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第四章 功率放大器与扬声器(音箱)_图文

第四章

功率放大器与扬声器(音箱)

第一节:功率放大器

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功率放大器(简称“功放”)是音响系统的一个重要 单元。它要将从调音台输出的音频信号经过压限器, 均衡器、激励器进行加工处理,最后将这个音频信号 的能量进行放大后来推动音箱,把声音送入声场。

一:功率放大器的分类
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1、按照功放与音箱的配接方式来分:定压式功放、定 阻式功放。 A、定压式功放:为了进行远距离传输音频信号,减少 在传输线的能量损耗,以较高的电压形式传送功率信 号。一般有 75V 、120V、240V 等不同的电压输出端子 提供使用者选择。使用定压式功放要求在功放和扬声 器之间加装线间变压器以进行阻抗的匹配,使用多只 扬声器时,其功率总和不得超过功放的额定功率,且 传输线直径不能过小。 B、定阻式功放:即功放以固定阻抗形式输出音频信号, 要求音箱必须按规定的阻抗进行匹配,才能得到额定 功率的分配。

2、按功放使用的元件来分:电子管式、晶体管式、集 成电路式。 ? A、电子管功放:以电子管作为功率放大的主件。(70 年代前使用)。 ? 优点:音色柔和,富有弹性,空间感强。 ? 缺点:体积大、笨重、功率小,耗能多,工作时需预 热和散热。 ? B、晶体管功放:体积小,功率大,耗能低,技术指标 高,具有良好的瞬间特性。 ? C、集成电路功放:噪声小,动态范围大,无需保护。
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二、功放的性能指标
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1、输出功率:是功放送给扬声器的电功率,它包括: A、额定功率:指在不失真的前提下,功放的最大输 出功率。 B、最大输出功率:不考虑失真的大小,将功放音量开 到最大,此时它所提供的电功率。 C、音乐输出功率:在输出不失真的情况下,功放对音 乐信号的瞬间最大输出功率。 D、峰值音乐输出功率:不考虑失真的大小,功放所能 提供的最大音乐功率。

2、频率响应:指在指定频带内各频率成分的增益特性, 即不允许产生高(低)频音的增益不平均的情况,高质 量的功放的频率响应在20――20KHz内,不平均度应保 持在(正负)0.5dB以内。 ? 3、非线性失真:包括总谐波失真和互调失真,专业功放 的总谐波失真要在0.1%以下,互调失真在0.02%以下。 ? 4、噪声与信噪比:噪声指功放输入端不加任何信号时, 作为负载的扬声器所发出的声音(来自内部电路),信 噪比指功放输出的有用信号与噪声之比,专业功放的信 噪比值应大于100dB。
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5、阻尼系数:指扬声器阻抗与功放输出阻抗的比值, 该系数的大小会影响重放音质,通常阻尼系数大,表 明功放的输出内阻很低。 6、动态特性:指瞬态响应。如打击乐器、弹奏乐器等 发出猝发声脉冲信号时,若功放的瞬态响应性差就跟 不上这些瞬态信号的变化,从而产生失真。

三、功放的匹配与选择
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1、功放与音箱的匹配 A、音箱功率等于功放的额定功率(即等功率匹配)在 电子管功放常用。 B、音箱功率大于功放功率,俗称“小马拉大车”,仅 限家庭用。 C、功放功率大于音响功率,在专业音响系统中常用。 因为功放有一定的功率储备,减少了机器的本底固有 噪声和失真度,使声音质量得到提高,因为大功率易 烧坏音箱的高音单元,所以必须有专业人士进行操作, 常规情况下,专业功放的功率比音箱功率大2/3既可。

