扬声器和功放怎么匹配?除了看功率和阻抗,还要注意什么呢?
研 究 过 程
我们先假设最大输入电压Emax为20 Vrms (IEC噪声),持续3分钟。有两个公式可以确定额定功率数值。
▲公式1和2:电压,电流和电阻的功率计算
第一个需要知道电压和阻抗(简化为等效电阻)。第二个需要知道电压和电流。
▲ 图1 扬声器的阻抗图
图1上图表显示了扬声器的阻抗曲线(Z)。下图显示的是普通扬声器中标示的1/3- oct平均值。阻抗的值是多少?有三个可能。
最小阻抗(Zmin)为4.4Ω,位于157Hz。
额定阻抗(Znom)为5.5Ω。即Zmin乘以1.25。
平均阻抗(Zavg)为10.2Ω。
哪个阻抗应该用来计算额定功率?
使用Zmin的额定功率是91W。
使用Znom额定功率为72W。
使用Zavg的额定功率是40W。
基于电流曲线得到的功率。
接下来,我们用一个电流分流器来测量Emax的实际电流。图2显示了在Emax下测量的功放输出电压(20 Vrms)和电流分流器的电压(194 mV)。分流器电阻为0.1Ω。根据欧姆定律(I = E/R),电流是1.9A。功率使用第二个方程计算是40W。
▲ 图2为Emax和Eshunt的时域图(180秒中取了10秒)
也就是说,对于宽带信号,功放能看到负载的平均阻抗。对于窄带信号,如正弦波,功放可以看到阻抗曲线上的任何值。因此Z值的作用有两个:
1.将阻抗曲线简化成“一个数字”。
2.防止制造商夸大扬声器的阻抗。如果一个4Ω扬声器的额定阻抗标注为8Ω,用户可能会用一个功放通道推两只音箱。
电压——公用数值
注意,功率计算方法的公用数值是Emax。它是精确测量的,无可争议。一个扬声器的额定功率只有在Emax可以计算的时候才有用(公式2)。标示最大功率会产生来自市场的压力,发布保守的功率也同样是有代价的。这些可能会给终端用户带来一些问题。比如下面一些场景。
通过公式2从额定功率中计算Emax。
1 情景
制造商使用Zmin来计算额定功率(91W)并采用最接近的阻抗通用值(8Ω)。如果终端用户通过这两个值计算Emax,将得到27Vrms。这将超过扬声器的热限值,可能造成损坏。
2 情景
用Znom计算额定功率(72W)。功率放大器GUI实时监控放大器的输出功率。终端用户将扬声器驱动到72W。27Vrms将会通过扬声器,再次超过了Emax。
3 情景
扬声器的Emax是20Vrms。如果有必要把扬声器驱动到这个RMS电压,需要一个更大的放大器。12 dB是一个合理的峰值空间,这意味着放大器需要能够通过80Vrms的信号峰值。这样功放的一个正弦或脉冲测试功率会有将近400W @ 8 Ω。具有这种额定功率值的功放将摧毁扬声器,因为使用高度压缩的信号,其输出电压很容易超过20 Vrms。
为了让客户购买合适的功放,制造商给扬声器标示的额定功率为200W,并建议他们购买两倍大小的放大器?自然而然,这就产生了上面3的最终结果。考虑到扬声器的额定功率为200 W连续,用户会烧掉扬声器。
4 情景
除额定功率外,制造商还应标示出Emax。在情景3的基础上,技术人员在功放中配置一个RMS限幅器,使其低于此值。可达到最大声压级,且扬声器没有危险。
结 论
本研究中的扬声器处理20 Vrms的IEC噪音3分钟。无论额定功率如何,Emax都是20 Vrms。将Emax转换为功率需要使用阻抗值。由于阻抗并非完全固定,会在温度等因素作用下产生变化,所以得到的额定功率也不确定。
终端用户的错误假设很容易导致扬声器损坏。
除了用于扬声器的销售,标注的扬声器额定功率几乎没有实际用途。说一个扬声器可以“处理” *W或功放可以输出*W是非常危险的表述语言。有意义的扬声器额定功率要确定Emax,可以很容易地对其进行监控来保护扬声器。因为它的峰值空间要求也能帮助选择适当的功放来驱动扬声器。
功放或扬声器的额定功率是表示产品性能特征的简明方式。两者都涉及电压,电流,阻抗和时间。功率公式能让这些参数简洁地表达为某个瓦数值。只要提供足够的信息可以反向进行数学运算,以从额定值中获取原始电压,电流和阻抗值。但很少有厂商会这样做,结果是功率标示影响了用户的购买判断。我们将努力推行良好的工程实践标准,为音频产品更好的匹配功放,同时做好保护工作。
安徽仁坤信息科技有限公司致力于建声学和电声学技术十七年,是一家以声学设计为依托,率先提出行业 “声学装饰设计”的理念,集成音响工程的设计、销售、施工、演出庆典策划、舞美设计、舞台灯光音响出租、智能化控制、歌手录音制作一体的高端音响工程和演出服务为一体的专业化声学领域的公司。产品涵盖明星演唱会,音乐厅,夜总会、KTV、酒吧、大型演艺场所、数字会议系统、多功能厅等。拥有一流的专业技术人才和管理人才。十余年的沉淀、积累、发展和完善以及在广大新、老客户的支持和帮助下,现已打造出响亮的公司品牌。如多媒体、音乐厅、剧场、歌剧院、酒吧酒店、广播和从最小的会议室到最大的体育场等项目上。安徽仁坤信息科技音响公司致力于品牌专业音响、合肥高端会议室音响、多功能厅室灯光音响、合肥KTV灯光音箱、合肥学校广播音响、合肥高端私人5.1 7.1 7.2影K合肥高端别墅音响、合肥酒吧灯光音响、合肥酒店灯光音响、会议音响系统、影院音响、舞台音响工程、牌凭借优质的专业音响设备和完善的音响设计方案完成了大量有影响力的音响工程,联系热线13966712359,欢迎咨询!