的负载条件输出相应的功率。
需要注意的是,一般的功放都不能有最低负载阻抗限制,比如限制最低负载阻抗不能低于4Ω,那么你要是给这台功放单边输出端接上两只4Ω的音箱,总阻抗就是2Ω,低于功放最低负载阻抗了。这时候负载阻抗过低就会导致功放发发严重,产生不稳定的情况甚至烧毁,所以这点也要注意。
另外,功放还有一些特殊的工作模式,除了正常的双通道(STEREO)模式外,功放还有桥接单声道(BRIDGE MONO)和并联单声道(PARALLEL MONO)两种模式,通过背板开关切换。 桥接单声道模式一般用于手上现有的功放功率比较小,而音箱的功率比较大的情况。功放一量设置在桥接模式下,内部的两个放大电路就分别驱动信号的正负半周。把一台双通道功放变成一台单通道功放,输入一路信号,而通过两个输出通道的正极输出信号。
这种方式可以大大提高功放的输出电压,从而大幅度提高输出功率。比如一台8Ω负载下2×300W的功放,设置为桥接模式后,输出功率在负载为8Ω时可以达到目的单路900W左右。 这样可以利用手头上的小功率功放,满足驱动大功率音箱的要求。介是凡事都有利有弊,功放采用桥接模式会大大降低功放的阻尼系数,尤其是桥接以后推动低阻抗比如4Ω的音箱时,往往会出现一些令人无法接受的现象。在说明了这个问题之前,我们先了解一下什么是功放的阻尼系数。
阻尼系数(DΩmping Factor) 阻尼系数(DΩmping Factor,简称DF)是描述功放对音箱的控制力的一个参数。我们知道,音响信号是一种正负交变的交流信号,而音箱中的喇叭纸盆也随着信号正负交变而产生前后运动。如果功主对音箱的控制力好,信号正负每交变一次,喇叭纸盆就会按照信号的变化前后振动一次,这样就很好地把信号表现出来了。但是,如果功放对音箱的控制不好,信号每交变一次,喇叭纸盆却没有跟上步伐,那就会出现拖泥带水含混不清的情况了。
功放的阻尼系数不是一个固定的数值,它与几个因素有关,即功放自身的内阻、音箱线的线阴以及负载音箱的阻抗,阻尼系数的计算公式为: DF=负载音箱阻抗÷(功放内阻+音箱线线阻)
一般来说,专业功放的阻尼系数在8Ω负载的情况下大多为200~2000。阻尼系数适中,则低音松弛有度,延展性和弹性比较好;阻尼系数低,则低音拖泥带水,声音发散发浑,鼓声没有砰砰的感觉只有“嗡嗡“的声音;阻尼系数过高,则低音的延展性和弹性不好,低音变硬,细节丢失,鼓声有鼓皮过紧、”当当“的感觉。一般来说,专业功放的阻尼系数在400~1000(8Ω)范围内比较合适。
例如1台阻尼系数为400(8Ω)的功放,忽略音箱线的线阻,我们可以计算出这台功放单边放大电路的内阻为:
功放内阻=负载阻抗÷阻尼系数=8÷400=0.02Ω
现在接上面的讲解,为什么说功放桥接推低阻抗音箱时可能会出现令人无法接受的情况呢? 当功放桥接的时候,内部的两个电路一起使用,其内阻等于两边放大电路的内阻之和。以上面这台功放内阻为0.04Ω,负载一只4Ω的音箱,那么此时的阻隔尼系数就为: DF÷0.04=100
大家看到了吧,这种情况下,阻尼系数大大降低;如果加上音箱线的线阻,阻尼系数就可能下降到一个令人吃惊的低水平。
音箱线的线阻=(铜的电阻率÷线的截面积×2倍的线长度(米),铜的电阻率是0.017Ω/㎜2?m。你可以算算你用的音箱线的线阻,阻尼系数低加上线阻又大,就会出现低音不受控制,声音发散发浑、有气无力的情况,而且这种情况无法通过其他手段控制。所以一般情况下尽量不要采用桥接模式的功放驱动低阻抗的低音音箱。
功放的并联单声道模式(PARALLEL MONO)没有什么特别之处,只是功放内部把信号输入端
