扩声系统设备选型与搭配

2019 07 22 BOAC


扩声系统设计是一个逆向设计过程,根据用户的需求对发言单元系统设计从声场(涉及扬声器系统的选型、供声方案和信号途径)开始,然后逐步推进到功率放大器、处理系统(周边设备)、调音台直至传声器和AV播放器等音源设备。

1、功放与音箱的匹配

放大器与音箱的匹配是系统组配应重要考虑的问题,它直接关系着音乐重放的效果和器材的寿命。从技术方面考虑功放与扬声器配接的要素有功率匹配、阻抗匹配和阻尼系数匹配。如果我们在配接时认识到上述三点,就能使所用器材性能得到充分的发挥。

(1)功率匹配

为了达到高保真的要求,额定功率应根据最佳声压来确定。我们都有这样的感觉:音量小时,声音单薄无力、丰满度差,声音的动态感觉不出来;音量合适时,声音清晰自然圆润而丰满有力、动态感好;音过大时,声音生硬、不柔和、毛糙,有刺耳的感觉。因此,重放声压级与声音质量有较大关系。常规地讲,听音区的声压级范围最好为80~85dB(A计权),我们可以从听音区到扬声器的距离与扬声器的特性灵敏度来计算扬声器的额定功率与功放的额定功率。 电功率匹配一般指功率放大器的额定功率与扬声器的额定功率相适应。一般来说,放大器的额定功率应至少大于音箱额定功率的1/3或1/2比较合适。这样,既可以推动音箱全力工作,又可以保证器材的安全。这是因为,一般扬声器都有一定的抗过载能力,其许值为额定功率的一倍半左右。故按上述方法进行功率匹配仍是比较安全的。

(2)阻抗匹配

阻抗匹配是指功放的额定输出阻抗,应与扬声器的额定阻抗相一致。此时,功放处于最佳设计负载状态,因此可以给出最大不失真功率。对功率放大器来说,阻抗匹配是第一位的。它要求作为负载的音箱(扬声器)阻抗不应小于放大器的额定负载阻抗。例如,功率放大器原设计接8Ω负载,应与8Ω或8Ω以上阻抗的音箱连接。当配接16Ω音箱时,使用中除了输出功率减小一半以外,尚未带来其他明显影响;而当配接4Ω负载时,输出功率将增加近一倍,如果音量开得较大,则有可能使大功率晶体管损坏。

现在有些放大器对音箱阻抗允许有可变范围,如4~16Ω,在这种情况下,阻抗每变小一半,功率就升高1.6倍。如标定8Ω阻抗下,额定功率为100W的放大器,如果改接4Ω阻抗的音箱,放大器的输出功率则为160W。一般情况下,对阻抗标有范围的放大器,取其阻抗范围的中值比较合适。

(3)阻尼系数匹配

阻尼系数是功率放大器额定输出阻抗(等于扬声器额定阻抗)与功率放大器输出内阻的比值。

由于功放输出内阻实际上已成为扬声器的电阻尼器件,阻尼系数值便决定了扬声器所受的电阻尼量。实践表明,当阻尼系数较小时,扬声器低频特性、输出声压频率特性、高次谐波失真特性均会变差。阻尼系数增大时,对实际性能影响并不显著。但阻尼系数值越大,电阻尼越重。因此,功放的阻尼系数值并不是越大越好,阻尼系数值过大会使扬声器电阻尼过重,以致使脉冲前沿建立时间增长,降低瞬态响应指标。因此在选取功放时不应片面追求大的阻尼系数值。对于晶体管功放来说,阻尼系数最好在40~200Ω之间。若要保证放音的稳态特性与瞬态特性良好,应注意扬声器的等效力学品质因素与放大器阻尼系数的配合。这种配合需将扬声器的馈线作为音响系统整体的一部分来考虑。应使扬声器的馈线等效电阻足够小,小到与扬声器的额定阻抗相比可以忽略不计。其实,扬声器馈线的功率损失若小于0.5dB(约12% )即可达到这种配合。

2、周边音频处理设备

与功率放大器逆向连接的设备是音频处理器或其他周边设备(均衡器、压限器、激励器、反馈抑制器等的组合)。

3、调音台与效果器

与周边设备逆向连接的是调音台,而效果器则作为一种专用设备与调音台紧密联系。

4、音源设备

调音台的逆向关联设备是音频信号源设备。音源设备包括话筒和AV播放器等。

(1)话筒

多媒体视听环境的话筒类型有很多,如讨论型数字会议话筒(手拉手话筒)、演唱话筒、会议话筒、录音话筒等,设计方案要根据目标功能选择适用话筒的类型和数量。

(2)AV播放器

AV播放器主要包括录音卡座、CD播放器、DVD播放器等。