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科普专题 细说音响中的阻抗 转载 [复制链接]

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细说音响中的阻抗

  

    我发现消费者在选购扩大器包括前级和后级时,常会询问它的输入阻抗、输出阻抗及输出内阻是多少?功率和驱动能力有多强?胆机好力还是晶体管机好力?桥接又如何?选购扬声器时也想了解它的功率、效率、阻抗等等感觉似是而非的问题,我相信看了下文应该有满意的答案了。
    我们首先从阻抗谈起。阻抗是音响中最常看到的字眼了,那么它到底是指什么?阻抗与电阻不是完全一致的东西。阻抗就是电阻加电抗,详细地说,就是电阻、电容抗、电感抗在向量上的总和。在相同电压下,阻抗越高电流越小,阻抗越低电流越大。
    一般音响器材常见提到阻抗的地方有:喇叭的阻抗,前后级放大器的输入阻抗,前级的输出阻抗,(后级经常不称作输出阻抗,而称输出内阻),信号导线的传输阻抗等。若说到器材内部电子线路及零件的各部分阻抗那就更琳琅满目复杂得多了,在此我们只介绍有关音响器材标称的阻抗具有什么实质意义?

喇叭的电阻抗
     现在先从喇叭的阻抗谈起。目前,世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器,以满足日益增长的 Hi—Fi市场与 AV市场的需要,但扬声器的标称阻抗却都遵循4 Ω、8Ω、16Ω、32Ω这样一个国际化的标准系列。这代表了什么呢?这代表了扬声器谐振频率的FO至第二个共振峰 Fz之间所呈现的最低阻抗值。实际上喇叭构成输出线路中一个带电抗的电阻,只不过它的电阻随潘放的音乐的频率而变,这个动态的电阻就称为阻抗。它可不是一个常数值,而是随着频率的不同而不同,甚至可能会起伏得很可伯,可能在某频率高到十几 Ω或二十几Ω,也可能在某频率低到 I Ω或以下。当后级输出一个固定电压给喇叭时,依照欧姆定律,4Ω的喇叭会比8Ω的喇叭多流过一倍的电流,因此如果你会计算功率的话,你就会明白为何一部8Ω输出的100瓦的晶体后级,在接上4Ω喇叭时会变为200瓦了。当然除非特殊需要,没有一个扬声器的设计专家会冒天下众多音视器材阻抗匹配要求之大不韪,设计出类似于2.5 Ω、5Ω、10Ω、15Ω这样非标称阻抗系列的扬声器供应市场。谁都知道一个二单元的音箱(一个高音一个低音)通常采用1只8Ω的高音单元和1只8Ω的低音单元组成,如果三单元的音箱(一个高音二个低音)通常都采用1只8Ω的高音单元和2只4Ω的低音单元串联组成,或者用 I只8Ω的高音单元和2只16Ω的低音单元并联组成,以达到整个音箱的8Ω输入阻抗与功率放大器8 Ω输出阻抗相匹配。
    当如上所述,喇叭的阻抗值不断下降时,后级输出一个固定电压,它的电流就会愈来愈大,你确定你的后级能输出这么大的电流吗?你知道喇叭阻抗不断下降的结果到后来就相当于是把喇叭线直接短路,所有的晶体管后级放大器,其输出电流的能力均有其设计上的限制,超出此范围,机器就要烧掉了。这也就是为什么一般人常说的:后级的功率不用大,但输出电流要大的道理。当然这种讲法也不太规范。因为现今的高保真晶体管功率放大器基本属定压型放大器,以输出功率=负载的电流平方x负载阻抗来计算,大功率时电流大,小功率时电流小亦属于正常。真正有机会在既定的负载上有“大电流输出”的,还是大功率放大器。
    早期日本放大器给人的印象就是功率标示很高,但输出电流能力则令人质疑,其实输出功率和驱动能力之间的关系十分微妙。讲到“输出功率”的高低与“驱动能力”的强弱,两者虽然没有绝对的关系,但却有相对的联系。输出功率很容易从数字显示 5OW、100W、200W甚至更多,但是驱动能力的辨识就得依靠慧眼,甚至得真正度过才知道。功率放大器的驱动对象是喇叭,驱动能力越强,也就表示越能压得住喇叭。当然你会问,什么样的喇叭难推?我的看法是:低效率的(86db以下的),低阻抗的(4 Ω或以下的),静电式和铝带式等等,都是很考功放搭配的。
而功放的驱动能力则完全体现在电流的供给上,电压×电流,就是真正的“功率”。如果有一部功放,其功率标称是100W×2(8 Ω ),200W×2(4 Ω ),400W×2(2 Ω),我们通常称他是“大电流”设计,这种功放的驱动能力就会比较强。小小一套日本产的床头音响组合动不动就是300W,可是 KRELL的300W后级你想一个人扛是扛不动的。这种高电压低电流的日本放大器如遇上现在满街都是的低阻抗喇叭,一下子就软了脚。4Ω喇叭的需求电压比8Ω低,但需求电流却比较大,就以4W为例,8 Ω喇叭是0.7A,而4 Ω喇叭则吃lA电流,故为何大家都说,低阻抗喇叭比较难推动。正由于低阻抗喇叭“吃”电流,故晶体后级逐渐形成大电流设计。只要负载电流够,晶体机的输出功率会随着喇叭阻抗的降低而提开。但胆机固有输出变压器隔离,功率不随喇叭阻抗变化,因此当喇叭阻抗猛往下降时,胆机就可能使不上力,因此时喇叭欲吃电流,但胆机却是电压组件,无法提供电流,此时是不是晶体机比胆机够力?
    有些放大器的设计是可以把两个声道结合起来成为一个单声道来运作。通常其功率比原来两个声道功率之和还要大。这种技术称为桥接或同极耦合。放大器是否可以桥接是取决于原来的设计。大部分的放大器都不能桥接,如果说明书没有说明,则不要作此尝试,否则可能会损坏机器,其实这样做亦并非是好事,因为它会使放大器忍受低阻抗的能力降低。
    如果有一对喇叭的阻抗很高,像早期的 RogerslS3/5A,那放大器的输出功率岂不是减少?这是对晶体管机而言的,对于胆机却是好事;因为胆机有输出变压器,所以其输出功率不会随负载阻抗变动而变动,故无论负载阻抗变大或变小,胆机可维持稳定的功率输出,遇到3/5a等高阻抗喇叭时,胆机比晶体机来得够力。晶体机驱动高阻抗喇叭会降低功率,但也有例外,因为有个别晶体管机亦使用输出变压器,其输出功率不会随负载阻抗变动而变动。(待续)
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談阻抗

