喇叭扬声器的阻抗
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扬声器的标准阻抗
扬声器的标准阻抗是指扬声器输入的信号电压U与信号电流的比值,即标称阻抗。
这个数值与扬声器的性能、设计、功率等密切相关,同时也受到扬声器的物理尺寸、材料、工作频率等因素的影响。
扬声器的标准阻抗通常是一个范围,而不是一个固定的数值。
例如,我国国家标准规定的音箱阻抗优选值有4Ω、8Ω、16Ω(国际标准推荐值为8Ω),并规定扬声器的标称阻抗为:扬声器谐振频率的峰值F0至第二个共振峰F1之间的最低阻抗值。
需要注意的是,扬声器的实际阻抗值可能会因不同的频率、不同的信号电压以及不同的工作环境等因素而有所变化。
因此,为了确保扬声器的性能和音质达到最佳效果,需要在使用过程中对扬声器的阻抗进行测量和调整。
谈音响中的阻抗2009-08-11 09:40:22 来源: 作者: 【大中小】浏览:2947次评论:0条谈音响中的阻抗笔者发现消费者在选购前级、后级扩大器时,常会询问它的输入阻抗、输出阻抗及输出内阻是多少?功率和驱动能力有多强?胆机好还是晶体管机好?桥接又如何?选购扬声器时也想了解它的功率、效率、阻抗等等感觉似是而非的问题。
首先从阻抗谈起。
阻抗是音响是最常看到的字眼了,那么它到底是指什么呢?阻抗与电阻的概念不是完全一样的。
阻抗就是电阻加电抗,详细地说,就是电阻、电容抗、电感抗在向量上的总和。
在相现电压下,阻抗越高电流越小,阻抗越低电流越大。
一般音响器材常提到阻抗的地方有:扬声器的阻抗,前后级放大器的输入阻抗,前级的输出阻抗,(后级经常不称作输出阻抗,而称输出内阻),信号导线的传输阻抗等。
若说到器材内部电子线路及零件和各部分阻抗那就复杂了在此只介绍有关音响器材标称的阻抗具有什么实质意义。
1、扬声器的电阻抗现在先从扬声器的阻抗谈起。
目前,世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器,以满足日益增长的Hi-Fi市场与AV市场的需要,但扬声器的标称阻抗却都遵循4Ω,8Ω,16Ω,32Ω这样一个国际化的标准系列。
这代表了什么呢?这代表了扬声器谐振频率的峰值fo至第2个共振峰fr之间呈现的最低阻抗值,如图1所示,实际上扬声器构成的输出线路是一个带电抗的电阻,只不过它的电阻随播放音乐的频率而变,这个动态的电阻就称为阻抗,它可不是一个常数值,而是随频率的不同而不同,甚至可能会起伏得很厉害,可能在某频率高到十几Ω或二十几Ω,也可能在某频率低到1Ω或以下。
当后级输出一固定电压给扬声器时,依照欧姆定律,4Ω的扬声器会比8Ω的扬声器多流过一倍的电流,因此如果你会计算功率的话,你就会明白为何一部8Ω输出100W的晶体后级,在接上4Ω扬声器时会变成200W了。
当然除非特殊需要,没有一个扬声器的设计专家会冒天下众多音视器材阻抗匹配要求之大不韪,设计出类似于2.5Ω,5Ω,10Ω,15Ω这样非标称阻抗系列的扬声器供应市场。
扬声器的电阻抗如何配置功放包括前级和后级时,常会询问它的输入阻抗、输出阻抗及输出内阻是多少?功率和驱动能力有多强?胆机好力还是晶体管机好力?桥接又如何?选购扬声器时也想了解它的功率、效率、阻抗等等感觉似是而非的问题,我相信看了下文应该有满意的答案了。
我们首先从阻抗谈起。
阻抗是音响中最常看到的字眼了,那么它到底是指什么?阻抗与电阻不是完全一致的东西。
阻抗就是电阻加电抗,详细地说,就是电阻、电容抗、电感抗在向量上的总和。
在相同电压下,阻抗越高电流越小,阻抗越低电流越大。
一般音响器材常见提到阻抗的地方有:喇叭的阻抗,前后级放大器的输入阻抗,前级的输出阻抗,(后级经常不称作输出阻抗,而称输出内阻),信号导线的传输阻抗等。
若说到器材内部电子线路及零件的各部分阻抗那就更琳琅满目复杂得多了,在此我们只介绍有关音响器材标称的阻抗具有什么实质意义?“扬声器的电阻抗”现在先从喇叭的阻抗谈起。
目前,世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器,以满足日益增长的Hi—Fi市场与AV市场的需要,但扬声器的标称阻抗却都遵循4Ω、8Ω、16Ω、32Ω这样一个国际化的标准系列。
这代表了什么呢?这代表了扬声器谐振频率的FO至第二个共振峰Fz之间所呈现的最低阻抗值。
实际上喇叭构成输出线路中一个带电抗的电阻,只不过它的电阻随潘放的音乐的频率而变,这个动态的电阻就称为阻抗。
它可不是一个常数值,而是随着频率的不同而不同,甚至可能会起伏得很可伯,可能在某频率高到十几Ω或二十几Ω,也可能在某频率低到IΩ或以下。
