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功率放大器及其与音箱配接——专业音响工程公司为您带来小知识

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功率放大器及其与音箱配接——专业音响工程公司为您带来小知识

发布日期:2016-12-02 01:11 来源:http://www.bjesjy.com 点击:

     在音响系统尤其是专业扩声系统中,功放的地位很关键。专业音响工程公司生产的功放上的功能键与其他音响设备相比并不算多,操作也不很复杂,但是,功放使用的关键所在是功放与音箱两者之间的合理配接问题,配接合理可以充分发挥功放和音箱的效能,保证声音的良好再现。常规专业功放的面板各个功能键、按钮和指示灯做一下简单介绍。 

(1)Volume音量控制。从科学的观点看,一般应放在最大位置(扩声系统中),以保证功率放大器在输入标准信号(0.775V)时的最大功率输出。目前,国内还有另一种观点,认为音响师在没有]把握的情况下,可以将其放在2/3的位置,以防止由于信号过强而烧毁功放或音箱。 

(2)Limit削波(限制)指示灯。当功率放大器由于输出信号过强而进入削波失真状态和内设的限制器启动时,此灯就亮。在一般情况下,短时间亮并没有问题,但连续长时间亮时,就一定要减小音量,以防止由于输出过载而烧毁音箱。 

(3)Signal信号指示灯。当功率放大器有功率信号输出时,这个灯就亮。当扬声器短路或本功放处于保护状态时,这个灯就灭。 

(4)Protect保护指示灯。当功率放大器出现过热、短路以及由于失真而产生高频谐波和直流分量时,这个灯就亮,说明功放进入保护状态,功率放大器没有功率信号输出。热保护时,必须等到功放回到正常状态后,才能有功放输出;短路保护时,必须消除输出短路,才有功率输出。 

(5)Power电源指示灯。如电源开关关闭和功放保险丝熔断时,这个指示灯均不亮。用好功放,保证声音还原质量,不仅要了解功率放大器的各个功能键以及其性能和技术指标,还要对功放输出给音箱功率信号之间的阻抗、音箱和功放之间的功率配比以及功放与音箱之间的连接方式等诸多方面有一个全面而深入的了解。要搞好扩声工作,就一定要充分、认真地对待功放与音箱之间的配接问题,切不可掉以轻心。

功率配接 :

功率放大器与音箱之间的功率配比到底多少合适,这是经常要遇到的问题,也是专业音响界讨论最多的问题。我们知道,功放和音箱是在大信号和强功率状态下工作的,它们之间的功率配比若不合理,轻者会出现声音信号失真,影响再现声音音质;重者还可能造成音箱或功率烧毁。 

专业扩声系统的功率放大器功率一般应该掌握在1.5~3倍音箱功率之间,小于或超过这个范围时都要格外注意。这种功率配比的计算方法很简单,如一只功率为500W的音箱,其合适的功放功率范围应该为750~1500W之间。 

功放的下限功率之所以要大于1.5倍音箱功率,是因为如果功放功率小于音箱功率,在信号较强时,会出现过载失真,从而使声音信号产生大量高次谐波和直流分量。高次谐波量较多时,会造成音箱高音头烧毁;直流分量较多时,会烧毁音箱低音单元。有时我们会发现小功率推大音箱时反而造成扬声器单元烧毁,就是这个道理。 

目前,市场上有些功放的标称功率有水分,功率指标达不到却硬往上标,使用这种功放时,就要格外小心,因为即使其功率超过1.5倍的音箱功率仍然有可能将音箱扬声器单元烧毁。所以大家在选购功放时,一定要了解其性能和真正的功率指标,计算好功放的功率储备,千万不要用“小马拉大车”,带不动硬带,这不仅在声音效果上会出现软弱无力、动感不足的情况,还有可能损坏扬声器单元。 

那么功放功率是不是越大越好呢?不是。如果用一台1000W的功放去推100W的音箱,结果是可以想象的,音箱在信号较强时烧毁的可能性极大。那么多大的功率合适呢?要弄清楚这个问题,首先要了解音箱的额定功率与音乐功率之间的关系。音箱的额定功放是指给音箱输入一粉红噪声信号,长时间连续工作而不损坏的功率。长时间有定为2小时的,也有定为8小时的,标准不甚一致。音箱的标称功率一般指的就是其额定功率,该指标为安全指标,不直接反映音质。 

