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| 擴聲系統設計的要點 |
更新時間：2011-1-19 11:59:36
（ 編輯：葛亮 ）
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內容導航：
擴聲系統設計的要點
1.4揚聲器的最大聲壓級
揚聲器的最大聲壓級是指聽音點在距離揚聲器1m處，且在揚聲器的聲輻射軸線上時，揚聲器所發出的最大聲壓級。
(1)揚聲器最大聲壓級=揚聲器靈敏度+10lg(揚聲器的峰值功率)，也可以寫成揚聲器最大聲壓級=揚聲器靈敏度+l0lg(揚聲器的噪聲功率)+6 dB。
(2)根據前面講過的平方反比定律，在聽音點距離揚聲器為D(m)，且在揚聲器的聲輻射軸線上時，可得自由聲場計算公式：LP=S+10lg W-20lgD。LP為聽音點的聲壓級，W為輸出給揚聲器的電功率，S為揚聲器的靈敏度，D為揚聲器前Im處到聽音點的距離。
如果在一個供聲區內有Ⅳ個揚聲器，那么上式中還要增加10lgN，即LP+10lg W+10lgN-201gD。
1.5揚聲器的額定阻抗
是指在某一段規定頻段內對音頻信號所呈現的阻抗值。揚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
過去功放輸出功率的標法五花八門，有RMS功率、MPO功率、PMPO功率等。現在國際上已經規范了功放輸出功率的測試標準。
1)FTC功率
聯邦貿易委員會(FTC)頒布了以輸入信號為20 Hz～20 kHz正弦波掃頻、失真低于0.1%的長期連續平均功率測試法。在這種標準下測試得出的功率稱為功率放大器的“長期連續平均功率”。
2)EIA功率
以輸入信號為1 kHz正弦波、失真低于0.1%的長期連續平均功率測試法。在這種標準測試下得出的功率放大器輸出功率要比FTC標準下測得的輸出功率稍微高一點，稱為“最大平均功率”。以其他方式標稱的功率都視為非標。
3)功放輸出功率與揚聲器阻抗
功放輸出功率的大小會隨著連接揚聲器阻抗的不同而改變，連接揚聲器的阻抗越小，功放的輸出功率越大，但過小的揚聲器阻抗會使電流過大而燒毀功放。國外頂級功放廠商如QSC、Crown、Crest Audio、LAB.Guppen等生產的高檔功放，在雙聲道連接時，其連接音箱的阻抗一般不能小于2Ω，單聲道橋接時一般不能小于4Ω；國內功放在雙聲道連接時，音箱阻抗一般不能小于4Ω，單聲道橋接時一般不能小于8Ω。
1.7功放與揚聲器的功率匹配
最佳匹配原則是選用功放的峰值功率要等于揚聲器的峰值功率。功放的功率是通過電壓算出來的。交流電中，，因此峰值功率=2倍RMS功率。一臺功放的連續FTC功率容量，允許其峰值超過連續功率3 dB，也就是說一臺功放允許其峰值功率為FTC連續功率的2倍。這點是功率放大器與揚聲器功率匹配的關鍵。例如一個揚聲器的噪聲功率為250 W，則它的峰值功率為1000 W。同樣，一臺功放的連續FTC功率為500W，其峰值功率為1000W。因此，如果一臺功放能夠提供1000W的峰值功率，則要求它的連續FTC功率為500 W。換言之，如果功放要達到揚聲器的峰值功率容量，則要求功放的連續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功率應該2倍于揚聲器的噪聲功率。
1.8功放的輸入靈敏度(Input Sensitivity)
一臺功放能接受的最大輸入電壓稱為輸入靈敏度，如果輸入電壓超過了最大輸入電壓，功放的輸出容量也將會超出最大范圍，并產生較大的失真。
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，輸入靈敏度的標法一般有2種。例如Crown MA3600VZ功放，國際版的輸出功率為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個選擇。當開關選擇在0.775 V時，說明當輸入功放的電壓達到0.775 V，且功放輸入增益衰減旋鈕打到最大位置（無衰減）時，功放處于滿功率運行狀態。同樣當開關選擇在1.4V時，說明當輸入功放的電壓達到1.4 V，且功放輸入增益衰減旋鈕打到最大位置（無衰減）時，功放處于滿功率運行狀態。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標準的寫法是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指的是當輸入電平為0dB時，此時功放的增益為26 dB。如果選擇輸入靈敏度開關位于26 dB，此時功放滿功率運行的輸入電壓值和電壓分貝值應為多少呢？有2種計算方法。
(1)首先計算出這臺功放總的增益值 ，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)當功放靈敏度選擇開關置于26 dB時，此刻功放功率電壓的放大倍數是20倍。先求出這臺功放的功率電壓，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。
說明一下為什么當功放靈敏度選擇開關置于26 dB時功放的放大倍數是20倍。記住公式20lg(電壓放大倍數)=電壓增益，電壓放大倍數=輸出電壓／輸入電壓。20×(26 dB)、40×(32 dB)、64×(36 dB)等這些數值就是這樣算出來的。
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
其實只要看到輸入增益衰減旋鈕就已經知道這臺功放的電壓放大倍數。20lg(電壓放大倍數)=36，電壓放大倍數=63.1倍～64倍，查看使用手冊得知這臺功放的輸入靈敏度沒有可選擇開關，固定為1.25V。知道了這些其實不看說明書上的輸出功率也可以計算出來。QSC RMX4050HD功放的功率電壓為1.25×65=80V， ，即負載為8Ω阻抗時，功放的輸出功率為800 W；再用1.6系數法可知負載阻抗為4Ω時，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)。最后比對一下使用手冊中的技術參數。
在功放輸入靈敏度方面，做得最出色的當屬瑞典的頂級品牌LAB．Guppen。圖3為FP6400功放的后面板，可以看見正中有一排藍白色的DIP開關，這就是調整功放輸出模式和輸入靈敏度的選擇開關。
圖3 FP6400功放后面板
這臺功放的輸入靈敏度有8擋可調，從20～41 dB。按照前面說過的方法很容易就可以計算出當DIP開關位于這8擋的任意一擋時，功放的電壓放大倍數和削波輸入電平。FP6400負載阻抗為8Ω時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應的放大倍數及削波輸入電平(8Ω)。
表2輸入靈敏度對應的削波輸入電平
2)輸入增益衰減旋鈕和限幅閾值的設置
過去國內音響界一直在爭論功放的輸入增益衰減旋鈕應該置于最大位置還是不應該打到最大位置。其實只要搞懂了如何正確設置功放的輸入靈敏度選擇開關，還有如何正確選擇功放，使其輸出功率與揚聲器的功率相匹配這兩大問題，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進行調整，基本方法是限幅閾值至少不能低于使功放達到滿功率工作狀態時所需的輸入電平值，如果使用的是國外優質功放（符合FTC測試標準），可以將限幅閾值調至比滿功率輸入電平值高2—3 dB。因為符合FTC測試標準的功放允許其峰值功率超過連續功率3 dB，這3 dB稱為功放的頭頂空間(Headroom)。如果功放的使用手冊參數中已標明Headroom值的大小，則限幅閾值增加的電平值要以使用手冊上的參數為準，如上面提到的QSC RMX4050HD功率放大器的Headroom為2 dB。對于輸入靈敏度為固定值的功放（無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dB，壓限器限幅閾值就要相應提高多少個dB。
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文章來源：音響技術雜志社（葛亮）
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