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日志

 
 

功放与喇叭的匹配原则  

2011-10-21 09:30:52|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、 功放的选择

1、按输出功率选择
        技术指标中的输出功率,有最高输出功率和额定输出功率。这两个输出功率与负载阻抗有关,阻抗越小输出功率越大,在选用功率放大器时,这个参数是应该考虑的主要指标。

2、按声道选择
         常用的有两声道输出(主要用于推动左右扬声器,也可桥接变成一声道使用)。四声道输出(主要用于从主机输出的四声道信号,通过该功率放大器推动前后左右扬声器,便于用主机调整前后左右的音量平衡)。五声道输出(四个声道作用同上,另一声道用来推动超低音扬声器),这对于空间小的车辆最为适用。单路输出,这种功率放大器一般输出功率大,主要用于推动大功率的超低音扬声器。

3、按功能选择
         每个品牌的功率放大器都有各自的功能特点,按照这些功能可以用在不同的电路中。例如:平衡输入、高电平输入、低音加强控制、可变低通/高通滤波器、内置均衡器、BTL接驳、频率响应范围、内置电子分音器。

         选择功率放大器时首先要看品牌,不能只看外表和技术参数。选择指标主要看输出功率、频率响应、输出阻抗等。现在市面上有些价格低廉的功率放大器,表面看起来体积大、标称功率高,实际上内在质量差、偷工减料,不能保证良好的音质和稳定的功率输出,所以在购买时最好选品牌代理公司和名牌产品。如果不知道功率放大器的性能的话,可以简单地从以下几方面考核:1.在通电后无信号输入时,听一听功率放大器的输出是否有静态噪音;2.电源电压在11-14V时是否有稳定的功率输出;3.频响指标是否达到规定值;4.标称功率是否与实际相符合;5.自身抗干扰性能如何;6.散热是否良好。

         品质优良的功放,电路中应加入电子分频器,它的作用是把频率分割成几段,再通过功率放大器分别进行放大,每一个频率范围都有一个固定的放大器,这就在系统调整上具有很大的灵活性,正像每个喇叭电平和分频器频率能够被独立调整一样,使每一频段能充分发挥其特点。有的功率放大器在内部设计了可更换的电子模块来完成分频的作用。

二、喇叭的选择
       汽车用扬声器要求体积小、承受功率大(扬声器的输出功率已由25-300W扩展到1000W,甚至1800W),频响宽、失真小、耐高温潮湿、抗震性能好。

汽车用扬声器的特点:
       高音扬声器多采用钕铁硼半球型钛高音,音膜使用纯丝质软性振膜。这种高音扬声器声音自然而丰满,高音清晰可辨。也有采用纯碳圆顶式高音扬声器、圆顶式涂苯乙烯橡胶的聚脂高音扬声器等。高音多安装在汽车仪表板两侧和两侧门上方,特别旋转支座可随意选择回响方向。
       中低音扬声器音盆材料多用聚丙烯,聚丙烯具有优秀的抗湿性、耐油性和抗溶性,而且耐热性了也极为卓越。它十分强韧,既受得了功率峰值冲击,也经得起大音量通过,同时具有高灵敏性,能有适当的阻尼效应,展现出清晰而精细的音乐神韵。音圈使用耐热性好的聚酰亚铵,是大功率扬声器音圈筒管的理想材料。盆边使用天然橡胶的皮边能防止畸形和疲劳。

        超低音扬声器可以保持自然的音调平衡,听起来富有深度、广度,且清晰纯净。超低音扬声器采用强度高的精铜和铝质盆架,镀金端子提升扬声器整体性能,具有超优导电性能,可防止氧化腐蚀。特殊的防弹强化鼓膜,环氧树脂涂敷压着纸盆,双阻尼器通气及加长磁极,延伸轭环及大型锶合金磁体。超低音扬声器设计使用时,有用箱式、筒式,也有利用汽车整个行李箱为围蔽,设计能重现丰满的低音及最大声压级。
 汽车扬声器已从早期的单只式向两路同轴、3路偏轴组合式发展。大口径超重低音扬声器也加入到汽车扬声器的行列。

        在选择扬声器时应注意与功率放大器相匹配,主要考虑的指标是:瞬间最大输入功率、频率特性、直径、阻抗、灵敏度等。在汽车前面最好选用套装(即高音、中低音分开)的方法,这样方便声场定位,因为高音有指向性,所以高音安装最佳位置应与人耳平行,后面扬声器尽量选择直径大、低音特性好的,这样整体声音才能显得丰满。现在市面上扬声器品牌繁多,以次充好者和假冒产品不少,有些商店为了吸引客户,使用低档的产品,组成低廉的音响系统,这样一来很难保证质量和使用寿命。所以,要买名牌产品,它们都有产地和网址,可以先做调查确认后再购买。

