扬声器的阻抗

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4Q、8Q、16Q、32Q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Q或二十几Q,也可能在某频率低到1Q或以下。当后级输出一个固定电压给喇叭时，依照欧姆定律，4Q的喇叭会比8Q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8Q输出100瓦的晶体后级，在接上4Q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2.5Q、5Q、10Q、15Q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8Q的高音单元和1只8Q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8Q的高音单元和2只4Q的低音单元串联组成，或者用1只8Q的高音单元和2只16Q的低音单元并联组成，以达到整个音箱的8Q输入阻抗与功率放大器8Q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+jsL(BL)2YmZr--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2X100W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X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(4Q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X电流，就是真正的“功率”。如果有一部功放，其功率标称是100WX2(8Q)，200WX2(4Q),400WX2(2Q)，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。4Q喇叭的需求电压比8Q低，但需求电流却比较大，就以4W为例,8Q喇叭是0.7A,而4Q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RogersLS3/5A，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。談阻抗阻抗是音響圈中最常看到的字眼了，但是它到底意所何指呢？許多人在看到喇叭標示的阻抗值是四或八歐姆的時候，會直覺地拿起三用電表往喇叭的二個接線端子一量，看看到底是不是正確，可惜的是絕大部份的人都失望了，因為用三用電表上的電阻檔量出來的結果並沒有和喇叭上面所標示的一致。原因呢？因為你誤會了，你搞錯了。阻抗與電阻不是完全一致的東。在國中的物理課本上，我們第一次接觸到有關電學方面的理論，其中提到了有關電壓、電流、電阻以及電功率之間的原理和數學關係。絕大部份沒有繼續進修電學方面的課程或從事於電子專業的人士，其畢生的電學常識乃盡粹於斯，這還是當年上課沒打瞌睡，經努力、認真、用功學習後才能擁有的輝煌成果，難怪你會把阻抗當成電阻了。阻抗從字面上看就與電阻不一樣，其中只有一個阻字是相同的，而另一個抗字呢？簡單地說，阻抗就是電阻加電抗，所以才叫阻抗；周延一點地說，阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量上的和。在直流電的世界中，物體對電流阻礙的作用叫做電阻，世界上所有的物質都有電阻，只是電阻值的大小差異而已。電阻小的物質稱作良導體，電阻很大的物質稱作非導體，而最近在高科技領域中稱的超導體，則是一種電阻值幾近於零的東西。但是在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外，電容及電感也會阻礙電流的流動，這種作用就稱之為電抗，意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電