当后级输出一个固定电压给喇叭时,依照欧姆定律,4Ω的喇叭会比8Ω的喇叭多流过一倍的电流,因此如果你会计算功率的话,你就会明白为何一部8Ω输出的100瓦的晶体后级,在接上4Ω喇叭时会变为200瓦了。
当然除非特殊需要,没有一个扬声器的设计专家会设计出类似于2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω这样非标称阻抗系列的扬声器供应市场。
扬声器参数讲解1.RMSE-free:此为所测得的参数值反推阻抗曲线,并以此估之阻抗曲线和原测得之阻抗曲线作一误差平方和的计算,故此值愈大,表示所测得的参数愈不可靠,须重新检测测试程序及接法.2.Fs:即Fo,最低共振频率,这个参数决定了扬声器声音重现的低频界限,它决定于扬声器振动系统的等效质量和等效力顺,即Fs=(1/2)(MmsCms)-1/22.1增加边的硬度可提高Fs,增加弹波的硬度可提高Fs。
2.2增加等效振动质量,即增加边,胴体,音圈,弹波,中心胶,防尘盖和加大口径(即空气负载)的重量,均可降低Fs。
3.Re:线圈的直流阻抗,Re=*L/S:音圈导线的电阻率,L:音圈导线的长度,S:音圈导线的横截在积。
Zmax:扬声器阻抗曲线上的峰值阻抗Ro=Zmax/Re4.Res:电气系统的等值电阻值。
Res=Zmax-Re=(Bl)2/Rms Rms:支撑系统的等效力阻。
4.1改变振动系统的力阻,如在管材,鼓纸和T铁上打孔或将弹波的材质改稀,或将含浸浓度降低,或增加鼓纸的刚性(将鼓纸纤维打短打细以压得更紧),或改软振动系统,盆架的窗口改大,可提高Res。
4.2增加BL值可提高Res(对Res影响最大)Rms为振动系统的力阻。
4.3随喇叭口径的增加而降低(增加了sd值),Rmr为幅射力阻,面积越大其值越大。
5.Qms:机械系统的阻尼系数。
Qms=o*Mms/Rms,Rms=(Bl)2/Res.5.1改变振动系统的力阻,如在管材,鼓纸和T铁上打孔或将弹波的材质改稀,或将含浸浓度降低,或增加的鼓纸的刚性(将鼓纸纤维打短打细以压得更紧),或改软振系统,盆架的窗口改大,可提高Qms。
5.2增加等效振动质量,即增加边,胴体,音圈,弹波,中心胶,防尘盖和加大口径(即空气负载)的重量,均可提高Qms.5.3改变音圈管材材质(Kapton比aluminum高,til比kapton高)5.4增加喇叭的Fs值可提高Qms。
LS3 5A扬声器的效率、阻抗与动态●梁中锷●2003-06-16经由十余年来多次的接触,我发现消费者在选购扬声器时,常会询问:它的效率是多少?阻抗是多少?但却鲜有人问:它的最高音压是多少?音响史上确实有几款著名喇叭以低效率闻名,例如Rogers的LS-3/5a及AR-3a。
二十年前,当我还是杂志社小编辑时,曾亲眼所见,国内音响名师林宜胜先生,谈到3/5a时,脸上竟泛起一阵神光说:它的效率其低!但当日在板桥陈正修先生(音响闻人,早已移民旧金山)家里,有三对小喇叭的试听比较,3/5a上阵还不到五分钟,就被另外一位音响闻人高真民先生一阵xxx给开骂、炮轰了下来!更早之前,那时只有LP没有CD,我到上扬唱片公司买唱片。
在挑选唱片时,觉得背景音乐怪怪的,男高音Domingo怎么感冒了?鼻音这么重!问清楚后,才知一切都是「闷葫芦」3/5a搞的鬼─当时Rogers喇叭是由上扬公司进口销售。
我对3/5a的恶感就是这样而来,没想到全球闻名的BBC-3/5a,竟然是个「闷」葫芦。
等到试作DaLine后,才知BBC并未将KEF单体性能发挥极致,LS-3/5a的好处只是体型小、售价低,难怪有人会卖了3/5a换用我的DaLine传输线喇叭。
道理很简单,依3/5a低音单体B-110之规格计算,根本不能装在那么小的音箱里!这点有必要说明,其实英国BBC并非不会设计喇叭,而是为了携带方便,不得不将喇叭音箱设计得很小,这是没办法的妥协。
当初BBC是想设计出比例为十分之一的喇叭,这样测试的方法比较简单,也比较便宜,于是就诞生了LS-3/5a。
低效率喇叭确实曾风光过,但CD开始逐渐流行后,就有人对低效率喇叭抱着怀疑态度,名乐评家、莹升公司负责人曹永坤先生,就曾经说过CD的高动态会自然淘汰低效率喇叭。
晶体管机的瓦=真空管机的瓦经过20年,CD系统已渐趋成熟,但低效率喇叭依然存在于市场,而且低效率=高音质的观念好像并未动摇;直到最近这几年才有了些许改变。
