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谈扬声器的效率-阻抗-动态(转载)

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发表于 2011-2-9 22:26:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 红灯记 于 2011-2-9 22:31 编辑 * H8 g, r4 F0 d# K # a3 {3 M; a, r5 `1 U/ T(我刚才看到了这篇文章,贴出来和大家共享,原文作者:TEACHERSONG.COM)1 |8 d$ B2 J0 g, e" }) O u$ x( l; j' C 音响史上确实有几款著名喇叭以低效率名,例如Rogers的LS-3/5a及AR-3a。十多年前我还是杂志社小编辑时曾亲眼所见,国内音响名师林宜胜先生,谈到3/5a时,脸上竟泛起一阵神光说:它的效率其低!但当日在板桥陈正修先生(已移民旧金山)家里,有三对小喇叭的试听比较,3/5a上阵还不到两分钟,就被另外一位音响闻人高真民先生一阵开骂给炮轰下来! 1 \- n8 d2 h( l) p! ` 8 O/ @) U2 J8 ]' ^& h 更早之前,那时只有LP没有CD,我到上扬唱片公司买唱片。在选唱片时,觉得背景音乐怪怪的,男高音Domingo怎么感冒了?鼻音这么重!问清楚后,才知一切都是」闷葫芦」3/5a搞的鬼─当时Rogers喇叭是由上扬进口销售。 ; i/ R% d3 F/ W5 e2 o * q8 z, U# c/ {5 l4 b, N3 {我对3/5a的恶感就是这样而来,没想到全球闻名的BBC-3/5a,竟然是个「闷」葫芦。等到试作DaLine后,才知BBC 并未将KEF单体性能发挥极致,LS-3/5a的好处只是体型小、售价低,难怪有人会卖了3/5a换用我的DaLine传输线喇叭。道理很简单,依3/5a低音单体B-110之规格计算,根本不能装在那么小的音箱里! " }+ s- o5 C1 c. r - F0 r5 H( z+ ~) ?! x这点有必要说明,其实英国BBC并非不会设计喇叭,而是为了携带方便,不得不将喇叭设计得很小,这是没办法的妥协。 G$ \' G8 j+ U6 X$ R1 y( I7 p6 C4 a+ }3 M + o9 \4 ~ z& x: Q 低效率喇叭确实曾风光过,但CD开始逐渐流行后,就有人对低效率喇叭抱着怀疑态度,名乐评家、莹升公司负责人曹永坤先生,就曾经说过CD的高动态会自然淘汰低效率喇叭。 2 S: B7 ^6 E! q1 j6 I+ {0 Z 7 |5 o0 X3 s# S U- H晶体管机的瓦=真空管机的瓦 ( ^7 z6 d) w' `$ L& g; ]) t1 d# p6 k/ M0 l8 @* V# n. S) b! @ 经过20年,CD系统已渐趋成熟,但低效率喇叭依然存在于市场,而且低效率=高音质的观念好象并未动摇;直到最近这几年才有了些许改变。 8 y7 h* w) \8 M& o7 {/ c: |1 V * t7 {% Y; [ k8 n8 ?7 u* G$ P 真空管又回头了,老厂新厂纷纷出笼,但管机后级的输出功率普遍比晶体机低。有音质至上,非WE300B不用,还且只要单端不要推挽。300B做单端只有7至8W左右输出,7W能推什么喇叭?当然,也有人用不到10W的管机后级推ATC喇叭,那是有声音,却无法呈现ATC的动态。 . \9 p u" M3 ?0 q+ w% P$ d! j ; `7 _$ f( K2 y# U. o古早时代的Altec、JBL、EV大型落地式喇叭都是高效率,因为它们的亲蜜伙伴就是管机。所以当管机推Altec A7「剧院之声」时,气势就大大的不同,有谁能说管机后级没啥动态? , g: a) M" z# [4 Y$ w( } 9 i& x0 Q# s) y: M4 I2 |4 ]Watt就是Watt、瓦就是瓦,所以管机的7W差不多完全等于晶体机的7W─差异性是管机有输出变压器,输出功率较不易随负载阻抗变化而改变。因此若有人说管机的7W比晶体机的7W够力,那是无稽之谈,因为事实的真相是:晶体机的7W,大多时候会比管机的7W够力,绝不骗你。有两个特例,一是 OTL无输出变压器管机后级,另一就是著名的LS-3/5a小喇叭。 3 J( A6 L$ P x( @! K& W% E3 B O) `1 [6 @1 {0 F! y, I' i; a 喇叭的效率是用dB值表示,但与阻抗有关联,故效率完全相同,但阻抗不同的两对喇叭,其需求电压也不相同。因为8Ω喇叭的1W是输入2.83V电压,而4Ω喇叭的1W是2V输入电压。