并联起来。这样只需要给功放输入一路信号,功放的两个输出通道就会输出同样的信号来驱动音箱,其他特性不变,这种方式的优点就是在这种情况下可以节省一条信号线。 接下来把音箱和功放的一些技术指标的解释归纳总结一下:
输入功率(inpΩt power):为音箱内单元的承受功率,一般有额定功率(rms)最大承受功率(program)和峰值功率(peak)。其中额定功率是最准确的输入功率数据,其他两个名称只是表明音箱瞬间负荷能力。
阻抗(impedance):音箱单元的交流阻抗,一般为4Ω、8Ω和16Ω。实际用万用表测试的时候,测出来的不是音箱的交流阻抗,而是直流电阻,一般8Ω阻抗的音箱,直流电阻为6~7Ω。
频响范围(frequency range):音箱能播放的频率范围,一般标明的条件是-3dB情况下测试,比如,50-18000Hz@-3 dB,也有一些音箱是按照-10 dB情况测试的,比如,50~18000Hz@-10 dB,用dB测试比用-10 dB测试更加精确,同一只音箱,用前一个条件测量的频响范围要比后者更宽。
灵敏度(sensitivity):音箱输入1KW的功率,在距离音箱1m的距离上,音箱能发出的声压级大小。比如100 dB/W·m,就表示这个音箱在输入1W功率,距离音箱1m的距离上,产生的声压级是100 dB。灵敏度代表音箱把电功率转换成声功率的效率,灵敏度越高,这个效率就越高,灵敏度低的音箱给人的博学是“吃功率”。两个音箱对比,如果灵敏度相差3 dB,就表明灵敏度高的那只音箱的效率比灵敏度低的那只高一倍,同样的功率输入后,灵敏度高的那只音箱听起来更响。一般专业音箱的灵敏度在95~105 dB之间。 最大声压级输出和峰值声压级输出(SPLmax and SPLpeak):表明音箱在输入最大功率时,距离音箱1m距离上能发出的声压级。比如最大声压级为130 dB就意味着这个音箱满功率输入时,在1m距离上能产生130 dB的声压级。峰值声压级输出是音箱在短时间承受峰值输入功率(一般是额定输入功率的4倍)时,在1m距离上产生的声压级输出。最大声压级指标代表音箱的实际输出能力,两个音箱对比来说,最大声压级如果相差3 dB,那么输出高的一只比另一只高出一倍,一只顶两只。一般常用的专业音箱的最大声压级输出大多在120~140 dB之间,dB超过输出能力的音箱可以称为高声压音箱。 分小厮点(crossover point or X –over):由多个单元组成的全音频音箱内部,高频中频和低频单元之间分别工作在不同的频段,这些频段相互交叉结合的地方的频率就是分频频率,也叫分频点。比如一个二分颇感兴趣音箱的分频点是1800Hz,也就是说,音箱内部低音单元的工作频率在1800Hz以下,而高音单元的工作频率在1800Hz以上,分频点的设置是根据单元的特性和对音质的要求来决定的。如果使用主动分频,那么在电子分频器上分频点不要随意调整,否则容易烧毁单元。
主动分频与被动分频(bi-amp and passiver):主动分频也叫做外置分频(有源分频),就是音箱内部单元之间没有采用分频器,而是在音箱外部采用电子分频器将全音频的电信号分成高、低两个频段或高、中、低三个频段,然后把分好的频段的电信号送到各自独立的放大器,再由单独的放大器推动对应对如流喇叭单元。被动分频就是觉的音箱内部具有分频器的方式,也叫内置分频或无源分频,就是在音箱内部采用一个无源分频器把功放送来的全音频信号分出的高频段信号送给高频单元,把分出的低频段信号送给低频单元。这两种分频的目的都是一样,但效果有很大差别,主动分频可以获得失真更低、损耗更小的效果;无源分频由于存在损耗和干扰,因此一般都只能作为经济型产品。有些音箱可以切换主动或被动分频模式,适合不同要求和不同预算的客户。 覆盖范围(dispersion HxV):也叫指向性,一般表明音箱输出声压级在水平方向和垂直方向在与轴线向相比衰减6 dB时,音箱能覆盖的角度。 功放类参数