阻抗是音響圈中最常看到的字眼了,但是它到底意所何指呢?許多人在看到喇叭標示的阻抗值是四或八歐姆的時候,會直覺地拿起三用電表往喇叭的二個接線端子一量,看看到底是不是正確,可惜的是絕大部份的人都失望了,因為用三用電表上的電阻檔量出來的結果並沒有和喇叭上面所標示的一致。原因呢?因為你誤會了,你搞錯了。

    阻抗與電阻不是完全一致的東。在國中的物理課本上,我們第一次接觸到有關電學方面的理論,其中提到了有關電壓、電流、電阻以及電功率之間的原理和數學關係。絕大部份沒有繼續進修電學方面的課程或從事於電子專業的人士,其畢生的電學常識乃盡粹於斯,這還是當年上課沒打瞌睡,經努力、認真、用功學習後才能擁有的輝煌成果,難怪你會把阻抗當成電阻了。

    阻抗從字面上看就與電阻不一樣,其中只有一個阻字是相同的,而另一個抗字呢?簡單地說,阻抗就是電阻加電抗,所以才叫阻抗;周延一點地說,阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電的世界中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,世界上所有的物質都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻小的物質稱作良導體,電阻很大的物質稱作非導體,而最近在高科技領域中稱的超導體,則是一種電阻值幾近於零的東西。但是在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,這種作用就稱之為電抗,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡稱容抗及感抗。它們的計量單位與電阻一樣是歐姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關係,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關係式,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。

