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扬声器的效率、阻抗与动态
作者:imefan 文章来源:网络 点击数: 更新时间:2008-3-13 18:07:50



  经由十馀年来多次的接触,我发现消费者在选购扬声器时,常會询问:它的效率是多少?阻抗是多少?但却鲜有人问:它的最高音压是多少?甚至於在看过一些杂志的器材评论後,有不少人认定低效率喇叭就代表是高音质喇叭。

  音响史上确实有几款著名喇叭以低效率名,例如Rogers的LS-3/5a及AR-3a。十多年前我还是杂志社小编辑时曾亲眼所见,国内音响名师林宜胜先生,谈到3/5a时,脸上竟泛起一阵神光说:它的效率其低!但当日在板桥陈正修先生(已移民旧金山)家 ,有三对小喇叭的试听比较,3/5a上阵还不到两分钟,就被另外一位音响闻人高真民先生一阵开骂给炮轰下来!

  更早之前,那时只有LP没有CD,我到上扬唱片公司买唱片。在选唱片时,觉得背景音乐怪怪的,男高音Domingo怎麼感冒了?鼻音这麼重!问清楚後,才知一切都是」闷葫芦」3/5a搞的鬼─当时Rogers喇叭是由上扬进口销售.

  我对3/5a的恶感就是这样而来,没想到全球闻名的BBC-3/5a,竟然是个「闷」葫芦。等到试作DaLine後,才知BBC 并未将KEF单体性能发挥极致,LS-3/5a的好处只是体型小、售价低,难怪有人會卖了3/5a换用我的DaLine传输线喇叭。道理很简单,依3/5a低音单体B-110之规格计算,根本不能装在那麼小的音箱 !

 这点有必要说明,其实英国BBC并非不會设计喇叭,而是为了携带方便,不得不将喇叭设计得很小,这是没办法的妥协。

  低效率喇叭确实曾风光过,但CD开始逐渐流行後,就有人对低效率喇叭抱著怀疑态度,名乐评家、莹升公司负责人曹永坤先生,就曾经说过CD的高动态會自然淘汰低效率喇叭。

 电晶体机的瓦=真空管机的瓦

 经过20年,CD系统已渐趋成熟,但低效率喇叭依然存在於市场,而且低效率=高音质的观念好像并未动摇;直到最近这几年才有了些许改变。
  真空管又回头了,老厂新厂纷纷出笼,但管机後级的输出功率普遍比晶体机低。有音质至上,非WE300B不用,还且只要单端不要推挽。300B做单端只有7至8W左右输出,7W能推什麼喇叭?当然,也有人用不到10W的管机後级推ATC喇叭,那是有声音,却无法呈现ATC的动态。

  古早时代的Altec、JBL、EV大型落地式喇叭都是高效率,因为它们的亲蜜伙伴就是管机。所以当管机推Altec A7「剧院之声」时,气势就大大的不同,有谁能说管机後级没啥动态? 
  Watt就是Watt、瓦就是瓦,所以管机的7W差不多完全等於晶体机的7W─差异性是管机有输出变压器,输出功率较不易随负载阻抗变化而改变。因此若有人说管机的7W比晶体机的7W够力,那是无稽之谈,因为事实的真相是:晶体机的7W,大多时候會比管机的7W够力,绝不骗你。有两个特例,一是 OTL无输出变压器管机後级,另一就是著名的LS-3/5a小喇叭。

  喇叭的效率是用dB值表示,但与阻抗有关联,故效率完全相同,但阻抗不同的两对喇叭,其需求电压也不相同。因为8Ω喇叭的1W是输入2.83V电压,而4Ω喇叭的1W是2V输入电压。因此效率相同、阻抗不同的两对喇叭,接上同一台晶体後级也必定會有不同的声音表现。 

