功率標稱的秘密
acwell 于 2005.09.06 10:08:10 | 源自:soundbox.pcpop.com | 版權:轉載 | 平均/總評分:10.00/10

談到喇叭的參數,功率是最多被我們提到的。雖然這幾年來,大家都不夸張地談論PMPO峰值功率,也見不到動輒成百上千瓦的功率數值在喇叭中出現,但目前喇叭多媒體喇叭功率是否就真的可信了呢?我們甚至很容易看到,兩款同樣功率的喇叭,在中等或較大音量下有截然不同的表現,聲音失真的情況更是時有發生,難道這組與功率輸出相關的數據又是“數字游戲”?

在喇叭中功率放大器的主要功能是放大訊號并提供負載(揚聲器)足夠的功率。功率放大器對音質的影響主要取決于輸入訊號能否在不失真的狀態下得到放大與傳輸,給負載以足夠大的功率。功率放大器放大和傳輸的訊號不同于簡諧訊號,是一個瞬時變化的復雜訊號。

如果我們從波形來看這個訊號,這個原始的訊號具有很多尖峰,它們的能量不大,但是峰很尖、很高。這些尖峰對響度的貢獻很小,但對音質的影響卻很大。如果發生削波,則放大的聲音聽起來讓人感到發燥、發硬。這與我們平時所說的主觀聽音中的細節有一定的關系。如果在功率放大時,只注意能量的傳輸(對應的量為響度),而不注意傳輸過程中波形的變化(造成失真),那么,我們有可能聽到的聲音可以很響,但是不好聽。

對于有源喇叭來說,功放部分是做在喇叭內部,它要做的工作同樣是驅動揚聲器,為揚聲器帶來足夠的輸出功率。而我們看到的關于喇叭功率的標稱寫法并不是很標準,一般喇叭廠商標注“喇叭”的功率指的都是功率放大器(有源喇叭的功率放大電路部分)的“輸出功率(RMS)”,RMS(root mean square)是指均方根,目前在多媒體喇叭標注中,大多為均方根功率。

均方根功率與平均功率、額定功率都不相同。具體算法是對樣本每一點功率值平方取均值后再開方,具體均方根如何計算我們暫且不去深究,我們接下來需要討論的是“均方根”功率與額定功率、揚聲器功率的關系。

前面談到,功率放大器放大的訊號是一個復雜的訊號,根據聲學工程方面的多種樂器和不同劇種節目訊號的調查結果,大部分節目訊號的最大均方根功率(即節目訊號的峰——峰值在負載上的功率)與平均均方根功率(即節目訊號在負載上的平均功率)之比為3∼10,最高達12.7。

如果功率放大器的額定功率對應于節目訊號的平均均方根功率,那么功率放大器的最大輸出功率應為其3∼10倍方能保證輸出訊號不出現削波。這就是為什么我們選用功率放大器的功率要比放大節目訊號的平均均方根功率大得多的緣由,這也是我們通常說的功率儲備。

從目前低階產品來看,功率放大器的最大輸出功率應該做不到10倍于訊號均方根功率的功率儲備,大家在設計時功率儲備也肯定是不一樣的。這也就是我們在平時測試時會遇到在不同音量或者較大音量下出現失真問題的原因之一。而另一方面,多媒體喇叭在標注功率時也很少有說明這個功率到底是額定功率、最大輸出功率、輸出RMS功率甚至揚聲器功率,這是一個非常混亂的參數指標。

另外,在我們如果留意一些揚聲器上的銘牌,上面也有一個與功率相關的值,這個值和功率放大器的輸出有什么關系?在設計文檔中,我們可以看到如下的敘述:“為了保證功放所配接的揚聲器系統的安全,要求功放的額定輸出功率與所配接的揚聲器系統的標稱功率相當”,“為了保證足夠的功率儲備,通常選用揚聲器功率的1.2∼2倍的功率放大器”等。這種提法實際是不正確的,功率放大器的功率與揚聲器的功率不是同一概念。

功率放大器的輸出功率一般是指一定失真限制條件上的正弦輸出功率。我們通常看到的廠家在功率后都標明規定的總諧波失真為0.1%,當功放在額定負載上的輸出訊號達到該失真時的輸出電壓稱為最大輸出電壓,用這電壓來計算功率放大器的輸出功率,就是功率放大器標稱的輸出功率,這也可以理解為該功放的最大輸出功率。

而揚聲器的標稱功率,廠家經常提供的是粉噪功率,它是指在揚聲器額定頻率范圍內,饋給以規定的模擬節目訊號,連續工作100小時而不產生熱和機械損壞的功率。顯然,這兩個功率是從完全不同的角度作出的規定和測試的,兩者是不可比的。如果廠家能提供揚聲器的正弦功率(指用正弦訊號作為測試訊號時饋給的功率),則兩者有可比性。

然而,廠家一般不提供這一數據。那么,對揚聲器而言,揚聲器的粉噪功率與正弦功率是否有一定的對應關系呢?答案是——沒有!揚聲器的粉噪功率和正弦功率對于不同結構、不同材料和不同規格的揚聲器完全不同,后者還與頻率有關。因此,在喇叭和功放設計中用功率放大器的功率與揚聲器標稱功率作比較以表征其功率儲備的方法也是不可取的。

顯然,將揚聲器功率與功放功率的數字去做比較沒有任何意義。而從上文大家也可以了解到,目前我們談論的類似功率是否充足、功率儲備是否足夠的話題,基本只能建立在主觀聽音的感受上,去看喇叭上的標注實在沒有什么意義,因為大家的標注方法并不規范,標準不同,自然也就沒有什么可比性了。

(注:文中部分資料來源于互聯網《聲學基礎》)。

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