如何保證功放與音箱的匹配(上)

在高保真音響領(lǐng)域里，器材的搭配是十分考究的，其中功放與音箱的配置是最重要的，雖然，一些音箱產(chǎn)品使用說明中向用戶推薦了所配功放的具體牌號(hào)或型號(hào)，但還是有局限性，因?yàn)橛脩艚?jīng)常面對(duì)諸多型號(hào)的功放，無從下手。

　　功放與音箱的配置所涉及的方面很多，例如功放品牌、功率管類型的選擇及低靈敏度音箱應(yīng)配置哪種功放等。功放與音箱的具體配置，一般來說與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)、愛好、聽音習(xí)慣等因素有關(guān)，很難找到一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。有時(shí)我們發(fā)現(xiàn)一些用戶或設(shè)計(jì)人員為了節(jié)省開支常給音箱配置較小功率的功放，有些用戶又為了所謂的“功率儲(chǔ)備充足”給音箱配置很大功率的功放。顯然，這樣做都是不合適的。重要的是，這樣配置會(huì)給設(shè)備造成損壞。在功放與音箱配置中，功放功率的確是關(guān)鍵，也就是說，功放功率的確定原則應(yīng)該是統(tǒng)一的。

　　大家都知道，在聲學(xué)設(shè)計(jì)后，需要根據(jù)一系列計(jì)算確定音箱功率，然后再由音箱功率確定功放功率，但是究竟兩者功率如何選配才能達(dá)到最佳匹配呢？慧聰網(wǎng)在這里整理了以下方法，供您參考。

　　1、功率匹配

　　為了達(dá)到高保真聆聽的要求，額定功率應(yīng)根據(jù)最佳聆聽聲壓來確定。大家都有這樣的感覺：音量小時(shí)聲音無力、單薄、動(dòng)態(tài)較小、無光澤、低頻顯著缺少、豐滿度差；音量合適時(shí)聲音自然、清晰、圓潤、柔和豐滿、有力、動(dòng)態(tài)較大；音量過大時(shí)，聲音生硬不柔和、毛糙、有刺耳的感覺。因此重放聲壓級(jí)與聲音質(zhì)量有較大關(guān)系，規(guī)定聽音區(qū)的聲壓級(jí)最好為80-85dB（A計(jì)權(quán)），可以從聽音區(qū)到音箱的距離與音箱的特性靈敏度來計(jì)算音箱的額定功率與功放的額定功率。

　　大家都知道，在進(jìn)行廳堂聲學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)一系列計(jì)算確定音箱功率，然后再由音箱功率確定功放功率。首先，通常在人耳聽域的20Hz-20kHz內(nèi)，集中大量能量的音樂信號(hào)一般在中、低頻段，高頻段能量僅相當(dāng)于中、低頻段能量的1/10，一般音箱高音損失的功率比低音低得多。而功放好比一個(gè)電流調(diào)制器，它在輸入音頻信號(hào)的控制下，輸出大小不同的電流給音箱，使之發(fā)生大小不同的聲音，在一定阻抗下，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)稱功率200W的功放達(dá)到400W或幾倍的輸出，但是功放的失真（THD）將會(huì)大大增加，這種失真主要產(chǎn)生在中、低頻信號(hào)中的高頻諧波，其失真越大，高頻諧波能量就越大，這些高頻失真信號(hào)都將隨高頻音樂信號(hào)一同進(jìn)入高音頭，這就是為什么小功率功放推大音箱會(huì)發(fā)生燒高音頭的原因。其次，功放與音箱的功率配置與目標(biāo)響度以及所使用場合也有一定的關(guān)系。在一定目標(biāo)響度下，應(yīng)該讓音樂信號(hào)的動(dòng)態(tài)在每件器材上都能得到充分地保證，如果功放功率太大，其增益設(shè)置很小時(shí)，響度已達(dá)到要求，但這時(shí)功放的增益就限制了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。所以，功放功率不能太大，否則，既浪費(fèi)開支，又會(huì)帶來響度和音樂動(dòng)態(tài)無法兼顧以及音箱負(fù)荷過重的麻煩。

　　總之，功放的選定必須由音箱決定，在一定的目標(biāo)響度下，音箱可以比設(shè)計(jì)值大一些，以備不同用途，而功放的功率應(yīng)該嚴(yán)格由音箱決定，沒有太大的靈活性。功放與音箱功率配置的具體標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是：在一定阻抗條件下，功放功率應(yīng)大于音箱功率，但不能太大。在一般應(yīng)用場所功放的不失真功率應(yīng)是音箱額定功率的1.2-1.5倍；而在大動(dòng)態(tài)場合則應(yīng)該是1.5-2倍。參照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置，既能保證功放在最佳狀態(tài)下工作，又能保證音箱的安全，即使對(duì)經(jīng)驗(yàn)不足的操作人員，只要不是操作嚴(yán)重失誤或前級(jí)周邊設(shè)備調(diào)校不當(dāng)，就能讓音箱和功放工作在穩(wěn)定狀態(tài)。

