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擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
 更新時(shí)間:2011-1-19 11:59:36  ( 編輯:葛亮 )   

內(nèi)容導(dǎo)航:

擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)


  1.4揚(yáng)聲器的最大聲壓級(jí)

  揚(yáng)聲器的最大聲壓級(jí)是指聽音點(diǎn)在距離揚(yáng)聲器1m處,且在揚(yáng)聲器的聲輻射軸線上時(shí),揚(yáng)聲器所發(fā)出的最大聲壓級(jí)。

  (1)揚(yáng)聲器最大聲壓級(jí)=揚(yáng)聲器靈敏度+10lg(揚(yáng)聲器的峰值功率),也可以寫成揚(yáng)聲器最大聲壓級(jí)=揚(yáng)聲器靈敏度+l0lg(揚(yáng)聲器的噪聲功率)+6 dB。

  (2)根據(jù)前面講過的平方反比定律,在聽音點(diǎn)距離揚(yáng)聲器為D(m),且在揚(yáng)聲器的聲輻射軸線上時(shí),可得自由聲場(chǎng)計(jì)算公式:LP=S+10lg W-20lgD。LP為聽音點(diǎn)的聲壓級(jí),W為輸出給揚(yáng)聲器的電功率,S為揚(yáng)聲器的靈敏度,D為揚(yáng)聲器前Im處到聽音點(diǎn)的距離。

  如果在一個(gè)供聲區(qū)內(nèi)有Ⅳ個(gè)揚(yáng)聲器,那么上式中還要增加10lgN,即LP+10lg W+10lgN-201gD。

  1.5揚(yáng)聲器的額定阻抗

  是指在某一段規(guī)定頻段內(nèi)對(duì)音頻信號(hào)所呈現(xiàn)的阻抗值。揚(yáng)聲器與功放相配接的阻抗值最常見的有8Ω、4Ω和16Ω。

  1.6功放的輸出功率

  過去功放輸出功率的標(biāo)法五花八門,有RMS功率、MPO功率、PMPO功率等。現(xiàn)在國(guó)際上已經(jīng)規(guī)范了功放輸出功率的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

  1)FTC功率

  聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)(FTC)頒布了以輸入信號(hào)為20 Hz~20 kHz正弦波掃頻、失真低于0.1%的長(zhǎng)期連續(xù)平均功率測(cè)試法。在這種標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)試得出的功率稱為功率放大器的“長(zhǎng)期連續(xù)平均功率”。

  2)EIA功率

  以輸入信號(hào)為1 kHz正弦波、失真低于0.1%的長(zhǎng)期連續(xù)平均功率測(cè)試法。在這種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試下得出的功率放大器輸出功率要比FTC標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)得的輸出功率稍微高一點(diǎn),稱為“最大平均功率”。以其他方式標(biāo)稱的功率都視為非標(biāo)。

  3)功放輸出功率與揚(yáng)聲器阻抗

  功放輸出功率的大小會(huì)隨著連接揚(yáng)聲器阻抗的不同而改變,連接揚(yáng)聲器的阻抗越小,功放的輸出功率越大,但過小的揚(yáng)聲器阻抗會(huì)使電流過大而燒毀功放。國(guó)外頂級(jí)功放廠商如QSC、Crown、Crest Audio、LAB.Guppen等生產(chǎn)的高檔功放,在雙聲道連接時(shí),其連接音箱的阻抗一般不能小于2Ω,單聲道橋接時(shí)一般不能小于4Ω;國(guó)內(nèi)功放在雙聲道連接時(shí),音箱阻抗一般不能小于4Ω,單聲道橋接時(shí)一般不能小于8Ω。

  1.7功放與揚(yáng)聲器的功率匹配

  最佳匹配原則是選用功放的峰值功率要等于揚(yáng)聲器的峰值功率。功放的功率是通過電壓算出來的。交流電中,,因此峰值功率=2倍RMS功率。一臺(tái)功放的連續(xù)FTC功率容量,允許其峰值超過連續(xù)功率3 dB,也就是說一臺(tái)功放允許其峰值功率為FTC連續(xù)功率的2倍。這點(diǎn)是功率放大器與揚(yáng)聲器功率匹配的關(guān)鍵。例如一個(gè)揚(yáng)聲器的噪聲功率為250 W,則它的峰值功率為1000 W。同樣,一臺(tái)功放的連續(xù)FTC功率為500W,其峰值功率為1000W。因此,如果一臺(tái)功放能夠提供1000W的峰值功率,則要求它的連續(xù)FTC功率為500 W。換言之,如果功放要達(dá)到揚(yáng)聲器的峰值功率容量,則要求功放的連續(xù)FTC功率2倍于音箱的噪聲功率。因此在阻抗匹配的前提下,選用功放的FTC功率應(yīng)該2倍于揚(yáng)聲器的噪聲功率。

  1.8功放的輸入靈敏度(Input Sensitivity)