扬声器的的主要参数字体: 小中大| 打印发布: 2010-9-26 01:19 作者: 网络转载来源: 互联网查看: 735次1.扬声器主要参数综合设计和分析扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果,由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定,其中一些参数相互制约相互影响,因而必须综合考虑和设计。
扬声器常用机电参数以及计算公式、测量方法简述如下:直流电阻Re由音圈决定,可直接用直流电桥测量。
共振频率Fo由扬声器的等效振动质量Mms和等效顺性Cms决定,见公式(5),Fo可直接用Fo测试仪测量或通过测量阻抗曲线获得。
共振频率处的最大阻抗Zo由音圈、磁路、振动系统(鼓纸、弹波)共同决定,可用替代法测量或通过测量阻抗曲线获得。
Zo = Re+[(BL)2/(Rms+Rmr)] (10)机械力阻Rms由鼓纸、弹波的内部阻尼及使用胶水的特性决定,可由测量出机械品质因数Qms后通过下列公式计算:Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11)这里SQR( )表示对括号( )中的数值开平方根,下同。
辐射力阻Rmr由口径、频率决定,低频时可忽略。
Rmr = *(f/Sd)2 (12)等效辐射面积Sd只与口径(等效半径a)有关。
Sd =π* a2 (13)机电耦合因子BL由磁路Bg值和音圈线有效长度L决定,也可通过测量电气品质因数Qes后用下列公式计算:(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)等效振动质量Mms由音圈质量Mm1、鼓纸等效质量Mm2、辐射质量Mmr共同决定,Mms可由附加质量法测量获得。
Mms=Mm1+Mm2+2Mmr辐射质量Mmr只与口径(等效半径a)有关。
Mmr =*ρo* a3 (16)其中ρo=m3为空气密度,a为扬声器等效半径。
等效顺性Cms是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).由鼓纸顺性Cm1、弹波顺性Cm2共同决定,此顺性即是我们所称的变位,只是单位需换算为国际单位制:m/N,而变位可以用变位仪直接测量。
喇叭阻抗阻尼系数计算公式引言。
在音响系统中,喇叭是非常重要的组成部分,它的阻抗和阻尼系数对音质和音量有着重要的影响。
了解喇叭阻抗阻尼系数的计算公式可以帮助我们更好地设计和调整音响系统,提高音质和音量。
一、喇叭阻抗。
喇叭的阻抗是指在特定频率下,喇叭对电流的阻碍程度。
一般来说,喇叭的阻抗是一个复杂的参数,它随着频率的变化而变化。
在实际应用中,我们通常会关注喇叭在特定频率下的阻抗,比如在音频系统中,我们会关注喇叭在20Hz到20kHz 范围内的阻抗。
计算喇叭阻抗的公式为:Z = R + jX。
其中,Z为阻抗,R为电阻部分,X为感抗部分,j为虚数单位。
电阻部分主要由喇叭的线圈电阻和线圈的等效电阻组成,感抗部分主要由喇叭的振膜质量和振膜的等效电感组成。
二、喇叭阻尼系数。
喇叭的阻尼系数是指在喇叭振动时,振膜受到的阻尼力和弹性力的比值。
阻尼系数越大,振膜的振动就越受到阻尼力的影响,振动幅度就越小,音质就越稳定。
阻尼系数越小,振膜的振动就越受到弹性力的影响,振动幅度就越大,音质就越动感。
计算喇叭阻尼系数的公式为:ξ = 2 (R / (2 π f M))。
其中,ξ为阻尼系数,R为喇叭的电阻部分,f为振动频率,M为振膜的质量。
三、喇叭阻抗阻尼系数计算公式。
喇叭的阻抗和阻尼系数是相互关联的,它们都可以影响音响系统的音质和音量。
通常情况下,我们可以通过喇叭的阻抗和阻尼系数来确定喇叭在特定频率下的性能。
喇叭阻抗阻尼系数的计算公式为:ξ = 2 (R / (2 π f M))。
Z = R + jX。
其中,ξ为阻尼系数,R为喇叭的电阻部分,f为振动频率,M为振膜的质量,Z为阻抗,X为感抗部分。
四、实际应用。
了解喇叭阻抗阻尼系数的计算公式可以帮助我们更好地设计和调整音响系统。
在实际应用中,我们可以根据喇叭的阻抗和阻尼系数来选择合适的功放和音源设备,以达到最佳的音质和音量效果。
此外,我们还可以通过调整喇叭的阻尼系数来改变音响系统的音质和音量。
浅析功放与音箱匹配技巧与注意事项6月2日报道对功放与音响之间的匹配问题,除了音色软搭配之外(音色搭配常说软硬之分,是根据设计者对音色走向的设计和用料,而具有的特征和个性)还有一些技术指标上的硬搭配。
软搭配是经验积累和个人爱好以实际感受为主,硬搭配则以数据和基本技术常识来定夺,下列就来简述硬搭配有关方面的问题。
