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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 ! ]/ ?, M" F- r' j$ _* ^- z: `" ]$ U4 e: p' B' e (我刚才看到了这篇文章,贴出来和大家共享,原文作者:TEACHERSONG.COM) $ K( h3 G5 U9 G2 O: ~. T- G ) \6 |. G$ [* U# j. K 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! - Z$ b4 p3 Y% L: U 1 [. v7 @1 q/ b& v0 a2 ~. X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。 . o/ q9 I6 G+ k ^& g! F) C! L. y8 c& o3 C* D! m6 i) b7 } 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! " l1 k6 y+ I$ s; x : |3 G; S$ }1 I# b$ z/ z% ~, ^3 f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。 * a9 g; {' n$ @% O1 x; ~+ k3 j/ R) V( W6 {" }& i0 z 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。 4 i5 s0 Y: `4 }+ Z0 i' Y 6 ~. ~" r8 p' z R8 m* T晶体管机的瓦=真空管机的瓦 : `' q' w) c8 h2 m5 @0 ?( a$ u6 m8 A" `7 q7 k" e! g/ K 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。 , \. f3 |* c0 h# |9 D* T* k ) e9 A7 S; k* {0 w 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。 & z: g7 \. J- G# ^* {& `! K$ H# n" n9 O% o5 k. G5 U6 W 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? * `+ T2 \7 u- D 4 x% l. n* d7 s, [' t" `. y, F4 ^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。 ; {' G+ T" Y! r/ j% J1 F 6 p6 Y$ {& ]6 G1 w) f3 F8 x9 j9 }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。 ]! i. k- V! F 7 a3 R. G$ t( H6 W扩大机输出功率 ︳ 8Ω ︳ 4Ω $ F- O( g' S0 J+ Q% N9 d1 }; }────────────────── ! p7 b- I- m' `$ _ 1W -------------------2.83V-------2V . ~1 F7 J' `) \/ g2W -------------------4V-----------2.83V 8 s- e8 m& @% U 3W -------------------4.9V---------3.47V ^6 N9 E' M2 @8 v! R 4W--------------------5.66V-------4V ! M7 N6 D8 Z N9 \9 P' C5 U+ {- n10W------------------8.95V-------6.33V 3 ]4 t% t& v! r3 q Z" q; y* f & d' ?) B) T) u* l: X 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。 1 p4 @; m: v1 w1 d6 o$ w8 P; e . k4 R& ^) Y z! i: C9 XdB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。 8 v, G0 P6 Q, E- _$ h 1 g! V* s7 f; o2 h; J; F阻 抗 | 晶体机功率 | 管机功率 . _; v. @, z# u, T2 S+ m: X───────────────── . g l( W, T* a0 W8Ω--------------7W---------------7W ( F* P, N; S4 f 4Ω--------------14W--------------7W : @" V7 H; W l% ~ 2Ω--------------28W--------------7W 9 H! m& |8 d: ^ . O I2 ^: R% M. j# u) o* K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。 & [7 j( d; S& Y, M( V; ]# Y& \ t8 W$ b5 E' I0 t4 v& F 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。 , }6 v' b% J& k# ]3 v 9 T. }! B9 J! U" P& @: W$ l+ A# J3/5a阻抗 | 晶体机功率 | 管机功率 / K8 ?; W5 l" J ─────────────────── 1 T+ v+ n! W' u 15Ω--------------3.7W---------------7W 5 v% H1 C9 b' M) m11Ω--------------5W-----------------7W 0 |5 R) E' i8 V" U+ }0 f, B" {/ W 8Ω---------------7W------------------7W / H% [- Q8 ]% e0 A) r- @. y7 Y, R# d. C: k- R2 N 7W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! % w7 V9 j6 {9 n3 M& Q% y6 q 3 g: Q2 e. J6 } S3 x8 f9 o# C 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。 . d# g" x) a! ?4 C1 s4 X. s# J, }6 h2 @5 H7 i. o 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。 1 ^+ v. O3 E! Q2 d+ O 8 m+ E4 d4 @, z4 m' R! W- t/ @2 ^" FKlipschorn │ LS-3/5a 2 Z5 [% s5 P) X$ ]- P: h M3 c a──────────────────── - _1 Z T7 j, ?: \104dB /1W---------------------------81dB /1W 0 @8 [9 e6 f; f( w* l( ^* ~ 107dB /2W---------------------------84dB /2W ; u2 \% C$ A) w% f' X- S 110dB /4W---------------------------87dB /4W 5 ?" @( B& Z" s5 f# K7 Z2 B2 _( X0 C113dB /8W---------------------------90dB /8W 7 H" z1 B- u, q2 h1 e& t6 X 116dB /16W--------------------------93dB /16W h6 e) u( F# Y/ |/ { e119dB /32W--------------------------96dB /32W ; [3 A; v: K8 _9 l+ E' v122dB /64W--------------------------99dB /64W--? ( c/ @* g% B) S* ]1 H W 125dB /128W--?