音箱需要多大的功放功率?

需要多大功率的功放來推動(dòng)特定揚(yáng)聲器?這個(gè)問題沒有確切答案。實(shí)際上,在為揚(yáng)聲器選擇功放功率時(shí),需要考慮三個(gè)不同因素。

1、了解揚(yáng)聲器功率

例如,某些音箱參數(shù)表上的功率值表明,該揚(yáng)聲器已經(jīng)通過標(biāo)準(zhǔn)功率測試。在這個(gè)測試中,揚(yáng)聲器被“操作”至受損或故障。測試得到的額定功率值將作為對比點(diǎn),與其它揚(yáng)聲器的額定功率相比較。該值并不一定需要與功放的最佳額定功率相對應(yīng),也不用以衡量在真實(shí)操作條件下應(yīng)該使用的“安全”功放功率。

討論:

音箱功率測試的主要目的,是了解揚(yáng)聲器熱功率處理的極限。在信號持續(xù)輸入(以RMS電壓衡量)的情況下,由于熱量而造成揚(yáng)聲器永久損害或故障的臨界點(diǎn)即揚(yáng)聲器的熱功率處理極限。在這個(gè)測試中,揚(yáng)聲器也被輸入了峰值信號電平,該電平比輸入信號的RMS電平高6 dB。從某種程度來說,這些峰值電平測試了揚(yáng)聲器的峰值功率處理能力。

音箱功率

用以測試全頻揚(yáng)聲器的粉紅噪聲信號被塑造為標(biāo)準(zhǔn)的EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會(huì))頻率響應(yīng)形狀,它模擬了典型音樂節(jié)目的平均頻響形狀。

然而,這個(gè)經(jīng)過塑形的粉紅噪聲信號不能代表所有真實(shí)的音頻信號。自然,揚(yáng)聲器對它的反應(yīng)與揚(yáng)聲器對真實(shí)音頻信號的反應(yīng)也不能等同。一般就熱極限而言,揚(yáng)聲器在重現(xiàn)這種粉紅噪聲信號時(shí),比重現(xiàn)典型的音樂或語音信號要承受更多負(fù)荷。但是,有些音頻信號--如搖滾和舞蹈音樂,甚至一些古典音樂--會(huì)比被塑形的粉紅噪聲信號給揚(yáng)聲器帶來更多負(fù)荷。

由于沒有通用的標(biāo)準(zhǔn),大部分的專業(yè)揚(yáng)聲器制造商使用不同的測試方法得到功率參數(shù)。令人驚訝的是,盡管測試方法不同,有時(shí)得到的結(jié)果卻很接近。這些值很不一樣,有熱功率、持續(xù)功率、RMS功率、AES功率和EIA功率等。這些功率值的差異主要源于測試方法或測試器材不同,而非揚(yáng)聲器的功率處理能力有事實(shí)上的差別。因此,功率因數(shù)在±1.5左右的揚(yáng)聲器可被視為擁有同樣的處理能力。±1.5左右的因數(shù)大約等同于±1.5dB的輸出容差。比如,一只額定功率為600W的揚(yáng)聲器和一只額定功率為900W的揚(yáng)聲器,它們在處理真實(shí)音頻信號的功率時(shí),容量很可能是一致的。

請注意

“音樂”、“節(jié)目”、“峰值”或類似的功率值通常是熱功率值(或RMS與持續(xù)功率等)的兩倍或多倍。但是,這些值很少是經(jīng)過事實(shí)測量得出的值。通常,這些功率值只表明,揚(yáng)聲器可以處理高于最大額定熱功率限制的峰值輸入。

2、選擇合適額定功率的功放

應(yīng)根據(jù)所需的聲音電平和音頻信號的類型,為揚(yáng)聲器挑選合適額定功率的功放。

討論:

不要將標(biāo)明的額定功率與所能達(dá)到的最大聲音電平混為一談。最大輸出是功放功率和揚(yáng)聲器靈敏度的函數(shù)。因此,一只靈敏度為97dB(1W@1M)、使用100W功放的揚(yáng)聲器與一只靈敏度為94dB、功放功率為200W的揚(yáng)聲器,具有同樣的最大輸出。

揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器,尤其是壓縮驅(qū)動(dòng)器,通常比功率測試中的驅(qū)動(dòng)器能更好地承受瞬間峰值功率。像打擊樂這樣的動(dòng)態(tài)音頻信號具有很高的瞬間峰值電平;而像語言這樣的音頻信號,電平則在不斷發(fā)生改變。為了充分利用揚(yáng)聲器的峰值處理功能并避免功放發(fā)生削波,應(yīng)選用額定功率大于揚(yáng)聲器功率的功放來重現(xiàn)音頻信號的峰值電平。

而對于低動(dòng)態(tài)的音頻信號,如重金屬搖滾和高壓縮音樂,可能需要額定功率小于揚(yáng)聲器功率的功放,避免給揚(yáng)聲器的熱功率處理帶來太大的負(fù)荷。