一、阻抗匹配1、电子管功放(胆机)与音箱匹配时,放大器的输出阻抗应与音箱阻抗相等,否则会出现降低输出功率和增大失真等现象。
好在大都胆机都有可变输出阻抗匹配接口如4-8-16欧,与音箱阻抗匹配已趋简单。
2、对于晶体管功放(石机)与音箱阻抗的匹配①音箱阻抗比功放输出阻抗高时,除了输出功率不同程度的降低外,无其它影响。
②音箱阻抗比功放输出阻抗低时,输出功率相应成比例增加,失真度一般不会增加或增加一点点可忽略。
但匹配时音箱阻抗不能太低,如低至2欧(指2只4欧音箱并联时),此时只有功放功率富裕量大,并使用性能良好的大功率管和多管并联推挽,一般对这样的功放无影响。
反之,一般普通功放富裕量不大,而功放管的pcm、lcm不大,当音量又开得很大时,这时失真会明显增大,严重时机毁箱亡,切切注意。
二、功率匹配1、从原则上来讲,音箱额定功率与功放额定功率不一致时,对于功放来说,它的功率大小只与音箱阻抗有关,而与音箱额定功率无关。
无论音箱功率与功放功率是否相同,对功放工作无影响,只是对音箱本身安全有关。
2、如果音箱阻抗符合匹配要求,而承受功率比功放功率小,则推动功率充足,听起来很舒服。
这就是常说的功放储备功率要大,才能充分地表现出音乐全部内涵,尤其是音乐中的低频部分,表现更为生动、有力。
这是一种较好的匹配。
3、如果音箱的额定阻抗大于功放的额定功率,虽然二者都能安全的工作,但这时功率放大器推动功率显得不够,会觉得响度不足,往往出现已经开到饱和状态,失真加剧,仍感到力不从心。
这是一种较差的匹配。
三、按阻尼系数匹配对于选一对hi-fi音箱来讲,应有最佳的特定的电阻尼要求(负责任的音箱厂家应该提供此数据,指的是对功放阻尼系数的要求。
扬声器和扬声器的基本原理喇叭及音箱基本原理扬声器:又称喇叭,是一种将电能转化成声能的器件,根据能量转换的方式,可分为电动式、电磁式、气动式、静电式、离子式和压电式等;按工作频段可分为:高音扬声器、中音扬声器、低音扬声器和全频带扬声器。
一、扬声器的分类(1)电动式扬声器。
在各种类型的扬声器中,运用最多、最广泛的是电动式扬声器,又称动圈式扬声器,它是应用电动原理的电声换能器件,根据法拉第定律,当载流导体通过磁场时,会受到一个电动力,其方向符合弗来明左手定则,力与电流、磁场方向互相垂直,受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。
当音圈输入交变音频电流时,音圈受到一个交变推动力产生交变运动,带动纸盆振动,反复推动空气而发声。
(2)电磁式扬声器。
在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁,当电磁铁的线圈中没有电流时,可动铁心受永磁体两磁极相等吸引力的吸引,在中央保持静止;当线圈中有电流流过时,可动铁心被磁化,而成为一条形磁体。
随着电流方向的变化,条形磁体的极性也相应变化,使可动铁心绕支点作旋转运动。
可动铁心的振动由悬臂传到振膜(纸盆)推动空气振动。
这种电磁式扬声器频带窄,音质欠佳,除了一些特殊场合,目前很少使用。
(3)静电扬声器。
利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器,因正负极相向而成电容器状,所以又称为“电容扬声器”。
(4)压电扬声器。
利用压电材料的逆压电效应而工作的扬声器称为压电扬声器。
(5)离子扬声器。
在一般的状态下,空气的分子是中性的、不带电。
但经过高压放电后就成为带电的粒子,这种现象称游离化。
把游离化的空气利用音频电压振动,则产生声波,这就是离子扬声器的原理。
(6)气流调制扬声器,又称气流扬声器。
它是利用压缩空气作能源,利用音频电流调制气流发声的扬声器。
它的输出功率可达数千到上万声瓦。
效率约为15%。
气流扬声器主要用做高强度噪声环境试验的声源或远距离广播和对近海船只预报雾警及其他报警项目,作用距离可达10km,其频率范围可达100Hz~10kHz,声压级可达165dB~175dB。
扬声器的的主要参数字体: 小中大| 打印发布: 2010-9-26 01:19 作者: 网络转载来源: 互联网查看: 735次1.扬声器主要参数综合设计和分析扬声器性能是电学、力学、声学、磁学等物理参数共同作用的结果,由鼓纸、弹波、音圈、磁路等关键零部件的性能共同确定,其中一些参数相互制约相互影响,因而必须综合考虑和设计。
扬声器常用机电参数以及计算公式、测量方法简述如下:1.1直流电阻Re由音圈决定,可直接用直流电桥测量。