1、 如何选择功率放大器 ? A、根据厅堂的性质,环境和用途来选择不同类型的功 放 ? · 舞厅、DISCO厅选择大功率功放 ? · 专业使用选择频率响应范围宽,失真度小,信噪比大, 音色优美的功放。 ? · KTV选用小功率,多功能的功放。 ? B、根据音频信号传输距离来选择 ? · 多功能厅的会议系统采用远距离分散式扬声器系 统,需要选用定压式功放。 ? · 歌舞厅、剧院主音箱系统选择定阻式功放。 ? C、根据音箱功率选择功放,功放功率大于音箱功率 2/3。
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四、功放的使用
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1、 专业功放一般只有开关、旋钮和指示灯三部分。 · 开关使用时应注意开机时应是整个扩声系统最后一个 开启;关机时,应最先关闭。 · 衰减器旋钮(也叫音量钮):旋至最左边时,进入功 放的输入信号为零,变压器无输出。旋至最右边时, 进入功放的输入信号最大,变压器输出也最大。 · 指示灯一般分为峰值灯和过载削波灯。 2、 功放在长时间工作后,搬运及安放时注意免受振动 和撞击,与音箱连接时注意极性正确接驳。 3、在固定系统中,功放输出音量一经确定,一般不需 要随意调整。

第二节:扬声器(音箱)

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扬声器俗称喇叭,它作为高保真放声系统的最后一个 环节,其任务是把功率放大器输出的信号能量不失真 地转变为空气振动的声能。通常把扬声器,音箱和分 频器三者的组合称为“扬声器系统”。

一、扬声器的种类结构

1、 按声波辐射方向分:直射式(纸盆扬声器)、反射 式(号筒扬声器)。 ? 2、按换能原理来分:电动式、电容式、电压式、电磁 式。
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1、 按频率特性来分:低音、中音、高音和全音域扬 声器。 A、高音扬声器:仅为重放音频中高频成分而设计的扬 声器单元。通常采用口径较小的扬声器。 B、中音扬声器:适用频域在500Hz-5KHz中频音发音 的号筒型或锥型扬声器。 C、低音扬声器:专为重放500Hz以下低音信号而设计 的 扬 声 器 单 元 。 低 音 通 常 分 为 中 低 音 频 段 ( 100 - 500Hz);低音频段(40-150Hz);超低音频段(20 -50Hz)。 D、全音域扬声器:指一个扬声器单元能重放全音域的 声音,此类扬声器一般频率范围控制在中低音至高音 范围,低音频的下限大于100Hz,常使用在电视机,录 音机等民用产品中。

4、按用途来分: ? A、监听扬声器:供调音人员来评价音色质量的扬声 器。 ? 要求:频响宽、失真低,指向性好,功率大,动态范 围大,抗过载。 ? B、主声扬声器:面对观众,辐射全场。 ? C、补声扬声器:侧后方,弥补主声不足。 ? D、巡回演出扬声器:大功率,移动方便。 ? E、影院扬声器:适应数码技术,语言清晰,穿透力强。 ? 5、按外形来分:圆锥形、球顶形、号角形。
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二、扬声器的工作原理(以电动式纸盆扬声器为例):
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1、纸盆扬声器的结构(如图): 由锥形纸盆、音圈、定心支片组成。纸盆由盆架与定 心片支撑,音圈直接连在纸盆上。

2、工作原理: ? 当功率放大器输出的音频电流通过音圈时,由于磁 场与音圈的相互作用,音圈就会产生高变运动,音圈 被固定在纸盆上,音圈随信号振动,通过振动系统实 现电声转换。 ? 纸盆面积越大越有利于声辐射,通常低音纸盆口 径为20-30cm,高音纸盆口径在10cm以下。纸盆扬声 器具有结构简单、音质柔和,频率范围宽、低音好的 特点。
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三、音箱的种类和结构

? 一只扬声器不带任何附件而单独

使用时,称之为扬声器单元。

音箱又称为扬声器箱,一般由单只或多 只扬声器、分频器、衰减器、箱体等组 成。 ? 常见的音箱有敞开式、密闭式、倒相式、 声阻尼式。
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1、敞开式:由障板与共鸣腔组合而成,盖面上有许多 孔眼,如家用收录机,电视机等。 2、声阻尼式:在音箱的开口孔道内,装有许多玻璃石 等声阻材料以此来降低箱内的共振频率,改善音箱的 低频特性。 3、密闭式:把音箱封闭起来,在面板上只留喇叭口, 减少声反射。使扬声器前后的墀不会产生干涉,改善 低频特性,同时丰富中、高音,体积小,讯息工期方 便。

