音响系统中功放的应用
一.选用多大功率的功放？ 但凡在选用功放前,首先碰到的问题是选用多大输出功率的功放,这不但关乎一个音响系统所能达到的效果和稳定性,而且关乎系统的造价。 大家知道一个功放的输出功率有很多种表示方法,有额定输出功率、音乐功率、峰值功率,他们之间可以相差数倍,有的相差十倍,而且这些输出功率的数值跟负载阻抗成反比,即负载阻抗越小,同一功放的输出功率越大。理论上,阻抗减小一半,输出功率增大一倍。 现在我们来定义功放的额定输出功率。所谓额定输出功率是指在一定的负载阻抗下(通常是8ω)及一定的谐波失真下(根据厂家给出的0.1%或0.3%等),在输入端馈入正弦波信号,在输出端负载上,获得的最大功率,利用公式p=u2r求得。 这 里要提醒大家注意的是,虽然定义功放的额定输出功率是一件非常严格的事,但有的厂家在宣传时还是不那么严格。有的以小负载时的额定功率作为标称值,有的甚 至以音乐功率或峰值功率标注。大有误导公众之嫌。这就要靠我们利用掌握的知识及经验来判断。(后文将专门叙述)。 其次,在一个厅 堂内如何来选功放？在实际应用中,我们一般不会直接选400w输出或800w输出的功放。因为功放输出的大小,对我们关心的在厅堂里声音够不够响,实在不 是一回事。系统的功放输出的功率,从类型来讲,有是的推全频主声道音箱的,有是的推拉声象音箱的,有的是推舞台返送音箱的,有的是推超低音音箱的,数量、 作用相差很大,同时又与所推的音箱的灵敏度相关,另外,还与厅堂的声学环境有很大关系。这么多因素对声压级大小(通常说声音响不响)的影响,我们可以用一 个公式进行量化表征: w=10(lp-ls+20lgr)10 lp:测试点(音箱辐射距离处)要求的声压级db； ls:音箱灵敏度db,由音箱参数给出； r:音箱到测试点的距离m,也称音箱辐射距离 w:单只音箱所需的推动功率 我 们就可以以此为根据,进行合理的确定功放输出的电功率大小。这里要注意的是:公式一般确定的是,主声道功放的输出功率。舞台返送音箱可以按主声道功率的 30%-50%确定,超低音功放的输出功率可以按主声道功率的100%-150%确定,辅助音箱的功放功率可以按主声道功率的50%-100%确定。绝不 可以采用毛估估,凭想象来确定。如果以这种方法来确定,其后果要么浪费(功率选得过大),要么达不到效果,极易造成功放的损坏(功率选得小),除非你非常 有经验。 二.如何判断功放的好坏 对于一台功放,很多人往往不能判断其质量优劣。仅凭厂商提供的指标往往大同小异给人一头雾水,凭价格呢,在有的情况下也并不是价高就一定来好货。今天笔者就来谈谈如何从实际使用时的情况来判断功放的好坏,当然用仪器对指标测试另当别论。 拿到一台功放,我们可以简单地从以下几方面来判断: 1. 外观、包装 一台功放外包装,首先要看包装盒是否正气,印刷是否精美,信息是否完整(规格、产地、通过的认证等,)然后看包装的防震填充材料是否是环保型的。那些包装完好、合理、环保的,可认为是好功放。 2. 功放的外观 看面板表面处理是否精细,外壳板材是否厚实,螺丝、螺丝孔位是否精确,旋钮、接插件、文字印刷等是否准确、清晰。如果都是比较好的,也可认为功放质地不错。 3. 打开功放 看环形变压器的体积、重量是否与标注的输出功率相匹配,外观是否粗糙,再看滤波电容是否为正厂产品,容量、耐压是否足够(一般容量在 f 耐压在100-200v)布线是否清晰、合理,尤其是大功率管:一看其数量,随输出功率增大,大功率管数量可以从8只到24只配置甚至更多；二看其封装形 式,是否为金属封装,塑封的就功率来说略小点；三看是否是知名厂家的产品,比如:三肯、东芝等。 4. 判断保护电路 看保护电路模块是否较为简单,正规的保护电路具有过流、过压、过温度、延时等功能。差的功放只有开机延时,无其他保护措施,电路很简单。 5. 开机通电 风扇噪音低、无变压器振动声、无其他异常声音,反之功放即为不良产品。 通过上述观察,一般即使不专业的人员,也能大概了解功放的品质及输出功率的大小,进而也可 判断其价位。 