1.2共振频率Fo由扬声器的等效振动质量Mms和等效顺性Cms决定,见公式(5),Fo可直接用Fo测试仪测量或通过测量阻抗曲线获得。
1.3共振频率处的最大阻抗Zo由音圈、磁路、振动系统(鼓纸、弹波)共同决定,可用替代法测量或通过测量阻抗曲线获得。
Zo = Re+[(BL)2/(Rms+Rmr)] (10)1.4 机械力阻Rms由鼓纸、弹波的内部阻尼及使用胶水的特性决定,可由测量出机械品质因数Qms后通过下列公式计算:Rms =(1/Qms)*SQR(Mms/Cms) (11)这里SQR( )表示对括号( )中的数值开平方根,下同。
1.5 辐射力阻Rmr由口径、频率决定,低频时可忽略。
Rmr = 0.022*(f/Sd)2 (12)1.6 等效辐射面积Sd只与口径(等效半径a)有关。
Sd =π* a2 (13)1.7 机电耦合因子BL由磁路Bg值和音圈线有效长度L决定,也可通过测量电气品质因数Qes后用下列公式计算:(BL)2 =(Re/Qes)*SQR(Mms/Cms) (14)1.8 等效振动质量Mms由音圈质量Mm1、鼓纸等效质量Mm2、辐射质量Mmr共同决定,Mms可由附加质量法测量获得。
Mms=Mm1+Mm2+2Mmr1.9 辐射质量Mmr只与口径(等效半径a)有关。
Mmr =2.67*ρo* a3 (16)其中ρo=1.21kg/m3为空气密度,a为扬声器等效半径。
1.10 等效顺性Cms是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).由鼓纸顺性Cm1、弹波顺性Cm2共同决定,此顺性即是我们所称的变位,只是单位需换算为国际单位制:m/N,而变位可以用变位仪直接测量。
扬声器的参数是指采用专用的扬声器测试系统所测试出来的扬声器具体的各种性能参数值.其常用的参数主要包括:Z,Fo,η0, SPL,Qts,Qms,Qes,Vas,Mms,Cms,Sd,BL,Xmax,Gap gauss.以下分别是这几种参数其物理意义.1.1 Z:是指扬声器的电阻值,包括有:额定阻抗和直流阻抗.(单位:欧姆/ohm),通常指额定阻抗.扬声器的额定阻抗Z:即为阻抗曲线第一个极大值后面的最小阻抗模值,即图1中点B所对应的阻抗值.它是计算扬声器电功率的基准.直流阻抗DCR:是指在音圈线圈静止的情况下,通以直流信号,而测试出的阻抗值.我们通常所说的4欧或者8欧是指额定阻抗.1.2 Fo(最低共振频率)是指扬声器阻抗曲线第一个极大值对应的频率.单位:赫兹(Hz).扬声器的阻抗曲线图是扬声器在正常工作条件下,用恒流法或恒压法测得的扬声器阻抗模值随频率变化的曲线.1.3 η0(扬声器的效率):是指扬声器输出声功率与输入电功率的比率.1.4 SPL(声压级):是指喇叭在通以额定阻抗1W的电功率的电压时,在参考轴上与喇叭相距1m 点上产生的声压.单位:分贝(dB).1.5 Qts :扬声器的总品质因数值.1.6 Qms:扬声器的机械品质因数值.1.7 Qes:扬声器的电品质因数值.1.8 V as(喇叭的有效容积):是指密闭在刚性容器中空气的声顺与扬声器单元的声顺相等时的容积.单位:升(L).1.9 Mms(振动质量):是指扬声器在运动过程中参与振动各部件的质量总和,包括鼓纸部分,音圈,弹波以及参与振动的空气质量等.单位:克(gram).1.10 Cms(力顺):是指扬声器振动系统的支撑部件的柔顺度.其值越大,扬声器的整个振动系统越软.单位:毫米/牛顿(mm/N).1.11 Sd(振动面积):是指在扬声器的振动过程中,鼓纸/振膜的有效振动面积.单位:平方米(m2).1.12 BL(磁力):间隙磁感应强度与有效音圈线长的乘积.单位:(T*M).1.13 Xmax:音圈在振动过程中运动的线性行程.单位:毫米(mm).1.14 Gap Gauss:间隙磁感应强度值.单位:特斯拉(Tesla).1\Xmax是量出来的,不是测量出来的,需要知道上板厚度PL和音圈圈幅VC,则Xmax=|PL-VC|/23\1.11 Sd(振动面积):是指在扬声器的振动过程中,鼓纸/振膜的有效振动面积.单位:平方米(m2).这个量的时候要注意,一般规定为鼓纸的直径加上1/3的悬边的长度,也有文献说是1/2的边的长度,根据经验来确定首先,我们来谈谈如何认识一个喇叭单元,这是我们每个生产厂家、每个扬声器系统设计人员要面对的一个最基本而又是最重要的问题。
喇叭的阻抗喇叭的阻抗一般音响器材常见被提到阻抗的地方有喇叭的阻抗,前后级扩大机的输入阻抗,前级的输出阻抗,(后级通常不称输出阻抗,而称输出内阻),信号道线的传输阻碍抗(或称特性阻抗)......等等。
