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功率放大器及其與音箱配接——專業(yè)音響工程公司為您帶來小知識

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功率放大器及其與音箱配接——專業(yè)音響工程公司為您帶來小知識

發(fā)布日期:2016-12-02 01:11 來源:http://m.nbxtx.cn 點擊:

     在音響系統(tǒng)尤其是專業(yè)擴聲系統(tǒng)中,功放的地位很關(guān)鍵。專業(yè)音響工程公司生產(chǎn)的功放上的功能鍵與其他音響設(shè)備相比并不算多,操作也不很復(fù)雜,但是,功放使用的關(guān)鍵所在是功放與音箱兩者之間的合理配接問題,配接合理可以充分發(fā)揮功放和音箱的效能,保證聲音的良好再現(xiàn)。常規(guī)專業(yè)功放的面板各個功能鍵、按鈕和指示燈做一下簡單介紹。 

(1)Volume音量控制。從科學(xué)的觀點看,一般應(yīng)放在最大位置(擴聲系統(tǒng)中),以保證功率放大器在輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(0.775V)時的最大功率輸出。目前,國內(nèi)還有另一種觀點,認(rèn)為音響師在沒有]把握的情況下,可以將其放在2/3的位置,以防止由于信號過強而燒毀功放或音箱。 

(2)Limit削波(限制)指示燈。當(dāng)功率放大器由于輸出信號過強而進(jìn)入削波失真狀態(tài)和內(nèi)設(shè)的限制器啟動時,此燈就亮。在一般情況下,短時間亮并沒有問題,但連續(xù)長時間亮?xí)r,就一定要減小音量,以防止由于輸出過載而燒毀音箱。 

(3)Signal信號指示燈。當(dāng)功率放大器有功率信號輸出時,這個燈就亮。當(dāng)揚聲器短路或本功放處于保護(hù)狀態(tài)時,這個燈就滅。 

(4)Protect保護(hù)指示燈。當(dāng)功率放大器出現(xiàn)過熱、短路以及由于失真而產(chǎn)生高頻諧波和直流分量時,這個燈就亮,說明功放進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),功率放大器沒有功率信號輸出。熱保護(hù)時,必須等到功放回到正常狀態(tài)后,才能有功放輸出;短路保護(hù)時,必須消除輸出短路,才有功率輸出。 

(5)Power電源指示燈。如電源開關(guān)關(guān)閉和功放保險絲熔斷時,這個指示燈均不亮。用好功放,保證聲音還原質(zhì)量,不僅要了解功率放大器的各個功能鍵以及其性能和技術(shù)指標(biāo),還要對功放輸出給音箱功率信號之間的阻抗、音箱和功放之間的功率配比以及功放與音箱之間的連接方式等諸多方面有一個全面而深入的了解。要搞好擴聲工作,就一定要充分、認(rèn)真地對待功放與音箱之間的配接問題,切不可掉以輕心。

功率配接 :

功率放大器與音箱之間的功率配比到底多少合適,這是經(jīng)常要遇到的問題,也是專業(yè)音響界討論最多的問題。我們知道,功放和音箱是在大信號和強功率狀態(tài)下工作的,它們之間的功率配比若不合理,輕者會出現(xiàn)聲音信號失真,影響再現(xiàn)聲音音質(zhì);重者還可能造成音箱或功率燒毀。 

專業(yè)擴聲系統(tǒng)的功率放大器功率一般應(yīng)該掌握在1.5~3倍音箱功率之間,小于或超過這個范圍時都要格外注意。這種功率配比的計算方法很簡單,如一只功率為500W的音箱,其合適的功放功率范圍應(yīng)該為750~1500W之間。 

功放的下限功率之所以要大于1.5倍音箱功率,是因為如果功放功率小于音箱功率,在信號較強時,會出現(xiàn)過載失真,從而使聲音信號產(chǎn)生大量高次諧波和直流分量。高次諧波量較多時,會造成音箱高音頭燒毀;直流分量較多時,會燒毀音箱低音單元。有時我們會發(fā)現(xiàn)小功率推大音箱時反而造成揚聲器單元燒毀,就是這個道理。 

