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关于扬声器系统与功率放大器的匹配建议

有的朋友或许对扬声器系统与功率放大器的搭配感到困惑,通常功率放大器与扬声器系统的4大匹配要素(1、阻抗匹配,2、功率匹配,3、阻尼系数匹配,4、音色匹配)中,阻抗匹配及功率匹配更为重要,被排在前两位。
对于阻抗匹配要素,我们常常会发现在许多功率放大器的参数表上标注了在不同阻抗负载上的额定输出功率,比如:
2欧姆×2 X瓦特
4欧姆×2 X瓦特
8欧姆×2 X瓦特

4欧姆×2 X瓦特
8欧姆×2 X瓦特
其中的2欧姆或4欧姆即为某功率放大器的最小负载阻抗,最小负载阻抗间接表示了功率放大器在理想条件下(如:理想的温度环境及散热条件等)末级功率放大管的上限电流承受能力,因此在进行功率放大器与扬声器系统的阻抗匹配时,最佳匹配原则是负载阻抗尽量不要小于2倍的功率放大器最小负载阻抗,底线匹配原则是严禁小于功率放大器最小负载阻抗(当然,这并不表示一定会导致功率放大器出现故障,而是导致功率放大器罢工、损坏的几率将大大增高)。 
例1:
某功率放大器的基本技术规格为:
2欧姆×2 X瓦特
4欧姆×2 X瓦特
8欧姆×2 X瓦特
建议以4欧姆×2 X瓦特作为参数匹配的参考底线。
例2:
某功率放大器的基本技术规格为:
4欧姆×2 X瓦特
8欧姆×2 X瓦特
建议以8欧姆×2 X瓦特作为参数匹配的参考底线。
这样功率放大设备即能长期安全运行。
现实中,一些功率放大器在运行一定时间之后出现的无信号输出、甚至功率放大管损坏等问题,根源基本是因负载阻抗较小导致热量累积速度加快的问题(原因2:设备安装环境散热条件不良),当发热速度大于散热速度时,即可能出现上述问题。(注意:无论功率放大器的负载是采用并联、串联、还是混联的方式,对于功率放大器只面对一个负载阻抗,通过电学公式计算或测量即可得知)。
对于功率匹配要素,推荐功率放大器(附注:主要是最常见的晶体管功率放大器)的额定输出功率为扬声器系统额定功率的1.5~2倍,这主要是以音乐扩声作为参考。如果是以语言扩声为主,则以1.2倍左右为佳。之所以建议适当大于扬声器系统的额定功率,目的是为了表现可用的动态留有足够的余量空间,换句更通俗的话说,就是为了避免当偶尔超出扬声器系统的额定功率时,功率放大器出现削波失真(直流成分),进而导致扬声器损坏。(注意:无论功率放大器的负载是采用并联、串联、还是混联的方式,对于功率放大器只面对一个负载功率,通过电学公式计算即可得知)。
当然,我们也可以采用更大倍数的功率来搭配系统,但是至少有3点问题:1、投入费用会随之增高;2、在操作人员对系统参数不了解的情况下,由于误操作导致扬声器系统过载的几率也会大大增加;3、没有实际意义。
这里需要提示的是,无论您遵循哪种匹配原则,在实际应用中,仍需要加入限制器,并设置合理数据,目的是在一定范围内有效保护扬声器系统长期运行的安全。
提到功率匹配这个话题,有必要纠正一个认识误区,我们常常会听到这样的表达,讲某某功率放大器推不动某某扬声器系统,需要搭配1.5倍以上的功率放大器才推的动。实际上扬声器系统是否易推动不是取决于功率放大器的功率大小,而是取决于扬声器系统的灵敏度或转换效率。例如:有两只扬声器系统,灵敏度分别为80dB、100dB,额定功率均为100W,那么在轴向1m的距离上,要得到100dB声压级,80dB灵敏度的扬声器系统需要输入100W,而100dB灵敏度的扬声器系统只需要输入1W。计算公式如下:
80+10Lg100-20Lg1=100+10Lg1-20Lg1=100dB 
简而言之,扬声器系统是否易驱动,取决于扬声器系统的灵敏度。扬声器系统是否能够发挥足够的动态特性,取决于功率放大器的功率余量。
附注:
在实际应用中,还有另一种情况需要单独提出,就是扬声器系统的阻抗,亦会“影响到扬声器系统是否易驱动”,之所以单独提出来,是因为这只是一个假象或者说错觉。
例如:给8Ω负载输入2.83V,电流为2.83÷8=0.35A,功率为2.83²÷8=1W,给4Ω负载输入2.83V,电流为2.83÷4=0.71A,功率为2.83²÷4=2W,结果很显然:功率放大器的输出电压并未改变,由于负载阻抗减半,电流翻倍,输出功率翻倍(当大功率输出时并非线性增加,旨在便于计算),声压级增加了3dB,从本质上讲,扬声器本身的特性并无变化,变化的是功率放大器的输出功率。

2019年10月21日 12:36
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