三.功放与音箱的接法 我们知道功放是放大音频信号用以推动音箱喇叭单元的。但在实际应用中问题却相当复杂,为什么这样说呢？ 大家知道,音箱有音箱的标称功率,而这种功率在实际应用中,信号电压并非都是某个频率的正弦波,而是可以分解为诸多谐波的复合波,其平均功率并非就是正 弦波条件下的平均功率；第二功放的输出模式,前面我们分析过有立体声输出、并联输出和桥型输出三种模式,究竟应该如何选用呢？第三.功放的输出阻抗与音箱 的输入阻抗有不同的含义,究竟是一样好还是尽量选择小阻抗的音箱好？等等。 因此,了解功放与音箱的接法是用好功放所必须了解的。 1、功率匹配 按照我们一般的理解,功放的功率与音箱相等是最合理、最安全的,其实不然。 由于定义、测试功放的输出功率,是采用正弦波平均额定功率,而音箱大都工作在放大音频信号状态,也就是非正弦波状态,考虑到对音频信号我们更多地以粉红 噪声来代替,而粉红噪声信号的峰值电平比正弦波信号的平均值要大6倍,而要保证峰值信号完整放大(不削波),也即要求功放的输出功率必须是音箱功率的6 倍,当然这是比较奢侈的,一般音箱大都不会工作在额定功率状态。我们可以选2倍,但不可以小于音箱的功率。 大家可能要问,为什么功放的输出不能小于音箱的功率呢？功放的功率小对音箱不是更安全吗？结论恰恰相反。 我们知道,功放的额定输出功率就是最大不失真功率(失真度一定),当我们加大输入信号的强度,功放的输出信号也会随着增大,但此时,其失真度迅速加大。从 功放管的工作状态来说,处于饱和状态,从波形分析来看是产生了消波失真。即输入为正弦波时,输出为接近方波的波形。进一 步 从理论分析,这样的波形按傅立叶级数展开,存在大量的高频谐波。因而对音箱的高音头是很大的冲击,大都会把音圈烧掉。 2、频率匹配 现在的功放,其频率响应一般可轻松地做到20~20k,但一般音箱大多只能做到80~16k,很少能做到20~20k,因此,我们在系统工作时,不应该也 没有必要把功放的频响都工作在20~20k,而是借助周边设备进行低切或高切,以适应音箱的频带宽度,使声音变得好听。 3、阻抗匹配 功放与音箱都有各自的标称阻抗值,前已述。音箱的阻抗越小,功放的输出功率越大,但这时对功放的影响较大,主要是输出功率及稳定性。功放的输出功率增大, 意味着流过功放管的电流增大,此时,功放管的温度要上升,温度上升,功放管的可靠性要下降；另一方面,由于功放的内阻及线阻的存在,音箱阻抗减少,相对线 损增加,直接导致了音箱获得的功率减少,导致效率下降,因此要求两者阻抗要匹配,一般配8ω或4ω的音箱较合适,过大过小均不妥(尤其是多个音箱串、并联 的时候)。 4、功放与音箱的联接 所谓联接主要是3个方面:一是相位问题,一般功放和音箱均用红、黑接线柱表示其极性(也即相位),一般在单个音箱的使用中,我们不需要考虑相位,在双声 道(两个音箱工作)时,如两个音箱相距6~8米以上,我们也没必要考虑相位,因为两音箱的相关性不是很大,只有在多个音箱组合使用,且堆叠在一起时,我们 才考虑相位问题,即相位必须一致。二是功放输出采用何种形式。前面我们说过功放有三种输出形式:双路输出、并联输出和桥型输出。我们应该如何来选择呢？据 笔者的经验:一般情况下可以选择双路输出(立体声接法),这是常见的,但有时,一台功放不是作为立体声扩大形式,而是需要推动同一路信号的众多音箱或是超 低音箱(无方向感,不分声道),这时我们可以用同一路信号输入的并联形式,其输出的两路均为同一信号,分别推一个音箱,而如果功放的输出功率小于音箱的功 率(无条件换大,或者考虑经济性),我们可以采用桥型输出的方法,实际输出功率可达标称功率的3倍,轻松推音箱了(主要是超低音箱)；但这里要求功放的可 靠性要好,两路放大器一致性要好,否则降低了功放的安全性,不宜提倡。三是音箱线的线径,这个问题在音箱线比较长时,大于10米时,尤其是30~50米时 是非常重要的,因此,要求选择线径粗,材质好的音箱线,不能贪便宜,导致线损增加,阻尼系数的下降。