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喇叭线对音质的影响 看电子学专业网友怎么说

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路过心上 发表于 2018-4-24 08:28:55

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线材对于音响系统到底有没有影响?有人说它的影响是:
9 N3 y! _; |# P3 N, n$ f; h% _
/ U& ^$ q$ N* g3 k$ u# e* _. R6 b  1.有真实可测量的方法,有曲线有数字! {7 U9 |  K1 \
- ^5 j. e2 \, W
  2.真实,但是能测量的仪器尚未问世  V% m( |. k, P0 X: \
# c0 q3 Q$ B; ?% J8 g/ A
  3.是金耳朵的经验,只供信仰不容挑战。, v8 |2 U- j* p) Q& N
$ D  g. M* U, @/ L5 {* N
  4.它的质量好,用料精美,有收藏价值。
$ O" o7 @0 K) ?/ C7 _, A7 x$ @% n4 O, j* p3 U: C6 P( N
  5.只是骗钱的伎俩……
% k- N6 p$ K! s3 r, ]4 |/ ^
. p3 M" X$ R6 G$ g# O喇叭线
& T1 S5 J5 c! m8 e" R( f5 Q" `9 n9 Y* X) \

  d! q; v$ W- W" I5 d) v* n4 C* ^; e3 ^/ m9 l  a* V/ e! E9 |, b
  音响喇叭线有讲究吗?
  _$ Q8 {$ N) b+ \* G3 R* ~: r2 a5 s2 Y4 J9 L- d% j
  喇叭线在电子物理上充当什么组件,是一条导线、一个铜块、一个阻抗匹配传输线、一颗电容、一个电感、还是一个电阻?那些夸夸其谈喇叭线的人,是真懂还是唬烂骗钱?到底谁是巫师,谁是麻瓜?
5 _( s- q/ z' ]/ t% C. P7 ^9 P8 K+ o0 W+ f& \
  以下分享自一篇网友的“电子学”学习日记,看看他是如何探析个中缘由。
1 `/ N5 E' }2 B2 O# L) m8 B! l0 P& y* T6 w; }
  我是学电子学的,音乐素养很差,我都是假装听懂音乐、歌剧、交响乐,钢琴演奏,男高音、女高音。但其实我只是在玩音响设定,欣赏外观及其电路规划。由于我年轻时有设计中级音响的经验,所以自以为可以参加高阶音响讨论。% H; s. ?7 f4 Z- ~2 j
  m4 D. n' ?8 I& _$ h2 F
  我认为要谈喇叭线的粗细、材质是否会影响音质,首先要了解什么是喇叭,什么是喇叭线,什么是扩音机,什么是阻尼系数。
8 R# D' V0 z! f$ U0 K3 x6 w7 x. }$ T# \
# S. M2 I1 a4 g# T+ g3 g9 S  喇叭是什么?! K5 F2 S- q0 F
5 K3 I) ~' W6 r  d: J, a3 ~: v3 {
  8Ω的喇叭为何用三用表量起来却只有0.1Ω?$ ^1 U0 L- T5 Z) O( @
. q6 N1 y, w3 |: S6 M$ ~
  8Ω是用 1000Hz交流正弦波测量到的。至于是用喇叭单体或装入标准音箱,有没有气垫、吸音棉,是用小信号测试,还是大音强时测试,喇叭离墙面多远?怎样设定测量条件,我发现很少资料详细谈到,也没有人音响人真的去测它,因为它们都是行业Know-How(实际知识)。1 c  ?+ j+ t7 \- v+ y( p# ?4 ]/ f- N
6 u* N! ?8 ?# ]0 u$ p- A* e% g
  一般书上都说,它是线圈在1000Hz时的的交流电感抗。是真的吗?错!
. G) A! m. }7 k( J0 a$ ~/ q- k1 ^4 E. j1 z" T, ~. S$ q1 r( Z
  其实喇叭在无音箱、大音箱、小音箱时,其阻抗测量值是完全不一样的,如果用手强力压住纸盆,阻抗更是大乱。所以喇叭的阻抗一定不是单纯的是线圈在1KHz时的电感抗。如果不是单纯的电感抗,那它是什么?; x! x; d$ {' D
) w2 X4 w: c9 S  L
  就好像偶极天线用三用表量,电阻是无限大,但是电磁波专家却说它的射频辐射阻抗是72欧姆纯电阻一样。
+ K0 k+ O( T- G: y5 o6 |' m7 n  T) O' @7 X2 t
  喇叭的8Ω也可看成是纯电阻,是纸盆将能量传到的空气时的辐射阻抗而不是音圈的。
+ ~- e; G  m" b) V% q0 C' g2 e, d* @& i$ I
  Z=R+XL=8 Ω9 O, u! f+ v8 O; z, n: H; }+ K
0 |( V& K7 F! o0 d9 o9 G) H
  XL = ωL = 2πfL
+ s. [1 E6 d6 m; ~2 V# X
2 H8 G: h' c9 h0 _- m, z' C  =2x 3.14 x1000 x ? mH=8欧姆$ r) c4 f$ H- z: e3 \4 u

