如何用好音響系統(tǒng)中的功率放大器

選用多大功率的功放

    看了本文的題目，你會說“用功放還是問題”？的確，在一個音響系統(tǒng)中，要用好功放確實不是你所想象的那樣簡單，真有必要探討一番。

    一．？

    大凡在選用功放前，首先碰到的問題是選用多大輸出功率的功放，這不但關(guān)乎一個音響系統(tǒng)所能達到的效果和穩(wěn)定性，而且關(guān)乎系統(tǒng)的造價。

    大家知道一個功放的輸出功率有很多種表示方法，有額定輸出功率、音樂功率、峰值功率，他們之間可以相差數(shù)倍，有的相差十倍，而且這些輸出功率的數(shù)值跟負載阻抗成反比，即負載阻抗越小，同一功放的輸出功率越大。理論上，阻抗減小一半，輸出功率增大一倍。

    現(xiàn)在我們來定義功放的額定輸出功率。所謂額定輸出功率是指在一定的負載阻抗下（通常是8Ω）及一定的諧波失真下（根據(jù)廠家給出的0.1%或0.3%等），在輸入端饋入正弦波信號，在輸出端負載上，獲得的最大功率，利用公式P=U2/R求得。

    這里要提醒大家注意的是，雖然定義功放的額定輸出功率是一件非常嚴格的事，但有的廠家在宣傳時還是不那么嚴格。有的以小負載時的額定功率作為標稱值，有的甚至以音樂功率或峰值功率標注。大有誤導(dǎo)公眾之嫌。這就要靠我們利用掌握的知識及經(jīng)驗來判斷。（后文將專門敘述）。

    其次，在一個廳堂內(nèi)如何來選功放？在實際應(yīng)用中，我們一般不會直接選400W輸出或800W輸出的功放。因為功放輸出的大小，對我們關(guān)心的在廳堂里聲音夠不夠響，實在不是一回事。系統(tǒng)的功放輸出的功率，從類型來講，有是的推全頻主聲道音箱的，有是的推拉聲象音箱的，有的是推舞臺返送音箱的，有的是推超低音音箱的，數(shù)量、作用相差很大，同時又與所推的音箱的靈敏度相關(guān)，另外，還與廳堂的聲學(xué)環(huán)境有很大關(guān)系。這么多因素對聲壓級大小（通常說聲音響不響）的影響，我們可以用一個公式進行量化表征：

    W=10（LP-LS+20lgr）/10

    LP：測試點（音箱輻射距離處）要求的聲壓級dB；

    LS：音箱靈敏度dB，由音箱參數(shù)給出；

    r：音箱到測試點的距離m，也稱音箱輻射距離

    W：單只音箱所需的推動功率

    我們就可以以此為根據(jù)，進行合理的確定功放輸出的電功率大小。這里要注意的是：公式一般確定的是，主聲道功放的輸出功率。舞臺返送音箱可以按主聲道功率的30%-50%確定，超低音功放的輸出功率可以按主聲道功率的100%-150%確定，輔助音箱的功放功率可以按主聲道功率的50%-100%確定。絕不可以采用毛估估，憑想象來確定。如果以這種方法來確定，其后果要么浪費（功率選得過大），要么達不到效果，極易造成功放的損壞（功率選得�。�，除非你非常有經(jīng)驗。

如何判斷功放的好壞

    對于一臺功放，很多人往往不能判斷其質(zhì)量優(yōu)劣。僅憑廠商提供的指標往往大同小異給人一頭霧水，憑價格呢，在有的情況下也并不是價高就一定來好貨。今天筆者就來談?wù)勅绾螐膶嶋H使用時的情況來判斷功放的好壞，當然用儀器對指標測試另當別論。