      超低音喇叭的选用:汽车行驶中路面噪音以及汽车内部结构条件常常使低音效果受到削弱,安装适当的高性能超低音扬声器可以很理想地解决这个问题,从而保持自然的音调平衡,听起来富有深度、广度,并且清晰纯净。超低音喇叭有箱式、筒式,它是利用汽车整个行李箱为围蔽、设计出能重现丰满的低音及大声压级(SPL)的。但是,不是每个人的汽车都有地方摆放音箱,一些人采用吊装方法,把后备篇作为低音箱体。适当的结构设计技术将会使音箱无缝隙,以保证低音喇叭的良好特性。对于设计合适的超低音箱,计算是非常必要的,这里重点介绍密封式音箱:密封式音箱是把低音喇叭装在密封式箱里,空气的密度决定了喇叭的特性,音箱后部的空气强度影响着喇叭的余音,使用在密封箱里的喇叭会有很远的传播距离和松散的余音,这就使喇叭的声音即使在空气密度相当紧凑的环境当中也同样能增加一定量的阻尼系数,尤其对于多种纤维或玻璃纤维绝缘材料是必须的,这将有助于使音箱内的压力和强度均匀,从低音系统来的声音在中功率转向高功率的这段尤其连贯且准确。这种设计,其音质对古典乐、爵士乐和现代音乐所起的作用是最好的。

三、如何匹配

        匹配应从功率配合、频带配合、阻抗配合、阻尼配合等方面处理好功率放大器和扬声器的连接关系。

1)功率配合

       功率配合是指当选取一定数量的扬声器后,如何根据扬声器输出声级所需鐀入的功率去选取合适的功率放大器,同时还须注意功率放大器的输出功率应与扬声器所能承受的功率相匹配。如果采用小功率功放去驱动大功率扬声器,则功放动态范围不够,当扬声器尚未达到所需输出声压时,功放已限幅失真;反之,若扬声器的输入功率不够,则在所需输出声压级状态下连续工作,极易被烧坏。

        常有人爱将功率放大器的额定功率与扬声器的额定输入功率等同起来,认为只有这两个功率指标完全相同时,才将为功率匹配。这种看法是片面的,因为功率放大器的额定输出功率与扬声器的额定输入功率是两个完全不同的概念,不可混淆。功率放大器的额定输出功率是指失真所限制的功率,超过这个输出功率的电平,功放输出将产生削波失真,必须留有相当大的动态余量。扬声器的额定输入功率是指扬声器在规定时间内连续工作不损坏的极限功率。国家标准规定扬声器的额定输入功率是指鐀给扬声器该功率粉红噪声信号电平,使扬声器连续工作100h不损坏的极限功率。况且扬声器在声场中的工作状况,还与它本身的灵敏度有关。同样功率的两种扬声器,用同样的功率放大器推动,效果有时不一样,这是因为扬声器灵敏度不一样。扬声器灵敏度低的,也就是说较“沉”或吃功率不易被推动,对于这类扬声器要用试验和试听来选定功率放大器。2)频带配合

        为了获得较快速的动态响应和较好的高频特性,功率放大器的频带应相当宽。通常功率放大器的电频率响应要求平直,其频带宽度应当远大于扬声器的声频率响应宽度。扬声器的声频率响应宽度最多只能达到20Hz-20KHz,而功率放大器的电频率响应宽度可达10Hz-100KHz。

3)阻抗配合

       功率放大器的输出阻抗应和扬声器的额定输入阻抗相一致,二者才能获得最佳匹配。此时传输效率较高,失真度小。扬声器的额定阻抗与功率放大器输出阻抗相比,阻抗过大或过小均不能形成最佳匹配。

        若扬声器额定阻抗大于功率放大器的额定输出阻抗,功率放大器的输出电压将升高,电路工作点偏离设计的最佳工作点,因而失真可能增大。对恒定输出电压的功率放大器来说,负载电阻增大,输出电流减少,输出功率也相应减小,这种现象称为轻载失配。当轻载失配较严重时,输入信号的变化使功率放大器输出电压达到最大集——发极间电压,而烧毁晶体管,因此功率放大器不允许开路(负载阻抗无穷大)工作。

        若扬声器的额定阻抗小于功率放大器的额定输出阻抗,将使输出电压降低,输出电流增大,加重了功率放大器的负担,称为重载失真。此时容易引起输出信号失真,过大的输出电流将会击穿输出管,因此,功率放大器也不允许在短路状态下工作。近年来,国内外不少厂家生产出高保真大功率晶体管功率放大器,采用了对称互补输出电路,并选用了频率特性好,正向击穿电压更高、性能更好的大功率晶体管器件,增大了输出功率,增强了适应不同负载性质能力,一般可以配接不同阻抗(4-16Ω)的扬声器。在配接负载时,须注意到,负载阻抗愈大,输出功率愈小。

4)阻尼系数配合

      阻尼系数是指功率放大器的输出阻抗与输出内阻的比值,它表示了功率放大器输出内阻给予扬声器电阻尼状况。具体表现在对扬声器阻抗曲线低频部分影响,从而改变了扬声器输出声特性,同时它还与瞬态失真、非线性失真有关,也影响扬声器的高频特性,最终结果是影响扬声器的放声质量,通常功率放大器的阻尼系数较大时,可以减少失真,并减小频率响应对输出的影响,而且选配扬声器的阻抗范围也较大。但是,过大的阻尼系数,将会引入较大的负反馈,影响和破坏电路的瞬态特性并减少增益。国家标准规定,功率放大器的一级机阻尼系数大于(或等于)10,二级机阻尼系数大于(或等于)4。

       阻尼系数的配合是功率放大器与扬声器互联时须考虑的一个重要环节。在考虑阻尼系数配合时,应着眼于两者互联鐀线的影响,假若鐀线的电阻加大,必定会降低阻尼系数。因此,互联联鐀线应尽可能短,在较长距离传输时,应采用尽可能粗的多股软线作为互联鐀线,以降低鐀线对信号的损耗,并使原功率放大器的阻尼系数少受损失。


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