  [$ {1 N# M* R% J# l  但是一个喇叭要处理20Hz至20KHz这个1:1000倍的带宽,实在是很艰巨,便分成三个喇叭:低音 20-200Hz 、中音 200-2000Hz 、高音 2000-20000Hz。
7 e  J6 b4 l( ]* j9 A, _: h- {: f$ h
  每一个喇叭也要处理1:10的带宽范围。但相比通常无线电射频导波管能处理的带宽1:2 ,顶多1:3,喇叭的工作实在很艰难。/ H) S  {3 G: U4 M. u$ h$ J$ M4 l
/ _3 t) J/ E9 i/ ~' |7 x
  由于音圈是个线圈,所以很多电子学专家,自然的认为它的阻抗8欧姆是来自电感抗。Z=XL=2πfL( f是频率、 L是电感值)
! V, N' k+ }+ L6 P/ \% q
, k+ O$ n" U* s2 R2 @  可是实测喇叭在不同频率时的阻抗会发现,阻抗曲线不是完全像一颗电感,乖乖随着频率线性变化。在某个很低的频率例如50Hz时还会突然增高到数十欧姆,而且是呈现电容抗,简单的否定了电感论。
, n! Q/ F; G, B& A! L9 j" i- Z4 ]1 U0 W6 }
  喇叭会受纸盆、音箱、空气压力、密度、湿度影响。换句话说,8欧姆是它1KHz 时的声音「辐射阻抗」而不是一个简单的电感抗XL。
+ j( E3 g3 v: k' n: N  N6 B$ `
! s* d" ^" k/ {; s. o! B1 C9 O
4 R+ Y$ g; h! ^6 F6 J, Z2 o; h5 f. a+ V
喇叭6 R. ~0 N4 v. d- e& `6 C. I
 楼主| 路过心上 发表于 2018-4-24 08:29:56
 扩音机的阻尼系数4 e  Y  {) W* [, @7 I' A' d
, T. ?' q% }7 U
  扩音机的末级输出机制就像一颗可变电压的电池,电流由晶体管节制,电力经喇叭线输出,使电流在喇叭音圈上流动,以产生磁场,磁场与磁铁互相吸斥,推动喇叭纸盆,震动空气产生声音。除此之外末级晶体也要提供阻尼,吸收喇叭音圈产生的电力,否则纸盆就会胡乱颤动,这种控制能力称为阻尼。
3 I5 T1 ?1 S, `9 A, j/ l3 y9 A# |  S4 k+ x  u& q
  由于纸盆音圈有质量与弹性,音箱内的空气有气压,一旦推力结束后,纸盆就会想要弹回,此时喇叭的音圈会划过磁铁的磁力线,依照愣次定理,线圈就会像发电机一样发电。
5 y$ t5 N3 P4 o+ E- q8 o2 \1 y: s: W0 C
  这个电力,必须由扩音机的输出阻抗来吸收控制。此时扩音机的末级晶体必须开通,引导电流,予以消耗成热量。就好像汽车的煞车,在下坡时阻止汽车冲下山坡一样。
: t# ~  J* F) h! F
+ p( c1 w3 C  s- r# |! A# \  所以阻尼的原理就好像用力推车上桥的人,下桥时也要费力拉住让车不要爆冲下桥,物理学家称之为消耗势能。5 O& Z  G- K3 p7 g) o5 j2 N
+ q) e+ e9 k( T& O/ m+ L2 c
  基本上阻尼就是末级晶体可以提供多少低电阻通路,让喇叭的反电动势被吸收。所以阻尼系数的定义就是喇叭的阻抗与扩音机的输出阻抗之比值。
) `) V: i- i- A
) h. u+ ?& w3 K" d0 A  例如喇叭阻抗8欧姆,扩大机输出阻抗是0.04Ω,阻尼系数就是200,(8/0.04=200)也就是说,0.04Ω有强大力量可以吸收电流,精密控制喇叭纸盆走动的位置。, K+ s2 u0 c3 U" P$ S; w/ r/ H' L
' t& X* U# N3 D# e5 r
  一般的扩音机规格
! k$ e; J6 r, V9 [& L9 q! r3 c7 _, U' @2 `
  0.01%失真值,200 高阻尼系数,是高级晶体管音响的基本功。真空管机通常失真5%,阻尼系数则只有10,质量实在很差,是超级差的,但是真空管机因为阻尼不良,控制力不足,因而产生的偶次谐波失真,却是悦耳的,听起来很温润,没有违和感。所以没有人胆敢说真空管机的阻尼不好,控制力不好,就像没有人敢说国王没穿新衣一样。) k! }/ q4 _9 B5 b5 Y! ^

