功放和喇叭匹配原則
5.1 功率匹配
常有人將功率放大器的額定功率與揚聲器的額定輸入功率等同起來,認為只有這兩個功率指標完全相同時,才稱為功率匹配。
這種看法是片面的,它們是兩個完全不同的概念,不可混淆。
功率放大器的額定輸出功率是指失真所限制的功率,超過這個輸出功率的電平,功放輸出將產生削波失真,必須留有相當大的
動態餘量。揚聲器的額定輸入功率是指揚聲器在規定時間內連續工作不損壞的極限功率。
國家標準規定揚聲器的額定輸入功率是指給揚聲器該功率粉紅雜訊訊號電平,使揚聲器連續工作100h不損壞的極限功率。
(1)用小功率的功放去推動大功率的揚聲器,會出現「推不動」的情況,功放動態範圍不夠,就是功率稍大的時候失真迅速增加,
而且難以實現全頻段的平衡。
(2)功放的持續輸出功率值小於揚聲器的持續輸出功率最容易導致揚聲器的損壞。
因為假如功放的持續輸出功率100w,揚聲器的持續輸出功率200w。當連線系統後,一旦調節音量旋鈕,輸出功率在100w
左右時,功率放大器已經處於滿負荷運轉狀態,而揚聲器還有很多餘量。一旦使用者繼續提高音量,這時候的輸出功率超過
了功率放大器的持續輸出功率值,也就造成失真,這種失真被稱為「削波失真」,被稱為「揚聲器殺手」。因為這種失真訊號,
即使功率很小也能產生類似直流的電訊號,很輕易地就能燒毀揚聲器的線圈。
對於一款持續輸出功率200w的揚聲器來說,失真率為50%的150w電訊號比無失真的300w訊號更可怕!
(3)反之,功放的持續輸出功率遠遠大於揚聲器的功率,則在其極限輸出聲壓級狀態連續工作,極易被燒壞。
所以一般要求功放的額定輸出功率要適當大於喇叭的額定輸入功率。否則容易燒壞喇叭。
5.2 阻抗匹配
功放阻抗與揚聲器阻抗相等的情況最為理想。此時功放與揚聲器均處於良好的工作狀態,功放工作在最佳的負載線狀態,
可以給出最大的不失真功率,能獲得良好的聲音效果。
功率僅為額定功率的一半,則喇叭音量比較小,但是不會損壞裝置,所以可以採用這種配置,但是不推薦。
(2)如果功放的阻抗大於揚聲器的阻抗,比如乙隻阻抗為8ω的功放接上阻抗為4ω的音箱,由於實際接的負載僅為4ω,
根據功率p=u*u/r,此時的電流i變成之前的1.4倍左右,此時功放處於過載的狀態,很容易將功放燒毀。
所以一定不能用大阻抗的功放推動小阻抗的揚聲器。
擴充套件:關於聲強的問題
聲音是由空氣壓力的波動性變化所形成,喇叭推動一定量的空氣引起壓力變化因而發出一定量聲音(聲壓)。
在半開放空間裡(相當於安裝在乙個無限大的障板上的喇叭),乙個喇叭所能產生的聲壓(pr),與振膜的有效半徑(r)、單向衝程(x)、頻率(f)和距離(l)直接相關。見下式:
pl=(k*pi2*f2*r2*x)/l
(pl:是絕對聲壓,單位是n/m2;k:空氣密度1.25kg/m3;pi:3.1415926…… 式中"2"是平方;)
若離喇叭距離為1公尺處,可簡化為:
pl=12.34*f2*r2*x
把它轉換成聲壓級(ps):
ps=20*log(pl/0.00002)
(0.00002是0db的標準聲壓,單位是n/m2)
例如:乙個8寸喇叭,有效振膜半徑為0.08m,在50hz時,當衝程達到10mm時(0.01m),在1公尺遠處所產生的聲壓在理論上能達到1.9744n/m2,聲壓級為99.89db。
這個聲壓是理論上的最大值,在實際應用中是達不到的,由於各種能量損耗的存在(如箱體振動、空氣耦合度等),一般會有幾db的損耗。所以,用這只喇叭做低音音箱,要達到hifi標準的96db.m聲壓級,沒有近10mm的單向衝程是不行的。
這裡只是提及聲壓產生的基礎,並沒有涉及聲反射、衍射、室內駐波、角隅等情況。
請注意,不要把聲壓與喇叭(或音箱)的靈敏度混淆了。喇叭的工作是「電——動——聲」的過程,這裡所說的只是「動——聲」,而「電——動」才是靈敏度的問題。
倒相式比封閉式在低端靈敏度要高,但要達到同樣聲壓,總振動面積x振幅(包括了聲管及空氣體積變化量)的值是一樣的。
號筒的效率很高,同樣遵循這樣的面積x振幅,只是它的空氣耦合度更好,能量損失小一些,更接近理論值。當然,號角驅動器的「電-動」靈敏度普遍也高一些。
運放選型美台或ti,型號還是挺多的,之前了解太少。
智慧型音箱 之 功放與揚聲器(喇叭)的匹配關係
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