目前,市場上有些功放的標(biāo)稱功率有水分,功率指標(biāo)達(dá)不到卻硬往上標(biāo),使用這種功放時,就要格外小心,因為即使其功率超過1.5倍的音箱功率仍然有可能將音箱揚聲器單元燒毀。所以大家在選購功放時,一定要了解其性能和真正的功率指標(biāo),計算好功放的功率儲備,千萬不要用“小馬拉大車”,帶不動硬帶,這不僅在聲音效果上會出現(xiàn)軟弱無力、動感不足的情況,還有可能損壞揚聲器單元。 

那么功放功率是不是越大越好呢?不是。如果用一臺1000W的功放去推100W的音箱,結(jié)果是可以想象的,音箱在信號較強時燒毀的可能性極大。那么多大的功率合適呢?要弄清楚這個問題,首先要了解音箱的額定功率與音樂功率之間的關(guān)系。音箱的額定功放是指給音箱輸入一粉紅噪聲信號,長時間連續(xù)工作而不損壞的功率。長時間有定為2小時的,也有定為8小時的,標(biāo)準(zhǔn)不甚一致。音箱的標(biāo)稱功率一般指的就是其額定功率,該指標(biāo)為安全指標(biāo),不直接反映音質(zhì)。 

我們通常用音箱放送的不是一個全頻粉紅噪聲信號,而是音樂信號,音樂信號是此起彼伏、忽大忽小的,不可能長時間保持在一個非常高的聲音水平上,所以實際決定功放功率的指標(biāo)是音箱的音樂功率,音箱的音樂功率一般大于其額定功率的3~4倍,所以只要功放的功率不大于3~4倍的音箱功率。一般來說,在放送音樂聲音時,不太容易出現(xiàn)由于信號過強而造成音箱揚聲器單元燒毀的情況。但是我們要討論的問題是,功放上限功率到底是3倍還是2倍于音箱功率好,這就要具體問題具體分析了。依本人看,好音箱可以將功放功率取得高些,因為好音箱本身將其額定功率標(biāo)得實事求是,有時甚至很保守,而有些音箱的標(biāo)稱功率標(biāo)得偏高,如果功放功率配得過大,就有可能造成音箱燒毀。推低音音箱時,功率的功率可以取得大些,很多專業(yè)音響界的朋友都知道,低音音箱吃功率,這是因為低音占聲音能量的很大部分,推動功率不足會影響低音的豐滿度、聽起來不真實。  

阻尼與阻尼系數(shù)配接: 

功率和音箱均要標(biāo)明其阻抗,必要說明的是,功放標(biāo)稱的阻抗并不是其輸出阻抗或內(nèi)阻,而是能達(dá)到某功率時的阻抗。以DYNACORD功放為例,其8歐時輸出功率為380W,4歐時輸出功率為600W,2歐時輸出功率為850W,可見阻抗越低,功率的輸出就越大,

功率放大器的輸出阻抗應(yīng)等于音箱的輸出阻抗,以保證最大和最佳功率輸出。假如用一臺750W/8歐的音箱可以說是非常合適的。但是如果音箱的功率500W不變,而阻抗減少到4歐,則實際音箱功率就變成了1000W,再與500W/8歐的功放配接時,出現(xiàn)過載現(xiàn)象將在所難免,燒毀功放或音箱可能性很大,即使不損壞功放或音箱,過載失真也會破壞音質(zhì)。如果音箱的功率500W不變,其阻抗增加到16歐,則音箱實際功率僅為250W,會導(dǎo)致功率出力不足,發(fā)生有勁使不上的情況,聲音聽起來有壓抑感。 

阻尼系數(shù)是音箱阻抗與功率內(nèi)阻加導(dǎo)線阻抗之比,它是反映音響設(shè)備瞬態(tài)特性的指標(biāo)之一。揚聲器在放送聲音時,其振膜將隨聲音信號的變化而往復(fù)振動。在往復(fù)振動中,一方面,可能是導(dǎo)致低音揚聲器振膜隨之產(chǎn)生低頻共振;另一方面,在慣性的作用下,揚聲器振膜向回運動時要克服反方向沖力和音圈產(chǎn)生的反向電動勢。由于專業(yè)音箱中的低音揚聲器直徑一般很大(18英寸),紙盆比較厚重,故運動慣性作用影響較大,在振動中必然產(chǎn)生一個與信號振動方向相反的作用力,而該作用力在音圈中還會形成一個反向感應(yīng)電動勢,如果這個電動勢存在,將抵消聲音信號的正向電動勢。結(jié)果出現(xiàn)低音拖尾現(xiàn)象,聽起來渾濁不清、拖泥帶水。故要采取減少功放內(nèi)阻和導(dǎo)線阻抗的措施,將揚聲器音圈中產(chǎn)生的反向電動勢盡可能地短路掉。 

