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功放機(jī)與喇叭間的配接及有關(guān)計(jì)算
功放機(jī)輸出分定壓式和定阻式兩種。
一、定壓式功放機(jī)
定壓式功放機(jī)輸出內(nèi)阻非常低,可以把它想像成一臺(tái)發(fā)電機(jī),只要電壓合適的負(fù)載都可以連接到它的輸出端。采用線間變壓器時(shí),選擇變壓器的輸入電壓與功放機(jī)的輸出電壓相同,功率和阻抗與喇叭適合的即可??傌?fù)載功率可以小于功放機(jī)的輸出功率,但不能超過(guò)。如一臺(tái)150W的定壓輸出的功放機(jī)只帶1只1W的小喇叭都沒(méi)問(wèn)題。
定壓式功放機(jī)輸出的電壓高、電流小,可輸出百伏高電壓,不隨負(fù)載的增減而變化,它的輸出可以減小線路損耗,可以遠(yuǎn)距離接喇叭,可作遠(yuǎn)距離有線廣播用。一般都是采用并聯(lián)接法。因?yàn)橛猩?、降壓變壓器,使頻率響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)明顯不良,大大影響音質(zhì),但卻有獨(dú)特的人聲還原效果。因而在廣播、會(huì)議等場(chǎng)合得到應(yīng)用。這類(lèi)功放往往是單聲道的。定壓音箱因?yàn)閾P(yáng)聲器一般還是用普通喇叭,所以箱內(nèi)有變壓器,把高壓變?yōu)榈蛪涸偎徒o喇叭。這個(gè)過(guò)程也是高阻變低阻的過(guò)程。
在定壓式功放機(jī)中,如果額定負(fù)載電壓發(fā)生變化,功率就發(fā)生相應(yīng)變化。110V,10W的音箱接在70V上變成了4.9W(100V與70V兩種電壓下的功率相差近一倍)。原因是:
因音箱電阻為R =U2/P = 1002/10=1000(Ω),所以當(dāng)音箱接在70V電壓上時(shí),功率為 P′=U′2/R = 702/1000 = 4.9(W)
國(guó)內(nèi)的定壓標(biāo)準(zhǔn)是120V、240V,國(guó)外的定壓標(biāo)準(zhǔn)是70V、100V 定壓式擴(kuò)音機(jī)與揚(yáng)聲器的配接原則:只要揚(yáng)聲器所得功率總和不超過(guò)擴(kuò)音機(jī)額定輸出功率,那么就可以按照接電燈的方法一樣,把揚(yáng)聲器一個(gè)個(gè)并聯(lián)接好。此時(shí),主要注意擴(kuò)音機(jī)輸出電壓和各揚(yáng)聲器的承受電壓是否相同,否則,就要用用線間變壓器來(lái)配接。 公式如下:
例:學(xué)校一部250W擴(kuò)音機(jī),輸出電壓為120V?,F(xiàn)有25W16Ω、12.5W8Ω、2W4Ω等幾種揚(yáng)聲器,如何選擇線間變壓器?
解:各種揚(yáng)聲器承受的電壓
所以線間變壓器的變壓比分別為 120:20、120:10和120:2.8等幾種,功率分別與揚(yáng)聲器額定功率相同。
二、定阻式功放機(jī)
定阻式功放機(jī)輸出的電流大、電壓低,是高品質(zhì)功放,如家用、KTV娛樂(lè)場(chǎng)所、車(chē)載功放,適合與標(biāo)準(zhǔn)阻抗喇叭直接配合。喇叭的阻抗多用4—8Ω,音質(zhì)上好,傳輸限100米以內(nèi)。這類(lèi)功放多為雙聲道,現(xiàn)在大量出現(xiàn)更多聲道的環(huán)繞功放。
定阻式功放機(jī)負(fù)載總阻抗必須與功放機(jī)輸出阻抗必需匹配。負(fù)載的總功率可以大于功放機(jī)的輸出功率。