    拿到一臺功放，我們可以簡單地從以下幾方面來判斷：

    1.外觀、包裝

    一臺功放外包裝，首先要看包裝盒是否正氣，印刷是否精美，信息是否完整（規(guī)格、產(chǎn)地、通過的認證等，）然后看包裝的防震填充材料是否是環(huán)保型的。那些包裝完好、合理、環(huán)保的，可認為是好功放。

    2.功放的外觀

    看面板表面處理是否精細，外殼板材是否厚實，螺絲、螺絲孔位是否精確，旋鈕、接插件、文字印刷等是否準確、清晰。如果都是比較好的，也可認為功放質(zhì)地不錯。

    3.打開功放

    看環(huán)形變壓器的體積、重量是否與標注的輸出功率相匹配，外觀是否粗糙，再看濾波電容是否為正廠產(chǎn)品，容量、耐壓是否足夠（一般容量在10000uf耐壓在100—200v）布線是否清晰、合理，尤其是大功率管：一看其數(shù)量，隨輸出功率增大，大功率管數(shù)量可以從8只到24只配置甚至更多；二看其封裝形式，是否為金屬封裝，塑封的就功率來說略小點；三看是否是知名廠家的產(chǎn)品，比如：三肯、東芝等。

    4.判斷保護電路

    看保護電路模塊是否較為簡單，正規(guī)的保護電路具有過流、過壓、過溫度、延時等功能。差的功放只有開機延時，無其他保護措施，電路很簡單。

    5.開機通電

    風扇噪音低、無變壓器振動聲、無其他異常聲音，反之功放即為不良產(chǎn)品。

    通過上述觀察，一般即使不專業(yè)的人員，也能大概了解功放的品質(zhì)及輸出功率的大小，進而也可判斷其價位。這里筆者給出功放大致的價格，供朋友們參考。過高過低都是有問題的。

    進口品牌功放：輸出功率在200W*2左右的（8Ω時），其價格在5000~7000元

    輸出功率在400W*2左右的（8Ω時），其價格在12000~15000元

    國產(chǎn)品牌功放：輸出功率在200W*2左右的（8Ω時），其價格在2000~3000元

    輸出功率在400W*2左右的（8Ω時），其價格在4000~7000元

功放與音箱的接法

 前兩次我們談了功放功率的確定和如何判斷功放的好壞,今天我們來談?wù)劰Ψ藕?FONT color=#000000>音箱的接法。

    一．功放與音箱的接法

    我們知道功放是放大音頻信號用以推動音箱喇叭單元的。但在實際應(yīng)用中問題卻相當復(fù)雜，為什么這樣說呢？

    大家知道，音箱有音箱的標稱功率，而這種功率在實際應(yīng)用中，信號電壓并非都是某個頻率的正弦波，而是可以分解為諸多諧波的復(fù)合波，其平均功率并非就是正弦波條件下的平均功率；第二功放的輸出模式，前面我們分析過有立體聲輸出、并聯(lián)輸出和橋型輸出三種模式，究竟應(yīng)該如何選用呢？第三.功放的輸出阻抗與音箱的輸入阻抗有不同的含義，究竟是一樣好還是盡量選擇小阻抗的音箱好？等等。

    因此，了解功放與音箱的接法是用好功放所必須了解的。

    1、功率匹配

    按照我們一般的理解，功放的功率與音箱相等是最合理、最安全的，其實不然。

    由于定義、測試功放的輸出功率，是采用正弦波平均額定功率，而音箱大都工作在放大音頻信號狀態(tài)，也就是非正弦波狀態(tài)，考慮到對音頻信號我們更多地以粉紅噪聲來代替，而粉紅噪聲信號的峰值電平比正弦波信號的平均值要大6倍，而要保證峰值信號完整放大（不削波），也即要求功放的輸出功率必須是音箱功率的6倍，當然這是比較奢侈的，一般音箱大都不會工作在額定功率狀態(tài)。我們可以選2倍，但不可以小于音箱的功率。

