很多人經常會問:這對喇叭難推嗎?其實針對一般效率大於 85dB的揚聲器,應該都可以推動,但有些揚聲器是超級超級超級難推的,這些揚聲器有人稱呼它們是「衰」喇叭,在這些喇叭中,甚至有些是效率低的昂貴書架式喇叭,它們對功放機的要求很高,不僅要求輸出功率要大,還要求輸出電流要足夠大,並且阻尼特性好,否則最終出來的效果往往還不如一般的喇叭,這點是大家要有充分認識。有時為了駕馭這些揚聲器,花在功放機上的錢,往往是該揚聲器的好幾倍,所以有些人乾脆將喇叭換掉。但也有發燒友執著於它們獨特的音色,花再多錢也要找到合適的功放機。不過現在技術進步了,出了很多音色也很不錯的書架式喇叭。我們來談論一下為什麼會難推幾個原因。
丹麥 • 丹拿
揚聲器不好推的原因:
經常聽到發燒友說:很多音質極佳的喇叭,使用一般的功放,推出來的音質不好聽。那就表示該喇叭很難驅動。喇叭的驅動難易程度與阻抗曲線的走勢、靈敏度、相位角的偏移情況、反電動勢的強弱等因素有密不可分的關係。
一、阻抗曲線
我們經常會說音箱的阻抗是8Ω(通常是指家庭音響)或4Ω(通常是指汽車音響)。其實,這個8或4Ω的數字,只是概略性的數字而已,因為沒有任何喇叭的阻抗曲線,能夠從音訊的 20Hz 到 20KHz 頻率範圍內,都能維持在8Ω的位置上,它會隨著頻率的變動而改變阻抗數值。有時會高到幾十歐姆,有時也會低到1Ω。
義大利歐迪臣HV venti THESIS 純甲類功放
喇叭阻抗曲線的變化,與功放機有什麼關係呢?不要忘了,後級的功率輸出要由喇叭的負載阻抗來決定,假若一部後級宣稱在4 Ω時有100 W輸出,那麼在8 Ω時可能只剩下50 W輸出,在 16 Ω下更只有 25 W輸出。反之,它在2 Ω時,輸出可能會大到 200 W,1 Ω負載時,更可能大到 400 W。當喇叭阻抗變高時,後級輸出只是變小而已。然而,當喇叭阻抗變低時,後級輸出就不是變大那麼簡單了。當後級輸出變大時,首先會遇上的問題就是,電源供應能夠提供那麼大的輸出功率所需嗎?如果不能,在2 Ω時就無法達到 200 W輸出,更別提1 Ω時會有400W輸出。若電源供應有那麼大的餘量,可以充足供應 400 W的功率所需,那麼問題又來了!功率電晶體真的能夠承受起那麼大的電壓或電流嗎?
揚聲器阻抗變化曲線
4 Ω喇叭的需求電壓雖然比8 Ω低,但電流卻相反,以4 W輸出為例,8 Ω 喇叭是 0.7A,而4Ω喇叭則要1A電流,所以大家都說,低阻抗喇叭比較難推動。正由於低阻抗喇叭“吃”電流,故後級形成大電流設計,只要負載電流夠,功放機的輸出功率,會隨著揚聲器阻抗的降低而增加。
喇叭的阻抗變化曲線,是決定該揚聲器是否能推得好的重要因素之一。Dynaudio揚聲器的難推眾所皆知,最大的因素在於它的鋁線圈導致喇叭單元本身的阻抗變化範圍過大(從3 Ω~30 Ω),所以功放機本身若無具備高電壓、高電流輸出(這幾乎就是要大功率的怪獸後級才有的東西)是很難推出全面的好聲。若使用功率與輸出電流不夠的擴音機推它,最明顯就是聲音變瘦,低頻的量感和延伸都變差,音場變窄,深度也出不來。若功放機的推力足夠,各方面才有表現優異的可能。
二、揚聲器的靈敏度
揚聲器靈敏度是指在揚聲器輸入端加上額定功率為1W的電訊號、距離揚聲器軸方向1m處所產生的聲壓級。它體現了電能轉換為聲能的效率,靈敏度越高,揚聲器越容易被功放驅動。
早期的動圈喇叭,是追求高效率,採用的是“短音圈”設計,即音圈長度比導磁板厚度相當或略小(大約是導磁板厚度的0.8~1.1),這樣,在紙盆運動幅度較小時,音圈全部在磁隙內,因而電-聲轉換效率較高。其缺點是:紙盆運動幅度較大時,音圈就有一部分離開有效磁場,這時的電-聲效率就也低下來。也就是說,在音量不太大時,效率很高,失真不大;遇到高輸入的“爆發音”時,卻不能成正比例地發出大聲來,這時他的“幅度失真”就較大。不過這些喇叭額定功率多數不大,音圈也就基本上在不大的運動範圍內(大約1~2mm運動量),幅度失真也並不大(2%~10%)。