專業(yè)功放的技術(shù)指標(biāo)中均有阻尼系數(shù)指標(biāo)這個項目,所謂功放的阻尼系數(shù)是指假定音箱阻抗為8歐、導(dǎo)線阻抗等于零時的阻尼系數(shù),通過阻尼系數(shù)可以輕而易舉地計算出功率放大器的內(nèi)阻大小。在專業(yè)音響領(lǐng)域,總是要求功率放大器的阻尼系數(shù)越大越好,一般阻尼系數(shù)應(yīng)該在150以上,好的功放可以達(dá)到300以上,這主要是因為專業(yè)揚聲器的紙盆質(zhì)量比較大,運動慣性相對來說也就較大,如果功放的阻尼系數(shù)較大,就可以有效地克服振膜慣性而帶來的不良影響,以保證再現(xiàn)聲音質(zhì)量。專業(yè)功放的阻尼系數(shù)大,會帶來很多好處,如可以給音響設(shè)計和施工帶來便利;功放的阻尼系數(shù)小,對音箱線的阻抗要求嚴(yán)格,因為當(dāng)音箱線較長或較細(xì)就會使整體傳輸阻尼系數(shù)過小,而功放的阻尼系數(shù)很大時,就可以不必過分要求音箱線的線徑及長度。 

但是,很多讀者可能都知道,家庭功放和音箱配接時對阻尼系數(shù)的要求并不高,有些人甚至說,阻尼系太大聲音會發(fā)硬,所以家庭功放的阻尼系數(shù)在30~40之間就可以了,沒有必要追求大阻尼系數(shù)的效果。這種觀點不無道理,因為家庭音箱中的揚聲器振膜薄且直徑小,紙盆比較輕,發(fā)聲振動時的運動慣性相對較小。所以,對于功放阻尼系數(shù)問題,要具體問題具體分析,專業(yè)音響要求越大越好,而民用音響要求適度,這種觀點其實并不矛盾。

輸出連接方式:

專業(yè)功率放大器一般有立體聲、橋接和并聯(lián)單聲3種輸出連接方式,在它的后面板一般均裝有連接模式轉(zhuǎn)換開關(guān)和連接用接線柱。新型或高檔專業(yè)功放都采用Neutrik輸出接口,使連接和使用起來更加簡單、方便。

使用者必須格外注意,輸出連接方式必須與輸出連接方式轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置完全一致。 

(1)立體聲模式(STEREO) 

這是功放最普遍和最常見的輸出連接方式非常容易。將音頻弱信號從功放左右聲道信號輸入接口(有平衡和非平衡兩種接口)分別送入功放左右聲道,用左右聲道音量電位器分別控制音量,將功率放大器左右聲道的功率輸出紅和黑接線柱分別與左音箱和右音箱的紅和黑接線柱連接。連接時只要注意不要將音箱線接反不可以了,因為如果音箱線接反了,左右聲道音箱間會出現(xiàn)反相情況,造成左右音箱發(fā)出的聲音間聲短路和相位失真,對立體聲聲像定位、音量和低音等都會有不良影響。 

(2)橋接單聲模式(BRIDGE-MONO) 

從功率放大器的左聲道輸入接口輸入音頻信號,右聲道輸入接口空著不接,用功率放大器的左聲道音量電位器控制音量,右聲道音量電位器放在最小的位置,將功率放大器的兩個功率信號輸出紅接線柱與音箱連接,左聲道極性為正,右聲道為負(fù)。在橋接模式中,功放的輸出阻抗增加1倍,功率增加3~4倍。這是理論的計算值,但具體功率和阻抗的關(guān)系值究竟為多少,最好查閱功放生產(chǎn)廠家的技術(shù)說明書,說明書上會標(biāo)有多少歐姆時橋接功率為多少。以DYNACORD功放為例,在橋接狀態(tài)下,其8歐時輸出功率為1200W,4歐時輸出功率為1700W。 

橋接時,要注意兩方面問題:一是如果從右聲道輸入信號,用右聲道音量電位器控制音量也能夠使功放正常工作,但是輸出接線端子的右聲道為正極性,左聲道為負(fù)極性;二是不要從左右聲道同時輸入信號,將左右聲道音量電位器都打開,這樣做的結(jié)果可能

