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擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

　　1.4揚(yáng)聲器的最大聲壓級(jí)

　　揚(yáng)聲器的最大聲壓級(jí)是指聽音點(diǎn)在距離揚(yáng)聲器1m處，且在揚(yáng)聲器的聲輻射軸線上時(shí)，揚(yáng)聲器所發(fā)出的最大聲壓級(jí)。

　　(1)揚(yáng)聲器最大聲壓級(jí)=揚(yáng)聲器靈敏度+10lg(揚(yáng)聲器的峰值功率)，也可以寫成揚(yáng)聲器最大聲壓級(jí)=揚(yáng)聲器靈敏度+l0lg(揚(yáng)聲器的噪聲功率)+6 dB。

　　(2)根據(jù)前面講過(guò)的平方反比定律，在聽音點(diǎn)距離揚(yáng)聲器為D(m)，且在揚(yáng)聲器的聲輻射軸線上時(shí)，可得自由聲場(chǎng)計(jì)算公式：LP=S+10lg W-20lgD。LP為聽音點(diǎn)的聲壓級(jí)，W為輸出給揚(yáng)聲器的電功率，S為揚(yáng)聲器的靈敏度，D為揚(yáng)聲器前Im處到聽音點(diǎn)的距離。

　　如果在一個(gè)供聲區(qū)內(nèi)有Ⅳ個(gè)揚(yáng)聲器，那么上式中還要增加10lgN，即LP+10lg W+10lgN-201gD。

　　1.5揚(yáng)聲器的額定阻抗

　　是指在某一段規(guī)定頻段內(nèi)對(duì)音頻信號(hào)所呈現(xiàn)的阻抗值。揚(yáng)聲器與功放相配接的阻抗值最常見的有8Ω、4Ω和16Ω。

　　1.6功放的輸出功率

　　過(guò)去功放輸出功率的標(biāo)法五花八門，有RMS功率、MPO功率、PMPO功率等。現(xiàn)在國(guó)際上已經(jīng)規(guī)范了功放輸出功率的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

　　1)FTC功率

　　聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)(FTC)頒布了以輸入信號(hào)為20 Hz～20 kHz正弦波掃頻、失真低于0.1%的長(zhǎng)期連續(xù)平均功率測(cè)試法。在這種標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)試得出的功率稱為功率放大器的“長(zhǎng)期連續(xù)平均功率”。

　　2)EIA功率

　　以輸入信號(hào)為1 kHz正弦波、失真低于0.1%的長(zhǎng)期連續(xù)平均功率測(cè)試法。在這種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試下得出的功率放大器輸出功率要比FTC標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)得的輸出功率稍微高一點(diǎn)，稱為“最大平均功率”。以其他方式標(biāo)稱的功率都視為非標(biāo)。

　　3)功放輸出功率與揚(yáng)聲器阻抗

　　功放輸出功率的大小會(huì)隨著連接揚(yáng)聲器阻抗的不同而改變，連接揚(yáng)聲器的阻抗越小，功放的輸出功率越大，但過(guò)小的揚(yáng)聲器阻抗會(huì)使電流過(guò)大而燒毀功放。國(guó)外頂級(jí)功放廠商如QSC、Crown、Crest Audio、LAB.Guppen等生產(chǎn)的高檔功放，在雙聲道連接時(shí)，其連接音箱的阻抗一般不能小于2Ω，單聲道橋接時(shí)一般不能小于4Ω；國(guó)內(nèi)功放在雙聲道連接時(shí)，音箱阻抗一般不能小于4Ω，單聲道橋接時(shí)一般不能小于8Ω。

　　1.7功放與揚(yáng)聲器的功率匹配

　　最佳匹配原則是選用功放的峰值功率要等于揚(yáng)聲器的峰值功率。功放的功率是通過(guò)電壓算出來(lái)的。交流電中，，因此峰值功率=2倍RMS功率。一臺(tái)功放的連續(xù)FTC功率容量，允許其峰值超過(guò)連續(xù)功率3 dB，也就是說(shuō)一臺(tái)功放允許其峰值功率為FTC連續(xù)功率的2倍。這點(diǎn)是功率放大器與揚(yáng)聲器功率匹配的關(guān)鍵。例如一個(gè)揚(yáng)聲器的噪聲功率為250 W，則它的峰值功率為1000 W。同樣，一臺(tái)功放的連續(xù)FTC功率為500W，其峰值功率為1000W。因此，如果一臺(tái)功放能夠提供1000W的峰值功率，則要求它的連續(xù)FTC功率為500 W。換言之，如果功放要達(dá)到揚(yáng)聲器的峰值功率容量，則要求功放的連續(xù)FTC功率2倍于音箱的噪聲功率。因此在阻抗匹配的前提下，選用功放的FTC功率應(yīng)該2倍于揚(yáng)聲器的噪聲功率。

　　1.8功放的輸入靈敏度(Input Sensitivity)

　　一臺(tái)功放能接受的最大輸入電壓稱為輸入靈敏度，如果輸入電壓超過(guò)了最大輸入電壓，功放的輸出容量也將會(huì)超出最大范圍，并產(chǎn)生較大的失真。

