关于功放与音箱的功率匹配

hifi1943 · 发表于 2018-11-28 14:20:07

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关于功放与音箱的功率匹配

　安装一套音响系统时，不免遇到功放与音箱的配接问题。在音色方面，会注意其搭配上是否冷暖相宜、软硬适中，最终使整套器材还原音色呈中性，这仅是从艺术方面考虑。从技术方面考虑功放与音箱配接的要素有：1.功率匹配，2.阻抗匹配，3.阻尼系数的匹配，4.灵敏度匹配，5.音色匹配。如果我们在配接时认识到上述五点，可使所用器材的性能得到较大、最充分的发挥。

　　1、功率匹配
　　为了达到高保真聆听的要求，额定功率应根据较佳聆听声压来确定。我们都有这样的感觉：音量小时、声音无力、单薄、动态出不来，无光泽、低频显著缺少、丰满度差，声音好像缩在里面出不来。
　　音量合适时，声音自然、清晰、圆润、柔和丰满、有力、动态出得来。但音量过大时，声音生硬不柔和、毛糙、有扎耳根的感觉。因此重放声压级与声音质量有较大关系，规定听音区的声压级较好为80~85dB(A计权)，我们可以从听音区到音箱的距离与音箱的特性灵敏度来计算音箱的额定功率与功放的额定功率。
　　功放电路的输出功率有多种名称，例如额定功率(RMS)、音乐功率、峰值音乐功率(PMPO)等，它们的含义互不相同，但应用最多、最重要的功率是额定功率。商家还经常制造出其它名称的功率，这些都是出于商业的宣传，或是躲避弱点、宣传优点的作法。
　　严格的额定功率应当对频响范围、谐波失真、负载阻抗和信噪比等作出严格的规定，缺少这些限制条件的额定功率数值是没有价值的。额定功率应是一种综合性的技术指标。
　　功放的额定输出功率与音箱的额定输入功率应当相互适应。功放的额定功率应稍大于音箱的额定功率的1/4，例如，125W的功放宜推动100W左右的音箱。实用音箱都有一定的过载能力，其允许值为额定功放的1.5倍左右。晶体管功放的过载能力较强，当过载时其失真度变化较小。
　　在实际使用功放和音箱时，平时都达不到额定功率值，所使用的实际平均功率比较小，所实用的功率仅为额定功率的1/3--1/5。功率要适配、匹配，从表面看是两者额定功率相近，实际是指功率的储备量、富余量相适应;换言之，使功放和音箱长时间(例如8小时)工作于额定功率状态下(在规定的频响范围、失真度、信噪比格阻抗等条件限制下)，都不能出现各种问题。
　　在不降低限制条件的情况下，当增加音箱世界形势功放功率值时，售价也将飞速啬。在普通小听音房间条件下(例如20平方米以下)，不需要选用输出功率过大的功放，额定功率60-80W(8欧)的功放已能完成一般的播放任务。