输出功率(output power):表明该功率放大器在一定负载下输出功率的大小,一般在苏州说明书上标明在8Ω负载,4Ω负载或2Ω负载状态下的输出功率,同时也会标明功放在桥接状态下,8Ω负载时或4Ω负载时的输出功率。这个输出功率表示功放的额定输出功率,而不是最大或者峰值输出功率。 负载阻抗(Load impedance):表明功放的负载能力,负载的阻抗越小,表明功放能通过的电流能力就越强,一般来说,大部分的功放最低负载阻抗为4Ω,品质好的功放最低负载一般为2Ω。双通道时能够负载4Ω的功放,在桥接状态下可以负载最低为8Ω;双通道时能够负载2Ω的功放,桥接状态下可以负载4Ω。桥接状态下只能负载8Ω的功放,不可以负载更低的阻抗,否则会造成功放因为电流过大而烧坏。 立体声(两路)模式(stereo mode or dual mode ):一般的功放内部具有两个独立的放大电路,可以分别接受两路不同的信号分别进行放大并输出,这种工作状态称为立体声(两路)模式。
桥接模式(bridge mode):桥接模式是利用功放内部的两个放大电路相互推挽,从而产生更大输出电压的方式。功放设定为桥接模式后,成为一台单声道放大器,只可以接受一路输入信号进行放大,输出端为两路功放输出的正端之间。 并联输入模式(parallel mode):此方式将功放的两路输入信号通道进行并联,只输入一路信号来同时驱动两个放大电路,两个输出端输出信号相同。 频响范围(frequency range):表明功放可以进行放大的工作频段,一般为20~20000Hz,一般在此数据后面有一个后缀,比如-1/+1 dB,这代表这个频率范围的误差或浮动范围,这数值越小,表明频率范围内的频响曲线更平直。如果功放的频响范围以- 3dB为测试条件,这个功放出来的声音可能就没有那么平直了。 总谐波失真(THD):表明功放工作时,由于电路不可避免的振荡或其他谐振而产生的二次三次谐波与实际输入信号叠加,在输出端输出的信号就不单纯是与输入信号完全相同的成分,而是包括了谐波成分的信号,这些多余出来的谐波成分与实际输入信号的对比,用百分比来表示就称为总谐波失真。一般来说,总谐波失真在1000Hz附近最小,所以大部分功放表明总谐波失真是1000Hz信号做测试的,但有些更严格的厂家也提供20~20000Hz范围内的总谐波失真数据。总谐波失真在1%以下,一般耳朵分辨不出来,超过就可以明显听出失真的成分。。这个总谐波失真的数值越小,音色就越纯净。一般产品的总谐波都小于1%@1KHz,这个数值越小,表明产品的品质越高。 互调失真(IMD):互调失真是由于功放内部的晶体管工作特性使正弦波形发生了畸变而产生的。互调失真的存在,直接影响到声音的音质。电子管放大器没有互调失真,所以一般来说晶体管放大器听起来感觉没有电子管功放那么柔和、舒服。一般互调失真的数值0.1%,这个功放的声音就会感觉生硬、发涩、不舒展。 共模抑制比(CMRR):共模抑制是用来衡量共模信号被放大器抑制程度的一个综合指标。这个参数一般用负值表示,比如dB,它也是严重影响放大器的音质的指标,此指标数值越小,功放的音质就越好。 阻尼系数(damping factor):这是功放内阻和负载阻抗的比值,阻尼系数=音箱的阻抗÷(功放的内阻+音箱线的阻抗).高阻尼系数的功放对音箱单元的控制能力加强,可以让音箱单元的反应更加接近功放输出信号的要求,但过高的阻尼系数将导致音箱的低频延展性变差,声音干硬。比较低的阻尼系数可以获得柔和的低音但过低的阻尼系数将造成低音变得拖沓、不干净一般的功放其阻尼系数在200~1000@8Ω之间。音箱线质量不好,线电阻同样会影响功放的阻尼系数,造成功放对音箱的控制力减弱,声音变散。 输入灵敏度(inputsensitivity)这是个电压概念,表明当功放达到满功率输出时,在输入端的信号电压的大小。一般的功放的输入灵敏度电压为0.775V(dB)~1.5V(+6dB)之间,
