浅谈功放和喇叭的匹配原则

夜飞 · 发表于 2006-12-8 22:04:00

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浅谈功放和喇叭的匹配原则

匹配应从功率配合、频带配合、阻抗配合、阻尼配合等方面处理好功率放大器和扬声器的连接关系。
1）功率配合
功率配合是指当选取一定数量的扬声器后，如何根据扬声器输出声级所需鐀入的功率去选取合适的功率放大器，同时还须注意功率放大器的输出功率应与扬声器所能承受的功率相匹配。如果采用小功率功放去驱动大功率扬声器，则功放动态范围不够，当扬声器尚未达到所需输出声压时，功放已限幅失真；反之，若扬声器的输入功率不够，则在所需输出声压级状态下连续工作，极易被烧坏。
常有人爱将功率放大器的额定功率与扬声器的额定输入功率等同起来，认为只有这两个功率指标完全相同时，才将为功率匹配。这种看法是片面的，因为功率放大器的额定输出功率与扬声器的额定输入功率是两个完全不同的概念，不可混淆。功率放大器的额定输出功率是指失真所限制的功率，超过这个输出功率的电平，功放输出将产生削波失真，必须留有相当大的动态余量。扬声器的额定输入功率是指扬声器在规定时间内连续工作不损坏的极限功率。国家标准规定扬声器的额定输入功率是指鐀给扬声器该功率粉红噪声信号电平，使扬声器连续工作100h不损坏的极限功率。况且扬声器在声场中的工作状况，还与它本身的灵敏度有关。同样功率的两种扬声器，用同样的功率放大器推动，效果有时不一样，这是因为扬声器灵敏度不一样。扬声器灵敏度低的，也就是说较“沉”或吃功率不易被推动，对于这类扬声器要用试验和试听来选定功率放大器。
2）频带配合
为了获得较快速的动态响应和较好的高频特性，功率放大器的频带应相当宽。通常功率放大器的电频率响应要求平直，其频带宽度应当远大于扬声器的声频率响应宽度。扬声器的声频率响应宽度最多只能达到20Hz-20KHz，而功率放大器的电频率响应宽度可达10Hz-100KHz。
3）阻抗配合
功率放大器的输出阻抗应和扬声器的额定输入阻抗相一致，二者才能获得最佳匹配。此时传输效率较高，失真度小。扬声器的额定阻抗与功率放大器输出阻抗相比，阻抗过大或过小均不能形成最佳匹配。
若扬声器额定阻抗大于功率放大器的额定输出阻抗，功率放大器的输出电压将升高，电路工作点偏离设计的最佳工作点，因而失真可能增大。对恒定输出电压的功率放大器来说，负载电阻增大，输出电流减少，输出功率也相应减小，这种现象称为轻载失配。当轻载失配较严重时，输入信号的变化使功率放大器输出电压达到最大集——发极间电压，而烧毁晶体管，因此功率放大器不允许开路（负载阻抗无穷大）工作。
若扬声器的额定阻抗小于功率放大器的额定输出阻抗，将使输出电压降低，输出电流增大，加重了功率放大器的负担，称为重载失真。此时容易引起输出信号失真，过大的输出电流将会击穿输出管，因此，功率放大器也不允许在短路状态下工作。
近年来，国内外不少厂家生产出高保真大功率晶体管功率放大器，采用了对称互补输出电路，并选用了频率特性好，正向击穿电压更高、性能更好的大功率晶体管器件，增大了输出功率，增强了适应不同负载性质能力，一般可以配接不同阻抗（4-16Ω）的扬声器。在配接负载时，须注意到，负载阻抗愈大，输出功率愈小。
4）阻尼系数配合
阻尼系数是指功率放大器的输出阻抗与输出内阻的比值，它表示了功率放大器输出内阻给予扬声器电阻尼状况。具体表现在对扬声器阻抗曲线低频部分影响，从而改变了扬声器输出声特性，同时它还与瞬态失真、非线性失真有关，也影响扬声器的高频特性，最终结果是影响扬声器的放声质量，通常功率放大器的阻尼系数较大时，可以减少失真，并减小频率响应对输出的影响，而且选配扬声器的阻抗范围也较大。但是，过大的阻尼系数，将会引入较大的负反馈，影响和破坏电路的瞬态特性并减少增益。国家标准规定，功率放大器的一级机阻尼系数大于（或等于）10，二级机阻尼系数大于（或等于）4。
阻尼系数的配合是功率放大器与扬声器互联时须考虑的一个重要环节。在考虑阻尼系数配合时，应着眼于两者互联鐀线的影响，假若鐀线的电阻加大，必定会降低阻尼系数。因此，互联联鐀线应尽可能短，在较长距离传输时，应采用尽可能粗的多股软线作为互联鐀线，以降低鐀线对信号的损耗，并使原功率放大器的阻尼系数少受损失。

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