由于阻抗的单位仍是欧姆,也同样适用欧姆定律,因此一言以蔽之,在相同电压下,阻抗愈高将流过愈少的电流,阻抗愈低会流过愈多的电流。
最常见到的喇叭阻抗的标示值是八欧姆,这代表了这对喇叭在工厂测试规格时,当输入1KHz的正弦波信号,它呈现的阻抗值是八欧姆;或者是在喇叭的工作频率响应范围内,一个平均的阻抗值。
它可不是一个固定值,而是随着频率的不同而不同。
当后级输出一个固定电压给喇叭时,依照欧姆定律,四欧姆的喇叭会比八欧姆的喇叭多流过一倍的电流,理论上一部八欧姆输出一百瓦的晶体后级,在接上四欧姆喇叭时会自动变为二百瓦。
当喇叭的阻抗值一路下降时,后级输出一个固定电压,它流过的电流就会愈来愈大,到最后就有点像是把喇叭线直接短路,所以阻抗值有时会低至一欧姆的限制,超出此范围,机器就要烧掉了。
这也就是一般人常说的:后级的功率不用大,但输出电流要大的似是若非的道理。
喇叭的电阻抗现在先从喇叭的阻抗谈起。
目前,世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器,以满足日益增长的Hi—Fi市场与AV市场的需要,但扬声器的标称阻抗却都遵循4Ω、8Ω、16Ω、32Ω这样一个国际化的标准系列。
这代表了什么呢?这代表了扬声器谐振频率的峰值F0至第二个共振峰Fz 之间所呈现的最低阻抗值,如图1。
"实际上喇叭构成输出线路中一个带电抗的电阻,只不过它的电阻随播放的音乐的频率而变,这个动态的电阻就称为阻抗。
它可不是一个常数值,而是随着频率的不同而不同,甚至可能会起伏得很可怕,可能在某频率高到十几Ω或二十几Ω,也可能在某频率低到1Ω或以下。
当后级输出一个固定电压给喇叭时,依照欧姆定律,4Ω的喇叭会比8Ω的喇叭多流过一倍的电流,因此如果你会计算功率的话,你就会明白为何一部8Ω输出100瓦的晶体后级,在接上4Ω喇叭时会变为200瓦了。
细解扬声器的Q值在扬声器的Thiele-Small参数中,其品质因素Q值作为评价低频性能和低音箱体设计的关键参数,经常被大家提起和引用;但作为一个数学模型的辅助参量,Q值的概念是非常抽象的,远远不如Fs(谐振频率)、Vas(等效容积)等参数容易得到感性的认识。
下面,本文将通过不同的角度,来分析、阐释Q值的意义,希望能够加深大家对Q值的理解。
基本概念根据T-S参数的定义,Q(quality factor)是描述扬声器阻尼系数(damping factor)的一组参数。
在T-S参数中,Q值分为Qms,Qes和Qts。
Qms为机械系统的阻尼,体现了扬声器支片、边等支撑系统对能量的消耗、吸收和音盆、音圈、防尘帽等质量系统对能量的内在消耗;Qes为电力系统的阻尼,主要体现在音圈直流电阻对电能的消耗;Qts为总阻尼,为上述两者的并联。
即Qts=Qms*Qes/(Qms+Qes)。
扬声器Qts对低频声压特性的影响如图(1)所示,这在很多参考书上都有描述,这儿不再讨论。
图(1)Qts对扬声器低频声压特性的影响阻抗曲线的数学模型考虑到扬声器Q值与阻抗Ze密不可分的关系,在具体分析Q值前,我们简单了解一下扬声器阻抗曲线。
在阻抗型电声类比中,扬声器的等效阻抗为:其中,Re为扬声器的直流阻抗,L为音圈线圈的感抗;Res为振动系统的力学等效阻抗,Res=(BL)²/(Rms+2Rmr),Rms振动系统的力阻,Rmr为扬声器振膜单面的辐射力阻;Cmes为质量抗,Cmes=Mms/(BL)²;Lces为弹性抗,Lces=Cms*(BL)²。
当频率在Fs的时候,动生阻抗达到最大值;同时由于在低频阶段,音圈感抗相当小,基本上可以忽略,所以我们有:Zmax=Re+|Res|参考下面Mlssa对某款扬声器的测试结果,我们可以对其进行直观地理解。
图(2)扬声器的阻抗曲线Q值与阻抗Ze的关系根据Qms的定义,有Qms=ωMms/(Rms+2Rmr)。
喇叭额定功率计算公式
喇叭的额定功率可以通过以下公式来计算:
额定功率 = (额定电压^2) / 阻抗。
其中,额定电压是指喇叭所能承受的最大电压,通常以伏特(V)为单位表示。
阻抗是指喇叭的阻抗值,通常以欧姆(Ω)为单位表示。
根据这个公式,你可以计算出喇叭的额定功率。
除此之外,还有一些其他因素也会影响喇叭的实际功率输出,
比如喇叭的效率、音频信号的波形等。
在实际使用中,需要综合考
虑这些因素来确定喇叭的适用功率范围。
另外,需要注意的是,喇叭的额定功率并不代表它的最大功率
承受能力,因此在使用时仍需谨慎,避免超出其承受范围,以免损
坏喇叭或者影响音质输出。