0 k, Y6 [& B! r1 O  丰富的奇次谐波会形成方波,代表激烈冲撞,突然停止,剧烈转向,它可能是波浪拍打礁石,代表危险或有掠食者靠近。  N! y  q/ |; ]" |/ }+ p1 J! N4 q5 A# A

' k) n+ ~4 E! a! C  所以人类听到偶次谐波失真时会很舒服。% i# s8 M" J. f: Y

9 a( E1 j6 X5 e1 y  阻尼就像汽车的煞车力一样,法律规定煞车必须要是引擎马力的十倍。扩音机也一样,阻尼至少要达到 10,只是大部分人只当它是一个神圣数目,数钞票用的,不知道为什么需要高阻尼。: g3 [& ?8 U, N8 Z8 r
  R# \0 r3 x% ~5 @3 r2 C% E
  知道「阻尼」的人才有资格来谈喇叭线,否则一切都是清谈、胡诌、堆砌形容词。% V4 z1 G9 j# y* z
  U' v# Y3 t7 c- a
  那些金耳朵说什么清脆、高昂、滚珠、温润、饱满。我都听不进去。我要的是可以测量的物理量。
. T; n) ]) U' s
" Y% D) t/ v3 ]  _# D; z; C2 i  喇叭线) l7 v; a  P1 a1 t7 Y
+ G4 h+ N3 J$ _2 _. H6 S
  喇叭线的直流电阻最好是零,以免耗损阻尼系数。设若喇叭线有0.1Ω的电阻,扩音机输出阻抗一样是0.04Ω,那么从喇叭看到的扩音机输出阻抗就会变成 0.14Ω,阻尼系数就只剩57了。好好的高级扩大机阻尼系数200就被降为57。
* l7 y$ I. {1 a. ^+ Q
" X6 Q# Q/ u- C; j5 Q4 N  0.1+0.04=1.04Ω0 [, s& J' v" E# T/ t* Z6 s

