简谈功率放大器的阻尼系数

huangyuhuang201 · 发表于 2010-7-29 18:45:13

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“这只超低音音箱功率就500W，用2.0的音箱线够了吧？”这个问题所表达的意思是用什么规格的音箱线是由音箱的功率来决定的。
回想一下你曾见过的多数音箱线，是不是比家里的电磁炉的电源线还粗？另外，股数还特别的多（由数十甚至数百根细导线组成）。为什么音箱线要设计为多股结构呢？这是因为高频段的趋肤效应（简释：电流经过导体表层，而几乎不经过导体中心），这个词我记得是在一本名为《青年无线电实用手册》上初识过，那时是1996年。频率越高，趋肤效应越明显，为了让高频信号更好的传输，所以采用多股导线来增加总表面积。那么为什么音箱线截面积都相对比较大呢？这就是下面要提到的“阻尼系数”。
“阻尼系数”，了解功率放大器的朋友对这个词应该不会陌生。阻尼系数，即负载阻抗与功率放大器内阻的比值。这项参数表征功率放大器对扬声器的控制特性，即功放对扬声器反电动势的抑制能力。严格的标注方式，会注明频率范围（××Hz~××Hz），根据影响程度来讲，我们更为关注低频段，特别是超低频段的阻尼系数。
理论上功率放大器的阻尼系数越高越好（对于晶体管功放而言，>400即可），但事实上这项参数会受到音箱线缆的阻抗影响，因为音箱线缆的阻抗属于负载阻抗的一部分，而功率放大器的阻尼系数是用理想的8欧姆（或其他数值）负载阻抗除以功率放大器内阻的比值，并未计入音箱线缆阻抗（因为数值取决于实际线缆的材料、截面积、长度等因素）。如：某功率放大器标称的阻尼系数为400，那么基本就可以知道这台功率放大器的内阻为8÷400=0.02Ω，但是当采用一条总阻抗为1欧姆的音箱线缆与一只8欧姆的扬声器相连时，此时的阻尼系数就会从400降低至7.84，即8÷（1+0.02）=7.84。
我们知道扬声器是依靠振动系统的往复运动推动空气质量进而传递声波的，但是由于振动系统具有一定的质量，结果就会因为惯性的作用而导致扬声器的振膜不能在音频信号停止时瞬间回到初始位置。这样当音圈在恒定磁场中运动时，由于导线切割了磁力线，音圈中就会产生电流，动圈式话筒就是利用这个原理。
假设音箱线缆的阻抗非常小，那么产生的无用电流所看见的只是功率放大器输出管的阻抗，如0.02欧姆，几乎相当于短路，那么电流就会在极短的时间内消失。反之，如果音箱线缆的阻抗较大，如1欧姆，那么产生的无用电流就需要较长的时间才会消失，换句话说，就是原本一个很清晰利落的音频信号，就是因为音箱线缆的阻抗问题，变成了模糊拖沓的声音，也就是常常讲的音响效果瞬态不佳（通常主要是指低音瞬态特性）的原由。
也就是说，不要片面的只关注功率放大器的阻尼系数数值有多高（有的是虚标），提高阻尼系数最关键的的方法是采用纯度高、电阻率低、截面积大、尽可能短的导线。
这就是为什么有的品牌在超低音音箱的接口上采用4针（如：1+/2+，1-/2-）设计，并且指定采用4芯（如：2.5mm²×4）音箱线的原因。

huangyuhuang201 · 发表于 2010-7-30 13:40:51

赠送小菜一碟：
根据上述原理，融会贯通，活学活用，我们还会发现，在一个有多只音箱的环境下，闲置的音箱由于受到运行中的音箱影响，可能会使得低频段变得模糊。如果不可以移出，那么改善的方法就是将闲置音箱的接线端子短路（用导线直接将+、-短接）。
另外，上面的内容一直在强调优质音箱线的重要性。然而，对于被动式分频的音箱，低音扬声器的功率分频器主路上几乎都串接有电感（低通），这个电感是由漆包铜线一圈一圈绕制而成的，属于扬声器与功放之间的导线的一部分，以采用铜导线为主（电阻率低、价格适中）。同样的电感量，同样的线径，不加铁芯（硅钢片、坡莫合金、铁氧体等导磁材料的统称）相对于加铁芯而言，需要绕更多的匝数，这其中线径和长度是影响电阻的主要因素，特别是电感量大的电感，其直流电阻不容忽视。
举例：假如采用线径为0.7mm的漆包铜线，在内径23mm、外径47mm、高11.33mm的环形骨架（不加铁芯时）上绕制出电感量为1mH的电感，那么漆包铜线需要绕187匝，长度大约有19.93m，其直流电阻大约有0.9Ω。
如果改用线径为1.2mm的漆包铜线，在内径34mm、外径71mm、高17mm的环形骨架（不加铁芯时）上绕制出电感量同样为1mH的电感，那么漆包铜线需要绕153匝，长度大约有24.41m，其直流电阻大约有0.4Ω。
笔者曾感受过一次有趣的KTV现场试音，支架上安装的是某国外知名品牌的卡包音箱，一位调音师在现场拿着话筒从头到尾喊了半个多小时的“喂”，但音质终究是不见好转，笔者可能听过最混的低音不过如此了。笔者无意间发现他的系统中，音箱与功放之间尽然有两条大约10m左右的音频信号线，不知是没有合适的线材还是认为这是最好的线材，居然就这样接上了。如果没记错的话，大约是0.18mm²的常规音频信号线，别忘了，10m的长度其环路电阻大约有1.9Ω。想想吧，低音品质如何能好。
电感线圈的线径常常根据所配接扬声器的功率来选定，有的音箱中的功率分频器上的电感线圈发生漆膜焦化现象，一般情况下，这是电感线圈线径偏小所致，笔者认为，电感线圈的承载功率应以配接扬声器2倍甚至以上的额定功率为宜，好处有两个，一来避免漆膜焦化，二来减小线圈直流电阻。

有的朋友会发现一个现象，许多传统卡包音箱中的功率分频器，几乎都有一个规律：没有低通电路，几乎都是直通。为了追求低频丰满度，低音扬声器几乎均采用泡沫边设计，不加低通电路，除了节省成本以外，其目的或许就是为了尽可能实现低频的功率损耗最小化和阻尼系数最大化吧。其实，如果一款低音扬声器能做到频响曲线平坦、上限过渡平滑、分割失真极低，那么采取直通将是最佳的选择。
关于电感是否加铁芯的问题，有人说：“电感加了铁芯会产生磁饱和失真。”对此，笔者并不否认，空芯电感的优点是线性好，频率与阻抗曲线呈线性变化。但是凡事都有个权衡，磁饱和失真只发生在大电流状态下，而不加铁芯的电感，由于线圈长度增加导致的直流电阻增大，进而降低阻尼系数，而这种情况是自始至终都伴随着。

相对而言，不加铁芯的电感相比加铁芯的电感，对低音品质的影响更大，因此，笔者的观点是，对于大电感量的电感而言，尤其是低音主路的电感，可以考虑加铁芯。

305825797 · 发表于 2010-7-30 13:56:17

谢谢楼主发布啊，我收藏了啊！

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