    一般音響器材常見被提到阻抗的地方有喇叭的阻抗,前後級擴大機的輸入阻抗,前級的輸出阻抗,(後級通常不稱輸出阻抗,而稱輸出內阻),信號導線的傳輸阻抗(或稱特性阻抗)等。若說到器材內部電子線路及零件的各部份阻抗那就更琳瑯滿目複雜多多了,非三言兩語可說明清楚。在此我們專只約略介紹有關音響器材標示的阻抗具有什麼樣的實質意義。

    由於阻抗的單位仍是歐姆,也同樣適用歐姆定律,因此一言以蔽之,在相同電壓下,阻抗愈高將流過愈少的電流,阻抗愈低會流過愈多的電流。光是這麼簡單一句話,你可知道多少音響器材的搭配學問盡在其中嗎?

    先從喇叭的阻抗談起。最常見到的喇叭阻抗的標示值是八歐姆,也有很多是四歐姆,這代表了什麼呢?這代表了這對喇叭在工廠測試規則時,當輸入1KHz的正弦波信號,它呈現的阻抗值是四或八歐姆;或是是在喇叭的工作頻率響應範圍內,一個平均的阻抗值。它可不是一個固定值,而是隨著頻率的不同而不同,甚至可能會起伏得很可怕,可能在某頻率高到十幾廿幾歐姆,也可能在某頻率低到一歐姆或以下(這種喇叭通常被視為後級的殺手,當年以Apogee最為著名)。好,讓我們來腦力激盪一下;當後級輸出一個固定電壓給喇叭時,依照歐姆定律,四歐姆的喇叭會比八歐姆的喇叭多流過一倍的電流,因此如果你會計算功率的話,你就會明白為何坊間會傳言一部八歐姆輸出一百瓦的晶體後級,在接上四歐姆喇叭時會自動變為二百瓦的道理。

    可是你先別高興,以為佔到了便宜,天下沒有白吃的午餐,當喇叭的阻抗值一路下降時,後級輸出一個固定電壓,它流過的電流就會愈來愈大,你確定你的後級能輸出這麼大的電流嗎?你知道喇叭阻抗一路下降的結果到後來就有點像是把喇叭線直接短路的意思,所以阻抗值有時會低至一歐姆的Apogee喇叭被稱作後級殺手的原因,你明白了吧!所有的電晶體後級擴大機,其輸出電流的能力均有其設計上的限制,超出此範圍,機器就要燒掉了。這也就是為什麼一般人常說的:後級的功率不用大,但輸出電流要大的似是若非的道理(這個問題以後我們會詳細討論)。

 同理,如果有一對喇叭的阻抗很高,像早期15的RogersLS 3/5A,那擴大機的輸出功率豈不自動減半?沒錯!如果這對喇叭的效率又很低的話,你要它發出高音壓來,能不動用高功率擴大機嗎?江湖有傳言:上揚唱片在台北市中山北路的門市有一對15的Rogers LS 3/5A,作為背景音樂之用。推它的擴大機是一部日本早期的Technics綜合擴大機而已,但包括劉老總及賴主編在內,均盛讚它好聲,你言如何?早期日本擴大機給人的印象就是功率標示很高,但輸出電流能力則令人頗有微詞,君不見小小一套床頭音響組合動不動就是300W嗎?可是KRELL的300W後級你想一個人扛是扛不動的。這種高電壓低電流的日本擴大機一遇上現在滿街都是的低阻抗喇叭,一下子就軟腳了,但是如果碰上了高阻抗喇叭,例如……,會不會就成了名符其實的當哈利遇上莎莉呢?搭配之妙啊!豈可等閒視之。

