13560086078
周一至周日8:30~17:30
功放和音箱功率的匹配问题
更新时间:2020-03-15 14:39:17 来源: 浏览次数:3356

     箱和功放的功率如何搭配?相信大家一般都会说出几种方案,   

     有人说,功放功率要逼扬声器系统大1.2-1.5倍, 

     有人说要功放功率比扬声器系统要大两倍, 

     有人说1:1也行。这里面到底有什么门道 

     这是音频工程的老问题,即给定扬声器系统后应该用多大的功率放大器。 


     我们先从扬声器系统额定功率和功率放大器输出功率的测定说起: 

     1.扬声器系统的功率定标是以EIA RS-426或AES 2-1984粉红噪声为标准。 

     按照AES标准,一般扬声器系统可以在短时间内承受高于它额定输入功率4倍(6分贝)的瞬间峰值输入功率,也就是说,如果一个标称300W的扬声器系统,短时间可以承受1200W的输入功率。它是一个热功率定额,这是根据热效应累计而得到的。若用于甚低频时还有一个位移功率定额(称为降低定额) ,扬声器系统的功率分为额定功率、,连续功率、峰值功率, 


     扬声器系统标称阻抗:我们常说的扬声器系统有8Ω,严格说着是指一个大约的交流阻抗,而不是直流电阻,一般扬声器系统在标明8Ω时,其直流电阻可能只有6Ω或者更小,而交流阻抗能达到8Ω的也只有很少的几频段. 

     从他们的铭牌可取得其额定值,根据系统的用途,大致可以合理地选取放大器的功率。 


     2.功率放大器输出功率的测定是以正弦波测试信号的有效值为标准的。 

     给放大器1KHz信号,接4Ω或8Ω纯电阻负载,失真在设计范围内的最大输出功率。 


问题在:

     一,频率1KHZ只是音频范围的一个点频。 

     二,负载的是不会改变的纯电阻负载,这与我们扬声器系统的状况是完全不同的。 


     先讲功放的额定输出功率就要等于扬声器系统输入功率的2倍。 


     先说扬声器系统,按照AES标准,一般扬声器系统可以在短时间内承受高于它额定输入功率4倍(6分贝)的瞬间峰值输入功率,也就是说,如果一个标称300W的扬声器系统,短时间可以承受1200W的输入功率。 

     再说功放,按照美国FTC实验室的标准,在电源供应能力足够大的情况下,功放可以瞬间输出高于其额定输出功率3分贝的峰值输出功率,也就是说一台额定输出功率为300瓦的功放,可以短时间提供2倍于额定输出功率的峰值输出功率,也就是在短时间内提供600W的输出功率。那么,如果要求一台能够提供1200W峰值输出功率的功放,这台功放的额定输出功率就需要达到600W。 

     好了,现在大家可以通过上面的说明知道了,要让功放和扬声器系统都能够完全把各种音乐峰值信号的表现完全表现出来,那么,功放的额定输出功率就要等于扬声器系统输入功率的2倍。 

     但是,这种配置下,要求你不能把功放的额定功率完全加到扬声器系统上,如果完全加上,那么扬声器系统实际上在承受了超过它额定输入功率1倍的输入功率,也就是扬声器系统始终处于超负荷工作状态,这对扬声器系统而言,就是非常危险的状态。 

     所以,用2倍于扬声器系统输入功率的功放推扬声器系统,虽然理论上也有依据,但对系统电平设置的要求很高,如果针对于能正确操控电平的高手,可以采用这种方式,取得很完美的音乐表现。但是,如果操作人员对此不是很了解,那就很危险了。 


    怎样设置这个电平?  