我们通常用音箱放送的不是一个全频粉红噪声信号,而是音乐信号,音乐信号是此起彼伏、忽大忽小的,不可能长时间保持在一个非常高的声音水平上,所以实际决定功放功率的指标是音箱的音乐功率,音箱的音乐功率一般大于其额定功率的3~4倍,所以只要功放的功率不大于3~4倍的音箱功率。一般来说,在放送音乐声音时,不太容易出现由于信号过强而造成音箱扬声器单元烧毁的情况。但是我们要讨论的问题是,功放上限功率到底是3倍还是2倍于音箱功率好,这就要具体问题具体分析了。依本人看,好音箱可以将功放功率取得高些,因为好音箱本身将其额定功率标得实事求是,有时甚至很保守,而有些音箱的标称功率标得偏高,如果功放功率配得过大,就有可能造成音箱烧毁。推低音音箱时,功率的功率可以取得大些,很多专业音响界的朋友都知道,低音音箱吃功率,这是因为低音占声音能量的很大部分,推动功率不足会影响低音的丰满度、听起来不真实。  

阻尼与阻尼系数配接: 

功率和音箱均要标明其阻抗,必要说明的是,功放标称的阻抗并不是其输出阻抗或内阻,而是能达到某功率时的阻抗。以DYNACORD功放为例,其8欧时输出功率为380W,4欧时输出功率为600W,2欧时输出功率为850W,可见阻抗越低,功率的输出就越大,

功率放大器的输出阻抗应等于音箱的输出阻抗,以保证最大和最佳功率输出。假如用一台750W/8欧的音箱可以说是非常合适的。但是如果音箱的功率500W不变,而阻抗减少到4欧,则实际音箱功率就变成了1000W,再与500W/8欧的功放配接时,出现过载现象将在所难免,烧毁功放或音箱可能性很大,即使不损坏功放或音箱,过载失真也会破坏音质。如果音箱的功率500W不变,其阻抗增加到16欧,则音箱实际功率仅为250W,会导致功率出力不足,发生有劲使不上的情况,声音听起来有压抑感。 

阻尼系数是音箱阻抗与功率内阻加导线阻抗之比,它是反映音响设备瞬态特性的指标之一。扬声器在放送声音时,其振膜将随声音信号的变化而往复振动。在往复振动中,一方面,可能是导致低音扬声器振膜随之产生低频共振;另一方面,在惯性的作用下,扬声器振膜向回运动时要克服反方向冲力和音圈产生的反向电动势。由于专业音箱中的低音扬声器直径一般很大(18英寸),纸盆比较厚重,故运动惯性作用影响较大,在振动中必然产生一个与信号振动方向相反的作用力,而该作用力在音圈中还会形成一个反向感应电动势,如果这个电动势存在,将抵消声音信号的正向电动势。结果出现低音拖尾现象,听起来浑浊不清、拖泥带水。故要采取减少功放内阻和导线阻抗的措施,将扬声器音圈中产生的反向电动势尽可能地短路掉。 

专业功放的技术指标中均有阻尼系数指标这个项目,所谓功放的阻尼系数是指假定音箱阻抗为8欧、导线阻抗等于零时的阻尼系数,通过阻尼系数可以轻而易举地计算出功率放大器的内阻大小。在专业音响领域,总是要求功率放大器的阻尼系数越大越好,一般阻尼系数应该在150以上,好的功放可以达到300以上,这主要是因为专业扬声器的纸盆质量比较大,运动惯性相对来说也就较大,如果功放的阻尼系数较大,就可以有效地克服振膜惯性而带来的不良影响,以保证再现声音质量。专业功放的阻尼系数大,会带来很多好处,如可以给音响设计和施工带来便利;功放的阻尼系数小,对音箱线的阻抗要求严格,因为当音箱线较长或较细就会使整体传输阻尼系数过小,而功放的阻尼系数很大时,就可以不必过分要求音箱线的线径及长度。 

但是,很多读者可能都知道,家庭功放和音箱配接时对阻尼系数的要求并不高,有些人甚至说,阻尼系太大声音会发硬,所以家庭功放的阻尼系数在30~40之间就可以了,没有必要追求大阻尼系数的效果。这种观点不无道理,因为家庭音箱中的扬声器振膜薄且直径小,纸盆比较轻,发声振动时的运动惯性相对较小。所以,对于功放阻尼系数问题,要具体问题具体分析,专业音响要求越大越好,而民用音响要求适度,这种观点其实并不矛盾。

输出连接方式:

专业功率放大器一般有立体声、桥接和并联单声3种输出连接方式,在它的后面板一般均装有连接模式转换开关和连接用接线柱。新型或高档专业功放都采用Neutrik输出接口,使连接和使用起来更加简单、方便。

使用者必须格外注意,输出连接方式必须与输出连接方式转换开关的位置完全一致。 

(1)立体声模式(STEREO) 

这是功放最普遍和最常见的输出连接方式非常容易。将音频弱信号从功放左右声道信号输入接口(有平衡和非平衡两种接口)分别送入功放左右声道,用左右声道音量电位器分别控制音量,将功率放大器左右声道的功率输出红和黑接线柱分别与左音箱和右音箱的红和黑接线柱连接。连接时只要注意不要将音箱线接反不可以了,因为如果音箱线接反了,左右声道音箱间会出现反相情况,造成左右音箱发出的声音间声短路和相位失真,对立体声声像定位、音量和低音等都会有不良影响。 

