壓限器的純電子學(xué)操作方法

1、汪航【摘要】分析了造成揚聲器損壞的主要原因以及如何正確操作壓限器達(dá)到保護揚聲器的目的。【關(guān)鍵詞】削波失真；壓限器；門限電平；壓縮比Compressor limiter operation method of pure electronicsWangHang【Abstract】This article Pointed out That The main reason of damaged loudspeakers and how to correct operating compressor limiter to reach the protection speaker purposes.【Ke

2、y words】Clipping; limiter; threshold level; compression ratio一 引言鑒于作者發(fā)現(xiàn)到很多用戶在使用音響的過程中出現(xiàn)大量燒揚聲器的情況，作者甚感心痛和惋惜，這些嚴(yán)重后果不僅給用戶帶來極大的損失，而且對企業(yè)的品牌和產(chǎn)品銷售也造成一定影響，究其原因，大多是由于配置和操作不當(dāng)所致。配置的主要內(nèi)容是功率放大器的輸出功率與音箱的輸入功率的匹配以及是否加入壓限器的問題；操作的主要內(nèi)容是壓限器是否被使用以及壓限器的設(shè)置是否合理的問題。二 淺析削波失真是損壞揚聲器的頭號殺手，所以我們首先要認(rèn)識削波失真對揚聲器的危害。 由于音頻信號過強或動態(tài)范圍過大，超

3、過線性區(qū)而造成信號的峰值頂部被整齊地削去的現(xiàn)象就是削波失真。削波失真在大信號出現(xiàn)時產(chǎn)生，由于大信號的正半周峰值部分會進(jìn)入放大管的飽和區(qū)，同時信號的負(fù)半周進(jìn)入截止區(qū)，大信號的正、負(fù)半周的頂部被削去一截。在晶體管放大器中，這種削波失真是硬削波，即信號峰值部分被整齊地削去，此時會造成兩種情況：一、是產(chǎn)生大量的奇次高頻諧波，而奇次高頻諧波是非音樂性的，會嚴(yán)重破壞音質(zhì)，使聲音模糊且抖動，此時高頻諧波電平很高，高音音圈就容易被燒毀。二、是削頂部分會以直流形式輸出給揚聲器單元，由于揚聲器在一段時間內(nèi)音圈只向一個方向保持靜止?fàn)顟B(tài)，音圈接受到高電平的直流電，只大量發(fā)熱而幾乎不散熱，最終導(dǎo)致燒毀音圈的嚴(yán)重后果。這

4、些問題應(yīng)該引起我們足夠的重視。消除放大器削波失真的方法是不讓放大器工作在大信號狀態(tài)，可以選擇輸出能力大的放大器來滿足大聲壓的需求，同時適當(dāng)控制放大器的輸入電平，使之不進(jìn)入過載狀態(tài)。這些工作單靠人為來控制是不可靠的，所以使用壓限器來控制電平是最佳的選擇。無論我們將音響用于什么場所，對于使用者，最為擔(dān)心的可能不是音質(zhì)好不好，而是設(shè)備運作是否可靠。只要設(shè)備能安全穩(wěn)定運作，其他都不是問題。作者之所以以“壓限器的純電子學(xué)操作方法”為題，是因為這里并沒有考慮具體對音質(zhì)的影響（利用壓限器的壓縮功能對聲音動態(tài)的優(yōu)化作用），而僅僅是出于對設(shè)備的保護做為出發(fā)點（利用壓限器的限幅功能對功率放大器輸出功率的限制作用）

5、，因此僅作為保護作用參考。三 常見方法分類經(jīng)過調(diào)查了解到很多用戶以及應(yīng)用工程師對壓限器的設(shè)置還存在一些問題。現(xiàn)實中常常發(fā)現(xiàn)很多用戶在使用音響設(shè)備時，無論是什么場所，壓限器的門限電平一律是0dB，壓縮比是11，抑或僅憑經(jīng)驗把門限電平或壓縮比調(diào)一下，合不合理不知道，其實也就是給自己一個心理安慰，認(rèn)為畢竟已經(jīng)使用了壓限器，應(yīng)該比較安全了。大家都知道壓限器的主要作用是用來保護壓限器后面連接的設(shè)備，通常是功率放大器和音箱，那么如何才能有效的保護好功率放大器和音箱呢？下面就把壓限器的合理操作程序介紹給大家，希望能盡量減少不必要的損失，對諸位有所幫助。作者曾通過書籍及網(wǎng)絡(luò)查閱眾多相關(guān)文獻(xiàn)，對于壓限器的操作基