灵敏度电压越高,输入灵敏度越低。 信噪比(S/Nor SNR or Hum and Noise):指功放信号电压和本底噪声电压的比值。这个数值越大,表明功放的噪声越低。一般专业产品的信噪比都在100 dB左右,用正值标注时,越高越好;有些功放采用负值标注,这时,数值越低越好。 通道串挠(Crosstalk):意味着功放内部两个放大通道之间通过电路耦合产生的串音。此指标不好,一个声道的信号就会串到另外一个声道去,从而在另外一个通道产生不干净的声音,通道串挠的数值一般为-60 dB 左右。这个数值用负值标注时,数值越低,表示两个放大通道之间的分离度越高,声音越干净。
转换速率(Slew Rate):衡量放大器的响应速度一般是用电压转换速率,其定义是在1μs时间里电压升高幅度,如果以方波测量的话,则是电压由波升至波峰所需的时间,单位是V/μs,数值越大表示瞬态响应度越好,感觉声音的速度快,能量集中。专业功放的转换速率一般都可以做到40V/μs以上,转换速率低于20V/μs的功放出来的声音会感觉拖沓和发散。
高通滤波器(High Pass Filter or HPF):音响系统中,有时会有一些极低频的次声波(Infrasonic)信号夹杂在全音频信号当中,这些次声波信号人耳听不见,但是这种信号进入音箱,就会导致低音喇叭产生自激,并导致喇叭损坏,因此,有些功放内部装有次声波消除滤波器,一般是在后面板设置开关,可以在需要的时候切除无必要的30Hz或40Hz以下的频率,保护喇叭的安全。
限幅器(Limiter):这是功放的保护措施之一,在功放输入电压超过输入灵敏度电压时,对输入信号进行限幅,从而避免功放因为过高的输入电压产生削波失真。有些功放的限幅器是自动启动的,有些功放在后面板安装了限幅器启动开关来控制限幅器的启动状态。 接地开关(Ground Left ):功放的机箱一般与电源变压器屏蔽相连,功放机箱也具有接地端,但这个“地”与信号的“地”不同。当电源的接地端存在干扰时,打开接地开关让功放机箱的接地与之相接可以降低交流声干扰,如果电源地线没有干扰就不需要接通。 经过上面的讲解,大家对音箱和功放的匹配以及它们的参数一定有所了解了,接下来我们就要涉及系统中设备连接的问题了。 设备间的信号连接及信号传输方式 对于一个最基本的音响系统,设备间的连接和信号传输方式也是非常重要的基础工作,不正确的连接方式,往往会在后期造成一些不必要地的麻烦,比如有噪声啦、容易受干扰啦等等。 专业音响设备间的信号连接分为信号线和音箱线,信号线是在设备间传输低电平音频信号的,音箱线则是在功率放大器和音箱之间传递高电平音频电信号的。 我们首先来介绍信号线。 信号线由接插件和线材组成,音响设备之间的信号连接和传输方式一般有两种,即平衡式(BALANCE简称BAL)和非平衡式(UNBALANCE简称UNBAL)。
平衡式连接和信号传输:采用三端连接方式,信号线由内部的两根芯线及屏蔽层组成,音频信号的传输由两根芯线负责,而屏蔽层只负责屏蔽干扰。
用于平衡式传输的接插件有卡农(XLR0插头和直径?英寸(6.35㎜)大三芯(TRS)插头两种)。
一般卡农公插头(XLR-M)是用于信号输出的,卡农母插头(XLR-F)是用于信号输入的,而大三芯插头是可以作为信号输出或输出使用的。
标准的焊接方法是,卡农插头的2脚连接信号正极,3脚连接信号负极,1脚连接屏蔽层。 大三芯插头的连接方式为,插头的尖部连接信号正极,插头的环部连接信号负极,插头的外壳连接屏蔽层。