(2)桥接单声模式(BRIDGE-MONO) 

从功率放大器的左声道输入接口输入音频信号,右声道输入接口空着不接,用功率放大器的左声道音量电位器控制音量,右声道音量电位器放在最小的位置,将功率放大器的两个功率信号输出红接线柱与音箱连接,左声道极性为正,右声道为负。在桥接模式中,功放的输出阻抗增加1倍,功率增加3~4倍。这是理论的计算值,但具体功率和阻抗的关系值究竟为多少,最好查阅功放生产厂家的技术说明书,说明书上会标有多少欧姆时桥接功率为多少。以DYNACORD功放为例,在桥接状态下,其8欧时输出功率为1200W,4欧时输出功率为1700W。 

桥接时,要注意两方面问题:一是如果从右声道输入信号,用右声道音量电位器控制音量也能够使功放正常工作,但是输出接线端子的右声道为正极性,左声道为负极性;二是不要从左右声道同时输入信号,将左右声道音量电位器都打开,这样做的结果可能

会造成音箱或功放损坏。 

(3)并联单声模式(PARALLEL-MONO) 

从功率放大器的左声道输入接口输入音频信号,右声道接口空着不接,用功放左声道音量电位器控制音量,将功率放大器左右声道的功率信号输出红和黑接线柱分别与左右音箱的红和黑接线柱连接,也可以从功放红接线柱与黑接线柱之间接一只音箱。并联单声道实际上是在功放内部将其两个功率信号输出红接线柱连接起来,两个功率信号输出黑接线柱也连接起来,相当于放大器并联。在这种模式下,功放的输出阻抗减少1倍,功率增加1倍,如一台双声道8欧、500W的功放,并联单声道连接时功率相当于4欧、1000W。在并联单声的模式下,如果信号输入音量控制方式与桥接模式相同,输出连接方式与立体声模式相同,那么就可以达到用一个输入信号推动两只音箱的目的,在这种情况下,音频信号分配器就可以用了。 

除了以上3种连接方式外,功放之间还有其他几种常用的连接方式,这些连接方式一般用于多只音箱放音的情况。 

(4)定压输出 

定压输出必须由定压功放来完成,定压功放的输出电压不随负载阻抗变化而变化,它是一种输出的音频信号的最大电压恒定不变的功率放大器,由于采用了深度负反馈,故其输出电压十分稳定,在额定功率范围内所接负载(扬声器)多少对放大器的输出电压影响很小。为降低长距离功率传输中传输线的功率损耗,定压功放需要输出变压器,输出电压主要有60V、90V、120V和240V4种,电压越高传输线路损耗越小,但由于使用输出变压器,故音质不十分优秀,一般用于多只音箱放音的扩声系统中,如放送背景音乐的吸顶扬声器和有线广播等系统中。使用时,将所有音箱并联连接后接到功放的定压输出端,系统必须满足以下两个条件方可正常工作: 

(a)扬声器标称的额定电压小于功放输出定压; 

(b)所有扬声器的功率之和和小于功纺的额定功率。 

(5)音箱(或功放)输入输出式 

在很多情况下,需要多只音箱放送声音,但又不希望使用信号分配器将一个信号分面若干个信号,再送到若干个功放。这是因为,使用信号分配器可能导致系统本底噪声变大,在连接上也会来不便。 

有些音箱背后有两个接口,一个为输入,另一个为输出,实际上这两个接口之间是一种并联关系。老式的音箱为大两芯插座,新型音箱为Neutrik插座。使用时,将功放功率输出与一只音箱连接,再将这只音箱的输出接口与其他音箱的输入接口连接起来。音箱采用输入输出连接方式时,相当于扬声器并联,故若两只音箱如此连接时,总阻抗相当于减少了一半,但如果多只音箱之间采用这种接法时,会使总阻抗变得很小(R/n,R为音箱阻抗,n为音箱的个数),功放可能无法承受。 

有些功放背面板上设有音频弱信号输入和输出接口,在采用一个信号多带多只音箱方案时,可以从一只功放输入信号,再从这只功放输出信号给下一个功放,以此类推。这种方法理论上可以用一个信号带任意多只音箱,但实际上当太多的功放如此连接时,我们可能会发现,越往后的功放,获得的信号质量就越差,所以也不宜将过多功放输入和输出连接。 

以上谈了功放以及它与音箱之间配接的最主要几方面问题,这些问题是使用中会经常遇到,一般来就,如果注意了这些问题,功放和音箱的使用安全系数会有所提高,再现声音质量出就会更加有保证。

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