揚聲器工作原理
現代喇叭(指低音喇叭)是追求低失真(1%~5%),但效率很低。它們採用“長音圈”設計,音圈長度要比導磁板厚度大很多(大約是導磁板寬度的2~3倍)。運動時,只有部分音圈處在磁場內,大部分不在有效磁場內,因而總的電-聲效率較低。不過在很大幅度運動情況下(最大時音圈可以達到4-8mm或更大的的運動量),都可保證音圈有一部分是處於有效磁場內,因而效率不大變,“幅度失真”就較小,並能適應大功率輸入。
一般地,早期喇叭(“短音圈”設計)的靈敏度(發聲效率)可能達到92~103dB/W.M(大約相當於電-聲轉換效率2%-4%)。現代喇叭(“長音圈”設計)的靈敏度多數只能達到80~86dB/W.M(電-聲轉換效率1%以下),只有少量可達90dB/W.M。以靈敏度相差12dB算,意味著要發出同樣大的聲音,現代喇叭需要的輸入功率是傳統老喇叭的4倍。有的早期喇叭靈敏度更高,比如號筒喇叭(俗稱高音喇叭,這裡的“高音”不是指頻帶,而是指音量大)可以達到125dB/W.M,電-聲轉換效率有的能達到20% 。
揚聲器結構圖
早期喇叭是用大口徑小行程驅動一定量體積空氣發聲,故而只有很大口徑的低音才會好,低頻要做到50HZ就要有10-12寸口徑。現代喇叭設計理念認為,小口徑喇叭可以藉助大沖程來等效驅動同樣體積空氣運動,達到發出低音的目的,故而8寸的就可以設計到50HZ。更有的追求利潤最大化的設計(少用材料):4~5寸喇叭也可以設計到低頻至50HZ的,6寸的就設計達到35HZ的,不過這樣一來他的行程就要設計的更長,發聲效率就更低了,更有3寸喇叭號稱全頻的,他的低頻資料簡直就是忽悠人了。
三、相位角的偏移
相位是相對聽音位置來說的,單個音箱時也可以說是相對它的中軸線來說的。
引起相位的偏移有很多因素,僅以音箱而論:
它的接線反接會反相180度;喇叭反裝(磁鋼朝外)也是180度。一介分頻是滯後90度,二介分頻是滯後180度,三介是滯後270度……以此類推。
另外因為喇叭靈敏度引起的高低音到達人耳的時間差不同,也會導致相位失真,所以在同一個分頻器裡為什麼高低音的濾波器介數常常不一致的原因。通常高音驅動頭的靈敏度是遠遠超過低音單元的,所以我們往往會發現低音分頻的元件很少,而高音部分則是往往更多的電阻電容,還有電感……這樣的處理就是利用濾波器介數來平衡它們之間的靈敏度,使高低音到達人耳的時間同步,同時其相位亦得到校正了。
訊號經過任何器材都會產生損耗,經過任何電路中的濾波器都會有滯後的現象,從而也會導致其相位的偏差。
在兩隻相位正確的音箱同時發出聲音時,因為指向角度,擺放位置,離聽眾距離等因素的影響而導致的聲像漂移,其實也可以列入“相位”這個範疇裡討論的,只不過它是兩隻箱的聲音到達人耳不同步而單個音箱是高低音喇叭的聲音到達人耳不同步。這個問題在調音臺上有個專用的聲像電位器來平衡處理。而在汽車音響中會有DSP來調節,原車音響會有一個聲場設定能夠粗略的設定聲像位置,但不如DSP來的精細。
多隻音箱使用在現場擴聲中,工程人員是需要測量各個音箱的相位的,因為你使用的不一定是同一牌子的同一型號的產品;這些音箱各自相位之間的差異對擴聲的影響是巨大的,一不小心就會使整套系統的聲壓偏離目標設計值。比如有一兩隻箱反相了,哈哈!你若沒發覺就慘了。就算音箱之間相位相差不足以反相180度,但相差太大仍會抵消不少有效功率,所以我們不要只注意音箱有沒有接反相了,選取音箱時還要注意到它們的相位差。在汽車音響中,儘量選擇同一品牌的套裝揚聲器,而不是自行組合的,例如高音、中音、低音都是不同的品牌。如果技術指標跟不上,那就會出現相位銜接的問題。