扬声器(喇叭)参数说明一、功率功率这个参数,其实是衡量一个音箱性能的基本参数,只是由于厂商的的有意回避,所以在很多产品的说明上,功率变成了一个没有什么意义的参数。
音箱标注的功率主要有以下几个:1、额定输出功率(RMS):RMS功率可以说是所有功率标注方法中唯一真正有意义的,它指的是功放电路在额定失真范围内,能够持续输出的最大功率。
也称为"有效功率"。
我们在前面探讨功放电路时所指的功率一般都指的是额定输出功率。
2、音乐输出功率(MPO):指的是在失真不超过规定范围的情况下,功放电路的瞬间最大输出功率。
3、峰值音乐输出功率(PMPO):指的是完全不考虑失真的情况下,功放的瞬间最大输出功率。
后两种功率其实是没有意义的,因为它们所谓的"瞬间"往往是根本听不出来的几个毫秒。
但是,很多厂商处于希望把自己的产品功率标大的心理,往往乐于使用这两种标注,特别是PMPO功率。
市场上多见的诸如数百瓦的音箱大都是如此,甚至有些音箱把自己的功率标为2000瓦!这真是笑话!真正2000瓦的功放及音箱足以令你居住的小区里每一个人都听到你家里的音乐声,就是真正300瓦的音箱也足以吵的整栋大厦不得安宁,难道是一个小小的桌面音箱能够做到的?难怪PMPO功率被发烧友戏称为"JS功率"。
按照一般的实践,PMPO功率与RMS功率之间的比值一般为5-8:1,也就是说,标称自己300W的音箱,其实不过是个输出功率为30W左右的普通音箱而已!真正的名牌大厂是不会使用PMPO功率的,如果产品真的出色,何必要用这种遮人耳目的方法?所以说,看到PMPO的标识,至少表明厂商都对自己的这个产品信心不足。
除了功放部分以外,多媒体音箱中的功率参数还包括扬声器最大承受功率和电源最大输出功率。
这三个参数中最小的一个就是音箱的最大输出功率。
而且这三个参数之间也存在一定的搭配关系,例如RMS功率必须小于扬声器最大承受功率,否则就会烧坏扬声器。
喇叭的阻抗
一般音响器材常见被提到阻抗的地方有喇叭的
阻抗,前后级扩大机的输入阻抗,前级的输出阻抗,(后级通常不称输出阻抗,而称输出内阻),信号道线的传输阻碍抗(或称特性阻抗)......等等。
由于阻抗的单位仍是欧姆,也同样适用欧姆定律,因此一言以蔽之,在相同电压下,阻抗愈高将流过愈少的电流,阻抗愈低会流过愈多的电流。
最常见到的喇叭阻抗的标示值是八欧姆,这代表了这对喇叭在工厂测试规格时,当输入
1KHz的正弦波信号,它呈现的阻抗值是八欧姆;或者是在喇叭的工作频率响应范围内,一个平均的阻抗值。
它可不是一个固定值,而是随着频率的不同而不同。
当后级输出一个固定电压给喇叭时,依照欧姆定律,四欧姆的喇叭会比八欧姆的喇叭多流过一倍的电流,理论上一部八欧姆输出一百瓦的晶体后级,在接上四欧姆喇叭时会自动变为二百瓦。
当喇叭的阻抗值一路下降时,后级输出一个固定电压,它流过的电流就会愈来愈大,到最后就有点像是把喇叭线直接短路,所以阻抗值有时会低至一欧姆的限制,超出此范围,
机器就要烧掉了。
这也就是一般人常说的:后级的功率不用大,但输出电流要大的似是若非的道理。
喇叭的电阻抗
现在先从喇叭的阻抗谈起。
目前,世界各国的扬声器厂家每天都在制造出千万只品种与性能各异的扬声器,以满足日益增长的Hi—Fi 市场与AV市场的需要,但扬声器的标称阻抗却都遵循4Ω、8Ω、16Ω、32Ω这样一个国际化的标准系列。
这代表了什么呢?这代表了扬声器谐振频率的峰值F0至第二个共振峰Fz之间所呈现的最低阻抗值,如图1。
实际上喇叭构成输出线路中一个带电抗的电阻,只不过它的电阻随播放的音乐的频率而变,这个动态的电阻就称为阻抗。
它可不是一个常数值,而是随着频率的不同而不同,甚至可能会起伏得很可怕,可能在某频率高到十几Ω或二十几Ω,也可能在某频率低到1Ω或以下。
当后级输出一个固定电压给喇叭时,依照欧姆定律,4Ω的喇叭会比8Ω的喇叭多流过一倍的电流,因此如果你会计算功率的
话,你就会明白为何一部8Ω输出100瓦的晶体后级,在接上4Ω喇叭时会变为200瓦了。
当然除非特殊需要,没有一个扬声器的设计专家会冒天下众多音视器材阻抗匹配要求之大不违,设计出类似于2.5Ω、5Ω、10Ω、15Ω这样非标称阻抗系列的扬声器供应市场。
谁都知道一个二单元的音箱(—个高音一个低音)通常采用1只8Ω的高音单元和1只8Ω的低音单元组成,如果三单元的音箱(一个高音二个低音)通常都采用1只8Ω的高音单元和2只4Ω的低音单元串联组成,或者用1只8Ω的高音单元和2只16Ω的低音单元并联组成,以达到整个音箱的8Ω输入阻抗与功率放大器8Ω输出阻抗相匹配;但不一定每个人都知道扬声器的标称阻抗是随频率而变化的对数曲线。