--------------------102dB /128W--? ; ^ N, \" Q$ h u$ C9 J' ~$ q1 Y d1 C( _* G+ E7 b% w 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。 6 w4 t' m+ M8 n [$ z- h1 o3 M# P# \ * v5 e+ n7 g+ @# V& Z 3/5a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$1450一对!老天,KEF 3/5a有这种身价吗?如果它有1450美金的音质,那我也毫不脸红,传输线设计的DaLine一对卖2400美金!可惜卖到现在,DaLine喇叭已全数售罄。 ' e/ l! i( U+ S* ^ & `! {: n" ?6 u" o; a- ~ ( t8 `8 r* ~8 I, a
 楼主| 发表于 2011-2-9 22:27:33 | 显示全部楼层
不论有什么改进,3/5a的最高音压却仍不及Klipschorn的基本标称效率。再计算「标称效率」至「最高音压」的范围,3/5a大约是18dB,而Klipschorn大约是21dB。 % c, V7 o; B+ ^( f ! ~: @ {3 S t: U* j' b这里透露着两点,一是以300B单端每声道7W管机推Klipschorn喇叭,它的表现绝对会比40W×2的晶体后级推3/5a喇叭来得轻松自在、有魄力。第二点则有赖大家共同研究,是不是高效率也同时代表高动态? 6 l: x) k/ N# l2 Y' } 0 b( V: t# i/ v* h7 G 若果真如此,曹永坤先生就有先见之明。准此原则,吾人当选用高效率喇叭,这样后级输出功率不必动辄数百瓦。当然,上百dB的高效率喇叭通常体型庞大,若是紧贴墙摆,又完全听不出音场、深度。但以一般家庭聆听音乐或观赏AV用,效率似乎也应在90dB以上。然而,低效率喇叭就代表低动态?很不幸,3/5a及本人的DaLine却是明证。当然ATC可能会不同意,ATC的SCM20为8Ω/83dB─效率比DaLine略高,但它的连续承受功率竟然是200Wrms,因此计算其最高音压竟然高达106dB,绝非LS-3/5a或DaLine之辈能比。 : `* ~1 B% m7 L& y) k( E1 ]4 { 7 B% H: ~' L& W: d) X2 q5 B/ z晶体机驱动高阻抗喇叭会降低功率,但也有例外,McIntosh虽是晶体机,却因为有输出变压器,故其输出功率不会随负载阻抗变动而变动。好在音响圈中特例不多,没有输出变压器的真空管机不多见,有输出output的晶体机也唯有McIntosh。而标称阻抗高过 8Ω的喇叭,这些年来也很少见。故现代管机的输出变压器,理应只须要有4Ω及8Ω两个绕组输出。 3 E. }9 C+ ~ v. {, S 1 T- J6 V1 S9 z% A+ M/ U) q ^ 应选用高效率、高动态喇叭 - b5 s/ b! b: z& { n$ z 1 t: S' V3 |' M& X5 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。 ' W1 T5 S6 b# X" N2 D* [1 j , N$ S- k0 `% ^, d+ f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。 , [# V( D* V. p8 t : s% H0 S7 t2 Q. O' ?5 e+ u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。 / C/ H5 @; V( v2 Q( ` , p `" r# E$ Z) k6 N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。 6 k: b& v/ v; _, {+ J/ j" n9 t/ e9 w# U N: y! J" P 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。 . \% G, R ]- Y/ e5 f- d& y6 T$ t: r* \; g$ Q$ `- i3 U 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。 1 D) s w9 B0 T/ u/ w$ U/ I6 U, d. a# l3 Y& z 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。 4 ~* P2 x' r% J! R# ~# \ 4 u! [% L: [+ C8 u4 E5 Y* B3 z# o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 A6 v4 G. W }, } ~ : R4 `% J: Z" J% s$ [8 y. s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。 " n; W: }& F/ Z \# B& C; _ ; z0 d3 z! c9 S, {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。 ) A' p9 Y# l! u0 |9 h" z# n( ]3 E2 M1 o: L1 `3 u' t Z6 W# U 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。 ! y. E4 k* a; Q* K0 K* t$ F8 N2 h; a+ O. @ 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。 * N u# Q% i/ j3 q. d! s) C. I. h 聆听环境的背景噪音要低 T6 Z8 z# R' `$ `! C' H8 [6 ]! l7 p3 }7 f! H& V7 z/ {8 w' ` 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。 + u0 V; g; y: n & [& E6 H$ A4 W% c! N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。 J' a. w# u2 p4 { - B1 R; |( k" s7 q, |/ R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。 . g5 b$ S8 C3 c$ ~+ g2 y' ]' j) c8 [3 N1 h5 k 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。 3 z- d' u8 W; w8 Z: ]; Q5 J/ B+ j6 X i s' X) U8 {, j7 C 小功率匹配高效率 / X( c; M: Z. ^' K- U6 h& ]8 M' m6 }( W- | 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)。 6 s% H7 V$ r8 |# E: t , K) i+ }0 W. S. X# S J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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