　　2、功率儲(chǔ)備量匹配

　　所謂的“功率儲(chǔ)備”是針對(duì)音箱而言，按照AES標(biāo)準(zhǔn)，一般音箱可以在短時(shí)間內(nèi)承受高于它額定輸入功率4倍（6dB）的瞬間峰值輸入功率，即一個(gè)標(biāo)稱300W的音箱，短時(shí)間可以承受1200W的輸入功率。按照美國FTC實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)，在電源供應(yīng)能力足夠大的情況下，功放可以瞬間輸出高于其額定輸出功率3dB的峰值輸出功率，也就是說一臺(tái)額定輸出功率為300W的功放，可以短時(shí)間提供2倍于額定輸出功率的峰值輸出功率（600W）。如果要求一臺(tái)能夠提供1200W峰值輸出功率的功放，這臺(tái)功放的額定輸出功率就需要達(dá)到600W，要讓功放和音箱都能夠完全把各種音樂峰值信號(hào)表現(xiàn)出來，功放的額定輸出功率就要等于音箱輸入功率的2倍。

　　但是，這種配置下，要求你不能把功放的額定功率完全加到音箱上，如果完全加上，音箱實(shí)際上在承受了超過它額定輸入功率1倍的輸入功率，也就是音箱始終處于超負(fù)荷工作狀態(tài)，這對(duì)音箱而言是非常危險(xiǎn)的，所以按照功放輸出功率和音箱輸入功率為2：1的比例，目的僅在于讓音箱可以表現(xiàn)其峰值輸出能力，但對(duì)功放輸入電平的控制就比較嚴(yán)格。在正常情況下，功放額定輸入電平為0dB，此時(shí)功放輸入電平設(shè)置要比額定功率輸入電平低3dB，也就是說在讓600W的功放只工作在300W的狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)具有4倍（6dB）峰值特性的信號(hào)進(jìn)入功放的時(shí)候，功放的實(shí)際輸入電平就達(dá)到了6+（一3）：+3dB，而此時(shí)功放瞬間輸出功率也就達(dá)到額定輸出功率的l倍，正好和音箱的峰值輸入功率匹配。如果不這樣控制電平，比如同樣額定600W的功放推300W的音箱，功放仍按照其額定輸入電平，那么功放就正常輸入600W的功率，音箱等于有l(wèi)倍的輸入功率，當(dāng)一個(gè)+6dB（4倍）的峰值信號(hào)進(jìn)入的時(shí)候，功放峰值輸出功率要達(dá)到2400W，但是功放的峰值輸出能力只有2倍，它不能發(fā)出4倍的不失真功率，此時(shí)就對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行削波，將正弦波的音頻信號(hào)變成了方波信號(hào)，揚(yáng)聲器就很容易受損傷。

　　總結(jié)設(shè)置控制電平有兩種方式：第一種為設(shè)定系統(tǒng)正常工作電平全部為OdB，當(dāng)功放前級(jí)的設(shè)備輸出電平指示為OdB的時(shí)候，把功放的音量電位器減小3dB;第二種為設(shè)定系統(tǒng)正常工作電平全部為OdB.然后把調(diào)音臺(tái)的輸出電平在正常情況下減小3dB。

　　3、阻抗匹配

　　阻抗匹配是指功放的額定輸出阻抗，應(yīng)與音箱的額定阻抗相一致。此時(shí)，功率處于最佳設(shè)計(jì)負(fù)載狀態(tài)，可以輸出最大不失真功率。如果音箱的額定阻抗大于功放的額定輸出阻抗，功放的實(shí)際輸出功率將會(huì)小于額定輸出功率；如果音箱的額定阻抗小于功放的額定輸出阻抗，功放有過載的危險(xiǎn)，要求功放有完善的過流保護(hù)措施來解決。對(duì)電子管功放來講，阻抗匹配要求更嚴(yán)。

　　4、阻尼系數(shù)的匹配

　　阻尼系數(shù)KD定義為：KD=功放額定輸出阻抗（等于音箱額定阻抗）／功放輸出內(nèi)阻+線阻。由于功放輸出內(nèi)阻實(shí)際上已成為音箱的電阻尼器件，KD值便決定了音箱所受的電阻尼量。KD值越大，電阻尼量越重，當(dāng)然功放的KD值并不是越大越好，KD值過大會(huì)使音箱電阻尼過重，以至使脈沖前沿建立時(shí)間增長，降低瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。保證放音的穩(wěn)態(tài)特性與瞬態(tài)特性良好的基本條件，應(yīng)注意音箱的等效力學(xué)品質(zhì)因素（Qm）與放大器阻尼系數(shù)（KD）的配合。這種配合需將音箱的饋線作音響系統(tǒng)整體的一部分來考慮。應(yīng)使音箱的饋線等效電阻足夠小，小到與音箱的額定阻抗相比可以忽略不計(jì)。其實(shí)音箱饋線的功率損失應(yīng)小于0.5dB（約12%）即可達(dá)到這種配合。