因此效率相同、阻抗不同的两对喇叭,接上同一台晶体后级也必定会有不同的声音表现。 ) h2 J4 Y h2 C/ [8 m0 ? 3 l: ~% `" U" N) N4 o扩大机输出功率 ︳ 8Ω ︳ 4Ω 2 Q- ~- W. l! w* I, e0 @2 m) I8 Y ────────────────── % J4 k" {+ q$ ~; f& ]- \ 1W -------------------2.83V-------2V , @" R, S. b; a j2 | 2W -------------------4V-----------2.83V " L# A7 r% [! a* G/ N( Y 3W -------------------4.9V---------3.47V 2 s$ m" s' o7 L! [& i3 I4W--------------------5.66V-------4V 6 ?6 j4 M: E* `+ ~) N10W------------------8.95V-------6.33V 2 ?$ n! r: y" h0 g( K+ T# d1 w9 y6 m6 G* \; U+ |+ X' K 4Ω喇叭的需求电压虽然比8Ω低,但需求电流却比较高,以4W输出为例,8Ω喇叭是0.7A,而4Ω喇叭则吃1A电流,因此大家都说低阻抗喇叭比较难推。 5 d3 M; Y5 X; ]- q " S9 h" ?: f: v0 j. n1 l; j dB是分贝,它的计算式因功率或电压、电流之倍数会有所不同,喇叭的效率是以功率计算。我们现在以阻抗变化甚大的某喇叭为例,说明大多数情况下,晶体机的7W比真空管机的7W来得有力─重点就是低阻抗时的电流。 - m4 m e8 _! j3 |* z 9 F3 N2 T% a8 t' \0 a4 Y4 @# y' G; i 阻 抗 | 晶体机功率 | 管机功率 ! {% l( ?0 e, Q+ ~) a( S I" c; n───────────────── ! w4 T/ W% c7 Z+ L; Y8Ω--------------7W---------------7W 0 R. h9 k, k& F! V- N( J S+ x4Ω--------------14W--------------7W # S$ ?" U( l0 X% c$ X 2Ω--------------28W--------------7W 7 {3 T2 q& k8 n- n+ g 0 O6 v0 w, k/ S只要驱动电流够,晶体机的输出功率会随着喇叭阻抗的降低而提升,故不只是7W而已。但管机有输出变压器交连,功率不随喇叭阻抗变。所以此时是不是晶体机的7W比真空管的7W够力?这就是很简单的欧姆定律。 # E7 Y& a. |- r6 f / i$ _ U7 S3 E8 p" S1 h0 W 3/5a即是低效率又兼高阻抗 具恒阻特性的喇叭并不多,因此当喇叭阻抗猛往下降时,管机就可能使不上力,所以管机后级推Dynaudio喇叭就不易发出好声,因此时喇叭欲吃电流,但真空管却是电压组件,无法提供电流;可是换成LS-3/5a就不一样了。 ' }3 x9 {9 o2 U " \2 _; m ^- ]5 U9 Y5 F P2 N9 C8 t3/5a阻抗 | 晶体机功率 | 管机功率 # a/ e! q' P, x$ Q─────────────────── $ ~/ q6 t, Y+ w5 v! T" Q 15Ω--------------3.7W---------------7W # ?. P; H' ~0 l+ X. L7 f' o) O11Ω--------------5W-----------------7W X1 d2 ]8 Z9 z1 @+ L5 [, |9 z8 p8Ω---------------7W------------------7W # K6 U, N8 F5 X$ I9 u a4 i/ u& w: j6 N8 Z: k7W的晶体机接上第一代3/5a就只剩3.7W,接第二代3/5a也不过是5W;可是管机就一直维持7W输出。故遇到3/5a这对高阻抗喇叭时,管机的7W就比晶体机的7W来得够力。因此就晶体机言,高阻抗喇叭较不好推。但为何3/5a的阻抗会高至11~15Ω?它采用的KEF T-27A高音单体及B-110A低音单体都是8Ω。这就是诡谲之处,依KEF单体规格设计分音器及音箱,不必讶异,你会发现LS-3/5a根本是错误的设计! 8 j- l# p! I) P3 G 7 d5 m; m1 _0 h# _% v+ S- R若是高阻抗再加上低效率,那这对喇叭铁定难伺候,偏偏3/5a就有这种特性。