    接下來來看擴大機的輸出入阻抗。一般我們常耳聞的說法是:擴大機的輸入阻抗是愈高愈好,而輸出阻抗是愈低愈好。為什麼呢?因為輸入阻抗高了,從訊號源來的訊號功率強度就可以不必那麼大。這麼說也許還有讀者不甚瞭解,讓我們再回想一下歐姆定律;假設訊源輸出不甚瞭解,讓我們再回想一下歐姆定律;假設訊源輸出一個固定電壓,傳送往下一級,如果這一級的輸入阻抗高,是不是由訊源所提供的訊號電流就可以降低?如果輸入阻抗非常非常的高,則幾乎不會消耗訊號電流(當然還是會有)就可以驅動這一級電路工作,換句話說就是幾乎只要有訊號電壓,電路就可以正常工作;但是對於低輸入阻抗的電路呢?就正好相反了,它必須要求訊號能源能提供較為大量的訊號電流,因為在同一個電壓下,低輸入阻抗會流進較大的訊號電流,如果訊源提供的電流強度不足以滿足下一級電路的需求,它就不能完美地驅動下一級電路。而訊源的電壓和電流的乘積就是訊源的功率了。

   另外何謂低輸出阻抗呢?它有什麼好處呢?通常低輸出阻抗被提到地方大半是指前級擴大機的輸出阻抗,後級通常是稱作輸出內阻的。前級的低輸出阻抗有幾個好處:一.一般會強調低輸出阻抗即表示了它有較大的電流輸出能力,容易搭配一些低輸入阻抗的器材(後級)。二.低輸出阻抗可以驅動長的訊號線及電容量較大的負載,以音響用前級為例;前級的輸出阻抗在與訊號線結合後,輸出阻抗加上訊號線本身固有的電阻與電容會形成一個RC濾波的網路,當輸出阻抗愈高時,則經過訊號線後的訊號,其高頻端的滾降點就會越低,反之則愈高。你應該不會希望高頻滾降點移進耳朵聽得到的音頻範圍吧?所以遇上電容量大的訊號線,你還是選一部輸出阻抗低一點的前級較為保險。這也是為什麼每一種訊號線會有不同聲音部份原因。

    有了以上大略的說明,你應該可以明白;所謂擴大機輸入阻抗愈高愈好,輸出阻抗愈低愈好,其主要理由即在此一在與其它器材互相搭配時,其匹配性比較高。

 那麼照此說來,我們就把每一部擴大機不論是前級或是後級的輸入阻抗都設計得很高,輸出阻抗都設計得很低,不是就完美無缺了嗎?讓我們再從輸入阻抗看起,由於高輸入阻抗所需的訊號電流較少,可知連接其上的訊號線中流動的電流必較小,因此對於訊號線品質的要求就可以不必那麼高,因為少了一個電流的干擾因素在內,這也是高輸入阻抗帶來的另一個優點。但是高輸入阻抗的優點既然這麼多,為什麼市面上找得到的高輸入阻抗前級或後級竟寥寥可數呢?讓我偷偷問你,你有沒有用過收音機?你知道收音機的訊號是從哪兒來的嗎?從空中來,你答對了。從空中來,你可知道空中存在有多少的電磁波?多到集合你全家老小的手指頭加腳指頭都數不完,這些可都不是你想要的音樂訊號哦!當空中的這些電磁波被作用有點像天線的訊號線拾取後,雖然只是一點點的雜訊電壓,但是一個高輸入阻抗電路卻能輕易地將其放大(正是其優點),於是乎,當有人抓了一把沙子放進你熱騰騰的大滷麵時,你還以為是黑胡椒粉呢!