　　为了使音箱在受节目信号中的猝发强脉冲的冲击而不至于损坏或失真。这里有一个经验值可参考：所选取的音箱标称额定功率应是经理论计算所得功率的三倍。
　　电子管功放和晶体管功放相比，所需的功率储备是不同的。这是因为：电子管功放的过荷曲线较平缓。对过荷的音乐信号高品质，电子管功放并不明显产生削波现象，只是使颠峰的高品质变圆。这就是我们常说的柔性剪峰。
　　而晶体管功放在过荷点后，非线性畸变迅速增加，对信号产生严重削波，它不是使颠峰变圆而是把它整齐割削平。有人用电阻、电感、电容组成的复合性阻抗模拟扬声器，对几种高品质的晶体管功放进行实际输出能力的测试。结果表明，在负载有相移的情况下，其中有一台标称100W的功放，在失真度1%时实际输出功率仅有5W!由此对于晶体管功放的储备量的选取：10倍的高保真功放，6~7倍的民用高品质功放和3~4倍的民用中档功放，
　　对于系统的平均声压级与较大声压级应留有多少余量，应视放送节目的内容、工作环境而定。这个冗余量较低10dB，对于现代的流行音乐、蹦迪等音乐，则需要留有20~25dB冗余量，这样就可使得音响系统安全，稳定地工作。
　　2、阻抗匹配
　　简单地说，功放的额定输出阻抗应与音箱的额定阻抗相一致。此时，功放处于较佳设计负载线状态，因此可以给出较大不失真功率，如果音箱的额定阻抗大于功放的额定输出阻抗，功放的实际输出功率将会小于额定输出功率。
　　如果音箱的额定阻抗小于功放的额定输出阻抗，音响系统能工作，但功放有过载的危险，要求功放有完善的过流保护措施来解决，对电子管功放来讲阻抗匹配要求更严格。
　　功放与音箱要适配，阻抗匹配是最重要的。音箱是功放的负载主体，音箱的标称(或称额定)阻抗应与功放的客定输出阻抗相等或相近。功放电路应当配接多少额定负载阻抗值，这是生产厂家设计功放的一项基本参数。
　　晶体管功放是低阻抗输出电路;而电子管功放是高阻抗输出电路，它对音箱的阻抗值要求非常严格。但晶体管低阻抗输出功放仍对负载阻抗值提出了一定的要求。例如，原设计功放的输出负载应为8欧姆，叵属于理想的功放电路，且配接16欧姆音箱时，其输出功率约减少一半，而配接4欧姆音箱时，输出功率约增加一倍。
　　但绝大多数功放都不是理想的高品质苏州，其输出内阻不可能无限小，其放大环路不可能提供足够大的电流增益，稳压电源也不可能提供足够大的工作电流，当此功放接入过低阻抗的音箱时，瞬态特性变坏，失真程度将增加，本应有更大的功率输出，却造成功率值上不去。
　　对于标定外接4-16欧姆负载的功放，应尽量接到阻抗范围中值的音箱上。当功放连接高于其额定负载阻抗的音箱时，额定输出功率下降，对其它性能指标影响不大;但若电源电压裕量不大时，可能尚示达到上旨的额定功率时，已经发生过载失真。