    大家可能要問，為什么功放的輸出不能小于音箱的功率呢？功放的功率小對音箱不是更安全嗎？結(jié)論恰恰相反。

    我們知道，功放的額定輸出功率就是最大不失真功率（失真度一定），當我們加大輸入信號的強度，功放的輸出信號也會隨著增大，但此時，其失真度迅速加大。從功放管的工作狀態(tài)來說，處于飽和狀態(tài)，從波形分析來看是產(chǎn)生了消波失真。即輸入為正弦波時，輸出為接近方波的波形。進一步從理論分析，這樣的波形按傅立葉級數(shù)展開，存在大量的高頻諧波。因而對音箱的高音頭是很大的沖擊，大都會把音圈燒掉。

    2、頻率匹配

    現(xiàn)在的功放，其頻率響應(yīng)一般可輕松地做到20~20K，但一般音箱大多只能做到80~16K，很少能做到20~20K，因此，我們在系統(tǒng)工作時，不應(yīng)該也沒有必要把功放的頻響都工作在20~20K，而是借助周邊設(shè)備進行低切或高切，以適應(yīng)音箱的頻帶寬度，使聲音變得好聽。

    3、阻抗匹配

    功放與音箱都有各自的標稱阻抗值，前已述。音箱的阻抗越小，功放的輸出功率越大，但這時對功放的影響較大，主要是輸出功率及穩(wěn)定性。功放的輸出功率增大，意味著流過功放管的電流增大，此時，功放管的溫度要上升，溫度上升，功放管的可靠性要下降；另一方面，由于功放的內(nèi)阻及線阻的存在，音箱阻抗減少，相對線損增加，直接導(dǎo)致了音箱獲得的功率減少，導(dǎo)致效率下降，因此要求兩者阻抗要匹配，一般配8Ω或4Ω的音箱較合適，過大過小均不妥（尤其是多個音箱串、并聯(lián)的時候）。

    4、功放與音箱的聯(lián)接

    所謂聯(lián)接主要是3個方面：一是相位問題，一般功放和音箱均用紅、黑接線柱表示其極性（也即相位），一般在單個音箱的使用中，我們不需要考慮相位，在雙聲道（兩個音箱工作）時，如兩個音箱相距6~8米以上，我們也沒必要考慮相位，因為兩音箱的相關(guān)性不是很大，只有在多個音箱組合使用，且堆疊在一起時，我們才考慮相位問題，即相位必須一致。二是功放輸出采用何種形式。前面我們說過功放有三種輸出形式：雙路輸出、并聯(lián)輸出和橋型輸出。我們應(yīng)該如何來選擇呢？據(jù)筆者的經(jīng)驗：一般情況下可以選擇雙路輸出（立體聲接法），這是常見的，但有時，一臺功放不是作為立體聲擴大形式，而是需要推動同一路信號的眾多音箱或是超低音箱（無方向感，不分聲道），這時我們可以用同一路信號輸入的并聯(lián)形式，其輸出的兩路均為同一信號，分別推一個音箱，而如果功放的輸出功率小于音箱的功率（無條件換大，或者考慮經(jīng)濟性），我們可以采用橋型輸出的方法，實際輸出功率可達標稱功率的3倍，輕松推音箱了（主要是超低音箱）；但這里要求功放的可靠性要好，兩路放大器一致性要好，否則降低了功放的安全性，不宜提倡。三是音箱線的線徑，這個問題在音箱線比較長時，大于10米時，尤其是30~50米時是非常重要的，因此，要求選擇線徑粗，材質(zhì)好的音箱線，不能貪便宜，導(dǎo)致線損增加，阻尼系數(shù)的下降。

數(shù)字功放介紹

    今天，我們再來談一下模擬功放與數(shù)字功放應(yīng)該如何選擇的問題。前面我們談的均是模擬功放的使用問題，很多概念只有在此情況下成立，但隨著技術(shù)的發(fā)展、器件的成熟，數(shù)字功放（尤其是大功率的數(shù)字專業(yè)功放）擺在了我們的面前，因此有必要介紹一下數(shù)字功放。

