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功率匹配与储备功率的发烧经

2014-03-31 15:09:13

关于储备功率有一个经典的“理论”,用通俗的话来讲就是:在20平米的房间,有1/20W的声功率,响度就够了,由于音乐讯号的波形很复杂,讯号中不时会出现一些暂短的但幅度很高的脉冲讯号,该讯号如被功放削波,就会出现严重的削波失真,为了防止削波失真,必须将功放的最大不失真功率加大到放音功率的5到10倍。即便如此,仍会有少量脉冲讯号被削波,因此,专业功放应有10倍以上的储备功率。

笔者在三十多年前就熟读过储备功率的理论,但是,多年来我对一个现象感到困惑,笔者从上世纪70年代制作电子管功放器,大概制作了十多台功放,其功率总是一代比一代大。而在用自制的音响欣赏音乐时,不管是第一代的10W电子管功放,还是目前使用的60W*2的晶体管功放,都是喜欢将音量开到接近满功率的状态,几乎不留储备功率。环顾身边发烧友,他们在欣赏音乐时,也多喜欢将音量开的很大。我有一位朋友,使用的是一套进口功放,最大不失真功率(RMS)为30W+30W,他在播放音乐时,常将音调调到 “平直”的位置,为的是获得更大的音量。

为什么大家都不约而同地喜欢大音量呢?这里有一个“等响度”的说法:当功效的音量开的很大时,人耳对高,低音的灵敏度提高,听到的音频频响较宽,所以感到音质好,而将音量关小时,人耳对高,低音的灵敏度下降严重,听到的频响较窄,所以感到音质不好,笔者为了改善小音量时的音质,在音量电位器上加装了具有等响特性的阻容网络,但试用后,发现效果并不明显。

一次偶然的机会,使我对储备功率学说有了新的看法。去年的一天,一位朋友说他的音响低音出不来,叫去看看。我将他音响的低音调至最大位置,逐渐地将音量开至满功率,倾听了数分钟,觉得低音音量很小,且低音发干发散,而中高音正常。该功放的电压为正负37V,RMS功率应该是每声道60W。听得出该功放比我的功放低音音量明显偏小。拆开功放检查,正常。该功放原来使用的50W低音喇叭烧了,朋友为了防止喇叭再次烧毁,新买的喇叭铭牌标的是“功率650W”。笔者不相信该喇叭有如此大的额定功率,估计是“音乐功率”之类。那么其额定功率到底是多少?我将我用的喇叭拆下拿来对比,以估测该喇叭的额定功率。两个喇叭都是10英寸8欧,都是符合布边低档喇叭,不同的是:该喇叭的磁钢比我的更大。用双手向音圈方向按压,支承系统硬很多,纸盆也更硬更厚,音圈也大一些。我的喇叭铭牌标称额定功率为100W。据以上对比,估计该喇叭的额定功率为200W以上。初步判断该音响低音出不来的原因是喇叭功率过大,与功放功率不匹配。

为了证实此判断,将我的100W喇叭装上该机,低音表现良好。又将该喇叭装到另一台功率较大的功放(功率不详)进行试听,低音表现正常。

通过以上实验,笔者认为,当功放输送给喇叭的电功率小于喇叭的额定功率太多时,会出现功放推不动喇叭的现象。所有正常工作的功放,当音量开得较大时,功率是匹配的,当音量开得很小时,功率就失配了,也会出现上述现象,其原理应当是相同的。笔者用60W功放推动100W的喇叭,音量关小后,音质会明显变差。

功放与喇叭的功率匹配,使不少发烧友为之困惑。在上世纪70年代,人们一般取功放功率为喇叭功率的2到4倍。这主要是考虑功放的储备功率,当功放音量关小时,喇叭还可得到足够的功率,不会出现推不动喇叭的现象,而即使有4倍的脉冲信号输入,功放仍不会削波。

那么,现代功放的功率为喇叭功率2倍以上时,喇叭为何容易烧毁呢?笔者认为以前使用的是全频带纸盆边喇叭,特点是谐振频率高,效率高。而目前普遍使用的是橡皮边喇叭,这种喇叭比纸盆边喇叭最低放音频率低,而频率越低,喇叭的功率就越低,意味着更高的电功率变成了热能消耗在音圈上,使音圈温度升高而发生烧毁现象。另一个原因是频率越低,人耳的灵敏度越低,于是喇叭需要输出更大的功率。还有一个原因是以前使用的音源主要是磁带,唱片,调谐器。它们的共同点是噪音大,特别是在音频的高端和低端,噪音更严重。所以当时为了提高信噪比,采用了限制功放带宽的方法。而今年普及的激光音源,信噪比很高,即使音频频带做得再宽,高低音提升量再大,仍可获得满意的信噪比,因此一般的功放带宽都做得很大。

综上所述,现代使用的橡皮边喇叭(含泡沫边喇叭),由于放音频率低,低音提升量大和效率低的原因,较纸盆边喇叭能承受的功率要小。笔者认为功放功率为喇叭功率的0.5到2倍为宜。而放送超重低音的喇叭,上述现象更为突出,宜取0.5到1倍教好。

关于储备功率,是一个长期争议的话题,归纳起来,大致分为三个流派:一是以专家学者为代表,他们主张放音功率为RMS功率的1/5到1/10,这样可尽可能地减少功放出现削波失真;二是以音响生产厂家为代表,他们将功放的额定功率定为RMS功率的1/2左右,在此功率下放音,既可保证有1倍的储备功率又可有足够的功率来推动扬声器,还可以提高音响设备的可靠性;三是音响消费者,他们大多将音量开到RMS功率的8/10至9/10。至于功放瞬间削波失真,由于时间很短,往往并不介意,这也许是因为听音者在多变而艰辛的社会生活中学会了宽容的缘故。

怎样解决功率匹配与储备功率这一对矛盾,有待于我们进一步去探讨。

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