    易感染雜訊,就是音響器材在設計輸入阻抗時,明知高輸入阻抗的諸多優點,但也不能任意設計得很高的主要原因,膽敢設計成高輸入阻抗者,必有其對抗雜訊干擾的過人之處,Cello有一款前級名為Encore IM,其標稱輸入阻抗即高達IM,為HI-END音響界最有名的高輸入阻抗前級。但這個紀綠最近被日本SONY公司所出品的一款輸入阻抗高達2M 的前級給突破了。

 雖然Cello的1M前級在音響界已是不得了的事情,但就電路的輸入阻抗而言,還不算太高啦。隨便一個FET做為輸入級的IC它的輸入阻抗都可以高達百萬M,就像前陣子有點紅的BUF-03這顆適合作為緩衝器的IC它的輸入阻抗就有這麼高呢!常見的前級的輸入阻抗,在早期真空管的時代,由於真空管本身的輸入阻抗就比較高,因此大都設計成500K或250K,晶體前級則大多數是100K或50K。近來則輸入阻抗有愈設計愈低的趨勢,20K、10K也已經很常見了。

    後級的輸入阻抗則大部份是47K,高一個的有100K,20K,10K的也所在多有。最近德國著名的HI-END音響廠家MBL,所推出的旗艦後級MBL9010輸入阻抗是多少呢?5K!沒有少寫一個零,就是5K。好像說了半天,高輸入阻抗有多少多少的好處,就是有人不來這一套,至於好不好聲呢?就請自行參閱相關的評論報導吧!

    那麼低阻抗輸入有什麼優點呢?首先當然感染雜訊的問題會降得很低,可以大幅提高信號雜音比,使得音樂的純度提高,音質就比較好。另外低的,輸入阻抗有較好的相位特性,這一點是比較少有人提出來討論的,一般常見被提出來的是頻寬特性,總諧波失真特性等,而相信失真則很少被提及(至少在所有公開的性能規格中),MBL的看法是高輸入阻抗與訊號線的電容量所引起的相位失真較大,而這對聲音的影響將很深。因此MBL 9010採用低的輸入阻抗,以較低的相位失真來求得在音質上的完美,當然在這個時候,你必須採用一部擁有更低阻抗輸出的前級來搭配了。

    前面提及了也有知名廠家採用低阻抗的輸入,這是肇因於現今大多數市售前級的輸出阻抗均已相當的低,因此在後級的輸入阻抗部份就可以酌情降低。假如你前級的輸出阻抗高於後級的輸入阻抗,這是不能匹配的,切記!切記!

    至於說前級的輸入阻抗呢?以目前大部份市售品前級的設計而,言輸入阻抗就由音量控制器給決定了。絕大多數的設計都是輸入的訊號經過訊源選擇後就經由音量控制的可變電阻作分壓,再進入主放大線路,所以這個音量控制的可變電阻值就成了輸入阻抗了。另外一些前級的設計是輸入訊號先進入一個緩衝級,輸入阻抗就由這個緩衝級的輸入阻抗來決定,由於緩衝級電路的輸入阻抗極高,因此,輸入阻抗值極高的前級,其接受訊號的前端部份,可能就有輸入緩衝級的設計。但是,輸入緩衝級的阻抗也可以不必一定得設計得很高,例如MBL 6010前級的輸入部份就設有輸入緩衝級,而其設定的輸入阻抗值則是47K。

    一如前面所述,前級的輸出阻抗如果能夠低的話,則後級的輸入阻抗就可以不必設計得那麼高,那麼同理,如們我們所使用的訊源的輸出阻抗也夠低的話,那麼前級的輸入阻抗有必要那麼高嗎?今天有很多音響迷的系統之中,只有數位訊源一種而已,而如今的數位音源由於本身內部已經具有類比放大的電路,而且有愈來愈多廠家將類比訊號的輸出阻抗做得極低。最有名的例子就是Theta,其在類比訊號輸出的地方加了一個高迴轉率、高輸出電流、低輸阻抗的輸出緩衝級BUF-03,這顆IC的輸出阻抗低至只有2,由此看來,其搭配的前級的輸入阻抗有必要很高嗎?
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放大器的输入和输出阻抗