阻抗匹配是功放技術(shù)中常見(jiàn)的一種工作狀態(tài),它反映了輸人電路與輸出電路之間的功率傳輸關(guān)系。當(dāng)電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí),將獲得最大的功率傳輸。反之,當(dāng)電路阻抗失配時(shí),不但得不到最大的功率傳輸,還可能對(duì)電子元器件產(chǎn)生損害。阻抗匹配常見(jiàn)于各級(jí)放大電路之間、放大器與負(fù)載之間等。例如,功放機(jī)的輸出電路與揚(yáng)聲器之間必須做到阻抗匹配,不匹配時(shí),功放機(jī)、的輸出功率將不能全部送至揚(yáng)曾講述這樣一個(gè)問(wèn)題:把一個(gè)電阻為R的用電器,接在一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電池組上,在什么條件下電源輸出的功率最大呢?當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時(shí),電源對(duì)外電路輸出的功率最大,這就是純電阻電路的功率匹配。假如換成交流電路,同樣也必須滿足R=r這個(gè)條件電路才能匹配, 這時(shí)輸出功率最大,也是最佳狀態(tài)。
定阻式功放機(jī)若使用不當(dāng),有可能燒壞功放機(jī)或揚(yáng)聲器,其主要表現(xiàn)在超負(fù)載和輕負(fù)載(或無(wú)負(fù)載),也就是阻抗和功率不匹配造成的。定阻式功放機(jī),要求負(fù)載的阻抗恒定。輸入信號(hào)一定時(shí),輸出電壓隨負(fù)荷改變而變化很大。
定阻式功放機(jī)的輸出阻抗常有4Ω、8Ω、16Ω、25OΩ等,可以分為低阻抗輸出和高阻輸出兩種。在教室或會(huì)場(chǎng)中單獨(dú)使用功放機(jī)時(shí),一般都采用低阻輸出;在學(xué)校的有線廣播線路中,一般都使用高阻輸出或定壓式輸出。低阻抗輸出時(shí),可以和揚(yáng)聲器直接配接;高阻抗輸出時(shí),要通過(guò)線間變壓器與揚(yáng)聲器進(jìn)行間接配接。
定阻式功放機(jī)與揚(yáng)聲器的配接 原則:
1. 揚(yáng)聲器所得功率總和應(yīng)等于或稍小于功放機(jī)額定輸出功率,而揚(yáng)聲器額定功率總和必須大于或至少等于功放機(jī)輸出功率,以防揚(yáng)聲器過(guò)載而損壞。通常所說(shuō)的“負(fù)載總功率”指的是各揚(yáng)聲器所得功率之和,而不是各揚(yáng)聲器額定功率之和。
2. 揚(yáng)聲器連接好以后,負(fù)載線總阻抗應(yīng)等于功放機(jī)輸出阻抗。若條件有限,相差不應(yīng)超過(guò)10%。此時(shí),應(yīng)使負(fù)載線總阻抗稍大于功放機(jī)輸出阻抗,而不應(yīng)小于其輸出阻抗。
3. 每只揚(yáng)聲器所得功率不得超過(guò)其額定功率,一般達(dá)到額定功率 75%~ 80%即可。這樣聲音雖然輕一些,但失真小,壽命長(zhǎng)。 低阻輸抗出的定阻式功放機(jī)與揚(yáng)聲器的配接,如下圖所示
高阻抗輸出的定阻式功放機(jī)與揚(yáng)聲器的配接
在高阻抗輸出的情況下,一般都使用線間變壓器來(lái)進(jìn)行“阻抗匹配”。線間變壓器的次級(jí)阻抗與揚(yáng)聲器阻抗相同,初級(jí)阻抗按照線路的實(shí)際需要確定;線間變壓器的功率和揚(yáng)聲器額定功率相同。
當(dāng)揚(yáng)聲器總的輸入阻抗不等于功放機(jī)輸出阻抗時(shí),需加線間變壓器, 功放機(jī)的輸出阻抗R出與線間變壓器的初級(jí)輸入阻抗R入間的關(guān)系式,由P=U2 / R得: R入 = P出R出 / P入 。
高阻抗輸出一般都采用并聯(lián)方式連接揚(yáng)聲器。
例:學(xué)校有一臺(tái)100W功放機(jī),輸出阻抗250Ω;有3只25W16Ω揚(yáng)聲器,2只12.5W8Ω揚(yáng)聲器,如何選擇線間變壓器?
解:P總 = 3 × 25+2 × 12.5 = 100(W)
R25 = 100 × 250 / 25 = 1000(Ω) R12.5 = 100 × 250 /1 2.5 = 2000(Ω),因此功放機(jī)與揚(yáng)聲器的配接應(yīng)按下圖所示連接
如果定阻的功放接定壓的音箱,結(jié)果主要是音量小。 如果定壓的功放接定阻的音箱,結(jié)果是嚴(yán)重不匹配,極易功放機(jī)或音箱過(guò)載而損壞。一般遠(yuǎn)距離廣播系統(tǒng)使用定壓輸出,近距離音響系統(tǒng)使用定阻輸出。