  t4 P' w- t9 p; b+ P3 j& [2 d  8Ω/1.04Ω=57& g' I2 ]# A  A9 V
7 a1 k& L& \" h2 q
  所以喇叭线里的铜线越粗越好的观念基本上是正确的,可是如果粗到直流电阻只有0.0001欧姆,意义就不大了。因为这时的串联值是:8 L: N, z6 v$ Z, a/ p$ E
! u+ T1 G. ]# W  t6 a: n0 c* k' J
  0.04+0.001=0.0401 Ω- h% j; ]: }; p
. g& ~" }' O- C$ H8 I. ]
  阻尼 8Ω/0.0401Ω =199.5# n. p& z/ T9 G9 o& \
4 W- I$ i0 {2 _1 O2 x
  所以3公尺以下喇叭线粗到AWG 12以上就渐渐没有意义了。使用更粗的线只是浪费铜矿,增加重量而已。/ ^8 ^# X# f) T
1 F! d3 L1 F7 [8 [" N# W/ z" k
  电阻% T: |; w8 l, K6 @7 H: h
! c1 i. A' Z0 h3 T9 f
  一般喇叭线的直流电阻是多少呢?查ㄧ查电工数据就知道。" R! t$ e' O. z, m

' t) v3 B8 r$ r9 q  5.5平方的电线每公尺约0.003Ω
7 M* l' D7 @- o$ r! o5 D. v9 I8 {6 s2 `4 D1 {7 E2 w
  8平方的电线每公尺约0.002Ω+ h& H1 r( T! Y+ l& |6 C. ^+ w
! }0 }; G; o9 G
  14平方的电线每公尺约0.0006Ω
2 j$ p3 F; c& V  b- M  B2 Y; W% I, Y1 A# e3 q  r% u
  所以三公尺长喇叭线来回共6公尺
5 G# b; q- s8 Y! k: I9 j1 n( G* p4 W( ]% I* J
  5.5平方线电阻约0.018Ω。
  I3 t! B: X5 l7 z
% o+ F  t2 g  ]  X; ^- e  8.0平方线电阻约0.012Ω。
" ^" y, e6 J; l& R3 O! S" r$ C) |2 I5 E) I
  14平方线电阻约0.0036Ω。0 J" z* w# r) b: N- y' B

& K4 d, |* a3 p+ z! ^5 f  喇叭线加扩音机阻抗后
4 D% m' t# n. F% a  ~. G
* g) v4 s  t6 {# ]0 Z  5.5平方 0.04+0.018=0.058 Ω
5 r7 a- V8 S, E0 g  J3 S# P7 @6 z9 C/ d" `% G' z( j
  8.0平方0.04+0.012=0.052Ω; {1 H, a) Q5 y7 `3 W9 X
: o, ?( R5 [3 O0 p+ x& r
  14平方 0.04+0.0036=0.0436Ω/ W( Y* G# _* X5 e
4 Y+ {1 T( G4 ~& S1 {1 Y5 @5 O
  阻尼系数7 Z3 S9 F2 I2 W1 A
' o* ]' N5 Z2 J$ n* a7 h
  5.5平方 8/0.058 =137- |+ h4 V! W( G3 d+ s, {

( l1 c* N9 n& Y2 c  8.0平方8/0.052=1534 o* l8 p. {- Q) g& t

* _/ F  ~% \# h8 m! z7 Z. V+ P  14平方 8/0.0436=183
1 j. H4 n1 ~) q5 s$ }4 Y: o! a. X7 o9 m  Y
  所以乍看之下用14平方喇叭线,甚至再粗的铜线好像是有意义的。但是其实现代型低效率喇叭,阻尼系数只要 10 就够了,因为煞车力比引擎马力大10倍其实已经非常足够,再多根本无益,只是商人的宣传口号而已。/ i% n  \) a6 T7 s+ q* n
 楼主| 路过心上 发表于 2018-4-24 08:30:24
喇叭线的电感量与电容量
6 T% N+ Q$ Y- n" h* w% N) E! ~" ~: h9 ~! Q$ z& x" P% w
  电感会阻挡高音通过,电容短路吸收高音。
# k8 F- E0 G0 X6 S% i6 b( @0 @: M: T: v4 V7 Z
  3公尺的喇叭线会有100uH电感及300PF的线间电容量,在频率为20-1000Hz时这些电抗值,微不足道。但是在10KHz -50KHz 时它们就会渐渐变得很重要。倒不是因为怕阻尼变坏,而是怕高频会被移相,混淆定位感。4 y. `, r! p; A& b0 ]
: J5 X; N& w$ {$ U8 t- z1 t( X
  如何降低电感
& f+ r; d5 c! W- q
0 I; m$ B, t2 T  若想要减少喇叭线的介入电感,喇叭线要尽量加粗,加粗不是增加铜线截面积喔,只要将原有铜线,拆开打松变胖即可,铜线间要有绝缘体撑开,做成多股,多股不是要防射频集肤电流,而是要产生降低电感值的功能。
% C2 ^* \5 `/ e) A: W* b: F1 x. @; w0 k9 C7 s# [
  喇叭线间寄生电容' v' |9 B! A3 h2 k/ j6 l, ^$ {0 X

