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音箱与功放搭配的四项基本要素         ★★★ 【字体:
音箱与功放搭配的四项基本要素
作者:imefan    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2008-4-22    

  功放与音箱配接讲究冷暖相宜、软硬适中,以实现整套器材还原音色呈中性,这仅是从艺术方面考虑。然而从技术方面考虑的要素有:

一、功率匹配

二、功率储备量匹配

三、阻抗匹配

四、阻尼系数的匹配


  如果我们在配接时认识到上述四点,可使所用器材的性能得到最大、最充分的发挥。功率匹配 为了达到高保真聆听的要求,额定功率应根据最佳聆听声压来确定。我们都有这样的感觉:音量小时、声音无力、单薄、动态出不来,无光泽、低频显著缺少、丰满度差,声音好像缩在里面出不来。音量合适时,声音自然、清晰、圆润、柔和丰满、有力、动态出得来。但音量过大时,声音生硬不柔和、毛糙、有扎耳根的感觉。因此重放声压级与声音质量有较大关系,规定听音区的声压级最好为80~85dB(A计权),我们可以从听音区到音箱的距离与音箱的特性灵敏度来计算音箱的额定功率与功放的额定功率。

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:所选取的音箱标称额定功率应是经理论计算所得功率的三倍。

  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。

阻抗匹配

它是指功放的额定输出阻抗,应与音箱的额定阻抗相一致。此时,功放处于最佳设计负载线状态,因此可以给出最大不失真功率,如果音箱的额定阻抗大于功放的额定输出阻抗,功放的实际输出功率将会小于额定输出功率。如果音箱的额定阻抗小于功放的额定输出阻抗,音响系统能工作,但功放有过载的危险,要求功放有完善的过流保护措施来解决,对电子管功放来讲阻抗匹配要求更严格。

阻尼系数的匹配

  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。 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。
  
  保证放音的稳态特性与瞬态特性良好的基本条件,应注意音箱的等效力学品质因素(Qm)与放大器阻尼系数(KD)的配合,这种配合需将音箱的馈线作音响系统整体的一部分来考虑。应使音箱的馈线等效电阻足够小,小到与音箱的额定阻抗相比可以忽略不计。其实音箱馈线的功率损失应小于0.5dB(约12%)即可达到这种配合。

功率放大器的回顾

  音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域,几十年来,人们为之付出了不懈的努力,无论从线路技术还是元器件方面,乃至于思想认识上都取得了长足的进步。回顾一下功率放大器的发展历程,对我们广大音响爱好者来说也许是一件饶有趣味的事情。

一、早期的晶体管功放


  半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管,人们就开始用它制造功率放大器。

  早期的放大器几乎全用锗管来制作,但由于锗管工艺上的一些原因,使得放大器中所用的晶体管,尤其是功放管性能指标不易做得很高,例如,共发射极截止频率fh的典型值为4kHz,大电流管的耐压值一般在30V一40V左右。这样,放大器的频率响应也就很狭窄,其3dB截止频率通常在10kHz左右,大大影响了音乐中高频信号的重现。再加上功放管的耐压、电流和功耗三个指标相互制约,制作较大功率的 OTL或OCL放大器不易寻到三个指标都满足要求的管于,所以不得不采用变压器耦合输出。变压器的相移又使电路中加深度负反馈变得很困难,谐波失真得不到充分的抑制,因此这一时期的晶体管放大器音质是很差的。“还是胆机规声”,这种看法的确事出有因。

二、晶体管功放的发展和互调失真

  随着半导体工艺的逐渐成熟,大电流、高耐压的晶体管品种日益增加,越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的 OCL电路或 OTL电路(图一)。 最初的大功率 PNP管是锗管,而 NPN管是硅管,两者的特性差别非常显著,电路的 对称性很差,人们更多采用的是图二所示的准互补电路,通过小功率硅管 Q1与一只大功率的 NPN硅管 Q2复合,得到一只极性与PNP管类似的大功率管,降低了电路因对称性差而招至的失真。 到了六十年代末,大功率的 PNP硅管商品化的时候,互补对称电路才得到广泛的应用。元器件的进步使晶体管功率放大器的技术指标产生了质的飞跃,在主观音质评价方面,也改变了过去人们对晶体管功放的看法,无论是在厅堂扩音、电台节目制作还是家庭重放,晶体管功放都被大量地采用,首次在数量上以压倒性的优势超过了电子管功放。在商品化的晶体管扩音机中,相继出现了一些摧琛夺目的名机,如 JBL的 SA600, Marantz互补对称电路MOdel15等等。

  尽管电子管的拥护者仍大量存在,人们毕竟能够比较公正地看待晶体管放大器了,认为晶体管机频响宽阔,层次细腻,与电子管机比较起来有一种独特的舱力,而不是简单的谁取代谁的问题。

  瞬态互调失真的提出是认识上的一次飞跃七十年代,功率放大器的发展史中出现了一件最引人注目的事情,这就是瞬态互调失真 (Transient lntermodulation)及其测量方法的提出。1963年,芬兰 Helvar工厂的一名工程师在制作一台晶体管扩音机时,由于接线失误,使电路的负反馈量减少了,后来却意外地发现负反馈量减少后的音质非常好,客观技术指标较差,而更正错误以后的线路尽管技术指标提高了,音质反而比误接时明显下降。 这一现象引起了当时同一工厂的 Mr.Otala的重视,之后,他对此进行了悉心研究,于1970年首先发表丁关于晶体管功率放大器瞬态互调失真(TIM)的论文。至 1971年,Otala博士及其研究小组就 TIM失真理论发表的论文已经超过20篇,引起了电声界准互补电路人士的广泛反响。

瞬态互调失真的大意是这样的:

   在直接耦合的晶体管放大电路中,为了得到很小的谐波失真度和宽阔平坦的频率响应,通常对整体电路施加深达40dB一60dB的负反馈,倘若在加负反馈前放大器的开环失真为10%,那么加上40dB的负反馈后,失真即可降低至0.1%,这是电子管功效难以做到的。 晶体管功放由于要施加40dB。60dB的负反馈,所以对一台增益要求为26dB的放大器,它的开环增益就要达到66、86dB。如此高的增益之下引入深度负反馈,电路势必会产生自激振荡,因而需要进行相位补偿,一般是在推动级晶体管的集电极——基极之间接接一个小电容 C,破坏自激振荡的相位条件,形成所谓“滞后补偿”,当放大器输入端输入持续时间非常短的过渡性脉冲时,由于电容 C需

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