6、本上都是一帶而過，即便是詳細(xì)講解的對于初學(xué)者來講，也難以很快理解領(lǐng)會。作者認(rèn)為，科學(xué)是把復(fù)雜問題簡單化，本著實戰(zhàn)的原則，壓限器的基礎(chǔ)知識這里就不再重述，作者把這些出現(xiàn)過的方法暫且分為4類，分別如下：第一類：直接告訴你壓限器各部分的設(shè)置經(jīng)驗值，即以模擬壓限器為例告訴你旋鈕設(shè)置在幾點鐘的位置，其他一概沒提。優(yōu)點是：至少比不加壓限器強。缺點是：每一套音響設(shè)備的搭配不同，調(diào)試不同，這種方法不能通用。第二類：在第一類的基礎(chǔ)之上，完善了一點，就是告訴你關(guān)掉功放，把壓限器前的周邊設(shè)備調(diào)到正常工作狀態(tài)，然后把調(diào)音臺的推子推到正常使用時的最大位置，然后將壓縮比調(diào)到大于11，再設(shè)置門限電平，注意當(dāng)設(shè)置到電平指示燈

7、閃爍時，即說明壓限器開始工作了。優(yōu)點是：考慮到了對前級設(shè)備的輸出信號電平的監(jiān)控，能夠監(jiān)視到壓限器是否參與工作。缺點是：沒有考慮門限電平的設(shè)置對于后面的功放是否合理，也沒有考慮到功放的輸入靈敏度以及功放的輸出功率和電位器的設(shè)定位置，還有所配接的音箱的具體情況，仍然存在很大的風(fēng)險。第三類：在第二類的基礎(chǔ)之上，完善了一點，就是告訴你在不連接音箱的前提下，把功放電位器開到最大，將壓限器的壓縮比調(diào)到201，門限電平調(diào)到最大值，播放粉噪信號或大動態(tài)的音樂信號，如果功放的削波指示燈或警告指示燈沒有出現(xiàn)閃爍，就把調(diào)音臺的輸出電平繼續(xù)加大，直到削波指示燈或警告指示燈出現(xiàn)閃爍，然后逐漸減小門限電平值，直到削波指示

8、燈或警告指示燈恒定不出現(xiàn)閃爍時，就算完成了。優(yōu)點是：保證了功率放大器在輸出端不產(chǎn)生削波失真信號，即不產(chǎn)生危險的高電平直流成份。缺點是：當(dāng)所配接的音箱的額定輸入功率遠(yuǎn)小于功率放大器額定輸出功率時，音箱如果長期處于功率放大器滿功率輸出時，音箱仍然存在較大的風(fēng)險。四 完整方法步驟第四類關(guān)于壓限器的操作方法，步驟如下：1、斷開音箱和功放的連接；2、先將壓限器的輸入輸出電平調(diào)整到0dB位置；3、將壓限器的壓縮比（RATIO)調(diào)整到最大，201或1或LIMIT或INF位置；（此時壓限器的狀態(tài)接近或轉(zhuǎn)換為限幅器）；4、將壓限器的門限（THRESHOLD)調(diào)整到最大；（此時處于不控制狀態(tài)）；5、壓限器的啟動時

9、間（ATTACK）和恢復(fù)時間（RELEASE)都放到中間位置或系統(tǒng)默認(rèn)值；6、打開功放，將功放電平開最大，調(diào)音臺送出粉紅噪聲信號（PINK NOISE)或大動態(tài)音樂信號；（用粉紅噪聲信號是因為它比較穩(wěn)定，調(diào)節(jié)的時候容易監(jiān)視）；7、逐漸加大調(diào)音臺輸出直到功放的削波指示燈（CLIP）剛剛點亮；8、逐漸減小壓限器門限電平值（THRESHOLD)，同時注意觀察功放的削波指示燈（CLIP)，當(dāng)調(diào)到指示燈剛好恒定熄滅時，停止；（此時基本表明功率放大器已經(jīng)處于不出削波的最大輸出狀態(tài)）；9、繼續(xù)推大一點調(diào)音臺輸出，觀察功放是否還亮削波指示燈，如未點亮就可以了；10、如果功放的功率比音箱的功率大，為避免非專業(yè)人

