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发表于 2008-7-3 22:35:34
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谈谈音响喇叭线
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音响喇叭线有讲究吗？那些夸夸谈喇叭线的人，是真懂还是唬烂骗钱。到底谁是巫师🧙‍♂️谁是麻瓜。还是都是！
! X4 l- m) N/ b喇叭线在电子物理上是个什么组件，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？
2 S( g5 M7 j# M2 T1 v! n! h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。8 n. B& `) o- \) I0 B
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。+ @: O- {# U% x7 D9 s7 e6 s
喇叭线对音质的影响到底是....
' _* x, o3 b1 i4 U$ l1.有真实可测量的方法，有曲线有数字* ~; l; V' d/ e0 H
2.真实，但是能测量的仪器尚未问世
8 e) Q. ?" S" A8 F2 R# h- E" _9 R3.是金耳朵的经验，只供信仰不容挑战。# T" ?, A: G0 ^6 R4 E
4.它的质量好用料精美观有收藏价值。
3 b5 N$ k z; M# L. c1 a5.只是骗钱的伎俩
# `% ~5 B/ c& Y/ F& B第2项的情况我真的碰过，30多年前，我们为了攻占非洲市场，设计出一种叫做soft clip的电路，使同样的扩音机，功率密度可以提升 50%，但是失真仍在规格内，当时的麻瓜耳朵及顶级的失真分析仪都侦测不出音乐中有额外的失真。
/ ^+ U$ m0 ]: ]) K' x) w但是后来有一个金耳朵坚称他听得出来，其他金耳朵也陆续确认，所以国际IHD为了它，对高级音响测试增加了一个新项目，叫做「瞬态失真值」。) D/ z1 D; n7 N# M3 W
在没有微电脑的时代，需要百万级仪器才能测到「瞬态失真值」，即使21世纪的现在，能测瞬态失真的仪器还是很贵。& f s {' z5 ^2 w: A5 k
喇叭是什么？- F2 x' L5 O+ F' `! v
刚学电子学的时候，我问老师，8欧姆的喇叭为何用三用表量起来却只有0.1欧姆。那个空军通校的老师支支吾吾半天讲不出一个道理。
7 l, Z9 ]8 i: o. P h我从原厂公布的资料了解，8欧姆是用 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，我发线很少资料详细谈到，也没有人音响人真的去测它，因为它们都是行业 Know-How。/ p5 e. Q/ ~) K
一般书都随便说？它是线圈在1000Hz时的的交流电感抗。
( Y2 \+ f- r( I是真的吗？错！
3 K4 K4 f9 }$ S% n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？8 y' ?8 ? ?! s/ O- s7 R
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。
8 w0 E J3 B8 I% n5 H/ C( m1 o1 y喇叭的8欧姆也可看成是纯电阻，而不是音圈的. h9 @( S8 |$ V8 y8 k! w
Z=R+XL=8 欧姆
& H3 l: x$ A1 J7 [% ~ f+ lXL = ωL = 2πfL
* N& {, i3 }; ] a# B: q( h=2x 3.14 x1000 x ? mH=8奥姆+ A& G$ U- v; N/ s/ F% p
而是音频辐射到空气时的电阻，是纸盆将能量传到的空气时的辐射阻抗。
; _9 D0 P9 N0 [: W但是一个喇叭要处理20Hz至20KHz这个1:1000倍的带宽，实在是很艰巨的任务。就是分成三个喇叭，
5 g& O, L Q( C. A低音 20-200Hz 、$ P; G- }( }' Y' z! p
中音 200-2000Hz 、
0 l T4 ~: z* |$ [- W& i% T' H* Q高音 2000-20000Hz
/ w3 _4 y2 ]% R每一个喇叭也要处理1:10的带宽范围。* ]2 V& R4 I- E" W7 _# \
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。
& V0 G3 L: w8 h* A# v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。( j0 O: z$ _6 i5 a0 j) Y7 s
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。
5 _5 d j9 H m& ~9 V, T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。3 n/ p8 X+ I! W5 p) ~$ Y
扩音机的阻尼系数
, e, L$ H2 f8 [- G7 {/ M+ s% n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。
2 i. t% q: d A9 P! W% M# l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，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。& H T; |! @5 z/ [8 x! ]$ _' R! P
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' ?; H/ ^% Q) C也好像车子撞到凹洞，弹簧本来会使车体上下震10多次才停，但是如果利用油压阻尼器将能量吸收，即可ㄧ晃就停。这种现象，物理学家用微分方程式来表达。
- H& i$ q" \( e$ F) @+ j9 M; F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。! q' h: U3 p' L* C
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。
6 m( v1 m1 R; g4 U0 z例如喇叭阻抗8欧姆，扩大机输出阻抗是0.04欧姆，阻尼系数就是200，（8/0.04=200）也就是说，0.04欧姆有强大力量可以吸收电流，精密控制喇叭纸盆走动的位置。
9 }! B( r3 b3 @% w一般的扩音机规格
# B' N& t0 J6 J* V8 v& {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。: s# c: ~$ ]; T
亿万年的演化告诉生物，丰富的偶次谐波会形成锯齿波，代表和谐安全、食物、可口。
: x4 `5 H# s) F2 _; q# X- u1 y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。. u. D" v7 U" b3 {$ B* Y2 g
所以人类听到偶次谐波失真时会很舒服。听音乐就是要舒服，不是吗？. W' z. l( e$ x' t" g" @! }6 U
哈雷摩托车的广告说，排气管是由调音师参与设计，麻瓜评论者将它说得很玄，但讲不出一个真正的道理，其实说穿了，就是要调到产生大量的悦耳2、4、6、8等偶次谐波失真。
[ B: b* p: X- }; l. `虽然漂亮的引擎声音要靠牺牲马力来达成，但是麻瓜对马力没感觉，赛车专家虽然知道，但也会体谅，因为悦耳比较重要。速度只有自己知道，但是悦耳的排气声，邻居、路人会听到。比较重要。就很像买了百万音响，如果没有找朋友来听，总是缺一点什么。就像打高尔夫球，长杆好不重要，果岭推杆好，才能赢钱。* \; y$ g, _/ ^9 f% J, T
有趣的是，排气管产生最大二次谐波时，通常也正好是引擎扭力最佳点。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。2 L% J4 |+ N( M
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。6 N" n3 y: V" D) H
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。* J3 S' Y; b9 }: t- u, ^6 u! H2 S
喇叭线0 Z* h( `* _7 e% W
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0.1欧姆的电阻，扩音机输出阻抗一样是0.04欧姆，那么从喇叭看到的扩音机输出阻抗就会变成 0.14欧姆，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。
9 A7 ]5 @+ O9 O) Q0.1+0.04=1.04欧姆
" `4 q0 l/ p0 q6 \- ]8欧姆/1.04欧姆=57
! E8 V/ p8 O/ _8 |3 f/ p, H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# C) ?/ z0 w/ ^) P: D! f7 {
0.04+0.001=0.0401 欧姆
& s" J2 o0 A$ }7 S3 |6 a. O阻尼8欧姆/0.0401欧姆 =199.5
) s7 j! e* w# z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。 |
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发表于 2008-7-21 08:23:00