4、倒相式:在扬声器面板上开一个口或插 入一根倒相管,使箱内的弹性空气和管 内空气发生共振,使墀产生180度倒相, 当纸盆振动时,前后声波相叠加,增加 低频辐射。

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5 、倒相式:在扬声器面板上开一个口或插入一根倒 相管,使箱内的弹性空气和管内空气发生共振,使墀 产生180度倒相,当纸盆振动时,前后声波相叠加,增 加低频辐射。 6、声柱:是一种特殊音箱,常用于大型剧场,用金属 板材或木料制成一个长方形的柱状体,在柱体内以直 线排列一定数量的扬声器,形成同轴辐射声的扬声器 系统(如图)。

四、扬声器的性能指标
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扬声器的技术性能决定音箱质量的高低,会场用扬声 器要考虑其指向性,以保证会场有均匀的声压级;语 言用扬声器,其频率范围不太宽,低音也不要太丰富, 以免影响语言的清晰;高保真重放系统则频响要宽, 动态范围要大,瞬间特性要好。

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1、扬声器的口径尺寸:指声波辐射口的最大几何尺寸。 对于低音扬声器而言,口径尺寸越大,放音频率越低; 对于高音扬声器而言,口径尺寸越大,指向性越强。 2、标称功率:分为额定功率和最大功率。 A、额定功率:指扬声器在允许的失真范围内,所 允许的最大输入功率(一般由厂家给出)。 B、最大功率:指扬声器在某一瞬间所能承受的最 大峰值功率,通常是额定功率的2-4倍。 3、有效频率范围:当给扬声器一个恒压信号时,并使 该信号由低频到高频改变频率时,扬声器产生的电压 也随之变化,比变化曲线越宽说明放声特性越好。

4、灵敏度:指给扬声器输入1W的电功率,在离扬声器 轴向正面1米处所测得的声压值、灵敏度越高,说明扬声 器效率越高。 ? 5、失真: ? A、谐波失真:由扬声器磁场不均匀及振动系统失衡 引起,一般在低频重放时易产生,该指标不应超过7%。 ? B、互调失真:因两种不同频率信号同时加入扬声器 时,互相调制而引起。会造成音调失真,当该指标较大 时会使合唱,合奏等节目音质变坏。 ? C、瞬态失真:因扬声器振动系统的惯性而造成。惯 性使纸盆不能紧跟瞬息变化的信号,从而引起输入信号 变形。 ? 6 、指向性:指扬声器将声波辐射各个方向的能力。 300Hz 以下的低频指向性不明显,而高频则尖锐,口径 大,指向性尖锐,口径小,指向性宽;纸盆深,高频指 向性强,纸盆浅,低频指向性强。
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五、扬声器(音箱)的选用
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1、 专业扩声用扬声器 多用于各种类型的室内外演出,主要是向广大观众或 听众播放音乐,歌曲等节目。要选用功率大、频带宽、 失真小、灵敏度高的扬声器,高频单元一般选用号角 式扬声器。中、低频单元多选用纸盆扬声器,大型剧 场使用声柱。

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2、 监听用扬声器 A、供调控人员及演奏人员监听用:监控室监听由调控 人员来监听节目信号,及时发现节目声音出现的问题 并加以调整和处理,所以要求这类扬声器保真度要高, 瞬态特性要好,能真实反映原声信号的质量。多选用 扩散型组合音箱。 B、供演奏人员监听用的扬声器:一般称为返送扬声器, 多使用小型扬声器,指向性要强,中高音特性要好, 以保证返回的声音信号有较高的清晰度,并防止演奏 现场声反馈

思考题:

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1、功率放大器的作用及使用方法。
2、扬声器(音箱)如何选用。

小结