會造成音箱或功放損壞。 

(3)并聯(lián)單聲模式(PARALLEL-MONO) 

從功率放大器的左聲道輸入接口輸入音頻信號,右聲道接口空著不接,用功放左聲道音量電位器控制音量,將功率放大器左右聲道的功率信號輸出紅和黑接線柱分別與左右音箱的紅和黑接線柱連接,也可以從功放紅接線柱與黑接線柱之間接一只音箱。并聯(lián)單聲道實際上是在功放內(nèi)部將其兩個功率信號輸出紅接線柱連接起來,兩個功率信號輸出黑接線柱也連接起來,相當(dāng)于放大器并聯(lián)。在這種模式下,功放的輸出阻抗減少1倍,功率增加1倍,如一臺雙聲道8歐、500W的功放,并聯(lián)單聲道連接時功率相當(dāng)于4歐、1000W。在并聯(lián)單聲的模式下,如果信號輸入音量控制方式與橋接模式相同,輸出連接方式與立體聲模式相同,那么就可以達(dá)到用一個輸入信號推動兩只音箱的目的,在這種情況下,音頻信號分配器就可以用了。 

除了以上3種連接方式外,功放之間還有其他幾種常用的連接方式,這些連接方式一般用于多只音箱放音的情況。 

(4)定壓輸出 

定壓輸出必須由定壓功放來完成,定壓功放的輸出電壓不隨負(fù)載阻抗變化而變化,它是一種輸出的音頻信號的最大電壓恒定不變的功率放大器,由于采用了深度負(fù)反饋,故其輸出電壓十分穩(wěn)定,在額定功率范圍內(nèi)所接負(fù)載(揚聲器)多少對放大器的輸出電壓影響很小。為降低長距離功率傳輸中傳輸線的功率損耗,定壓功放需要輸出變壓器,輸出電壓主要有60V、90V、120V和240V4種,電壓越高傳輸線路損耗越小,但由于使用輸出變壓器,故音質(zhì)不十分優(yōu)秀,一般用于多只音箱放音的擴聲系統(tǒng)中,如放送背景音樂的吸頂揚聲器和有線廣播等系統(tǒng)中。使用時,將所有音箱并聯(lián)連接后接到功放的定壓輸出端,系統(tǒng)必須滿足以下兩個條件方可正常工作: 

(a)揚聲器標(biāo)稱的額定電壓小于功放輸出定壓; 

(b)所有揚聲器的功率之和和小于功紡的額定功率。 

(5)音箱(或功放)輸入輸出式 

在很多情況下,需要多只音箱放送聲音,但又不希望使用信號分配器將一個信號分面若干個信號,再送到若干個功放。這是因為,使用信號分配器可能導(dǎo)致系統(tǒng)本底噪聲變大,在連接上也會來不便。 

有些音箱背后有兩個接口,一個為輸入,另一個為輸出,實際上這兩個接口之間是一種并聯(lián)關(guān)系。老式的音箱為大兩芯插座,新型音箱為Neutrik插座。使用時,將功放功率輸出與一只音箱連接,再將這只音箱的輸出接口與其他音箱的輸入接口連接起來。音箱采用輸入輸出連接方式時,相當(dāng)于揚聲器并聯(lián),故若兩只音箱如此連接時,總阻抗相當(dāng)于減少了一半,但如果多只音箱之間采用這種接法時,會使總阻抗變得很?。≧/n,R為音箱阻抗,n為音箱的個數(shù)),功放可能無法承受。 

有些功放背面板上設(shè)有音頻弱信號輸入和輸出接口,在采用一個信號多帶多只音箱方案時,可以從一只功放輸入信號,再從這只功放輸出信號給下一個功放,以此類推。這種方法理論上可以用一個信號帶任意多只音箱,但實際上當(dāng)太多的功放如此連接時,我們可能會發(fā)現(xiàn),越往后的功放,獲得的信號質(zhì)量就越差,所以也不宜將過多功放輸入和輸出連接。 

以上談了功放以及它與音箱之間配接的最主要幾方面問題,這些問題是使用中會經(jīng)常遇到,一般來就,如果注意了這些問題,功放和音箱的使用安全系數(shù)會有所提高,再現(xiàn)聲音質(zhì)量出就會更加有保證。

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