     在多级放大器中前级放大器对于后级来说是信号源,它的输出阻抗就是信号源的内阻;而后级相对于前级来说就是负载,它的输入阻抗就是信号源(前级放大器)的负载阻抗。放大器的输入阻抗是愈高愈好,而输出阻抗是愈低愈好。假设讯号源输出一个固定电压往下一级,如果这一级的输入阻抗高,是不是由讯号源所提供的讯号电流就可以降低呢?如果输入阻抗非常高,则几乎不会消耗讯号电流就可以驱动这一级电路工作,由于输入高阻抗所需的讯号电流较少,则连接其上的讯号线中的电流必较小,因此对于讯号线品质的要求就可以不必那么高,这就少了一个电流干扰的机会。缺点:易感染噪声。其实所谓放大器输入阻抗愈高愈好,输出阻抗愈低愈好,其主要原因是与其它器材互相搭配时,其匹配性比较高。


    通常低输出阻抗多数是指前级放大器的输出阻抗,后级通常是称作输出内阻的。前级的低输出阻抗有几个好处:1.一般强调低输出阻抗即表示了它有较大的电流输出能力,容易搭配一些低输入阻抗的器材(后级)。2.低输出阻抗可以驱动长的讯号线及电容量较大的负载。另外感染噪声的问题会降得很低,可以大幅提高信号迅噪比,使得音乐的纯度提高,音质就比较好。后级的低输出阻抗的好处是:可更有效地控制扬声器的有害的自由振动。


    在多级放大器中前级放大器对于后级来说是信号源,它的输出阻抗就是信号源的内阻;而后级相对于前级来说就是负载,它的输入阻抗就是信号源(前级放大器)的负载阻抗。放大器的输入阻抗是愈高愈好,而输出阻抗是愈低愈好。 假设讯号源输出一个固定电压往下一级,如果这一级的输入阻抗高,是不是由讯号源所提供的讯号电流就可以降低呢?如果输入阻抗非常高,则几乎不会消耗讯号电流就可以驱动这一级电路工作,由于输入高阻抗所需的讯号电流较少,则连接其上的讯号线中的电流必较小,因此对于讯号线品质的要求就可以不必那么高,这就少了一个电流干扰的机会。缺点:易感染噪声。其实所谓放大器输入阻抗愈高愈好,输出阻抗愈低愈好,其主要原因是与其它器材互相搭配时,其匹配性比较高。


    通常低输出阻抗多数是指前级放大器的输出阻抗,后级通常是称作输出内阻的。前级的低输出阻抗有几个好处:1、一般强调低输出阻抗即表示了它有较大的电流输出能力,容易搭配一些低输入阻抗的器材(后级)。2、低输出阻抗可以驱动长的讯号线及电容量较大的负载。另外感染噪声的问题会降得很低,可以大幅提高信号迅噪比,使得音乐的纯度提高,音质就比较好。 后级的低输出阻抗的好处是:可更有效地控制扬声器的有害的自由振动。


    在电声学中得知,扬声器发声是音圈流过一定频率的电流使振膜移位而发声的,当这一频率电流结束时,其振膜自身质量所产生的惯性使其继续自由振动,而下一音频电流来时,其振膜还不能完全回复到静止状态位置就被这下一个音频电流再驱动。扬声器的振膜是在偏离静止状态位置的状态下接受驱动的,所以必然会引起其振动不完全随下一个音频电流的变化而变化。换句话来说,当接入音频信号激励后,即使激励信号停止,扬声器的振动也还会立即停止,而是逐渐衰减速,发出原始信号中没有的声音,声音有拖尾感而失真,使音响表现的音频清晰度降低。理想的情况是上一个音频电流结束时,扬声器的振膜应回复到静止状态时的位置而不再继续自由振动。另外,由于音圈切割磁力线,使得扬声器本身就会产生一个感应电压,这个感应电压与功放输出级的电压迭加后产生信号失真。综上所述,为消除这种余振而带来的信号失真,因此必须对扬声器的自由振动进行阻尼。


