現(xiàn)代音響與調(diào)音技術第9次課課件

衰減器圖5―31三種形式的衰減器(a)；(b)；(c)復合式組合揚聲器系統(tǒng)中由于低、中、高音三個單元的靈敏度不一樣，為了使整個高、中、低頻聲音平衡，一般要在中、高頻通路中接入衰減器，以實現(xiàn)功率匹配。衰減器一般都可手動調(diào)整。1設計分頻器時的注意事項(1)相位糾正。組合揚聲器的性能與分頻器和揚聲器的安裝位置而引起的相移有著密切關系。如果設計中不注意相移問題，組合揚聲器的其它性能而再好也是沒用的，最終將會產(chǎn)生失真，使頻響曲線出現(xiàn)較大的峰谷.通常情況下，由安裝位置造成的相移為：—6dB/oct分頻器在分頻點fc時的相移為900；—12dB/oct分頻器在分頻點fc時的相移為1800；—18dB/oct分頻器在分頻點fc時的相移為2700；2—6dB/oct型的分頻器可通過調(diào)整高、低音揚聲器輻射面在輻射方向上的聲程差來使高音揚聲器產(chǎn)生900的延遲，以達到高、低音在輻射方向上為同相輻射狀態(tài)。—12dB/oct型的分頻器由于在分頻點fc時的相移為1800，因此在連接時，把高、低頻揚聲器的相位反接，就可以保證同相輻射了。3因此必須通過補償將低頻的阻抗峰值降下來，同時將中、高頻段的阻抗也要壓下來成為一個與頻率無關且恒等于額定阻抗的阻抗特性，這樣就能保證分頻器的良好特性。這種方法稱為阻抗補償。1.低頻段阻抗補償為了控制低頻揚聲器在諧振頻率f0處的阻抗上升，可以在低音揚聲器上并聯(lián)一個RLC串聯(lián)諧振電路，使之固有諧振頻率和揚聲器的諧振頻率f0相同。52.高頻段阻抗補償為了抑制高頻部分的阻抗上升，常采用的方法是：將RC串聯(lián)回路并接在揚聲器兩端。6(3)揚聲器極性的確定。在制作、維修、選購揚聲器時，要特別注意揚聲器的正負極。在裝配音箱時，如果把“+-”極接反，揚聲器就會產(chǎn)生相位失真。揚聲器必須按正確極性接入分頻網(wǎng)絡。一般來說，紅正黑負。但在維修揚聲器和音箱時，會經(jīng)常見到國內(nèi)外的揚聲器生產(chǎn)廠家的標識不一致。設計分頻器時的注意事項測試方法：將萬用表撥在1mA檔上，表棒接揚聲器兩端子，用手指輕微而緩慢壓振膜，使萬用表指針向正方向偏轉。這時可規(guī)定，接正表筆的一端為揚聲器的正極，另一端為負極。7在組合揚聲器系統(tǒng)中，根據(jù)不同的用途就要選取不同類型的揚聲器單元，如果揚聲器單元選擇不好，就會影響音響效果。1.電影用組合揚聲器單元的選擇電影膠片上的聲音信號的特點是頻帶不太寬，對揚聲器的要求是功率要大一些，靈敏度要高，失真要小，指向性要好。電影系統(tǒng)擴聲用組合揚聲器系統(tǒng)一般只用到二分頻方式。

為了提高低音效率，要求低音揚聲器單元的口徑要大，一般選口徑為380~460mm的且功率大、失真小的復合邊紙盆揚聲器比較多見；為了提高高音的效率和指向性，高音揚聲器一般選用大功率號筒揚聲器。92.收音機用揚聲器的選擇收音機一般選用小口徑揚聲器，以165mm以下口徑的揚聲器為主，而且要求靈敏度高，高頻不能太高，一般到4000Hz就可以了，紙盆最好選用硬度較高的硫酸鹽或亞硫酸鹽紙盆。對于體積較大的各式收音機可以用130mm以上的復合邊揚聲器以展寬低頻響應.

