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| 扩声系统设计的要点 |
更新时间：2011-1-19 11:59:36
（ 编辑：葛亮 ）
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扩声系统设计的要点
1.4扬声器的最大声压级
扬声器的最大声压级是指听音点在距离扬声器1m处，且在扬声器的声辐射轴线上时，扬声器所发出的最大声压级。
(1)扬声器最大声压级=扬声器灵敏度+10lg(扬声器的峰值功率)，也可以写成扬声器最大声压级=扬声器灵敏度+l0lg(扬声器的噪声功率)+6 dB。
(2)根据前面讲过的平方反比定律，在听音点距离扬声器为D(m)，且在扬声器的声辐射轴线上时，可得自由声场计算公式：LP=S+10lg W-20lgD。LP为听音点的声压级，W为输出给扬声器的电功率，S为扬声器的灵敏度，D为扬声器前Im处到听音点的距离。
如果在一个供声区内有Ⅳ个扬声器，那么上式中还要增加10lgN，即LP+10lg W+10lgN-201gD。
1.5扬声器的额定阻抗
是指在某一段规定频段内对音频信号所呈现的阻抗值。扬声器与功放相配接的阻抗值最常见的有8Ω、4Ω和16Ω。
1.6功放的输出功率
过去功放输出功率的标法五花八门，有RMS功率、MPO功率、PMPO功率等。现在国际上已经规范了功放输出功率的测试标准。
1)FTC功率
联邦贸易委员会(FTC)颁布了以输入信号为20 Hz～20 kHz正弦波扫频、失真低于0.1%的长期连续平均功率测试法。在这种标准下测试得出的功率称为功率放大器的“长期连续平均功率”。
2)EIA功率
以输入信号为1 kHz正弦波、失真低于0.1%的长期连续平均功率测试法。在这种标准测试下得出的功率放大器输出功率要比FTC标准下测得的输出功率稍微高一点，称为“最大平均功率”。以其他方式标称的功率都视为非标。
3)功放输出功率与扬声器阻抗
功放输出功率的大小会随着连接扬声器阻抗的不同而改变，连接扬声器的阻抗越小，功放的输出功率越大，但过小的扬声器阻抗会使电流过大而烧毁功放。国外顶级功放厂商如QSC、Crown、Crest Audio、LAB.Guppen等生产的高档功放，在双声道连接时，其连接音箱的阻抗一般不能小于2Ω，单声道桥接时一般不能小于4Ω；国内功放在双声道连接时，音箱阻抗一般不能小于4Ω，单声道桥接时一般不能小于8Ω。
1.7功放与扬声器的功率匹配
最佳匹配原则是选用功放的峰值功率要等于扬声器的峰值功率。功放的功率是通过电压算出来的。交流电中，，因此峰值功率=2倍RMS功率。一台功放的连续FTC功率容量，允许其峰值超过连续功率3 dB，也就是说一台功放允许其峰值功率为FTC连续功率的2倍。这点是功率放大器与扬声器功率匹配的关键。例如一个扬声器的噪声功率为250 W，则它的峰值功率为1000 W。同样，一台功放的连续FTC功率为500W，其峰值功率为1000W。因此，如果一台功放能够提供1000W的峰值功率，则要求它的连续FTC功率为500 W。换言之，如果功放要达到扬声器的峰值功率容量，则要求功放的连续FTC功率2倍于音箱的噪声功率。因此在阻抗匹配的前提下，选用功放的FTC功率应该2倍于扬声器的噪声功率。
1.8功放的输入灵敏度(Input Sensitivity)
一台功放能接受的最大输入电压称为输入灵敏度，如果输入电压超过了最大输入电压，功放的输出容量也将会超出最大范围，并产生较大的失真。
1）输入灵敏度的选择