    功放的输出相当于一只低值的电阻,它与扬声器相并联,扬声器得到音频电流而移位发声,当频率电流结束时,扬声器振膜还会产生自由振动,这时音圈也在磁体的磁场中切割磁力线而产生感生电压,功放的内阻由于是与其相并联的,故此时对音圈自由振动产的感生电压通过功放的输出等效内阻形成电流短接而使音圈受到阻尼,从而加快扬声器振膜的停振,以便下一个音频电流来驱动时振膜基本停振。大家都知功率放大器的阻尼系数DF=扬声器的额定阻抗/功率放大器额定输出阻抗(也就是内阻+音箱线阻),其值的大小表示功放对其负载扬声器的驾驭能力的强弱,其值愈大表示对扬声器的驾驭能力愈强,反之就则愈弱。所以当功放的内阻很小的时候,能够有效地吸收扬声器共振时产生的感生电动势,这种阻尼能力强,迫使振膜的停振加快(这也是人们为什么选用低阻音箱线的重要原因之一);当功放的内阻较大时,这种阻尼力弱,振膜自由振动的时间长,位移大。一般来说,阻尼系数DF大一些好。但亦并不是DF愈大愈好,专业功放阻尼系数DF值通常由几百到1000,而家用功放阻尼系数低一些,一般选取应大于50,低于100为宜。DF值过低,则放大器对扬声器低频段的控制能力减弱,导致低音单元失控,低音无力浑浊不清,拖尾音加重并掩盖了部分的中低音,使播出的音乐失去力度;DF值过高,则出现过阻尼,使声音发干,失去弹性。当然扬声器的口径愈大,要求DF值就愈高。
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细说音响中的阻抗
(接上期)当如上所述,喇叭的阻抗值不断下降时,后级输出一个固定电压,它的电流就会愈来愈大,你确定你的后级能输出这么大的电流吗?你知道喇叭阻抗不断下降的结果到后来就相
当于是把喇叭线直接短路,所有的晶体管后级放大器,其输出电流的能
力均有其设计上的限制,超出此范围,机器就要烧掉了。这也就是为什么一般人常说的:后级的功率不用大,但输出电流要大的道理。当然这种讲法也不太规
范。因为现今的高保真晶体管功
率放大器基本属定压型放大器,
以输出功率=负载的电流平方
x负载阻抗来计算,大功率时电
流大,小功率时电流小亦属于正
常。真正有机会在既定的负载上
有“大电流输出”的,还是大功率
放大器。
早期日本放大器给人的印
象就是功率标示很高,但输出电
流能力则令人质疑,其实输出功
率和驱动能力之间的关系十分
微妙。讲到“输出功率”的高低与
“驱动能力”的强弱,两者虽然没
有绝对的关系,但却有相对的联
系。输出功率很
容易从数字显
示 5OW、
100W、200W甚
至更多,但是驱
动能力的辨识
就得依靠慧眼,
甚至得真正度
过才知道。功率放大器的驱动对象是喇
叭,驱动能力越强,也就表示越能压得
住喇叭。当然你会问,什么样的喇叭难
推?我的看法是:低效率的(86db以下
的),低阻抗的(4 Ω或以下的),静电式
和铝带式等等,都是很考功放搭配的。
而功放的驱动能力则完全体现在电流
的供给上,电压×电流,就是真正的“功
率”。如果有一部功放,其功率标称是
100W×2(8 Ω ),200W×2(4 Ω ),
400W×2(2 Ω),我们通常称他是“大电
流”设计,这种功放的驱动能力就会比
较强。小小一套日本产的床头音响组合
动不动就是300W,可是 KRELL的300W后级你想一个人扛是扛不动的。这种高电压低电流的日本放大器如遇上现在满街都是的低阻抗喇叭,一下子就软了脚。4Ω喇叭的需求电压比8Ω低,但需求电流却比较大,就以4W为例,8 Ω喇叭是0.7A,而4 Ω喇叭则吃
lA电流,故为何大家都说,低阻
抗喇叭比较难推动。正由于低阻
抗喇叭“吃”电流,故晶体后级逐