因此有人用大power推它,但3/5a又吃不下大power,功率太高就容易将它的低音推到触底─它的KEF低音单体没啥动态。 $ t$ l" I0 _6 m/ F$ A0 G $ K& |! u. w$ ~: a0 b# Y. [# h) y现在我们来看看喇叭效率与扩大机功率的关系,比对的喇叭是LS-3/5a及Klipsch的Klipschorn,从下表就可看出低效率喇叭较难伺候。 $ i. ^* }' |* o 9 v/ D3 q8 {: w! M Klipschorn │ LS-3/5a : Z o, m& E9 W% a' y──────────────────── 9 U. P' _! {7 f6 j8 m, k) g2 S 104dB /1W---------------------------81dB /1W + i' I$ H6 |4 S/ ~# m% B 107dB /2W---------------------------84dB /2W 6 _& ?- K& e* l o/ [" H110dB /4W---------------------------87dB /4W $ r9 M) W1 _$ Z, |( q4 r, ~6 \( m9 y 113dB /8W---------------------------90dB /8W 6 P/ i: d! I3 r4 D! v1 u: l116dB /16W--------------------------93dB /16W 9 o( i/ ]/ z. K+ d j- m3 t; ^ 119dB /32W--------------------------96dB /32W % ^0 s* [, X) @8 n- H: O5 X/ h122dB /64W--------------------------99dB /64W--? ) {/ I7 y& a3 ?% J: o6 A) }: o125dB /128W--?--------------------102dB /128W--? + o Y y4 V( r/ }" t# |: y4 t) q/ [ F4 e. B' e, V 第一行104dB与81dB是两款喇叭的标称效率,3/5a的99dB打个?号,代表3/5a根本无法承受64W连续输入,因低音会触底,50W连续输入就已是最大值。而Klipschorn喇叭在1W输入时,就得到104dB的音压,这是LS-3/5a打破头也无法做到的事。至于125W加个问号,那是原厂公布Klipschorn最高连续承受功100W,故当128W连续输入时,Klipschorn也会不了。由于Klipschorn的效率高达104dB,若扩大机的讯号杂音比不够高,那不用转音量旋钮,喇叭就会发出恼人的嘶声和哼声。对于扩大机的残留杂音及哼声,高效率喇叭倒是具有明察秋毫的效用。 4 i2 M" ~/ t3 p9 `5 n- G, B/ b+ }- c4 n * c" Z& X d2 b6 R& b3/5a的效率到底是多少?本文假设它是81dB,记忆中好象也是。但1995年10月号Audio年鉴上,KEF 3/5a的效率注明是85dB,阻抗则仍维持11Ω。最令我大吃一惊的是:这对小喇叭竟然飙涨到US$1450一对!老天,KEF 3/5a有这种身价吗?如果它有1450美金的音质,那我也毫不脸红,传输线设计的DaLine一对卖2400美金!可惜卖到现在,DaLine喇叭已全数售罄。 9 {- y, f8 h6 W3 ~$ i * Y6 Z# S- b x: w9 v# E a . R( [. B% k: k* g( z7 s: H c
 楼主| 发表于 2011-2-9 22:27:33 | 显示全部楼层
不论有什么改进,3/5a的最高音压却仍不及Klipschorn的基本标称效率。再计算「标称效率」至「最高音压」的范围,3/5a大约是18dB,而Klipschorn大约是21dB。 1 I, m4 \% g" }' `' B/ Z" y" o9 S. X) ^8 K( G7 u 这里透露着两点,一是以300B单端每声道7W管机推Klipschorn喇叭,它的表现绝对会比40W×2的晶体后级推3/5a喇叭来得轻松自在、有魄力。第二点则有赖大家共同研究,是不是高效率也同时代表高动态? % S0 |5 U+ `7 Z K: Q* ^2 N& Y& h; }5 y若果真如此,曹永坤先生就有先见之明。准此原则,吾人当选用高效率喇叭,这样后级输出功率不必动辄数百瓦。当然,上百dB的高效率喇叭通常体型庞大,若是紧贴墙摆,又完全听不出音场、深度。但以一般家庭聆听音乐或观赏AV用,效率似乎也应在90dB以上。然而,低效率喇叭就代表低动态?