在頻響曲線上,相位差對聲音聲壓的影響是極其明顯的:相互抵消的頻段會在現場實測頻響曲線上形成深谷。這就是為什麼有一隻反相時兩個音箱不夠一個音箱響的原因。
四、反電動勢
我們可以把喇叭單元的組成看成一個有線圈、有磁鐵的發電機,當擴音機的電流輸入,驅動振膜進行前後活塞運動時,喇叭單元會產生感生電流,這股電流會回輸到後級擴音機裡,我們稱此現象為反電動勢。反電動勢越大,揚聲器就越難推。後級由於直接與喇叭耦合,比較容易受反電動勢影響。
五、分音電路複雜致使能量消耗大
有些喇叭為了使高、中、低音分得很詳細,因此在分音電路上採用了很多大容量的電容、電阻及電感,雖然最後整體的高、中、低音分得很好,但也把輸入的能量消耗光了,所以您為了能驅動它,就必須輸入更大的功率。
揚聲器單體不好推的原因
喇叭單元的振膜支撐結構較軟的,這類單元由於易產生不受推動電流控制的自由振動,而使音質劣化,其表現為低音嗡嗡亂響,難以控制,拖尾嚴重,對此,應使用擁有較大阻尼係數的擴音機。只有這樣,才可以將此類揚聲器的自由振動有效的壓制住。
喇叭單元的振膜支撐結構比較硬的,用普通小功率的擴音機推動時,感覺這類喇叭低頻量很少,聲音偏重於中、高音,顯得較乾硬。這類喇叭需要使用動態較大,峰值輸出電流較大的擴音機來推動,才能推出低頻的量感和高、中、低音的平衡感。我們稱這種喇叭喜歡“吃”動態電流。
有的喇叭以上二種情況皆有,就更加難以控制了,支撐結構軟而且靈敏度低,要推好它還真不容易。
很多人經常會問:這對喇叭難推嗎?其實針對一般效率大於 85dB的揚聲器,應該都可以推動,但有些揚聲器是超級超級超級難推的,這些揚聲器有人稱呼它們是「衰」喇叭,在這些喇叭中,甚至有些是效率低的昂貴書架式喇叭,它們對功放機的要求很高,不僅要求輸出功率要大,還要求輸出電流要足夠大,並且阻尼特性好,否則最終出來的效果往往還不如一般的喇叭,這點是大家要有充分認識。有時為了駕馭這些揚聲器,花在功放機上的錢,往往是該揚聲器的好幾倍,所以有些人乾脆將喇叭換掉。但也有發燒友執著於它們獨特的音色,花再多錢也要找到合適的功放機。不過現在技術進步了,出了很多音色也很不錯的書架式喇叭。我們來談論一下為什麼會難推幾個原因。
丹麥 • 丹拿
揚聲器不好推的原因:
經常聽到發燒友說:很多音質極佳的喇叭,使用一般的功放,推出來的音質不好聽。那就表示該喇叭很難驅動。喇叭的驅動難易程度與阻抗曲線的走勢、靈敏度、相位角的偏移情況、反電動勢的強弱等因素有密不可分的關係。
一、阻抗曲線
我們經常會說音箱的阻抗是8Ω(通常是指家庭音響)或4Ω(通常是指汽車音響)。其實,這個8或4Ω的數字,只是概略性的數字而已,因為沒有任何喇叭的阻抗曲線,能夠從音訊的 20Hz 到 20KHz 頻率範圍內,都能維持在8Ω的位置上,它會隨著頻率的變動而改變阻抗數值。有時會高到幾十歐姆,有時也會低到1Ω。
義大利歐迪臣HV venti THESIS 純甲類功放
喇叭阻抗曲線的變化,與功放機有什麼關係呢?不要忘了,後級的功率輸出要由喇叭的負載阻抗來決定,假若一部後級宣稱在4 Ω時有100 W輸出,那麼在8 Ω時可能只剩下50 W輸出,在 16 Ω下更只有 25 W輸出。反之,它在2 Ω時,輸出可能會大到 200 W,1 Ω負載時,更可能大到 400 W。當喇叭阻抗變高時,後級輸出只是變小而已。然而,當喇叭阻抗變低時,後級輸出就不是變大那麼簡單了。當後級輸出變大時,首先會遇上的問題就是,電源供應能夠提供那麼大的輸出功率所需嗎?如果不能,在2 Ω時就無法達到 200 W輸出,更別提1 Ω時會有400W輸出。若電源供應有那麼大的餘量,可以充足供應 400 W的功率所需,那麼問題又來了!功率電晶體真的能夠承受起那麼大的電壓或電流嗎?