渐形成大电流设计。只要负载电
流够,晶体机的输出功率会随着
喇叭阻抗的降低而提开。但胆机
固有输出变压器隔离,功率不随
喇叭阻抗变化,因此当喇叭阻抗
猛往下降时,胆机就可能使不上
力,因此时喇叭欲吃电流,但胆
机却是电压组件,无法提供电
流,此时是不是晶体机比胆机够
力?
有些放大器的设计是可以
把两个声道结合起来成为一个
单声道来运作。通常其功率比
原来两个声道功率之和还要
大。这种技术称为桥接或同极
耦合。放大器是否可以桥接是
取决于原来的设计。大部分的
放大器都不能桥接,如果说明
书没有说
明,则不要
作此尝试,
否则可能会
损坏机器,
其实这样做
亦并非是好
事,因为它会使放大器忍受低阻抗的能力降低。
如果有一对喇叭的阻抗很高,像早期的 RogerslS3/5A,那放大器的输出功率岂不是减少?这是对晶体管机而言的,对于胆机却是好事;因为胆机有输出变压器,所以其输出功率不会随负载阻抗变动而变动,故无论负载阻抗变大或变小,胆机可维持稳定的功率输出,遇到3/5a等高阻抗喇叭时,胆机比晶体机来得够力。晶体机驱动高阻抗喇叭会降低功率,但也有例外,因为有个别晶体管机亦使用输出变压器,其输出功率不会随负载阻抗变动而变动。(待续)
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好文章!
快继续啊!
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先说音箱的阻抗问题。音箱的阻抗是一个综合效 果,它不仅跟喇叭单元本身的额定阻抗有关,还与分频网络的设计、多只喇叭单元(如果有的话)的结合方式有关。使用单个全音域喇叭单元的情形最简单,由于没有分音器,因此音箱的阻抗就是单元本身的阻抗;如果加上了一个高音单元,并利用分音器组装起来,此时的总阻抗就是低音单元的分音器配上原来的低音单元,再加上高音单元的分音器配上高音单元,如此一来虽然有了两个单体,但是总阻抗却可以设计得跟原来相同,仍然维持在单个喇叭时大小(比如8Ω)。假设没有分频器直接并联均为8Ω的高、低音单元(暂且不说是否合理),从音箱阻抗的角度来看,总阻抗就等于两个8Ω并联,结果变成4Ω了。可见,通过分频网络将多个单元结合起来,总阻抗不能简单地认为等于这些单元直接串并联的结果,分频线路可以调整总的等效阻抗。三分频和更多路数分频的音箱道理是一样的,不论使用几个单元,总可以通过与分频器适当的结合方式,维持一个额定的总阻抗值。所以说音箱的阻抗与喇叭单元本身的阻抗及分频网络的设计皆有关系。

再来看效率的问题。音箱一般不用效率这个指标,想来你的意思是指灵敏度。灵敏度的大小,等于给音箱输入1W的功率(通常用1kHz正弦波讯号)、在消声室中以麦克风在喇叭正前方一米处测量到的声压值,这个值的大小就是音箱的灵敏度,单位以dB/m/W表示。一般的音箱灵敏度在85-90dB之间,灵敏度越高的音箱,在输入相同瓦数信号的条件下,发出的声音就越大。我们平常说某个音箱比较难推,一般就是指其灵敏度比较低,所以需要瓦数较大的功放来推。

灵敏度也与喇叭单元本身的特性及分频网络的设计有关系。从单元方面来说,假如有一个单元本身的工作灵敏度就很低,那么使用这种单元组装出来的音箱,总体上的灵敏度也高不了;从分频器的影响来看,信号通过分频网络的电子元件(电感、电容、电阻)时会生产能量损耗,从而影响到音箱灵敏度的提高。分频网络越复杂、分音阶数越高,就意味着使用越多的电子元件,那么能量损耗就越大,音箱的灵敏度自然降低得越厉害。
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