     需要配合限幅器(ratio:INF:1)的使用了。也就是说,一台输入灵敏度0.775v(0dB),输出600W的功放,只要你把前面的限幅器限幅电平设置为-3分贝,不让高于-3分贝的持续音频信号进入功放,那么功放的输出就不会超过300W,也就不会让扬声器系统产生过载。---即0分贝进-3分贝出。这一种方便。安全起见,最好用这种方式。 


     再说扬声器系统与功放功率匹配为1:1的问题。 

     功放和扬声器系统的功率采用1:1的匹配方式,同样按300W的扬声器系统,峰值接受能力为1200W,而300W的功放,峰值输出能力为600W,按照上面的叙述,也就是说,在功放进入峰值状态下,扬声器系统只能从功放那里获得其峰值承受能力一半的峰值输入功率。这样有什么问题呢? 

     朋友们可以看出,扬声器系统只是在峰值表现能力上有些折扣了。那么这样有什么好处呢?这样的好处就在于,在工作电平正常的情况下,扬声器系统不会处于过载状态。 

     但是有朋友同样会问,我怎么能控制输入信号不过载呢?而且工程交工了,也不是我操作。 

     要避免这样的情况发生,也同样需要配合限幅器(ratio:INF:1)的使用了。也就是说,一台输入灵敏度0.775v(0dB),输出300W的功放,只要你把前面的限幅器限幅电平设置为0分贝,不让高于0分贝的持续音频信号进入功放,那么功放的输出就不会超过300W,也就不会让扬声器系统产生过载。---即0分贝进0分贝出。这一种方便。安全起见,最好用这种方式。 


综上所述: 

     扬声器系统要高质量的重放出各种音乐节目,那么根据音乐信号的属性,其峰值因子约为10-15dB,从保护音质这个角度来说,功率应在此动态范围内不发生任何限幅情况,即功放的最大输出应是扬声器额定功率的5-8倍,这样的配置音质虽然好,但它的投资会很大,因此一般都会把这个功率比定在1-2倍扬声器的额定功率。1-2倍这个范围也许太空泛了,可以给读者一个较具体的经验: 

     (1)在一些要求较低、投资有限的工程,功放的输出起码与扬声器系统的额定功率相等。但使用时非常注意保持声音不要发生限幅或削波失真。过小的功率配置看起来不会损坏扬声器单元,其实不然,过小的功率极易发生过载削波,产生大量谐波,烧毁高音、低音单元。 

     (2)一般工程,建议功放的功率与扬声器系统配比为1.5倍。低音部分最好超过1.5倍,这样才能获得足够的力度感和信号的峰值范围。 

     (3)要求极高的场地,例如录音监听室,电视演播厅和音乐厅等,最理想的功率配比是2倍(这与国际电工委员会IEC指定的配接标准推荐值的一种方案一致) 


附1:美国工程师联合会AES-2-1984标准 

     1)测试信号源:连续粉红噪声 

     2)连续加载时间:2H(满功率加载) 

     3)标称额定功率(或长期连续功率)的判据:在该信号下满负荷连续工作2小时,扬声器机电性能的永久性变化不大于10% 

     4)峰值(最大瞬时)功率:长期连续功率的4倍(6Db) 


附2: 请问r.m.s是什么意思? 

     均方根(r m s-root mean squre)指的是定义AC波的有效电压或电流的一种最普遍的数学方法 

     在直流(DC)电路中,电压或电流的定义很简单,但在交流(AC)电路中,其定义就较为复杂,有多种定义方式。 

     均方根(r m s)指的是定义AC波的有效电压或电流的一种最普遍的数学方法。  

     要得出r.m.s值需要对表示AC波形的函数执行三个数学操作:  

     (1)计算波形函数(一般是正弦波)的平方值。  

     (2)对第一步得到的函数求时间平均值。  

     (3)求第二步得到的函数的平方根。  

     在一个阻抗由纯电阻组成的电路中,AC波的rms值通常称作有效值或DC等价值。比如,一个100V rms的AC源连接着一个电阻器,并且其电流产生50W热量,那么对于100V连接着这个电阻器的电源来说也将产生50W的热量。  

     对正弦波来说,rms值是峰值的0.707倍,或者是峰-峰值的0.354倍。家用电压是以r m s来表示的。所谓的“117V”的交流电,其峰值(pk)约为165V,峰-峰值(pk-pk)约为330V。