擴聲系統設備選型與搭配

2019 07 22 BOAC


擴聲系統設計是一個逆向設計過程,根據用戶的需求對發言單元系統設計從聲場(涉及揚聲器系統的選型、供聲方案和信號途徑)開始,然后逐步推進到功率放大器、處理系統(周邊設備)、調音臺直至傳聲器和AV播放器等音源設備。

1、功放與音箱的匹配

放大器與音箱的匹配是系統組配應重要考慮的問題,它直接關系著音樂重放的效果和器材的壽命。從技術方面考慮功放與揚聲器配接的要素有功率匹配、阻抗匹配和阻尼系數匹配。如果我們在配接時認識到上述三點,就能使所用器材性能得到充分的發揮。

(1)功率匹配

為了達到高保真的要求,額定功率應根據最佳聲壓來確定。我們都有這樣的感覺:音量小時,聲音單薄無力、豐滿度差,聲音的動態感覺不出來;音量合適時,聲音清晰自然圓潤而豐滿有力、動態感好;音過大時,聲音生硬、不柔和、毛糙,有刺耳的感覺。因此,重放聲壓級與聲音質量有較大關系。常規地講,聽音區的聲壓級范圍最好為80~85dB(A計權),我們可以從聽音區到揚聲器的距離與揚聲器的特性靈敏度來計算揚聲器的額定功率與功放的額定功率。 電功率匹配一般指功率放大器的額定功率與揚聲器的額定功率相適應。一般來說,放大器的額定功率應至少大于音箱額定功率的1/3或1/2比較合適。這樣,既可以推動音箱全力工作,又可以保證器材的安全。這是因為,一般揚聲器都有一定的抗過載能力,其許值為額定功率的一倍半左右。故按上述方法進行功率匹配仍是比較安全的。

(2)阻抗匹配

阻抗匹配是指功放的額定輸出阻抗,應與揚聲器的額定阻抗相一致。此時,功放處于最佳設計負載狀態,因此可以給出最大不失真功率。對功率放大器來說,阻抗匹配是第一位的。它要求作為負載的音箱(揚聲器)阻抗不應小于放大器的額定負載阻抗。例如,功率放大器原設計接8Ω負載,應與8Ω或8Ω以上阻抗的音箱連接。當配接16Ω音箱時,使用中除了輸出功率減小一半以外,尚未帶來其他明顯影響;而當配接4Ω負載時,輸出功率將增加近一倍,如果音量開得較大,則有可能使大功率晶體管損壞。

現在有些放大器對音箱阻抗允許有可變范圍,如4~16Ω,在這種情況下,阻抗每變小一半,功率就升高1.6倍。如標定8Ω阻抗下,額定功率為100W的放大器,如果改接4Ω阻抗的音箱,放大器的輸出功率則為160W。一般情況下,對阻抗標有范圍的放大器,取其阻抗范圍的中值比較合適。

(3)阻尼系數匹配

阻尼系數是功率放大器額定輸出阻抗(等于揚聲器額定阻抗)與功率放大器輸出內阻的比值。

由于功放輸出內阻實際上已成為揚聲器的電阻尼器件,阻尼系數值便決定了揚聲器所受的電阻尼量。實踐表明,當阻尼系數較小時,揚聲器低頻特性、輸出聲壓頻率特性、高次諧波失真特性均會變差。阻尼系數增大時,對實際性能影響并不顯著。但阻尼系數值越大,電阻尼越重。因此,功放的阻尼系數值并不是越大越好,阻尼系數值過大會使揚聲器電阻尼過重,以致使脈沖前沿建立時間增長,降低瞬態響應指標。因此在選取功放時不應片面追求大的阻尼系數值。對于晶體管功放來說,阻尼系數最好在40~200Ω之間。若要保證放音的穩態特性與瞬態特性良好,應注意揚聲器的等效力學品質因素與放大器阻尼系數的配合。這種配合需將揚聲器的饋線作為音響系統整體的一部分來考慮。應使揚聲器的饋線等效電阻足夠小,小到與揚聲器的額定阻抗相比可以忽略不計。其實,揚聲器饋線的功率損失若小于0.5dB(約12% )即可達到這種配合。

2、周邊音頻處理設備

與功率放大器逆向連接的設備是音頻處理器或其他周邊設備(均衡器、壓限器、激勵器、反饋抑制器等的組合)。

3、調音臺與效果器

與周邊設備逆向連接的是調音臺,而效果器則作為一種專用設備與調音臺緊密聯系。

4、音源設備

調音臺的逆向關聯設備是音頻信號源設備。音源設備包括話筒和AV播放器等。

(1)話筒

多媒體視聽環境的話筒類型有很多,如討論型數字會議話筒(手拉手話筒)、演唱話筒、會議話筒、錄音話筒等,設計方案要根據目標功能選擇適用話筒的類型和數量。

(2)AV播放器

AV播放器主要包括錄音卡座、CD播放器、DVD播放器等。