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[资讯] 功率放大器与扬声器系统的配接及声压级估算

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发表于 2016-4-4 | |阅读模式
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扩声系统中的功率放大器按照使用来区分,通常分成定阻输出功率放大器和定压输出功率放大器。

一、定阻输出功率放大器与扬声器的配接

每台定阻输出功率放大器都规定了额定负载阻抗和在接这个额定负载阻抗时的额定输出功率。大多数定阻功率放大器的额定阻抗是8Ω,并且大多数功率放大器也标明接4Ω负载阻抗时的输出功率,所有定阻输出功放都能允许接l6Ω负载阻抗,有的功率放大器甚至可以接2Ω的负载阻抗,但一定要看产品说明书,了解接多大负载阻抗时功率放大器的额定输出功率是多大。功率放大器所接的负载阻抗不允许小于制造商在技术指标中规定的最小负载阻抗,至于负载阻抗的上限则不受限制,只不过随着负载阻抗的增大,负载上能得到的功率成比例地减小。由于大多数定阻功率放大器的额定负载阻抗是8Ω,所以大多数扬声器系统的阻抗也是8Ω。如扬声器系统的阻抗与功率放大器的额定负载阻抗不同时,最好选相同阻抗的相配,其实,因为功率放大器的技术指标中往往己经标明接8Ω负载阻抗时的额定输出功率和接4Ω负载阻抗时的额定输出功率,所以一般不存在问题,哪怕接6Ω负载阻抗也可以,因为它大于技术指标中规定的4Ω阻抗了,只不过接6Ω负载阻抗时的额定输出功率比接8Ω时大,比接4Ω时小。至于接16Ω负载阻抗时虽然技术指标中没有说明,但大器的额定输出功率必定为接8Ω负载阻抗时的一半。特殊情况下,也可以将扬声器系统串联、并联的方法来与功率放大器的负载阻抗相匹配,但这时一定要注意每个扬声器系统的阻抗和扬声器系统的额定功率。在串联情况下,阻抗大的扬声器将分到多的功率;在并联情况下,阻抗小的扬声器将分到多的功率。而扬声器系统的标称阻抗和实际阻抗是有区别的,扬声器系统的实际阻抗是随频率不断变化的每只扬声器有自己的变化规律,各只扬声器的变化互不一致,并且同一型号扬声器系统中的两个系统在同一频率时的阻抗也不相等,所以在串联或并联情况下,两个扬声器系统之间的功率分配随频率在不断变化。所以原则上不提倡将扬声器系统串联、并联的方法来达到与功率放大器的额定负载阻抗相配.因为弊病很多。定阻输出功率放大器与扬声器系统之间不存在阻抗匹配功率高的问。因为目前的定阻输出功率放大器的输出阻抗都非常小,远远低于其规定的额定负载阻抗(8Ω),功率放大器的输出阻抗一般小于0.1Ω(阻尼系数大于80)。如果一定要使功率放大器的输出阻抗等于额定负载阻抗8Ω,一则阻尼系数将变得非常小,声音混浊;二则接上负载后,负载上的电压将只有开路时的一半,输出功率减小到1/4。如果一定要使负载阻抗和功率放大器的输出阻抗一样小于0.1Ω,则等于将功率放大器的输出短路,必定会损坏功率放大器。功率放大器的输出功率受设计的输出电压和输出电流制约。由于功率放大器内部电路的直流工作电源电压(士Vcc)在设计时已经根据技术指标确定在某一电压值,超过设计规定的愉出电压将引起信号削波,超过设计规定的输出电流将损坏功率放大器的器件。实际上传统的功率放大器输出级直流工作电源电压是由不稳压的电源提供的,在输出电流增大时,电压(士Vcc)会随输出电流的增大而降低,这主要是由下面几个因素造成的,一个是输出电流增大时,电源变压器一、二次绕组电阻上的阻性压降增大,使得输入电压用于一上产生磁通的电压降低和二次绕组的内部压降增大,使二次输出电压降低;第二个是随着输出电流的增大,电源中的大容量滤波电容器(也是储能电容器)单位时间内释放的能能量增大而引起电容器两端的电压降低,所以在输出功率很大时,也就是输出电流增大时供给输出级的直流供电电压也在降低,再加上随着输出电流增大,功率输出晶体管上的管压降也会增大,从而使不失真输出功率比根据轻负载时测量得到的直流工作电源电压(士Vcc)所设计出来的不失真最大输出功率要小。对于一些开关电源供电的功率放大器而言,其为功率输出级供电的直流工作电源是稳压的,因此可以看作直流工作电源的电压基本不变,则输出电流增大时只需要考虑输出级管压降随输出电流增大的因素就可以了,目前的D类功率放大器,也就是所谓数字功放中基本都采用开关电源供电。


至于功率放大器的额定输出功率与扬声器系统的额定输人电功率之间,可以这样考虑:在专业的高保真系统中,具体操作的操作人员一般都是较有经验的专业人员,所以为保证有足够的峰值因数,规定功率放大器的额定输出功率应大于扬声器系统的额定输人电功率,推荐功率放大器的额定输出功率为扬声器系统的额定输入电功率的两倍,也就是大3dB。但对于由经验不足的人员来操作扩声系统时,一般规定功率放大器的额定输出功率应不大于扬声器系统的额定输入电功率,否则,把功率放大器的功率开足了会损坏扬声器系统。实际上,选择的功率放大器容量偏小,如果操作人员为了提高音量而盲目地加大输人到功率放大器的信号电压,功率放大器会由于过激励而造成信号被削波,从而引起高次谐波能量显著增加,也会引起烧掉高音扬声器的。


定阻输出功率放大器适用于扬声器系统距离功率放大器较近的场合,也就是说功率放大器到扬声器系统的连接导线不是很长的场合。因为连接导线本身有电阻存在,如果连接导线的电阻比扬声器系统的阻抗小得不是很多,则连接导线上损耗的功率就占了功率放大器输出功率相当的比例,降低了效率。一般可以这样来考虑,截面积1mm2的铜线电阻为0.018Ω/m,如果连接导线的长度较长,则所用铜线有效截面积就应该大一些。所以定阻功率放大器适用于连接导线不是很长的专业扩声场合,例如厅堂、剧场、影院、音乐厅、KTV歌舞厅、多功能厅、会议室、场馆等。

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