很不幸,3/5a及本人的DaLine却是明证。当然ATC可能会不同意,ATC的SCM20为8Ω/83dB─效率比DaLine略高,但它的连续承受功率竟然是200Wrms,因此计算其最高音压竟然高达106dB,绝非LS-3/5a或DaLine之辈能比。 " S& }- S3 G0 m8 r4 y* {: ~: ~3 }1 x2 ^2 y8 P# G+ C1 R; v3 z 晶体机驱动高阻抗喇叭会降低功率,但也有例外,McIntosh虽是晶体机,却因为有输出变压器,故其输出功率不会随负载阻抗变动而变动。好在音响圈中特例不多,没有输出变压器的真空管机不多见,有输出output的晶体机也唯有McIntosh。而标称阻抗高过 8Ω的喇叭,这些年来也很少见。故现代管机的输出变压器,理应只须要有4Ω及8Ω两个绕组输出。 7 E- {% u( V* ~2 c" F - k3 d+ ?9 Q& a x4 _, x应选用高效率、高动态喇叭 ( t2 z4 z) g; y% C6 f8 a0 O, W ) f% E, j: S8 O# x4 g: F接驳低效率低动态喇叭时,后级的输出功率不能太低,以免推不动;但输出功率又不能太高,以免喇叭受不了,故常两难。「低效率低动态」六个字若不能理解,改成「低效率低最高音压」八个字就比较明显。 8 r: c- L, u: a" Q; |* p2 Y4 l/ p2 i% c7 \1 Q. O 世上喇叭何其多,但在规格表上明确注明最高音压者,却不及百分之一。若有最高承受功率─是连续不是瞬间,就可从效率计算过来。例如效率86dB的某款喇叭,其连续承受功率160W,我们就可轻易计算出它的最高音压是:108dB。利用工程型电算机按几个键,160log×10=22,86+22=108(dB);而22dB大致就是此喇叭的动态。 , i' Y1 j! C+ S$ z2 O+ K6 Q) c& a! D" z; Y2 k# `( n" ~ g0 f 动态范围dynamic range之值以dB表示,数值愈高愈好。音响器材性能表中有动态范围者,大概只有CD唱盘及影碟机;扬声器厂商几乎都不会注明此规格,以避免自曝其短。动态范围可说是由最低到最高的变化、由最小到最大的变化,也由最弱到最强、由最暗到最亮的变化。音响器材动态愈大,就愈能表现由最弱音到最强音的变化。CD唱盘的动态甚少低于90dB,但扬声器却甚少高25dB。 * j9 }: o0 D7 f0 Z% Y$ s* C & C L0 u/ }/ Q4 M' o) P这种直接比较合理吗?当然不正确,因CD唱盘的动态范围是电压倍数的变化,而喇叭的动态范围是功率的计算。我们常说前级的十倍放大具有20dB的增益,但10W功率却换算成10dBW,而不是20dBW,请看底下的说明。 8 e( J, N$ q A7 Z+ ]8 n0 y - T: D/ s3 m: N9 X9 g1 _0 t都是dB值,功率的计算是:数值log×10,电压、电流计算是:倍数log×20,因此100倍的电压放大就是40dB。若某前级具14dB增益,它的放大倍数是多少?利用工程型电算机按几个键:14(dB)÷20÷invlog=5(倍)。若是某效率86dB喇叭的最高输出音压是105dB,换算成最高承受功率就是:(105-86)÷10÷invlog=79.5W。而105-86=19(dB),就大约是它的动态。 2 B- O. b8 c I `5 T5 _ 4 a# X6 _3 d/ }3 |4 X0 h9 P" } 分清楚电压增益的dB与喇叭功率的dB,你就会明白为何Hi-End厂都反对将后级扩大机的输出功率标示成dBW。因50W是16.9dBW,而500W虽是超大power,但也仅是26.9dBW。看起来似乎50W与500W之输出功率差不多,故厂商可能以「消费者不容易懂」做理由,一直反对标示dBW。 8 }: G7 k: i0 K" v: C - w1 R$ [* z& g: n7 r, S6 C! @" |若喇叭的最高音压-效率即是它的动态范围,那一般家用喇叭的动态有多少?不论是Avalon Asent、Thiel CS5i、B&W 801,都绝不超过25dB!往专业领域找,Rey Audio的RM-8V效率是100dB,最高音压是130dB,有30dB动态,30dB正好是1000W,亦即RM-8V可承受1000W。 " l$ P* ?, j, H , l4 Q* g# C% A3 j4 |" V5 O4 e日本Rey Audio还有音压更高的RM-1800,其型号有两个意义,一是采用两只18吋低音单体,一是喇叭高度为1800mm。有一年「恰客与飞鸟」在大阪开演唱会,就用了4对RM-1800。 