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功放知多一点点

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发表于 2010-7-8 10:21:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
文/李英立

            扬声器能够发出声音,基于有音频讯号输入,问题是扬声器工作效率很低,一般不高于5%;而号角式顶多也不超过25%,那就是说音频讯号需要附加上电能,促使扬声器振膜运动,转换成声能。
        心水清的朋友会问,为何功放内部动作是直流电而非交流电?其主因很简单,由于市电(交流电)要通过很长很长的路径,才能送进屋内音响系统,途中无可避免感染许多杂讯;噪声相当大,最终降低声音传真度。功放将输入的交流电变换汤不换药成直流电,其间通过滤波电容器、整流器及稳压装置,藉此产生平滑无脉冲及充沛的电能予音频讯号使用。

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 楼主| 发表于 2010-7-8 10:22:52 | 显示全部楼层
        功放供电设计既是那么繁复,处处关卡,就有厂家研究采用蓄电池供电的功放,此等功放最不方便的是每隔一段使用时间需再行充电,周而复始,倘若一边充电一边开声,音效稍差。事实上,平滑干净的电能对于声音来说很有裨益的,但这并非导致靓声的单一手段,像整体电路及机体结构,同时起着相关作用,发烧友不容忽视。
        不少高级功放作分体式设计(但不是绝对必要),也有在机体内安装多于一只牛的,然后是各级电路独立供电。然而电源变压器数量是否越多越好?大型立体声功放每声道采用一只大牛、CD机内之数码及模拟电路各用上一只牛,这些都是合理而有效的设计。倘若电源功率容量不变,却把一只牛分成七只细牛去供应七个声道用,这对于声音来说并无好处,甚至会带来负面影响,只因为这样变压器的容量太小,很易因饱和引起失真。

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 楼主| 发表于 2010-7-8 10:25:14 | 显示全部楼层
        就这个问题我可试举一个例子,好让大家较容易理解。比方说这里有两部汽车,分别为990CC与3500CC的,二者在直路、上坡、下坡及拐弯进行比试,您认为哪一部车行驶得更畅顺、更稳定?话说回来,既然电源部分(包括变压器及滤波电容器)需具规模,那么究竟要有多大才够?说来很有趣,似乎没有一本教科书明文规定这方面的数据,有的只是一个粗略的计算方法而已。
        有研究指出,一台100W输出的功放,为能同时满足晶体管及滤波电容器所需,在最耗电的情况下变压器功率容量最低限度要有800W,也就是其功率耗值的一半,这是由于在持续性的大电流抽取下,电容器不断要充电,而充电所需时间慢于抽取的时间,倘若二者规模不够,那就会引起电流不足及电压下降现象,声音不脚软才怪。又有研究指出,另一种计算方法是变压器的功率容量最好能达到其额定输出功率的十倍之数!另外,功放需配置多对晶体管及超大容量滤波电容器,皆因要满足低阻抗变化的扬声器,例子是功放能于2欧姆负载下输出是8欧姆时的四倍电流量!倘若产品规格上没有标明2欧姆的负载下输出多少,那就代表它不能获得相应的功率输出倍数,甚至不宜使用于这么低阻抗负载条件下。

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 楼主| 发表于 2010-7-8 10:54:58 | 显示全部楼层
        最近,我跟一家功放厂家讨论功放功率设计,他们认为整个音响工业面临的问题是大家都集中精力制造更大的推出功率,但实际上功放有多少时间会使用全功率?即使是功放让扬声器发出很大的音量,那也只不过用了功放十分一的瓦数而已,故此他们应考虑实际情况,只生产瓦数不太大的功放。话虽如此,它们一台125W新款两件头立体声后级的电源部分,规模依然大得吓人,这包括一只大环牛外加超过50万微法电容值电容器!并给其瞬间动态能力,相当利害!话说回头,究竟功放功率要多大才够,那要看扬声器的驱动力要求与聆听空间容积大小而定,我就曾经历过功放输出瞬间接近2kW的时候,那来自扬声器的气浪是扑面而来。
        谈到推动力,究竟一台功放的输出是怎样计算?其法是根据额定失真来确定。比方说功放的谐波失真究竟是限制于5%还是0.01%以内之类,而当中的分别可大。这就是说假定厂家愿意把功放失真数值限定于不超过0.01%,那么量度出来的额定功率输出必定远低于5%那一台。

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 楼主| 发表于 2010-7-8 11:20:33 | 显示全部楼层
        量度功率问题还不止此,厂家还需要考虑这输出功率究竟可以维持多少时间?据悉有厂家规定量度时间为一分钟,而要求更严的会把时间延长,但没有规定;也可趁此机会测试功放工作稳定性能。至于量度功率输出设定于哪个频率?这一般采取1kHz,原因是该频段功放输出较大,人耳也敏感,亦有严格的采取全频(20Hz-20kHz)的。那就是说,在不同的要求下,功放输出量度起来分别很大。这是切切实实用高昂成本换取回来的效益。
        在实际应用下,由于音乐不是永远或长期处于峰值状态,故量度功放输出等又衍生出那所谓音乐功率,这是取功放于短时间内能提取之瞬态功率输出,其数值相对于持续输出当然要大得多,在这里也就不再赘言了。


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 楼主| 发表于 2010-7-8 11:22:57 | 显示全部楼层
        有些由于扬声器工作效率低,吃电流或聆听空间增大了,家中用开的功放输出不够了,倘若后者能以BTL桥式工作,理论上可以提高功率输出达四倍,那就是说一台每声道100W的立体声功放摇身变成单声道400W之值!其工作原理是把两路功放之CCL电路接成一路BTL差动式放大,争取到双倍的输出电压;又由于功放的输出功率比是输出电压的平方,逐输出功率骤增至原有的四倍之数。这个当然在实际使用下,所量度出来的数值还达不到四倍,就是推动力明显加强,而声音相对汹涌、厚重,甚至粗糙一些也说不定。我再试举一个实例,比如说由美国NS(国家半导体公司)生产的LM12CL放大集成电路,6欧姆负载时;立体声输出为200W×2,当档式工作时,8Ω负载达到单声道300W之数。
        换言之,功放(包括前级)的作用是把信号放大及提供扬声器充裕的功率,而又能保持二者都不会产生过大的失真。这个时候,功放输出功率若能保留有五倍以上的功率余度,方能保证几乎在任何情况下,声音都不会出现削波情况。

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发表于 2010-7-12 10:44:32 | 显示全部楼层
学习了......

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发表于 2010-7-16 16:13:56 | 显示全部楼层
继续学习

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发表于 2010-8-25 13:24:31 | 显示全部楼层
CD机,马兰士8003 箱子JBL 4312D。功放????请楼主帮我选个功放!!!谢谢

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发表于 2010-9-3 13:46:44 | 显示全部楼层
这种知识知道多一点有好处
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