扩大机输出功率 ︳ 8Ω ︳ 4Ω

──────────────────

1W -------------------2.83V-------2V

2W -------------------4V-----------2.83V

3W -------------------4.9V---------3.47V

4W--------------------5.66V-------4V

10W------------------8.95V-------6.33V

 4Ω喇叭的需求电压虽然比8Ω低,但需求电流却比较高,以4W输出为例,8Ω喇叭是0.7A,而4Ω喇叭则吃1A电流,因此大家都说低阻抗喇叭比较难推。

  dB是分贝,它的计算式因功率或电压、电流之倍数會有所不同,喇叭的效率是以功率计算。我们现在以阻抗变化甚大的某喇叭为例,说明大多数情况下,晶体机的7W比真空管机的7W来得有力─重点就是低阻抗时的电流。

 阻 抗 │ 晶体机功率 │ 管机功率

8Ω--------------7W---------------7W

4Ω--------------14W--------------7W

2Ω--------------28W--------------7W

  只要驱动电流够,晶体机的输出功率會随著喇叭阻抗的降低而提升,故不只是7W而已。但管机有输出变压器交连,功率不随喇叭阻抗变。所以此时是不是晶体机的7W比真空管的7W够力?这就是很简单的欧姆定律。 

3/5a即是低效率又兼高阻抗 

  具恒阻特性的喇叭并不多,因此当喇叭阻抗猛往下降时,管机就可能使不上力,所以管机後级推Dynaudio喇叭就不易发出好声,因此时喇叭欲吃电流,但真空管却是电压元件,无法提供电流;可是换成LS-3/5a就不一样了。 

3/5a阻抗 │ 晶体机功率 │ 管机功率

───────────────────

15Ω--------------3.7W---------------7W

11Ω--------------5W-----------------7W

8Ω---------------7W------------------7W

 7W的晶体机接上第一代3/5a就只剩3.7W,接第二代3/5a也不过是5W;可是管机就一直维持7W输出。故遇到3/5a这对高阻抗喇叭时,管机的7W就比晶体机的7W来得够力。因此就晶体机言,高阻抗喇叭较不好推。但为何3/5a的阻抗會高至11~15Ω?它采用的KEF T-27A高音单体及B-110A低音单体都是8Ω。这就是诡谲之处,依KEF单体规格设计分音器及音箱,不必讶异,你會发现LS-3/5a根本是错误的设计!
  若是高阻抗再加上低效率,那这对喇叭铁定难伺候,偏偏3/5a就有这种特性。因此有人用大power推它,但3/5a又吃不下大power,功率太高就容易将它的低音推到触底─它的KEF低音单体没啥动态。现在我们来看看喇叭效率与扩大机功率的关系,比对的喇叭是LS-3/5a及Klipsch的Klipschorn,从下表就可看出低效率喇叭较难伺候。 

 Klipschorn │ LS-3/5a

────────────────────

104dB /1W---------------------------81dB /1W

107dB /2W---------------------------84dB /2W

110dB /4W---------------------------87dB /4W

113dB /8W---------------------------90dB /8W

116dB /16W--------------------------93dB /16W

119dB /32W--------------------------96dB /32W

122dB /64W--------------------------99dB /64W--?

125dB /128W--?--------------------102dB /128W--?

  第一行104dB与81dB是两款喇叭的标称效率,3/5a的99dB打个?号,代表3/5a根本无法承受64W连续输入,因低音會触底,50W连续输入就已是最大值。而Klipschorn喇叭在1W输入时,就得到104dB的音压,这是LS-3/5a打破头也无法做到的事。至於125W加个问号,那是原厂公布Klipschorn最高连续承受功100W,故当128W连续输入时,Klipschorn也會不了。由於Klipschorn的效率高达104dB,若扩大机的讯号杂音比不够高,那不用转音量旋钮,喇叭就會发出恼人的嘶声和哼声。对於扩大机的残留杂音及哼声,高效率喇叭倒是具有明察秋毫的效用。 

  3/5a的效率到底是多少?本文假设它是81dB,记忆中好像也是。但1995年10月号Audio年鉴上,KEF 3/5a的效率注明是85dB,阻抗则仍维持11Ω。最令我大吃一惊的是:这对小喇叭竟然飙涨到US$1450一对!老天,KEF 3/5a有这种身价吗?如果它有1450美金的音质,那我也毫不脸红,传输线设计的DaLine一对卖2400美金!可惜卖到现在,DaLine喇叭已全数售罄。 