揚聲器阻抗變化曲線
4 Ω喇叭的需求電壓雖然比8 Ω低,但電流卻相反,以4 W輸出為例,8 Ω 喇叭是 0.7A,而4Ω喇叭則要1A電流,所以大家都說,低阻抗喇叭比較難推動。正由於低阻抗喇叭“吃”電流,故後級形成大電流設計,只要負載電流夠,功放機的輸出功率,會隨著揚聲器阻抗的降低而增加。
喇叭的阻抗變化曲線,是決定該揚聲器是否能推得好的重要因素之一。Dynaudio揚聲器的難推眾所皆知,最大的因素在於它的鋁線圈導致喇叭單元本身的阻抗變化範圍過大(從3 Ω~30 Ω),所以功放機本身若無具備高電壓、高電流輸出(這幾乎就是要大功率的怪獸後級才有的東西)是很難推出全面的好聲。若使用功率與輸出電流不夠的擴音機推它,最明顯就是聲音變瘦,低頻的量感和延伸都變差,音場變窄,深度也出不來。若功放機的推力足夠,各方面才有表現優異的可能。
二、揚聲器的靈敏度
揚聲器靈敏度是指在揚聲器輸入端加上額定功率為1W的電訊號、距離揚聲器軸方向1m處所產生的聲壓級。它體現了電能轉換為聲能的效率,靈敏度越高,揚聲器越容易被功放驅動。
早期的動圈喇叭,是追求高效率,採用的是“短音圈”設計,即音圈長度比導磁板厚度相當或略小(大約是導磁板厚度的0.8~1.1),這樣,在紙盆運動幅度較小時,音圈全部在磁隙內,因而電-聲轉換效率較高。其缺點是:紙盆運動幅度較大時,音圈就有一部分離開有效磁場,這時的電-聲效率就也低下來。也就是說,在音量不太大時,效率很高,失真不大;遇到高輸入的“爆發音”時,卻不能成正比例地發出大聲來,這時他的“幅度失真”就較大。不過這些喇叭額定功率多數不大,音圈也就基本上在不大的運動範圍內(大約1~2mm運動量),幅度失真也並不大(2%~10%)。
揚聲器工作原理
現代喇叭(指低音喇叭)是追求低失真(1%~5%),但效率很低。它們採用“長音圈”設計,音圈長度要比導磁板厚度大很多(大約是導磁板寬度的2~3倍)。運動時,只有部分音圈處在磁場內,大部分不在有效磁場內,因而總的電-聲效率較低。不過在很大幅度運動情況下(最大時音圈可以達到4-8mm或更大的的運動量),都可保證音圈有一部分是處於有效磁場內,因而效率不大變,“幅度失真”就較小,並能適應大功率輸入。
一般地,早期喇叭(“短音圈”設計)的靈敏度(發聲效率)可能達到92~103dB/W.M(大約相當於電-聲轉換效率2%-4%)。現代喇叭(“長音圈”設計)的靈敏度多數只能達到80~86dB/W.M(電-聲轉換效率1%以下),只有少量可達90dB/W.M。以靈敏度相差12dB算,意味著要發出同樣大的聲音,現代喇叭需要的輸入功率是傳統老喇叭的4倍。有的早期喇叭靈敏度更高,比如號筒喇叭(俗稱高音喇叭,這裡的“高音”不是指頻帶,而是指音量大)可以達到125dB/W.M,電-聲轉換效率有的能達到20% 。
揚聲器結構圖
早期喇叭是用大口徑小行程驅動一定量體積空氣發聲,故而只有很大口徑的低音才會好,低頻要做到50HZ就要有10-12寸口徑。現代喇叭設計理念認為,小口徑喇叭可以藉助大沖程來等效驅動同樣體積空氣運動,達到發出低音的目的,故而8寸的就可以設計到50HZ。更有的追求利潤最大化的設計(少用材料):4~5寸喇叭也可以設計到低頻至50HZ的,6寸的就設計達到35HZ的,不過這樣一來他的行程就要設計的更長,發聲效率就更低了,更有3寸喇叭號稱全頻的,他的低頻資料簡直就是忽悠人了。
三、相位角的偏移