另外,有時(shí)可能使用500W持續(xù)功率(或RMS功率)的揚(yáng)聲器重現(xiàn)低電平的背景音樂。這時(shí),只需25W的功放就能實(shí)現(xiàn)所需的聲級。

因此,特定應(yīng)用所需的功放,其額定功率可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于或遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于揚(yáng)聲器標(biāo)明的功率。

作為概測法,假定在正確操作的情況下(見第3部分),為了讓揚(yáng)聲器充分發(fā)揮性能,實(shí)現(xiàn)合適的聲音輸出電平,推薦使用額定功率為揚(yáng)聲器功率兩倍的功放。這可以讓功放重現(xiàn)比標(biāo)明功率高6dB的峰值信號。這與測試信號以及功率測試所使用的功放輸出性能保持一致。但是,我們推薦的方法并不能保證操作永遠(yuǎn)萬無一失,這涉及到我們在下一節(jié)談?wù)摰膯栴}。

3、防止揚(yáng)聲器損害

防止揚(yáng)聲器受損或發(fā)生故障,并不是功放功率和揚(yáng)聲器額定功率的功能。要防止揚(yáng)聲器受損,必須正確操作音響系統(tǒng),防止揚(yáng)聲器的負(fù)荷超過極限。如果音響系統(tǒng)操作不當(dāng),即便使用額定功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于揚(yáng)聲器功率的功放,也有可能導(dǎo)致?lián)P聲器受損或出故障。相反,如果正確操作音響系統(tǒng),即便使用額定功率超過揚(yáng)聲器持續(xù)功率(或RMS功率、平均功率等)的功放,也可以避免揚(yáng)聲器受損或出故障。

討論:

正確操作音響系統(tǒng)包括:注意到音頻信號的類型,控制相應(yīng)的輸出電平以及操作所有的電子設(shè)備,保證在信號鏈內(nèi)不會(huì)發(fā)生電子削波。

不當(dāng)操作的例子包括:

(1)持續(xù)的話筒反饋;
(2)在揚(yáng)聲器操作頻率范圍之外進(jìn)行均衡提升;
(3)在揚(yáng)聲器操作頻率范圍之內(nèi)進(jìn)行過多的均衡提升;
(4)讓電子削波存在于電子鏈中,電子鏈包括調(diào)音臺(tái)、信號處理設(shè)備或功放;
(5)過度處理讓揚(yáng)聲器明顯失真;
(6)讓功放全功率輸出重現(xiàn)持續(xù)音調(diào),如合成音調(diào)。

不管揚(yáng)聲器的額定功率和使用的功放功率是多少,以上操作都會(huì)輕易造成揚(yáng)聲器受損或故障。音響系統(tǒng)操作員有責(zé)任確保系統(tǒng)中所有的設(shè)備都在性能允許范圍內(nèi)操作。只有這樣才能確保揚(yáng)聲器不會(huì)因負(fù)荷過大而導(dǎo)致受損和發(fā)生故障。


 

關(guān)于揚(yáng)聲器“功率”

大部分專業(yè)揚(yáng)聲器制造商所做的功率測試其實(shí)測量的不是功率,而是電壓。它們測量的都是輸入信號的RMS電壓值或平均電壓值。然后使用該值,通過傳統(tǒng)的公式計(jì)算出功率:
功率=電壓的平方/標(biāo)稱阻抗

但是,通過公式計(jì)算出來的值,在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中鮮有依據(jù),原因如下:

(1)揚(yáng)聲器的標(biāo)稱阻抗與事實(shí)上的阻抗并不一致。事實(shí)上,典型的揚(yáng)聲器阻抗經(jīng)常隨著頻率范圍發(fā)生很大的變化。
(2)揚(yáng)聲器一般為電抗性負(fù)載。這意味著,它既可以作為電感器也可以作為電容器,主要取決于頻率。在電抗性負(fù)載中,電壓和電流并不同步,所以如果不知道電壓和電流之間的相位角度,則不能計(jì)算出事實(shí)上的功率。因此,功率計(jì)算等式必須將相位角度包含在內(nèi):功率=(電壓平方 x 余弦相位角度)/阻抗

除非這個(gè)等式是用于計(jì)算操作范圍之內(nèi)每個(gè)頻率的功率,如果用來計(jì)算總的功率,不會(huì)得到正確的結(jié)果。通常,只測量上述等式四個(gè)量中的一個(gè),即電壓。如果只知道電壓值,還是沒法解出上述等式。

本質(zhì)上,對于特定“標(biāo)稱”阻抗下的特定功率參數(shù),不管你看的是揚(yáng)聲器還是功放的參數(shù),電壓都是一樣的。比如:8 ohm負(fù)載下200W,不管是功放還是揚(yáng)聲器,測試電壓都是40V RMS。

所以實(shí)際上,我們在音頻參數(shù)中使用的功率值只不過是測試電壓的替代值。然而,功率是約定俗稱的參數(shù),可以方便大家對比不同的功放和不同的揚(yáng)聲器。只需記住,在學(xué)術(shù)上它們不代表揚(yáng)聲器的事實(shí)功率。

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