其阻抗公式由下式表示:Zr=R+jωL(BL)2Ym
Zr--扬声器的输入电阻抗
R、L——杨声器音圈的等效电阻与电感
(BL) 2Ym—一力学系统产生的“动生电阻抗”
其阻抗曲线示意图如图1所示。
从图1.中可以看出。
在频率为fz处就是扬声器的标称阻抗,在频率为f0处扬声器的阻抗最大;在其它频率时扬声器的阻抗变化跌荡落岩。
从图1中我们也可以看出,当频率小于f0时,扬声器的阻抗会趋向偏低,日前市售的扬声器几乎都是如此。
一般来说,低频从数十赫兹到数百赫兹这一段,扬声器的阻抗达到最低点,这时要求功率放大器输出足够大的电流才能满足扬声器圆满工作的要求,达到既有低频又有力变的震撼效果来。
这在发烧友播放动态激烈的LD 碟或低频丰满的 VCD、CD碟时均可以十分明显地体会出来。
因此不同型号的扬声器对功率放大器的吃电流能力也不同,吃电能力大的扬声器,即使2×100W以上功率的放大器在低频段重放时,
也不能正常工作、往往出现失真。
即使不出现失真,扬声器也刚刚达到启动工作状态,没有足够的电流能量使其进入最佳工作状态,它的低频必然会苍白无力,没有厚度;同时由于电流能量不够,也使扬声器振膜的振动速度跟不上频率变化的速度。
这在当前,不少发烧友把原来只适用于Hi—Fi发烧的扬声器去充当家庭影院专用扬声器,上述这些情况就时有发生了。
当如上所述,喇叭的阻抗值不断下降时,后级输出一个固定电压,它的电流就会愈来愈大,你确定你的后级能输出这么大的电流吗?你知道喇叭阻抗不断下降的结果到后来就相当于是把喇叭线直接短路,所有的晶体管后级放大器,其输出电流的能力均有其设计上的限制,超出此范围,机器就要烧掉了。
这也就是为什么一般人常说的:后级的功率不用大,但输出电流要大的道理。
当然这种讲法也不太规范。
因为现今的高保真晶体管功率放大器基本属定压型放大器,以输出功率=负载的电流平方×负载阻抗来计算,大功率时电流大,小功率时电流小亦属于正常。
真正有机会在既定的负载上有“大电流输出”的,还是大功率放大器。
早期日本放大器给人的印象就是功率标示很高,但输出电流能力则令人质疑,其实输出功率和驱动能力之间的关系十分微妙。
讲到“输出功率”的高低与“驱动能力”的强弱,两者虽然没有绝对的关系,但却有相对的联系。
输出功率很容易从数字显示,50W,100W,200W甚至更多,但是驱动能力的辨识就得依靠慧眼,甚至得真正试过才知道。
功率放大器的驱动对象是喇叭,驱动能力越强,也就表示越能压得住喇叭。
当然您会问,什么样的喇叭难推?我的看法是:低效率的(86db以下的),低阻抗的(4Ω或以下的),静电式和铝带式等等,都是很考功放搭配的。
而功放的驱动能力则完全体现在电流的供给上,电压×电流,就是真正的“功率”。
如果有一部功放,其功率标称是100W×2(8Ω),200W ×2(4Ω),400W × 2(2Ω),我们通常称他是“大电流”设计,这种功放的驱动能力就会比较强。
小小一套日本产的床头音响组合动不动就是300W,可是KRELL的300W后级你想一个人扛是扛不动的。
这种高电压低电流的日本放大器如遇上现在满街都是的低阻抗喇叭,一下子就软了脚。
4Ω喇叭的需求电压比8Ω低,但需求电流
却比较大,就以4W为例,8Ω喇叭是0.7A,而4Ω喇叭则吃1A电流,故为何大家都说,低阻抗喇叭比较难推动。
正由于低阻抗喇叭吃电流,故晶体后级逐渐形成大电流设计。
只要负载电流够,晶体机的输出功率会随着喇叭阻抗的降低而提升。
但胆机因有输出变压器隔离,功率不随喇叭阻抗变化,因此当喇叭阻抗猛往下降时,胆机就可能使不上力,因此时喇叭欲吃电流,但胆机却是电压组件,无法提供电流,此时是不是晶体机比胆机够力?
有些放大器的设计是可以把两个声道结合起来成为一个单声道来运作。
通常其功率比原来两个声道功率之和还要大。
这种技术称为桥接或同极耦合。
放大器是否可以桥接是取决于原来的设计的。
大部分的放大器都不能桥接,如果说明书没有说明,则不要作此尝试,否则可能会损坏机器,其实这样做亦幷非是好事,因为它会使放大器忍受低阻抗的能力降低。
如果有一对喇叭的阻抗很高,像早期的RogersLS 3/5A,那放大器的输出功率岂不是减小?这是对晶体管机而言的,对于胆机却是好事;因为胆机有输出变压器,所以其输出功率不
会随负载阻抗变动而变动,故无论负载阻抗变大或变小,胆机可维持稳定的功率输出,遇到3/5a 等高阻抗喇叭时,胆机比晶体机来得够力。
晶体机驱动高阻抗喇叭会降低功率,但也有例外,因为有个别晶体管机亦使用输出变压器,其输出功率不会随负载阻抗变动而变动。