较为高档的功放，后面板有输入灵敏度选择开关，输入灵敏度的标法一般有2种。例如Crown MA3600VZ功放，国际版的输出功率为965 W(8Ω)，后面板输入灵敏度选择有0.775 V、1.4 V和26 dB这3个选择。当开关选择在0.775 V时，说明当输入功放的电压达到0.775 V，且功放输入增益衰减旋钮打到最大位置（无衰减）时，功放处于满功率运行状态。同样当开关选择在1.4V时，说明当输入功放的电压达到1.4 V，且功放输入增益衰减旋钮打到最大位置（无衰减）时，功放处于满功率运行状态。把0.775 V和1.4 V换算成电压分贝值分别为0 dB和5.1 dB。26 dB标准的写法是20×26 dB。20×指的是功放的功率电压从输入到输出放大了20倍；26 dB指的是当输入电平为0dB时，此时功放的增益为26 dB。如果选择输入灵敏度开关位于26 dB，此时功放满功率运行的输入电压值和电压分贝值应为多少呢？有2种计算方法。
(1)首先计算出这台功放总的增益值 ，则满功率输入电平为41-26=15.09 dB，换算成输入电压值为4.4V。
(2)当功放灵敏度选择开关置于26 dB时，此刻功放功率电压的放大倍数是20倍。先求出这台功放的功率电压，然后算出输入端的电压值为87.86÷20=4.4 V，换算成电压分贝值为。
说明一下为什么当功放灵敏度选择开关置于26 dB时功放的放大倍数是20倍。记住公式20lg(电压放大倍数)=电压增益，电压放大倍数=输出电压／输入电压。20×(26 dB)、40×(32 dB)、64×(36 dB)等这些数值就是这样算出来的。
图2是QSC RMX4050HD功率放大器的输入增益衰减旋钮。
图2 QSC RMX4050HD功率放大器输入增益衰减旋钮
其实只要看到输入增益衰减旋钮就已经知道这台功放的电压放大倍数。20lg(电压放大倍数)=36，电压放大倍数=63.1倍～64倍，查看使用手册得知这台功放的输入灵敏度没有可选择开关，固定为1.25V。知道了这些其实不看说明书上的输出功率也可以计算出来。QSC RMX4050HD功放的功率电压为1.25×65=80V， ，即负载为8Ω阻抗时，功放的输出功率为800 W；再用1.6系数法可知负载阻抗为4Ω时，功放的输出功率约为1280 W；桥接功率可以乘以3.2，约为2 560 W(8 Ω)。最后比对一下使用手册中的技术参数。
在功放输入灵敏度方面，做得最出色的当属瑞典的顶级品牌LAB．Guppen。图3为FP6400功放的后面板，可以看见正中有一排蓝白色的DIP开关，这就是调整功放输出模式和输入灵敏度的选择开关。
图3 FP6400功放后面板
这台功放的输入灵敏度有8挡可调，从20～41 dB。按照前面说过的方法很容易就可以计算出当DIP开关位于这8挡的任意一挡时，功放的电压放大倍数和削波输入电平。FP6400负载阻抗为8Ω时FTC输出功率为1280 W。表2给出的是这8挡输入灵敏度分别对应的放大倍数及削波输入电平(8Ω)。
表2输入灵敏度对应的削波输入电平
2)输入增益衰减旋钮和限幅阈值的设置
过去国内音响界一直在争论功放的输入增益衰减旋钮应该置于最大位置还是不应该打到最大位置。其实只要搞懂了如何正确设置功放的输入灵敏度选择开关，还有如何正确选择功放，使其输出功率与扬声器的功率相匹配这两大问题，答案就很明显了。此外，压限器的限幅阈值要以功放输入灵敏度为前提来进行调整，基本方法是限幅阈值至少不能低于使功放达到满功率工作状态时所需的输入电平值，如果使用的是国外优质功放（符合FTC测试标准），可以将限幅阈值调至比满功率输入电平值高2—3 dB。因为符合FTC测试标准的功放允许其峰值功率超过连续功率3 dB，这3 dB称为功放的头顶空间(Headroom)。如果功放的使用手册参数中已标明Headroom值的大小，则限幅阈值增加的电平值要以使用手册上的参数为准，如上面提到的QSC RMX4050HD功率放大器的Headroom为2 dB。对于输入灵敏度为固定值的功放（无输入灵敏度选择功能），如果需要衰减功放的输入增益衰减旋钮，旋钮衰减多少个dB，压限器限幅阈值就要相应提高多少个dB。
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文章来源：音响技术杂志社（葛亮）
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