其揚聲器一般是開口箱式組合揚聲器。低頻揚聲器的諧振頻率f0為150~250Hz，其中250Hz適用于袖珍式收音機。10音箱是整個音響系統(tǒng)的喉舌，對音箱的正確選用非常重要。在選購音箱之前，有兩點必須明確：一是音箱與其他音響設備的選購一樣，必須是價格和性能二者一起考慮。單只專業(yè)音箱的價格可以從幾百元到幾萬元，進口的高檔音箱售價高達幾十萬元的也有。這些高檔音箱的性能當然比一般大眾化的產(chǎn)品優(yōu)越得多，不能將兩者簡單比較；二是形式與用途的考慮，也就是說，按不同的使用目的選購不同的音箱。對于一對音箱的最初了解，可用“觀、掂、敲、認”的步驟來鑒別：即一觀工藝，二掂重量、三敲箱體、四認銘牌。111選好性能指標在功率指標上也要注意。有的國家或有的廠標明的是最大噪聲功率，峰值功率等，因此數(shù)值比額定噪聲功率大許多，不可混淆。并且，音箱的功率還要考慮聽音響的環(huán)境。根據(jù)廳堂房間的大小要有一定的功率儲備，以免大功率放音時引起失真。音箱靈敏度一般選100dB/W/m左右的聲壓級或更高一點。132音箱靈敏度與放大器功率之間的關系一般成品音箱背后貼有一張技術指標簽：內(nèi)容包括音箱的頻率范圍、靈敏度、承載功率及阻抗幾項。其中靈敏度是音箱最重要的指標，在很大程度上決定了該箱應該選配什么樣的功放，需要多大的功率去推等等。

大多數(shù)鑒聽級家用音箱的靈敏度均在86-92dB之間，對同一臺功放而言，在同等音量下（如音量旋至10點鐘），靈敏度越高就意味著聲音越大，音箱對功放的功率索取和要求就會越低。

靈敏度不是越高越好，事實上，靈敏度超過92dB的揚聲器都是振盆比較輕、薄的金屬盆、PP盆之類，會導致功放駕馭喇叭的控制力受損，從而導致音質偏薄、偏靚、偏夸張、偏硬朗，少了許多音樂的細節(jié)和韻味。

14決定音箱輸出聲壓級有三項重要的因素：音箱的效率，音箱的承受功率和放大器的輸出功率。音箱的效率越高，放大器推動揚聲器發(fā)聲就越省力，露天演唱會現(xiàn)場所用的音箱就是高效率音箱，音量相當大。舉例來說，在800立方米的空間，音箱聲壓級至少要有110dB。若音箱的靈敏度為95dB/W/m，放大器也必須要有2000W的輸出功率才能使該音箱推出如此大的聲壓級。若音箱的靈敏度為105dB/W/m，放大器只要有200W的功率就可以了。與前者相比，放大器的最低輸出功率要求及音箱的承受功率都只需要前者的十分之一。15由于揚聲器及音箱是一個整體，故而廠商是以音箱系列推向市場。如美國的ALTEC，詹姆斯.B.辛格（JBL），電聲（Electro—Voice，簡寫EV），博士（Bose），百威（PEAEY）等。意大利的Chario（卓麗）、GuarneriHomage（名琴），英國皇牌ATC。

17JBLontime漫步者E2018第3章音頻功率放大器

3.1音頻功率放大器基礎3.2功率放大器

19放大器前級放大(前置放大)安排在調(diào)音臺部分,將音頻信號進行初步的電壓放大，以便其它電路對音頻信號進行處理.后級放大(音頻功率放大)經(jīng)過調(diào)音臺處理后的信號進行功率放大，以提供足夠大的功率去推動音箱工作。3.1音頻功率放大器基礎

從功能上比較，功放比前置放大電路簡單，但消耗的功率比前置放大器大。功率放大器的實質是將直流電能轉化為音頻信號的交流電能。21

3.1.1功率放大器的基本組成及作用輸入級:緩沖作用，其輸入阻抗較高以減小本級電路對前級電路的影響。引入一定的負反饋以增加整個功放電路的穩(wěn)定性并減小噪聲。22預激勵級：控制激勵級和功率輸出級兩推挽管的直流平衡，并提供足夠的電壓增益，以推動激勵級和功放級正常工作。