    1.數(shù)字功放簡介

    籠統(tǒng)地講，數(shù)字功放就是采用數(shù)字技術(shù)的功放。所謂數(shù)字技術(shù)就是以01011等形式，器件以開關(guān)工作狀態(tài)對應(yīng)來處理信號的一種技術(shù)。但是我們在音響領(lǐng)域以至自然界碰到的99%的信號均為連續(xù)變化的模擬量，直接是無法進行數(shù)字處理的。因而就有一個先把模擬轉(zhuǎn)數(shù)字（A/D）的裝置，再用數(shù)字的方式處理，然后再用受罪轉(zhuǎn)模擬（D/A）的裝置轉(zhuǎn)回模擬信號的過程。雖然數(shù)字功放采用的器件不同，但形式大同小異。由于數(shù)字技術(shù)在小信號處理方面，器件、電路、技術(shù)已相當成熟，因而與我們的實際生活還是比較密切的，我們對此也很不陌生，但數(shù)字功放由于處理的是大信號，因此只有近來才應(yīng)用到音響領(lǐng)域。

    2.數(shù)字功放的分類

    依筆者理解，如按數(shù)字技術(shù)采用的過程不同，可以如下分類：

    a.全數(shù)字技術(shù)功放

    所謂全數(shù)字技術(shù)功放就是數(shù)字技術(shù)應(yīng)于功放的前級、后級及電源部分，是真正意義上的數(shù)字功放。

    其信號處理是經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，數(shù)字信號經(jīng)小信號處理后，直接送數(shù)字功率放大，再經(jīng)過D/A處理后，完成放大作用，同時其電源也采用數(shù)字技術(shù)的開關(guān)電源。

    這類功放，理論上性能十分優(yōu)異：失真度小于0.01%，轉(zhuǎn)換速率40-70v/μs，阻尼系統(tǒng)>600，動態(tài)范圍≥95dB，輸出阻抗低至1Ω，電源效率>90%，體積高為1-2U，因而是今后功放發(fā)展的方向。

    b.采用開關(guān)電源的功放

    大家知道開關(guān)電源的效率高、干擾小、體積�。�無需10000μF的大電容及笨重的電源變壓器），在其它中小功率電器上廣泛采用。目前由于器件技術(shù)的發(fā)展，大功率的開關(guān)電源開始實際應(yīng)用，這給專業(yè)功放有了應(yīng)用的條件。這種采用PWM技術(shù)（脈寬調(diào)制）也是數(shù)字技術(shù)，姑且也把它稱做數(shù)字功放。

    c.小信號采用數(shù)字技術(shù)的功放

    與第一類功放類似，只是在功率放大部分仍采用傳統(tǒng)的模擬技術(shù)及器件，既保留了數(shù)字功放信號處理方便、控制、保護完善的優(yōu)勢，同時延用了模擬功率放大技術(shù)，具有技術(shù)成熟、可靠的優(yōu)勢，也是一類可選擇的數(shù)字專業(yè)功放。

    3.數(shù)字功放的選用

    理論上數(shù)字功放具有十分優(yōu)異的性能，但現(xiàn)實是純數(shù)字功放的售價還沒有什么優(yōu)勢，尤其是大功率的數(shù)字功放，可以說十分昂貴，因而使用很少，只有在高檔系統(tǒng)有應(yīng)用，如高檔場館、電影還音等領(lǐng)域。同時大功率的數(shù)字放大（D類、T類放大器）的器件安全性還未完全解決，大功率的D/A轉(zhuǎn)換不易實現(xiàn)，筆者建議，近期在專業(yè)音響領(lǐng)域，非必要不選用數(shù)字功放，至于小功率的AV音響、高保真的有源音箱，則有SONY、SHARP等品牌的器材可選用。