10、士誤操作調(diào)音臺，根據(jù)功放和音箱的功率配比，在這個基礎(chǔ)上再降低一點門限電平。那么降低多少呢？按這個公式就可以計算出來：降低的分貝數(shù)10lg(功放功率÷音箱功率）。比如門限電平調(diào)到0dB的時候，功放不亮削波指示燈了，此時僅表明功放沒有削波信號輸出，功放已經(jīng)工作在滿功率輸出了，此時的功率對于音箱而言是否能承受就不一定了，假設(shè)功放標(biāo)稱額定功率是600W，額定阻抗8，音箱標(biāo)稱額定功率是300W，額定阻抗8，就按上面的公式10lg(600÷300），計算得出結(jié)果為3dB，在這個0dB的基礎(chǔ)上再減3dB，等于把門限電平設(shè)置到-3dB，這樣就可以了。（在應(yīng)用上面的公式時，作者建議功放取標(biāo)稱

11、的額定輸出功率，另外還要注意阻抗匹配的問題，以及這些額定功率是建立在多少歐姆條件下測得的。音箱的額定輸入功率則取音箱標(biāo)稱額定功率的2/3或3/4，這里主要考慮到音箱功率虛標(biāo)的問題，同時也是為了降低揚聲器的非線性失真，進(jìn)一步增加設(shè)備運行的安全可靠性）；11、再把音箱連接上，只要音箱和功放標(biāo)的功率都是實實在在的，您就可以放心使用了。按照上述的方法操作后，如果在正確操作系統(tǒng)過程中依然不幸出現(xiàn)了燒喇叭的現(xiàn)象，要么功放虛標(biāo)標(biāo)小了，要么音箱虛標(biāo)標(biāo)大了，一般功放標(biāo)小的可能性不大，音箱標(biāo)大的現(xiàn)象較多，那么您只有找廠家的售后服務(wù)解決了。以上設(shè)置壓限器參數(shù)的方法屬于測算法（測試加計算），參數(shù)值理論上最為精準(zhǔn)，但是

12、筆者在實際應(yīng)用中遇到兩種特殊情況：一種為常常遇到很多場所已將音響設(shè)備固定安裝在某個隱蔽位置，功放及音箱接線部分不便于改動，導(dǎo)致操作較為困難；另一種為某些設(shè)計不合理的功率放大器，面板上CLIP削波指示燈無論輸入電平有多高，從不點亮，并不能起到有效的提示作用?，F(xiàn)在將要介紹的是第五類關(guān)于壓限器的操作方法，作者命名為“壓限器的純電子學(xué)操作方法”：作者向大家提出另一種較為便捷快速的計算方法，全名“壓限器的純電子學(xué)操作方法”，這里簡稱速算法，當(dāng)我們需要設(shè)置門限電平用以保護揚聲器時，那么門限電平的計算公式如下：門限電平L=10lg（音箱的額定輸入功率Ps÷功放的額定輸出功率Pa）-20lg(0.7

13、75÷功放的輸入靈敏度電壓Vs)。即：L=10lg(Ps/Pa)-20lg(0.775/Vs)，單位：dB換一種表示方式為：門限電平L=20lg(功放的輸入靈敏度電壓Vs÷0.775)-10lg（功放的額定輸出功率Pa÷音箱的額定輸入功率Ps）即：L=20lg(Vs/0.775)-10lg(Pa/Ps)，單位：dB（注：當(dāng)功放的額定輸出功率小于音箱的額定輸入功率時，即Pa<Ps，則將10lg(Pa/Ps)用0代入式中，即將功放的輸出功率上限限制在額定功率。）舉例如下：例如您所采用的功放的額定輸出功率為800W 8額定阻抗8，輸入靈敏度電壓為1.23V或+4d

14、B，音箱的額定輸入功率為80W 8額定阻抗8，用公式計算得出門限電平值為： 解：10lg(80÷800)-20lg(0.775÷1.23)=-10+4=-6dB，或20lg(1.23÷0.775)-10lg(800÷80)=4-10=-6dB，答：將壓限器的壓縮比設(shè)置為20：1或 ：1時，門限電平值設(shè)置為-6dB，高于-6dB的信號就會被壓縮到您所設(shè)定的-6dB電平值再輸出。  這樣即使前級設(shè)備輸入給壓限器多大的信號，功放的輸出功率上限只限制在80W，這樣您的音箱就不易因輸入功率過大而損壞。注：1、對于美國PEAVEY的DIGITOO

15、L MX音頻處理器的壓限器限幅功能數(shù)據(jù)設(shè)置方法，同樣需要采用上面提到的計算公式，僅有一點需要注意的是Thresh中的0代表0dBFS，并非0dBu，而0dBFS具體代表多少dBu，取決于所設(shè)置的Out Scale， DIGITOOL MX音頻處理器的Out Scale默認(rèn)設(shè)置為24dBu， 即0dBFS=+24dBu或-24dBFS=0dBu，所以需要在原計算公式上再減去24之后得出的數(shù)據(jù)方為實際門限電平值。計算公式如下：門限電平L=20lg(功放的輸入靈敏度電壓Vs÷0.775)-10lg（功放的額定輸出功率Pa÷音箱的額定輸入功率Ps）-24即：L=20lg(Vs/0.

