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浅谈 专业音箱烧高音单元的原因
 
慧聪网   2005年9月2日16时40分   信息来源:中国音频与音响网    

    在许多专业场合中,如演播厅、剧场、会议室、歌舞厅等,经常出现烧毁音箱的中、高音单元的现象。

    音箱与功率放大器的合理配置

    没有经验的调音师会认为,是功率放大器的输出功率太大,造成高音单元的损坏,其实不然。在专业场合下,扬声器一般可以承受3倍于额定功率的大信号冲击,瞬时可承受5倍于额定功率的峰值冲击而不损坏。所以,音箱额定功率取功率放大器的1/2,是不会有问题的。因而,不是因意外强冲击或话筒长时间啸叫,而由功率放大器功率大而烧高音单元的情况是极少出现的。

    众所周知,音箱内有多个扬声器,扬声器所承受的功率,按分频点的不同进行不同分配。图1是自然界中声音能量分布图,一般情况下,各扬声器单元的功率分配的百分比如图所示。图中,将某只扬声器分配到的频率段由横坐标读出,对应纵坐标的百分数差值即为分配到的功率。例如,一只分频点为1.6kHz的二分频音箱(附图中的A点),高音单元承受功率为100%-78%=22%,低音单元承受功率为78%-0%=78%。

自然界中声音能量分布图

自然界中声音能量分布图

    音箱的额定功率,一般专业音箱标明最大粉红噪功率,发烧及民用音箱标记比较含糊,但都是各单元的总功率。也就是说,音箱的额定功率是指粉红噪声或宽频带能承受的模拟信号功率。一只分频点为1.6kHz、额定功率为100W的二分频音箱,在额定功率时,低音单元可分配到78W的输出功率,而高音单元仅分配到22W。因此,对该音箱施加100W的粉红噪声功率或普通节目信号功率,它可以承受;而用100W的单频信号去测试时,无论高音和低音单元都有可能损坏。

    如果一只三分频的音箱,中、高音的分频点在4kHz,那么,高音单元的承受功率只有标称功率的5%。如果功率分配不当,就会很容易造成高音单元的损坏。

    我们知道,一般人声和音乐信号中高音分量并不多,金属乐器、丝弦乐曲中高音偏多些,但音箱的功率分配比例基本附合附图所示规律。以三分频音箱为例,在正常情况下,若输入给音箱的信号加大1倍,高音头的功率仅增加5W;但如果功率放大器的功率不足,致使信号过载出现削幅,高次谐波分量就会剧增。原为1kHz的正弦波外,产生大量的奇次谐波,如3kHz、5kHz等的正弦波能量,使信号中高音成分的比例大大增加,进而造成信号中的高音频谱能量远远的超过高音单元所能承受的功率。即使此时的信号总功率还没达到音箱的额定功率。但高音单元已经过载而造成损坏。这种情况比信号短时过载,但不出现削幅更加危险。在信号不失真时,短时过载的1kHz信号,功率能量落在功率较大的低音单元上,不一定超过扬声器的短期最大功率,一般不会造成音箱功率分配的偏差而损坏扬声器单元。因而,正常使用条件下,功率放大器的额定输出功率是音箱额定功率的2-3倍,才能保证在音箱的最大功率时功率放大器不造成失真。

    分频器使用不当

    输入端分频点使用不当,或扬声器工作频率范围不合理也是导致高音单元损坏的一个原因。在使用分频器时,应严格按厂家提供的扬声器工作频率范围来合理的选择分频点。高音扬声器的分频点如果选择偏低,承受功率负担过重,就很容易烧毁高音单元,中音号筒也是如此。

    均衡器调试不当

    均衡器的调整也是至关重要的。频率均衡器是为了补偿室内声场的各种缺陷和扬声器的各频率不均匀性而设置的,应该用实际频谱分析仪或其他的仪器进行调试。调试后的传输频率特性应在一定范围内是比较平坦的。许多不具备音响知识的调音员随意地进行调试,甚至有相当多的人,把均衡器的高频和低频部分提得过高,形成“V”字形。如果这些频率与中音频率相比被提升被提升高于10dB(均衡器的调节量一般都在±12dB)的话,其电功率就比中音部分提高3倍以上。这种情况下,不仅均衡器造成的相位畸变要对音乐声严重染色,同时,也极易造成音箱高音单元烧毁,这类情况也是烧毁扬声器的主要原因。当然,音响系统的设计要根据实际情况,如场地大小、用途、建声条件等综合考虑,要根据实际的使用条件来确定最大连续声压级,进而确定音箱的最大SPL值。

    音量的调节

    不少使用者把后级功放的衰减器置在-6dB、-10dB,即音量旋钮的70%-80%,甚至一半的位置上,靠加大调音台输入来达到合适的音量,以为功率放大器留有余量,音箱就安全了,实际上这也是错误的。功率放大器的衰减旋钮衰减的是输入信号,若将功率放大器的输入衰减-6dB,也就意味着,要保持同等的音量,调音台或前级必须多输出6dB,电压要高1倍,输入的上动态余量,俗称 “头顶空间”, 就要被砍掉一半。这时,若有突发的大信号,就会早6dB使调音台输出过载,出现削幅波形。尽管功放没有过载,但输入的是削幅波形,高音分量过重,不但高音失真,高音单元也有可能烧坏。

    上述分析,可以使我们很清楚的了解到:音箱烧高音单元的一个重要原因,是功率放大器的功率太小,而不是太大。功率放大器送出的信号本身就是削幅信号,导致损坏音箱。所以,在配置音响时,一定建立正确的认识,要用“大马拉小车”的方案,防止功率放大器送出削幅信号而损坏高、中音扬声器单元。在进行音响系统的设计时,功放与音箱的设计功率要按上述原则进行匹配,实际操作中各个环节的设备要运用合理,才能做到既保护好设备,又能使音响系统达到最佳的效果。

 

 
 
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