　　要看到，当阻抗不匹配时，可能引起功放的阻尼系数变动。功放的阻尼系数是功放负载阻值(主要是音箱阻抗值)与功放输出内阻之比。当音箱阻抗值变动时，可引起功放的阻尼系数变动。
　　若阻尼系数变得过小，音箱的低频特性、输出声压频率特性、高次谐波失真特性等都将变坏，输出音频(尤其低音频)臃肿混浊，伴有天真。若阻尼系数过大时，将使低频量感减弱，声音干巴，不丰厚，但这种情况不多见，而且对实际重放效果影响不大。
　　3、阻尼系数的匹配
　　阻尼系数KD定义为：KD=功放额定输出阻抗(等于音箱额定阻抗)/功放输出内阻。
　　由于功放输出内阻实际上已成为音箱的电阻尼器件，KD值便决定了音箱所受的电阻尼量。KD值越大，电阻尼越重，当然功放的KD值并不是越大越好，KD值过大会使音箱电阻尼过重，以至使脉冲前沿建立时间增长，降低瞬态响应指标。
　　因此在选取功放时不应片面追求大的KD值。作为家用高保真功放阻尼系数有一个经验值可供参考，较低要求：晶体管功放KD值大于或等于40，电子管功放KD值大于或等于6。
　　保证放音的稳态特性与瞬态特性良好的基本条件，应注意音箱的等效力学品质因素(Qm)与放大器阻尼系数(KD)的配合，这种配合需将音箱的馈线作音响系统整体的一部分来考虑。应使音箱的馈线等效电阻足够小，小到与音箱的额定阻抗相比可以忽略不计。其实音箱馈线的功率损失应小于0.5dB(约12%)即可达到这种配合。
　　4、灵敏度匹配
　　功放的输出功率大并不等于音箱的推动力强。强大的推动力与功放的输出功率有关系，还与其它多种因素有关系，尤其是与音箱的灵敏度有密切关系。音箱灵敏度是决定功放输出功率值的一个重要因素。
　　音箱灵敏度的一种定义是：向音箱送入1W的电功率，在音箱前轴线上1米处，可以获得的声压(dB)，单位是dB/W/m。例如，音箱的灵敏度为86dB/W/m，它表示音箱输入1W电功率，在音箱前轴线1m处的声压为86dB。目前，高灵敏度的音箱呆大写95dB/W/m，甚至超过100dB/W/m，而低灵敏度的音箱仅有82-86dB/W/m。许多用于听音乐的hI-Fi音箱灵敏度较低(例如82-84dB/W/m);AV功放应尽量配接灵敏度较高(90dB/W/m左右)的音箱。但灵敏度过高时，音色偏薄、偏亮，重现音乐的细节、韵味不够。
　　音箱灵敏度的差异，对音箱驱动功率的要求产生了重大影响。音箱的灵敏度每减少3dB，为了过到同样的声音强度，需要将功放的输出功率增加1倍。例如，音箱灵敏度由90dB/W/m降到87dB/W/m，原来使用50W的功放，现应使功放功率增加到100W。
　　同样，若音箱产生相同的声压级，驱动功率应增加为16倍;换言之，若使用160W的功放来驱动83dB/W/m的音箱时，那么需使用10W的功放即可驱动95dB/W/m的音箱，它们可产生相同的声压，可见，当音箱灵敏度不相同时，所需驱动功率不相同;灵敏度高的音箱可使用较小的推动功率，就能取得所要求的音量。在音响器材搭配时，音箱灵敏度适配问题非常重要。
　　5、音色匹配
　　音色适配是指功放与音箱的音色要恰当地相互搭配，以取得用户所喜爱的重放音色。器材的音色具有主观性，不同的人喜爱不同的音色，性格、爱好、文化修养和经历等都影响聆听者对音色的偏爱。
　　由于不同国家的历史变迁和民族文化不同，因而不同国家的音响器材也有不同的音色特点。例如，英国音箱发声温暖甜美，德国音箱中规冷艳，法国音箱靓丽华贵，丹麦音箱音乐味浓重，美国音箱凌厉宏亮等。即使国产器材，仔细聆听后也会感到具不有同的特色，惠威、美之声、飞乐、南鲸、银笛等国内资历深厚音箱都各具特色。电子管功放音色温暖，但瞬态响应较差;晶体管甲乙类功放的音色较明亮，但略感生硬;而晶体管甲类功放则介于两者之间。
　　由于各种功放和音箱都各具音色特点，有的音色偏温暖，有的偏冷艳，有的偏软，有的偏硬，因而用户可根据音色特点将它们搭配在一起，可形成独具音色特点的音响器材系统。通过合理搭配器材，扬长避短，进行冷暖互补，软硬相配，取得优美的音色。
　　比如，使用音色明亮粗犷的功放去搭配音色柔和的音箱，利用互补作用，可取得较中性的音色。人们认为，美国JBL音箱动态凌厉，频响宽，瞬态特性好，非常适于播放大动态，爆棚音乐;而日本天龙的AV功放音色准确细腻，失真度小，仅是底声偏硬、偏明亮。
　　若用天龙AV功放去推动美国JBL音箱，将会取得优良的家庭影院音响效果。相反，如果用户对某类音乐具有明显的偏爱，不妨选用同样音色的功放和音箱，音色搭配需要考虑多种因素，往往需要经过仔细聆听、多加品味后，才能准确地体会到音响的音色特点。如果希望将Hi-Fi与家庭影院兼顾起来，建议勿使用个性过强的器材，尽量使用脾气随和、音色中性的器材。

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