16、775)-10lg(Pa/Ps)-24，單位：dBFS舉例如下：例如您所采用的功放的額定輸出功率為800W 8 ，輸入靈敏度電壓為1.23V或+4dB，音箱的額定輸入功率為80W 8 ，音頻處理器為DIGITOOL MX，用公式計算得出門限電平值為： 解：20lg(1.23÷0.775)-10lg(800÷80)-24=4-10-24=-30dBFS答：將壓限器的壓縮比設(shè)置為20：1時，門限電平值設(shè)置為-30dBFS。2、對于美國PEAVEY的DIGITOOL MX 16處理器的Hard Ware Max Level（DIGITOOL MX標(biāo)示為Out Scale）默認(rèn)設(shè)置

17、為20dBu，即0dBFS=+20dBu或-20dBFS=0dBu，因此在計算門限電平數(shù)據(jù)時，如不對Hard Ware Max Level作其他更改，則需要代入公式計算的參考數(shù)值應(yīng)為20dBu。計算公式如下：門限電平L=20lg(功放的輸入靈敏度電壓Vs÷0.775)-10lg（功放的額定輸出功率Pa÷音箱的額定輸入功率Ps）-20，即：L=20lg(Vs/0.775)-10lg(Pa/Ps)-20，單位：dBFS舉例如下：例如您所采用的功放的額定輸出功率為800W 8 ，輸入靈敏度電壓為1.23V或+4dB，音箱的額定輸入功率為80W 8 ，音頻處理器為DIGITOOL

18、MX16，用公式計算得出門限電平值為： 解：20lg(1.23÷0.775)-10lg(800÷80)-20=4-10-20=-26dBFS答：將壓限器的壓縮比設(shè)置為20：1時，門限電平值設(shè)置為-26dBFS。提示：通過以上所述，我們了解了如何合理設(shè)置壓限器數(shù)據(jù)來保護揚聲器的方法。但仍需注意的是，這并不代表可以完全依賴壓限器的保護功用。因為，對于壓限器之前的設(shè)備輸出的削波失真信號，壓限器將無能為力，例如：當(dāng)調(diào)音臺無論是輸入還是輸出環(huán)節(jié)出現(xiàn)削波失真，即推子前電平或推子后電平高至削波指示燈（標(biāo)示：CLIP）點亮（原由：輸入信號不當(dāng)、接口連接錯誤、輸入增益過量、輸出增益過量等），

19、即使壓限器將功率放大器的輸出功率限制在揚聲器的額定功率以內(nèi)，無需很大的功率輸入亦可導(dǎo)致?lián)P聲器損壞。所以，正確的信號連接及設(shè)備操作亦尤為重要，如果說壓限器是保護揚聲器的第一道防線，那么正確的信號連接及設(shè)備操作則是第二道防線。附注：上文出現(xiàn)的“門限電平”一詞，同義的叫法還有：啟動電平、拐點電平、閾值、閥值等等。（參考資料來自埃威姆電子科技有限公司五 基礎(chǔ)概念回顧壓限器附加小知識：1、閾值(THRESHOLD)壓縮器部分的THRESHOLD調(diào)節(jié)鈕和噪聲門部分的THRESHOLD是有區(qū)別的，還是以水閘來比喻吧：噪聲門里的THRESHOLD水閘是一個很低的水閘，它在水庫入水口的底部，主要的作用是擋一下流入水庫里的淤泥；壓縮器里的THRESHOLD水閘是一個較高的水閘，它在水庫入水口的頂部，如果這個水閘太高，水庫進(jìn)水量太大就可能會有崩潰的危險，如果太低，水庫里的存水又不夠，所以為了達(dá)到最大又安全的庫存，這個水閘就要調(diào)整到合適的位置。因此閾值(THRESHOLD)的調(diào)節(jié)是很重要的，它決定了壓限器在多大電平時開始起作用。2、壓縮比(RATIO)壓縮比(RATIO)是與閾值(THRESHOLD)相配合工作的，還是用水閘來形容吧，61的壓縮比就好像是上游水流超出了一個水庫安全范圍6米高，但經(jīng)過壓限處理后最后流入到水庫里的水才有1米高，這樣水庫還是安全的。例如，設(shè)置壓縮率為61，如