　　1）輸入靈敏度的選擇

　　較為高檔的功放，后面板有輸入靈敏度選擇開關(guān)，輸入靈敏度的標(biāo)法一般有2種。例如Crown MA3600VZ功放，國(guó)際版的輸出功率為965 W(8Ω)，后面板輸入靈敏度選擇有0.775 V、1.4 V和26 dB這3個(gè)選擇。當(dāng)開關(guān)選擇在0.775 V時(shí)，說(shuō)明當(dāng)輸入功放的電壓達(dá)到0.775 V，且功放輸入增益衰減旋鈕打到最大位置（無(wú)衰減）時(shí)，功放處于滿功率運(yùn)行狀態(tài)。同樣當(dāng)開關(guān)選擇在1.4V時(shí)，說(shuō)明當(dāng)輸入功放的電壓達(dá)到1.4 V，且功放輸入增益衰減旋鈕打到最大位置（無(wú)衰減）時(shí)，功放處于滿功率運(yùn)行狀態(tài)。把0.775 V和1.4 V換算成電壓分貝值分別為0 dB和5.1 dB。26 dB標(biāo)準(zhǔn)的寫法是20×26 dB。20×指的是功放的功率電壓從輸入到輸出放大了20倍；26 dB指的是當(dāng)輸入電平為0dB時(shí)，此時(shí)功放的增益為26 dB。如果選擇輸入靈敏度開關(guān)位于26 dB，此時(shí)功放滿功率運(yùn)行的輸入電壓值和電壓分貝值應(yīng)為多少呢？有2種計(jì)算方法。

　　(1)首先計(jì)算出這臺(tái)功放總的增益值 ，則滿功率輸入電平為41-26=15.09 dB，換算成輸入電壓值為4.4V。

　　(2)當(dāng)功放靈敏度選擇開關(guān)置于26 dB時(shí)，此刻功放功率電壓的放大倍數(shù)是20倍。先求出這臺(tái)功放的功率電壓，然后算出輸入端的電壓值為87.86÷20=4.4 V，換算成電壓分貝值為。

　　說(shuō)明一下為什么當(dāng)功放靈敏度選擇開關(guān)置于26 dB時(shí)功放的放大倍數(shù)是20倍。記住公式20lg(電壓放大倍數(shù))=電壓增益，電壓放大倍數(shù)=輸出電壓／輸入電壓。20×(26 dB)、40×(32 dB)、64×(36 dB)等這些數(shù)值就是這樣算出來(lái)的。

　　圖2是QSC RMX4050HD功率放大器的輸入增益衰減旋鈕。

圖2 QSC RMX4050HD功率放大器輸入增益衰減旋鈕

　　其實(shí)只要看到輸入增益衰減旋鈕就已經(jīng)知道這臺(tái)功放的電壓放大倍數(shù)。20lg(電壓放大倍數(shù))=36，電壓放大倍數(shù)=63.1倍～64倍，查看使用手冊(cè)得知這臺(tái)功放的輸入靈敏度沒(méi)有可選擇開關(guān)，固定為1.25V。知道了這些其實(shí)不看說(shuō)明書上的輸出功率也可以計(jì)算出來(lái)。QSC RMX4050HD功放的功率電壓為1.25×65=80V， ，即負(fù)載為8Ω阻抗時(shí)，功放的輸出功率為800 W；再用1.6系數(shù)法可知負(fù)載阻抗為4Ω時(shí)，功放的輸出功率約為1280 W；橋接功率可以乘以3.2，約為2 560 W(8 Ω)。最后比對(duì)一下使用手冊(cè)中的技術(shù)參數(shù)。

　　在功放輸入靈敏度方面，做得最出色的當(dāng)屬瑞典的頂級(jí)品牌LAB．Guppen。圖3為FP6400功放的后面板，可以看見正中有一排藍(lán)白色的DIP開關(guān)，這就是調(diào)整功放輸出模式和輸入靈敏度的選擇開關(guān)。

圖3 FP6400功放后面板

　　這臺(tái)功放的輸入靈敏度有8擋可調(diào)，從20～41 dB。按照前面說(shuō)過(guò)的方法很容易就可以計(jì)算出當(dāng)DIP開關(guān)位于這8擋的任意一擋時(shí)，功放的電壓放大倍數(shù)和削波輸入電平。FP6400負(fù)載阻抗為8Ω時(shí)FTC輸出功率為1280 W。表2給出的是這8擋輸入靈敏度分別對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)及削波輸入電平(8Ω)。

表2輸入靈敏度對(duì)應(yīng)的削波輸入電平

　　2)輸入增益衰減旋鈕和限幅閾值的設(shè)置

　　過(guò)去國(guó)內(nèi)音響界一直在爭(zhēng)論功放的輸入增益衰減旋鈕應(yīng)該置于最大位置還是不應(yīng)該打到最大位置。其實(shí)只要搞懂了如何正確設(shè)置功放的輸入靈敏度選擇開關(guān)，還有如何正確選擇功放，使其輸出功率與揚(yáng)聲器的功率相匹配這兩大問(wèn)題，答案就很明顯了。此外，壓限器的限幅閾值要以功放輸入靈敏度為前提來(lái)進(jìn)行調(diào)整，基本方法是限幅閾值至少不能低于使功放達(dá)到滿功率工作狀態(tài)時(shí)所需的輸入電平值，如果使用的是國(guó)外優(yōu)質(zhì)功放（符合FTC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)），可以將限幅閾值調(diào)至比滿功率輸入電平值高2—3 dB。因?yàn)榉�合FTC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的功放允許其峰值功率超過(guò)連續(xù)功率3 dB，這3 dB稱為功放的頭頂空間(Headroom)。如果功放的使用手冊(cè)參數(shù)中已標(biāo)明Headroom值的大小，則限幅閾值增加的電平值要以使用手冊(cè)上的參數(shù)為準(zhǔn)，如上面提到的QSC RMX4050HD功率放大器的Headroom為2 dB。對(duì)于輸入靈敏度為固定值的功放（無(wú)輸入靈敏度選擇功能），如果需要衰減功放的輸入增益衰減旋鈕，旋鈕衰減多少個(gè)dB，壓限器限幅閾值就要相應(yīng)提高多少個(gè)dB。

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