这种连接方式的特点是由于屏蔽层只负责屏蔽干扰而不负责信号传输,所以抗干扰的能力比
较强,能够实现较远距离传输。 目前,专业音响设备的内部电路信号接口基本上都是平衡式的接口,一般为卡农或者大三芯插座。对于专业音响设备之间的连接尽可能全部采用平衡式连接,以防止莫名其妙的信号干扰。
非平衡式连接和信号传输:采用两端连接方式,信号线由内部的一根芯线及屏蔽层组成,音频信号的传输由芯线和屏蔽层负责,芯线连接信号正极,而屏蔽层连接信号负极。
用于非平衡式传输的接插件有莲花(RCA)插头和大二芯(PHONE JACK)插头两种。
内部怎么焊接就不再重复了,参照大三芯插头焊接就是了。
非平衡式连接由于屏蔽层也用于信号传输所以比较容易受到外界干扰,一般不适用于信号的远距离传输。
由于大部分用在扩声工程上的音源设备(如CD机、DVD机及乐器等)本身输出端采用非平衡式输出,比如RCA莲花式输入插座或大二芯插座,所以非平衡式连接只适合在距离较 近的情况下用于音源设备与调音台之间的连接。 如果音源设备距离调音台的距离比较远(超过10m),那就需要采用DI-BOX9(引导盒)把非平衡转换为平衡式后再进行远距离传输。 在设备连接方面还有一种比较特殊的连接方式,这就是常在KTV场合出现的话筒与设备的连接方式,一般话筒的接口都为卡农式平衡接口,而卡拉OK前置放大器(前级)上的话筒输入口又多为大二芯非平衡式接口。这里就牵扯到平衡式非平衡式连接的问题了,这种情况下,在卡农头那边仍然按照2接+、3接-、1接屏蔽的方式焊接,而大二芯这头则把连接卡农头3脚夫的芯线和1脚层的屏蔽层相互短接后焊接在大二芯插头的套上。 有些人在焊接这类线的时候,还喜欢把卡农头的外壳与屏蔽层连接,但是这们容易出现一个问题如果这个房间的地线有问题(地线带电),地线上的电很容易通过屏蔽层传递到放射外壳上,在人的嘴唇接触到话筒外壳的时候人的嘴唇有发麻的感觉,所以建议不要让屏蔽层和卡农头的外壳相连。
目前常见的信号线线材多数都是双芯带屏蔽的线材,这种线材用于非平衡式连接线制作时,有些人喜欢把内部的两根芯线并联起来连接信号正极,而用屏蔽层连接信号负极,这种方法存在一定的误区。因为一般的信号线屏蔽层的材质一般没有芯线的材质好,在传输信号时的损耗较大。正确的方法是用其中一条芯线连接信号正极而把另一条芯线与屏蔽层并联后连接信号负极,这样可以有效降低信号在传输中的损耗。 下面我们来说说音箱线的问题。 音箱线是连接功放和音箱的连接线,目前大部分的音箱输入接口都采用由瑞士NEUTRIK公司发明的SPEAKON NL4型四芯音箱插座。一般的内置分频的全频音箱或超低音音箱产品大部分使用四芯插座里的1+和1-两个接点。和这种接口相连的是APEAKON NL4型四芯音箱插头,一般的音箱只需要把双芯音箱线与插头内的1+和1-接点相连即可,音箱线的另一端根据功放输出端的形式拖把接插件。有些功放是采用SPEAKON NL4型音箱插座输出信号的,也是使用1+和1-接点;有些功放采用接线柱的形式,可以采用双芯香蕉插头连接或直接采用压线的方式。音箱的1+接点与功放输出的正极相连,而音箱的1-接点与功放输出的负极相连,音箱线的两端线头要用焊锡焊好。 了解了信号连接和传输方式之后,我们就可以开始连接设备了。调音台与功率放大器都属于专业设备,其接口都为平衡式连接,把调音台的主输出通道MAIN OUT 和功放的INPUT接口使用信号线连接起来即可,至于使用什么样的接插件,则根据设备上的信号插座来决定。 现在面临的问题是音源设备与调音台输入通道的连接,一般的调音台输入通道都具有两种信号接口,即MIC IN话筒输入通道和LINE IN线路输入通道。