激勵級：給功率輸出級提供足夠大的激勵電流及穩(wěn)定的靜態(tài)偏壓。23電源電路：為放大器提供動力。電源電路要有充足的能量儲備，可以提供放大器所需要的大電流和直流電壓，抗過載能力強。保護電路：如負載短路保護，負載過荷保護，過壓保護，過流保護和過溫保護等。當功放過載或負載端短路時，放大器的保護電路會自動動作，并將其輸出端斷開。25保護電路：保護電路還具有開機延時功能。即放大器開機時，為了防止對揚聲器的沖擊，由保護電路進行控制，延時數(shù)秒鐘，待放大器穩(wěn)定后，再與負載接通。26

一個好的放大器，要求能準確地放大來自各聲源的聲音信號，并能反映出該聲音信號的音量、音調(diào)和音色，力圖恢復該聲源音質狀況的本來面貌。3.1.4功率放大器的技術指標靜態(tài)技術指標動態(tài)技術指標27靜態(tài)技術指標頻率響應頻率響應即有效頻率范圍，它是用來反映放大器對不同頻率信號的放大能力。放大器的輸入信號是由許多頻率成分組成的復雜信號，由于放大器存在著阻抗與頻率有關的電抗元件及放大器本身的結電容等，使放大器對不同頻率信號的放大能力也不相同，從而引起輸出信號的失真。頻率響應通常用增益下降3dB以內(nèi)的頻率范圍來表示。一般的高保真放大器為了能真實地反映各種信號，其頻率響應通常應達到幾Hz到幾十kHz寬度，如圖3―2所示。29理想的頻率響應在通頻帶內(nèi)是平直的，即放大器的輸出電平沿頻率坐標的分布近似于一條直線。直線平直，說明放大器對各頻率分量的放大能力是均勻的。但為了改善瞬態(tài)響應和如實地反映各種聲頻信號的特點，對放大器往往要求有更寬的頻率帶寬，例如，從10Hz~100kHz頻帶內(nèi)不均勻度應小于10dB。總之，功率放大器頻帶越寬越好。30靜態(tài)技術指標信噪比信噪比是指放大器輸出的有用信號與輸出噪聲的比值，常用符號S/N來表示，它等于輸出信號電壓與噪聲電壓之比，用dB表示，即一般來說，前置放大器的信噪比要大于100dB，功率放大器的信噪比應大于90dB，而專業(yè)功率放大器的信噪比要大于100dB。31靜態(tài)技術指標動態(tài)范圍放大器的動態(tài)范圍通常是指它的最高不失真輸出電壓與無信號時的輸出噪聲電壓之比，用dB來表示。放大器的動態(tài)范圍是指不失真放大最小信號和最大信號的能力。動態(tài)范圍越大，放大器的失真越小。32靜態(tài)技術指標放大器的失真—諧波失真音頻信號經(jīng)過放大器之后，不可能完全保持原來的面貌，這就稱為失真。諧波失真諧波失真是指信號經(jīng)放大器放大后輸出的信號比原有聲源信號多出了額外的諧波成分。它是由放大器的非線性引起的。諧波失真又稱為諧波畸變。33U1f0——輸出信號基波電壓的有效值；U2f0、U3f0——輸出信號的二、三次諧波電壓的有效值；HD——總的諧波失真系數(shù)。一般要求放大器的諧波失真越小越好，對于專業(yè)放大器來說，它的總諧波失真應小于1%的。34靜態(tài)技術指標阻尼特性（阻尼參數(shù)）阻尼特性表征功率放大器輸出級內(nèi)阻對揚聲器所起的阻尼作用，是一項較復雜的技術指標。在音頻電信號推動揚聲器振動發(fā)音的過程中，當揚聲器工作在低頻大振幅狀態(tài)時（尤其是諧振頻率附近），揚聲器本身的機械阻尼已無法消除音箱所產(chǎn)生的共振，從而使揚聲器的紙盆瞬態(tài)特性變壞。當其輸入信號中止之后，揚聲器的紙盆并不能立即剎住，而是須過渡一段時間之后才能逐漸停止；然而，當此過渡時間較長時，前面的信號就會產(chǎn)生較長的拖尾，并與后面的信號混雜在一起，從而造成揚聲器的發(fā)音混濁不清，脫泥帶水。35我們把表現(xiàn)這個過渡時間的特性參數(shù)稱為功率放大系統(tǒng)的阻尼參數(shù)（Fd），F(xiàn)d的值越大，信號拖尾就越短，還音效果就越干脆。為了消除這種現(xiàn)象，可以減小放大器的內(nèi)阻，使揚聲器共振時音圈所產(chǎn)生的感應電動勢短路，由此產(chǎn)生的短路電流能抑制揚聲器的自由振動，從而起到阻尼作用。36我們把功率放大器的額定負載阻抗Ri與輸出內(nèi)阻Ro之比稱為阻尼系數(shù)阻尼系數(shù)的大小會影響擴音設備重放的音質。阻尼系數(shù)越大，對揚聲器的抑制能力就越強。高保真擴音機的阻尼系數(shù)應在10以上。但Fd值也不是越大越好，過大的Fd值會產(chǎn)生類似“緊急剎車”的效果，使音響效果變得生硬。不同的揚聲器有著不同的Fd最佳值。一般都在15~100之間。對于專業(yè)放大器來說，其阻尼系數(shù)不低于30，有的專業(yè)放大器更可高達300.37動態(tài)技術指標瞬態(tài)互調(diào)失真瞬態(tài)互調(diào)失真是指晶體管放大器由于采用了深度大回環(huán)負反饋而帶來的一種失真。由于深反饋信號跨越了兩級以上的放大電路，而兩級間存在著電容C，當放大器輸入一個持續(xù)時間非常短的瞬態(tài)脈沖信號時，由于電容C充電帶來的滯后作用，使輸出端不能及時得到應有的輸出電壓，輸入端也不能及時得到應有的負反饋。在此瞬間，輸出級瞬時嚴重過載，輸出信號的波峰將被消去，從而引起失真。