2 Q! j1 ~& y) r$ P/ w; s& X8 k9 Z- ?& @, q# } 再思考一个问题:若两对喇叭的阻抗与效率皆相同,用同一台扩大机驱动,是否会得到相同的音压?─数字通常是不会骗人的。 - d. p: L( i2 i& b5 z" \: _$ b$ l, M2 Z4 e 不会一样,经多年实际操作经验显示,差异性极大。在无响室内所测出的效率,不一定能含盖低、中、高频,因此同样都是95dB/8Ω的两对喇叭,其最低驱动功率(扩大机输出功率),可能一是20W,一是50W。 , W# p, Y) o$ F/ d- Z' |, o' B+ n1 c, p4 d+ W 但高效率喇叭也确实有其优点,以102dB来说,那是指1W输入;若是0.5W输入,它也有99dB!就算是0.25W输入,也高达97dB。以一般家听音乐,很难有机会发出97dB的音压,故7W输出绝对够用啦。 * N i4 ]8 X. z" ]+ u0 {3 Z) ~+ v* W, W! G7 {- A 通常高效率喇叭的体型都比较大,其共同特点就是低频不足,或是说:它们无法发出真正的低音。想测试它很简单,用电影配乐CD一试便知。主要原因是单体的Fs不够低,当年它们须要的是:高效率、干净的中低频,又没有电子合成器,故极低频可以牺牲。若是早期的大型高效率喇叭,低频散涣不说,喇叭贴着墙摆,左右相距又仅一米,应该有的音场及深度,都会被遮蔽掉;基本上常是糊成一团,毫无透明感。 , l1 m9 [5 @9 S$ S, K/ V* ~ 3 r9 E8 t% y4 i 聆听环境的背景噪音要低 2 W( t& @! {$ C ! ~- Q2 j6 Z3 u* J. K理想扬声器是高效率、高音压,因为这样才可以将音乐最低音到最高音的变化表现出来。不过要谈动态范围,那可千万不能遗漏环境噪音这个重要因素。 : |# t2 O2 q: w* t/ ?" D) m6 z3 W; |$ T- B+ v( ~# ` 听音环境愈安静愈佳,但除非是专业录音室,一般经过略为装修的音响室,其背景噪音也都在35dB以上─这是指夜深人静时的量测,大白天的情形更糟。而背景噪音之高低也与动态范围有直接关联,噪音愈大,就愈需要喇叭发出高音压以呈现乐曲的最弱音符。故聆听环境的背景噪音及器材的残留噪音绝对是愈低愈佳,就算是欣赏5.1声道的AV,要求也是一样。 - F1 F2 M2 }# ]- n' F. B" a: v2 F% F) H 由于背景噪音高,因此「声音」要更大,才能听到音乐的全部细节。但就算器材表现没问题,高音压也会带来困扰,一是邻居会向你抗议,二是对耳朵有可能造成伤害。在热门迪士可舞厅,为了营造气氛,也为了压抑消费者的声浪,它们的PA音响常开足马力,音压都超过120dB,长时间处于那种环境下,极有可能会对人耳造成伤害。 ( {& E# s$ K- E3 x * D, l7 C0 d2 H$ S( l 当然居家不同舞厅,而家用音响因管机又回头流行,不仅名管WE-300B重新生产,JBL、Altec老喇叭也逐渐重回市场。不过这些号角喇叭虽效率颇高,但体型也都甚为硕大,一般家庭极不适合摆放。此外还有一个疑虑:这些喇叭的音质与其效率成正比吗?最近有好几位读者对我提到某中型进口美国高效率喇叭,音质甚为粗糙,虽然很好推,但不忍卒听,只能用于AV。 $ Z* L/ ]) N0 j 1 \8 @( R% \/ e: [1 f9 b小功率匹配高效率 2 G) k& R) X" a" V- v , Y1 v3 y7 i, e- ]为了避免浪费能源,及得到正确的搭配,我个人有两点伟大的建议,但需要全球音响界认同:一、效率低于90dB的喇叭,不准制造、销售、进/出口,而且阻抗应尽量维持8Ω;二、高过90W输出─8Ω/ch─的后级/综合扩大机,不论晶体管、真空管,也是不准制造、销售、进出口(当然,专业器材不受以上的限制)。 1 i+ c( i6 y- J) ]( a3 E ( V4 y" Q& M ^' |) z 果真如此,则Dynaudio、VIFA、ETON…等著名喇叭厂,就会开发出不是号角型,而且体型又不很大的高效率喇叭。又因扩大机输出功率降低,电源变压器、滤波电容…都可减小,故材料成本、重量、体型及售价都可降低,这绝对是消费者、爱乐者之福。
发表于 2011-2-9 22:38:04 | 显示全部楼层
坐沙发学习!
发表于 2011-5-16 19:08:35 | 显示全部楼层
{:soso__15724724783276342721_4:}
发表于 2011-5-16 19:55:28 | 显示全部楼层
學習了!{:soso_e113:}
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