8 Q8 b2 @2 J" |) H/ X  两条金属靠近就会有电容,越胖的线电容量越大,电容会损耗高频,也会产生移相,常见的平行喇叭线三公尺长时约有100pF电容量,要降低电容量很简单,只要将喇叭线割开,用筷子撑开20公分,电容量就会降到1pF以下。
4 w' k4 g( I5 R# U; {4 ]4 O/ O. e/ m
  所以以后你如果看见1000万元的音响,使用很高级的喇叭线,但是看来很细不胖,而且去回两条线紧靠在一起。你就可以问卖家,这条喇叭线,每公尺的直流电阻、电感、电容量各是多少。
. r! A+ L0 U/ D8 G9 B$ X1 w% d& ~+ ?) t& i
  传输线特性阻抗
% c8 j* _$ n) A3 c3 e9 D( y0 O
2 d9 F5 V( H+ Z. ^9 W; e  j  理论上喇叭线跟射频天线的馈线一样,传输线的特性阻抗最好与喇叭的阻抗一样。才不会有反射波。问题是喇叭与天线不同,它没有固定阻抗,例如:' \# ], D7 V& \) q& ]5 m
, d+ ?5 q  I! ~7 @( i% V- F
  某高音喇叭在" B. H9 n! Q' R6 z4 W

5 _+ X- \2 Q, h% I* ?6 j  1KHz时如果是8Ω
, U: L" _+ L) |) U1 T7 ]; Y5 Z3 E1 w
  2KHz时通常是15Ω
- g! N$ ?& Z( t0 J9 q# f9 q4 x8 K
& ?# O5 w  W  u  4KHz时常常是30Ω
8 a2 k" |$ e5 ?  U/ `/ M6 F
- L  ~' K/ ^) v" Q) E; T  8KHz时是常常是60Ω
) y$ e2 o* y; R. G; Z- K4 l8 H7 b# ^6 D9 I' [
  16KHz时是常常是120Ω
: V  H$ j# f" f( f  d0 W0 a/ M& r" d' e9 `4 R( u+ i% d
  低音喇叭在; a9 c- _5 _$ }" U

6 [  L% Y* d4 f# f  1KHz时如果是8Ω
" N* v. U9 N8 ~& i0 p9 Z
4 `( I3 I6 \  Y5 u/ l3 W  500KHz时通常是4Ω. i% x% e9 N# h) ^/ Y$ F

) d; w; g: }% ~  50Hz时常常是30Ω
! N: n7 Y' }* q- M- `; m
! x0 E5 d( f! t  c  20KHz时是常常是10Ω& R9 E+ }3 a$ w9 w+ H7 E

5 V6 |3 ~/ R+ |9 L5 r  所以喇叭线是要设计在
- D% p) o9 N, ]  ]. ]  y) P4 w% ]/ l1 Z- e% ?& V; f2 D
  50Hz时的30Ω,还是
6 k% h: h; J" ~3 n; E4 J  _1 c1 b5 D
  1000Hz时的8Ω,或是
2 o9 x8 T) ?# O( F7 T& C% m! \. t+ M" |" T  n, K
  8KHz时的60Ω?
- X) O! b0 s( ?% \' K
2 @. j2 {9 k, j6 S, j  F% I  其实都不对。
; Y/ a5 T) B) F% X/ F
  k% M& }2 B3 t  可见喇叭线不可能与射频传输线一样以特性阻抗来讨论。所以喇叭线不是「特性阻抗传输线」,而只是扩大机体的延伸,其导线的电阻、电感量,电容量,只能希望越小越好,无法阻抗匹配。
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