38動態(tài)技術指標瞬態(tài)互調(diào)失真瞬態(tài)互調(diào)失真是造成晶體管功率放大器音質不好的重要原因。在晶體管和集成電路功率放大器中，瞬態(tài)互調(diào)失真比較嚴重。瞬態(tài)互調(diào)失真對音質的影響是明顯的，在聽覺上給人以不愉快的“金屬聲”，高頻顯得刺耳而不清晰。特別是對連續(xù)的突發(fā)信號，如語言，打擊樂等，使放聲高音層次變差，聲音定位模糊，聲音不夠圓潤，如鋼琴有“吱吱”的聲音。由于人耳恰恰對這種非線性失真十分敏感，因此，瞬態(tài)互調(diào)失真是對音質影響較大的技術指標。39動態(tài)技術指標互調(diào)失真實際音響信號幾乎都是由多頻率信號復合而成的，這種多頻率信號通過非線性的放大器時，各個頻率信號之間便會相互調(diào)制，產(chǎn)生新的頻率分量，形成互調(diào)失真?；フ{(diào)失真也是非線性失真中的一種?；フ{(diào)失真的耳感是聲音尖刺，有附加音，失去層次，聽的時間長了會使人產(chǎn)生疲勞和不舒服的感覺。放大器的互調(diào)失真越小越好，專業(yè)放大器的互調(diào)失真應小于0.5‰.40動態(tài)技術指標削波失真放大器因輸入信號過強造成輸出信號削波而引起的失真?？朔鞑ㄊд娴姆椒ㄊ亲尫糯笃髟谟凶銐虻膬涔β氏路乓簟討B(tài)技術指標相位失真相位失真是指音頻信號經(jīng)過放大器以后，對不同頻率信號產(chǎn)生的相移的不均勻性，以其在工作頻段內(nèi)的最大相移和最小相移之差來表示。41動態(tài)技術指標轉換速率一臺放大器能夠不失真的重現(xiàn)正弦波，不等于能完整地放大前沿陡峭的矩形信號。放大器在通過矩形波時引起前沿上升時間延遲，使輸出信號產(chǎn)生失真的程度，通常用放大器的轉換速率來描述。轉換速率越高越好。轉換速率表示給放大器一個輸入電壓后，在1us的時間內(nèi)，其輸出電壓的變化。一般要求放大器的轉換速率大于10V/us.42動態(tài)技術指標轉換速率

音樂重放中有許多猝發(fā)性的脈沖信號，如鋼琴及許多打擊樂器和彈撥樂器都具有很陡的上升沿，放大器應把這些樂器特性如實放大。當如果轉換速率不夠，這些樂器特有的音色就會喪失。目前，集成電路的轉換速率沒有分立元件構成的功率放大電路的轉換速率高。轉換速率低，是功率放大器產(chǎn)生瞬態(tài)互