制单元的动作,如果配上阻尼 不足的扩音机,单元会有失控的情况,出现多余的谐震及音讯损失。 反过来说,如果一对不需高阻尼的喇叭配上高阻尼扩音机,单元由于受到高阻尼 的控制,声音会变死实实,音尾会极短。不当的阻尼配搭,会令到一对十分优良的喇 叭,变成比鸭寮街出品也不如。

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阻尼系数匹配
? 由于功放输出内阻实际上已成为音箱的电阻尼器件,KD值便决定了音箱所受的电阻尼 量。KD值越大,电阻尼越重,当然功放的KD值并不是越大越好,KD值过大会使音箱 电阻尼过重,以至使脉冲前沿建立时间增长,降低瞬态响应指标。因此在选取功放时 不应片面追求大的KD值。作为家用高保真功放阻尼系数有一个经验值可供参考,最低 要求: 晶体管功放KD值大于或等于40,电子管功放KD值大于或等于6。

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工作频率的匹配
? 功率放大器通常分为全频段功放和低音专用功放。低音专用功放在信号频率为250Hz以 下能供保证失真小于1%。而当频率超过250Hz后,失真度急剧飙升,输出功率也骤然 降低。所以不要试图用低音专用功放推动中音和高音扬声器。 全频段功率放大器通常采用AB类放大设计,功率损耗比较大。所以滤除低频段的 信号,只推动中高频扬声器将是节省功率、保证音质的最佳选择。

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对放大器来说,灵敏度一般指达到额定输出功率或电压时输入端所加信号的电压大小 ,因此也称为输入灵敏度;对音箱来说,灵敏度是指给音箱施加1W的输入功率,在喇 叭正前方1米远处能产生多少分贝的声压值。

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功率储备量匹配
? 音箱:为了使其能承受节目信号中的猝发强脉冲的冲击而不至于损坏或失真。这里有 一个经验值可参考:所选取的音箱称标额定功率应是经理论计算所得功率的三倍。

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功率储备量匹配
? 功放:电子管功放和晶体管功放相比,所需的功率储备是不同的。这是因为:电子管 功放的过荷曲线较平缓。对过荷的音乐信号巅峰,电子管功放并不明显产生削波现象 ,只是使颠峰的尖端变圆。这就是我们常说的柔性剪峰。而晶体管功放在过荷点后, 非线性畸变迅速增加,对信号产生严重削波,它不是使颠峰变圆而是把它整齐割削平 。有人用电阻、电感、电容组成的复合性阻抗模拟扬声器,对几种高品质的晶体管功 放进行实际输出能力的测试。结果表明,在负载有相移的情况下,其中有一台标称 100W的功放,在失真度1%时实际输出功率仅有5W!由此对于晶体管功放的储备量的 选取: 高保真功放:10倍 民用高档功放:6~7倍 民用中档功放:3~4倍 而电子管功放则可以大大小于上述比值。 对于系统的平均声压级与最大声压级应留有多少余量,应视放送节目的内容、工 作环境而定。这个冗余量最低10dB,对于现代的流行音乐、蹦迪等音乐,则需要留有 20~25dB冗余量,这样就可使得音响系统安全,稳定地工作。

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功率储备量匹配
? 另外,所谓的“功率储备”也应该针对音箱而言,值得注意的是,功放的选定必须由音箱 决定,不应该有“功率储备”的概念去配置功放。换句话说,在一定的目标响度下,音箱 可以比设计值大一些,以备不同用途,而功放的功率应该严格由音箱决定,没有太大 的灵活性。

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