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音响师必知的电子学常识
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: k. ~3 m, s- F3 `, T" U2 c电子学基本知识在任何扩声系统的实践与应用中都必不可少的。这个题目很大，但扩声系统的主题范围内是有限的，即只涉及电子系统和负载之间的相互作用。
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4 W+ S; I; @' o. g% }
1、欧姆定律电功率
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2、阻抗
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2 \3 B, x/ B' q3、复合负载4 @# J& _' @: Y
/ w! x1 b& r+ m Q3 G8 R+ ]
4、共振(谐振) k6 E9 [& A4 P& w5 i; l' G( i+ C
# N9 j G9 E% ^8 C) N5、扬声器负载的串联——并联; {+ ]3 a6 l. v8 X' ^% J
9 j6 Z- K k, C; e0 ?6、电阻、电感和电容器的串联——并联" A ~# Z3 W) |* z; e
' D0 J* G9 D$ j/ _7、分贝
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3 K$ ]6 f( \. x n; a两只音箱一只指标为10～50W、87dB/W/m，另一只为10～50 90dB/W/m，哪一只响?响多少?两只功放一只标记频响10Hz～40kHz，另一只标记20Hz～20kHz±0.2dB，哪一只质量高?如果不清楚“分贝(dB)”的确切含义，您就说不到点子上。9 n7 y, |* l9 u8 r* u" i
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简单地说，分贝就是放大器增益的单位。放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。
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) i, f# j+ @. O# y( _* J( ~( j) L; S电学中分贝与放大倍数的转换关系为：4 [. Y4 h7 y5 n, q, @# ]; N
X7 r& P9 d8 m! DAV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)];Ap(dB)=10lg(Po/Pi)+ z' F1 {. W F- b8 u8 X9 w
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分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同，但我们都知道功率与电压、电流的关系是P=V2/R=I2R。采用这套公式后，两者的增益数值就一样了：
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& A% F9 r' _* d0 y4 Y9 d10lg[Po/Pi]=10lg(V2o/R)/(V2i/R)=20lg(Vo/Vi)$ K+ k) u( x' k- K, s
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使用分贝做单位主要有3大好处。
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1、数值变小，读写方便* e3 }! y. X5 H& e* M
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电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万，一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。用分贝表示先取个对数，数值就小得多。附表为放大倍数与增益的对应关系。5 ^9 M. e j; w8 l
, o/ }- R! b5 q7 Q# y放大倍数与增益的对应关系
4 x4 V( Q6 T: F. J3 o; X: a: J7 m
; k7 q; ~3 o* ]电压(电流)放大倍数 1/10 1/6 ~# w5 X, v- b/ r- G
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: K4 l5 e; T& a! \7 D2 A* S! S' L2 10 100 103 104 105
' B( M& c* ? e1 N8 d \3 S" ~2 _
' e/ C/ Y0 x2 F) Y# A9 ]增益(dB) -20 -6 -3 0 3 6 20 40 60 80 100
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! K6 |* ?5 p' P功率放大倍数 1/10 1/: }9 e0 d# p: Z* k! c
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1/2 1+ u* B) H5 M$ Z; c' _
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2 10 100 103 104 105; w% k) H- W" { i
' o* h/ g8 m$ }1 X! F9 {功率增益(dB) -10 -3 -1.5 0 1.5 3 10 20 30 40 505 y2 m: N$ S9 K R& k
- ~ L0 i% ^2 w" V* {/ @
2、运算方便
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( }2 @; N+ ~" s$ Y$ W放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时，总增益就是相加。若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB+13dB=33dB。% l5 l" Q* I: s' R
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3、符合听感，估算方便
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( M+ s6 n9 G& ?8 f9 g$ R人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。例如，当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时，听到的声音就响了很多;而从1瓦增强到2瓦时，响度就差不太多;再从10瓦增强到11瓦时，没有人能听出响度的差别来。如果用功率的绝对值表示都是1瓦，而用增益表示分别为10.4dB，3dB和0.4dB，这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。您若注意一下就会发现，Hi-Fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝，使您改变音量时直观些。
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分贝数值中，-3dB和0dB两个点是必须了解的。-3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半，电压或电流是正常时的1/2。在电声系统中，±3dB的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标，如频率范围，输出电平等，不加说明的话都可能有±3dB的出入。例如，前面提到的频响10Hz～40kHz，就是表示在这段频率中，输出幅度不会超过±3dB，也就是说在10Hz和40kHz这二个端点频率上，输出电压幅度只有中间频率段的0.707(1/ )倍了。0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。
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分贝是一个相对大小的量，没有绝对的量值。可您在电平表或马路上的噪声计上也能看到多少dB的测出值，这是因为人们给0dB先定了一个基准。例如声级计的0dB是2×10-4μb(微巴)，这样马路上的噪声是50dB、60dB就有了绝对的轻响概念。
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常用的0dB基准有下面几种：dBFS——以满刻度的量值为0dB，常用于各种特性曲线上;dBm——在600Ω负载上产生1mW功率(或0.775V电压)为0dB，常用于交流电平测量仪表上;dBV——以1伏为0dB;dBW——以1瓦为0dB。
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9 _. Q1 a% J( y p2 f一般读出多少dB后，就不用再化为电压、声压等物理量值了，专业人士都能明白。只有在极少数场合才要折合。这时只需代入公式：10A/20(或A/10)×D0计算即可。A为读出的分贝数值，D0为0dB时的基准值，电压、电流或声压用A/20，电功率、声功率或声强则用A/10。! N7 T, ?2 @1 ]; ^3 g1 e0 f
& {7 @8 j, {! E# P1 G现在您就可以来回答本文开头的问题了。第二只音箱在相同输入时比第一只音箱响一倍，如果保持两只音箱一样响的话，第二只音箱只要输入一半功率即可。第一只功放只是很普通的品种，第二只功放却很Hi-Fi，整个频率范围内输出电压只有±2.3%的差别!
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: f7 J7 M& A' W* h/ e在电声系统中采用分贝的几种表达式：
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1)、功率增益分贝值=10lg(P1/Po)dB 基准功率Po=1W% a( @1 ~( \, l, p, r- ]$ I
1 a7 }1 i% a w& F2)、电压增益分贝值=20lg(U1/ Uo)dB 基准电压Uo=775(dBmV)或Uo=1 (dBV)! [) h4 o1 k& u$ d# {
( [9 y0 f; p% B. h) i( {% G* e3)、电流增益分贝值=20lg(I1 / Io)dB 基准电流Io=1(dBmA)或Io=1 (dBA)
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4)、声压级分贝值(SPL)=20 lg(pre1/preo) dB 基准声压级preo=20×10-6N/m2是人在1KHZ-3KHZ的听觉门限值+ z8 X. t0 e( h* j; N" y
6 Q, Q1 k; h3 p2 [9 w5 R5)、声压级在自由空间中衰减=20lg(R1 / Ro)dB 基准距离Ro=1m
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还有很多中量也用分贝为单位表示，例如：电平、信噪比、灵敏度、滤波器的衰减率、信号动态范围等。它们的倍乘系数也是20。
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发表于 2009-7-16 19:15:26
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