  不论有什麼改进,3/5a的最高音压却仍不及Klipschorn的基本标称效率。再计算「标称效率」至「最高音压」的范围,3/5a大约是18dB,而Klipschorn大约是21dB。 

  这透露著两点,一是以300B单端每声道7W管机推Klipschorn喇叭,它的表现绝对會比40W×2的晶体後级推3/5a喇叭来得轻松自在、有魄力。第二点则有赖大家共同研究,是不是高效率也同时代表高动态? 
  若果真如此,曹永坤先生就有先见之明。准此原则,吾人当选用高效率喇叭,这样後级输出功率不必动辄数百瓦。当然,上百dB的高效率喇叭通常体型庞大,若是紧贴墙摆,又完全听不出音场、深度。但以一般家庭聆听音乐或观赏AV用,效率似乎也应在90dB以上。然而,低效率喇叭就代表低动态?很不幸,3/5a及本人的DaLine却是明证。当然ATC可能會不同意,ATC的SCM20为8Ω/83dB─效率比DaLine略高,但它的连续承受功率竟然是200Wrms,因此计算其最高音压竟然高达106dB,绝非LS-3/5a或DaLine之辈能比。  

  晶体机驱动高阻抗喇叭會降低功率,但也有例外,McIntosh虽是晶体机,却因为有输出变压器,故其输出功率不會随负载阻抗变动而变动。好在音响圈中特例不多,没有输出变压器的真空管机不多见,有输出output的晶体机也唯有McIntosh。而标称阻抗高过 8Ω的喇叭,这些年来也很少见。故现代管机的输出变压器,理应只须要有4Ω及8Ω两个绕组输出。 

应选用高效率、高动态喇叭 

  接驳低效率低动态喇叭时,後级的输出功率不能太低,以免推不动;但输出功率又不能太高,以免喇叭受不了,故常两难。「低效率低动态」六个字若不能理解,改成「低效率低最高音压」八个字就比较明显。 

  世上喇叭何其多,但在规格表上明确注明最高音压者,却不及百分之一。若有最高承受功率─是连续不是瞬间,就可从效率计算过来。例如效率86dB的某款喇叭,其连续承受功率160W,我们就可轻易计算出它的最高音压是:108dB。利用工程型电算机按几个键,160 log×10=22,86+22=108(dB);而22dB大致就是此喇叭的动态。 
  动态范围dynamic range之值以dB表示,数值愈高愈好。音响器材性能表中有动态范围者,大概只有CD唱盘及影碟机;扬声器厂商几乎都不會注明此规格,以避免自曝其短。动态范围可说是由最低到最高的变化、由最小到最大的变化,也由最弱到最强、由最暗到最亮的变化。音响器材动态愈大,就愈能表现由最弱音到最强音的变化。CD唱盘的动态甚少低於90dB,但扬声器却甚少高25dB。 

  这种直接比较合理吗?当然不正确,因CD唱盘的动态范围是电压倍数的变化,而喇叭的动态范围是功率的计算。我们常说前级的十倍放大具有20dB的增益,但10W功率却换算成10dBW,而不是20dBW,请看底下的说明。 
  都是dB值,功率的计算是:数值log×10,电压、电流计算是:倍数log×20,因此100倍的电压放大就是40dB。若某前级具14dB增益,它的放大倍数是多少?利用工程型电算机按几个键:14(dB)÷20÷invlog=5(倍)。若是某效率86dB喇叭的最高输出音压是105dB,换算成最高承受功率就是:(105-86)÷10÷invlog=79.5W。而105-86=19(dB),就大约是它的动态。 
  分清楚电压增益的dB与喇叭功率的dB,你就會明白为何Hi-End厂都反对将後级扩大机的输出功率标示成dBW。因50W是16.9dBW,而500W虽是超大power,但也仅是26.9dBW。看起来似乎50W与500W之输出功率差不多,故厂商可能以「消费者不容易懂」做理由,一直反对标示dBW。

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