  一臺(tái)功放能接受的最大輸入電壓稱為輸入靈敏度,如果輸入電壓超過了最大輸入電壓,功放的輸出容量也將會(huì)超出最大范圍,并產(chǎn)生較大的失真。

  1)輸入靈敏度的選擇

  較為高檔的功放,后面板有輸入靈敏度選擇開關(guān),輸入靈敏度的標(biāo)法一般有2種。例如Crown MA3600VZ功放,國(guó)際版的輸出功率為965 W(8Ω),后面板輸入靈敏度選擇有0.775 V、1.4 V和26 dB這3個(gè)選擇。當(dāng)開關(guān)選擇在0.775 V時(shí),說明當(dāng)輸入功放的電壓達(dá)到0.775 V,且功放輸入增益衰減旋鈕打到最大位置(無衰減)時(shí),功放處于滿功率運(yùn)行狀態(tài)。同樣當(dāng)開關(guān)選擇在1.4V時(shí),說明當(dāng)輸入功放的電壓達(dá)到1.4 V,且功放輸入增益衰減旋鈕打到最大位置(無衰減)時(shí),功放處于滿功率運(yùn)行狀態(tài)。把0.775 V和1.4 V換算成電壓分貝值分別為0 dB和5.1 dB。26 dB標(biāo)準(zhǔn)的寫法是20×26 dB。20×指的是功放的功率電壓從輸入到輸出放大了20倍;26 dB指的是當(dāng)輸入電平為0dB時(shí),此時(shí)功放的增益為26 dB。如果選擇輸入靈敏度開關(guān)位于26 dB,此時(shí)功放滿功率運(yùn)行的輸入電壓值和電壓分貝值應(yīng)為多少呢?有2種計(jì)算方法。

  (1)首先計(jì)算出這臺(tái)功放總的增益值 ,則滿功率輸入電平為41-26=15.09 dB,換算成輸入電壓值為4.4V。

  (2)當(dāng)功放靈敏度選擇開關(guān)置于26 dB時(shí),此刻功放功率電壓的放大倍數(shù)是20倍。先求出這臺(tái)功放的功率電壓,然后算出輸入端的電壓值為87.86÷20=4.4 V,換算成電壓分貝值為。

  說明一下為什么當(dāng)功放靈敏度選擇開關(guān)置于26 dB時(shí)功放的放大倍數(shù)是20倍。記住公式20lg(電壓放大倍數(shù))=電壓增益,電壓放大倍數(shù)=輸出電壓/輸入電壓。20×(26 dB)、40×(32 dB)、64×(36 dB)等這些數(shù)值就是這樣算出來的。

  圖2是QSC RMX4050HD功率放大器的輸入增益衰減旋鈕。

擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
圖2 QSC RMX4050HD功率放大器輸入增益衰減旋鈕


  其實(shí)只要看到輸入增益衰減旋鈕就已經(jīng)知道這臺(tái)功放的電壓放大倍數(shù)。20lg(電壓放大倍數(shù))=36,電壓放大倍數(shù)=63.1倍~64倍,查看使用手冊(cè)得知這臺(tái)功放的輸入靈敏度沒有可選擇開關(guān),固定為1.25V。知道了這些其實(shí)不看說明書上的輸出功率也可以計(jì)算出來。QSC RMX4050HD功放的功率電壓為1.25×65=80V,擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) ,即負(fù)載為8Ω阻抗時(shí),功放的輸出功率為800 W;再用1.6系數(shù)法可知負(fù)載阻抗為4Ω時(shí),功放的輸出功率約為1280 W;橋接功率可以乘以3.2,約為2 560 W(8 Ω)。最后比對(duì)一下使用手冊(cè)中的技術(shù)參數(shù)。

  在功放輸入靈敏度方面,做得最出色的當(dāng)屬瑞典的頂級(jí)品牌LAB.Guppen。圖3為FP6400功放的后面板,可以看見正中有一排藍(lán)白色的DIP開關(guān),這就是調(diào)整功放輸出模式和輸入靈敏度的選擇開關(guān)。

擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
圖3 FP6400功放后面板



  這臺(tái)功放的輸入靈敏度有8擋可調(diào),從20~41 dB。按照前面說過的方法很容易就可以計(jì)算出當(dāng)DIP開關(guān)位于這8擋的任意一擋時(shí),功放的電壓放大倍數(shù)和削波輸入電平。FP6400負(fù)載阻抗為8Ω時(shí)FTC輸出功率為1280 W。表2給出的是這8擋輸入靈敏度分別對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)及削波輸入電平(8Ω)。

擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
表2輸入靈敏度對(duì)應(yīng)的削波輸入電平


  2)輸入增益衰減旋鈕和限幅閾值的設(shè)置

  過去國(guó)內(nèi)音響界一直在爭(zhēng)論功放的輸入增益衰減旋鈕應(yīng)該置于最大位置還是不應(yīng)該打到最大位置。其實(shí)只要搞懂了如何正確設(shè)置功放的輸入靈敏度選擇開關(guān),還有如何正確選擇功放,使其輸出功率與揚(yáng)聲器的功率相匹配這兩大問題,答案就很明顯了。此外,壓限器的限幅閾值要以功放輸入靈敏度為前提來進(jìn)行調(diào)整,基本方法是限幅閾值至少不能低于使功放達(dá)到滿功率工作狀態(tài)時(shí)所需的輸入電平值,如果使用的是國(guó)外優(yōu)質(zhì)功放(符合FTC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)),可以將限幅閾值調(diào)至比滿功率輸入電平值高2—3 dB。因?yàn)榉螰TC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的功放允許其峰值功率超過連續(xù)功率3 dB,這3 dB稱為功放的頭頂空間(Headroom)。如果功放的使用手冊(cè)參數(shù)中已標(biāo)明Headroom值的大小,則限幅閾值增加的電平值要以使用手冊(cè)上的參數(shù)為準(zhǔn),如上面提到的QSC RMX4050HD功率放大器的Headroom為2 dB。對(duì)于輸入靈敏度為固定值的功放(無輸入靈敏度選擇功能),如果需要衰減功放的輸入增益衰減旋鈕,旋鈕衰減多少個(gè)dB,壓限器限幅閾值就要相應(yīng)提高多少個(gè)dB。

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文章來源:音響技術(shù)雜志社(葛亮)          

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