相位是相對聽音位置來說的,單個音箱時也可以說是相對它的中軸線來說的。
引起相位的偏移有很多因素,僅以音箱而論:
它的接線反接會反相180度;喇叭反裝(磁鋼朝外)也是180度。一介分頻是滯後90度,二介分頻是滯後180度,三介是滯後270度……以此類推。
另外因為喇叭靈敏度引起的高低音到達人耳的時間差不同,也會導致相位失真,所以在同一個分頻器裡為什麼高低音的濾波器介數常常不一致的原因。通常高音驅動頭的靈敏度是遠遠超過低音單元的,所以我們往往會發現低音分頻的元件很少,而高音部分則是往往更多的電阻電容,還有電感……這樣的處理就是利用濾波器介數來平衡它們之間的靈敏度,使高低音到達人耳的時間同步,同時其相位亦得到校正了。
訊號經過任何器材都會產生損耗,經過任何電路中的濾波器都會有滯後的現象,從而也會導致其相位的偏差。
在兩隻相位正確的音箱同時發出聲音時,因為指向角度,擺放位置,離聽眾距離等因素的影響而導致的聲像漂移,其實也可以列入“相位”這個範疇裡討論的,只不過它是兩隻箱的聲音到達人耳不同步而單個音箱是高低音喇叭的聲音到達人耳不同步。這個問題在調音臺上有個專用的聲像電位器來平衡處理。而在汽車音響中會有DSP來調節,原車音響會有一個聲場設定能夠粗略的設定聲像位置,但不如DSP來的精細。
多隻音箱使用在現場擴聲中,工程人員是需要測量各個音箱的相位的,因為你使用的不一定是同一牌子的同一型號的產品;這些音箱各自相位之間的差異對擴聲的影響是巨大的,一不小心就會使整套系統的聲壓偏離目標設計值。比如有一兩隻箱反相了,哈哈!你若沒發覺就慘了。就算音箱之間相位相差不足以反相180度,但相差太大仍會抵消不少有效功率,所以我們不要只注意音箱有沒有接反相了,選取音箱時還要注意到它們的相位差。在汽車音響中,儘量選擇同一品牌的套裝揚聲器,而不是自行組合的,例如高音、中音、低音都是不同的品牌。如果技術指標跟不上,那就會出現相位銜接的問題。
在頻響曲線上,相位差對聲音聲壓的影響是極其明顯的:相互抵消的頻段會在現場實測頻響曲線上形成深谷。這就是為什麼有一隻反相時兩個音箱不夠一個音箱響的原因。
四、反電動勢
我們可以把喇叭單元的組成看成一個有線圈、有磁鐵的發電機,當擴音機的電流輸入,驅動振膜進行前後活塞運動時,喇叭單元會產生感生電流,這股電流會回輸到後級擴音機裡,我們稱此現象為反電動勢。反電動勢越大,揚聲器就越難推。後級由於直接與喇叭耦合,比較容易受反電動勢影響。
五、分音電路複雜致使能量消耗大
有些喇叭為了使高、中、低音分得很詳細,因此在分音電路上採用了很多大容量的電容、電阻及電感,雖然最後整體的高、中、低音分得很好,但也把輸入的能量消耗光了,所以您為了能驅動它,就必須輸入更大的功率。
揚聲器單體不好推的原因
喇叭單元的振膜支撐結構較軟的,這類單元由於易產生不受推動電流控制的自由振動,而使音質劣化,其表現為低音嗡嗡亂響,難以控制,拖尾嚴重,對此,應使用擁有較大阻尼係數的擴音機。只有這樣,才可以將此類揚聲器的自由振動有效的壓制住。
喇叭單元的振膜支撐結構比較硬的,用普通小功率的擴音機推動時,感覺這類喇叭低頻量很少,聲音偏重於中、高音,顯得較乾硬。這類喇叭需要使用動態較大,峰值輸出電流較大的擴音機來推動,才能推出低頻的量感和高、中、低音的平衡感。我們稱這種喇叭喜歡“吃”動態電流。
有的喇叭以上二種情況皆有,就更加難以控制了,支撐結構軟而且靈敏度低,要推好它還真不容易。