電子學(xué)基本知識(shí)在任何擴(kuò)聲系統(tǒng)的實(shí)踐與應(yīng)用中都必不可少的。這個(gè)題目很大,，但擴(kuò)聲系統(tǒng)的主題范圍內(nèi)是有限的,，即只涉及電子系統(tǒng)和負(fù)載之間的相互作用。

音響師必知的電子學(xué)常識(shí)

　　1,、歐姆定律電功率

　　2,、阻抗

　　3、復(fù)合負(fù)載

　　4,、共振(諧振)

　　5,、揚(yáng)聲器負(fù)載的串聯(lián)——并聯(lián)

　　6、電阻、電感和電容器的串聯(lián)——并聯(lián)

　　7,、分貝

　　兩只音箱一只指標(biāo)為10～50W,、87dB/W/m，另一只為10～50 90dB/W/m,，哪一只響?響多少?兩只功放一只標(biāo)記頻響10Hz～40kHz,，另一只標(biāo)記20Hz～20kHz±0.2dB，哪一只質(zhì)量高?如果不清楚“分貝(dB)”的確切含義,，您就說(shuō)不到點(diǎn)子上,。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，分貝就是放大器增益的單位,。放大器輸出與輸入的比值為放大倍數(shù),，單位是“倍”，如10倍放大器,，100倍放大器。當(dāng)改用“分貝”做單位時(shí),，放大倍數(shù)就稱之為增益,，這是一個(gè)概念的兩種稱呼。

　　電學(xué)中分貝與放大倍數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

　　AV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)];Ap(dB)=10lg(Po/Pi)

　　分貝定義時(shí)電壓(電流)增益和功率增益的公式不同,，但我們都知道功率與電壓,、電流的關(guān)系是P=V2/R=I2R。采用這套公式后,，兩者的增益數(shù)值就一樣了：

　　10lg[Po/Pi]=10lg(V2o/R)/(V2i/R)=20lg(Vo/Vi)

　　使用分貝做單位主要有3大好處,。

　　1、數(shù)值變小,，讀寫(xiě)方便

　　電子系統(tǒng)的總放大倍數(shù)常常是幾千,、幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)，一架收音機(jī)從天線收到的信號(hào)至送入喇叭放音輸出,，一共要放大2萬(wàn)倍左右,。用分貝表示先取個(gè)對(duì)數(shù)，數(shù)值就小得多,。附表為放大倍數(shù)與增益的對(duì)應(yīng)關(guān)系,。

　　放大倍數(shù)與增益的對(duì)應(yīng)關(guān)系

　　電壓(電流)放大倍數(shù) 1/10 1/

　　1/2 1

　　2 10 100 103 104 105

　　增益(dB) -20 -6 -3 0 3 6 20 40 60 80 100

　　功率放大倍數(shù) 1/10 1/

　　1/2 1

　　2 10 100 103 104 105

　　功率增益(dB) -10 -3 -1.5 0 1.5 3 10 20 30 40 50

　　2、運(yùn)算方便

　　放大器級(jí)聯(lián)時(shí),，總的放大倍數(shù)是各級(jí)相乘,。用分貝做單位時(shí)，總增益就是相加,。若某功放前級(jí)是100倍(20dB),，后級(jí)是20倍(13dB),，那么總功率放大倍數(shù)是100×20=2000倍,，總增益為20dB+13dB=33dB,。

　　3、符合聽(tīng)感,，估算方便

　　人聽(tīng)到聲音的響度是與功率的相對(duì)增長(zhǎng)呈正相關(guān)的。例如,，當(dāng)電功率從0.1瓦增長(zhǎng)到1.1瓦時(shí)，聽(tīng)到的聲音就響了很多;而從1瓦增強(qiáng)到2瓦時(shí),，響度就差不太多;再?gòu)?0瓦增強(qiáng)到11瓦時(shí),，沒(méi)有人能聽(tīng)出響度的差別來(lái),。如果用功率的絕對(duì)值表示都是1瓦，而用增益表示分別為10.4dB,，3dB和0.4dB，這就能比較一致地反映出人耳聽(tīng)到的響度差別了,。您若注意一下就會(huì)發(fā)現(xiàn),，Hi-Fi功放上的音量旋鈕刻度都是標(biāo)的分貝，使您改變音量時(shí)直觀些,。

　　分貝數(shù)值中,，-3dB和0dB兩個(gè)點(diǎn)是必須了解的。-3dB也叫半功率點(diǎn)或截止頻率點(diǎn),。這時(shí)功率是正常時(shí)的一半，電壓或電流是正常時(shí)的1/2,。在電聲系統(tǒng)中，±3dB的差別被認(rèn)為不會(huì)影響總特性,。所以各種設(shè)備指標(biāo),，如頻率范圍，輸出電平等,，不加說(shuō)明的話都可能有±3dB的出入,。例如，前面提到的頻響10Hz～40kHz,，就是表示在這段頻率中,，輸出幅度不會(huì)超過(guò)±3dB，也就是說(shuō)在10Hz和40kHz這二個(gè)端點(diǎn)頻率上，輸出電壓幅度只有中間頻率段的0.707(1/ )倍了,。0dB表示輸出與輸入或兩個(gè)比較信號(hào)一樣大,。

　　分貝是一個(gè)相對(duì)大小的量，沒(méi)有絕對(duì)的量值,?？赡陔娖奖砘蝰R路上的噪聲計(jì)上也能看到多少dB的測(cè)出值，這是因?yàn)槿藗兘o0dB先定了一個(gè)基準(zhǔn),。例如聲級(jí)計(jì)的0dB是2×10-4μb(微巴),，這樣馬路上的噪聲是50dB、60dB就有了絕對(duì)的輕響概念,。

　　常用的0dB基準(zhǔn)有下面幾種：dBFS——以滿刻度的量值為0dB,，常用于各種特性曲線上;dBm——在600Ω負(fù)載上產(chǎn)生1mW功率(或0.775V電壓)為0dB，常用于交流電平測(cè)量?jī)x表上;dBV——以1伏為0dB;dBW——以1瓦為0dB,。

　　一般讀出多少dB后,，就不用再化為電壓、聲壓等物理量值了,，專(zhuān)業(yè)人士都能明白,。只有在極少數(shù)場(chǎng)合才要折合。這時(shí)只需代入公式：10A/20(或A/10)×D0計(jì)算即可,。A為讀出的分貝數(shù)值,，D0為0dB時(shí)的基準(zhǔn)值，電壓,、電流或聲壓用A/20,，電功率、聲功率或聲強(qiáng)則用A/10,。

　　現(xiàn)在您就可以來(lái)回答本文開(kāi)頭的問(wèn)題了,。第二只音箱在相同輸入時(shí)比第一只音箱響一倍，如果保持兩只音箱一樣響的話,，第二只音箱只要輸入一半功率即可,。第一只功放只是很普通的品種，第二只功放卻很Hi-Fi,，整個(gè)頻率范圍內(nèi)輸出電壓只有±2.3%的差別!

　　在電聲系統(tǒng)中采用分貝的幾種表達(dá)式：

　　1),、功率增益分貝值=10lg(P1/Po)dB 基準(zhǔn)功率Po=1W

　　2)、電壓增益分貝值=20lg(U1/ Uo)dB 基準(zhǔn)電壓Uo=775(dBmV)或Uo=1 (dBV)

　　3),、電流增益分貝值=20lg(I1 / Io)dB 基準(zhǔn)電流Io=1(dBmA)或Io=1 (dBA)

　　4),、聲壓級(jí)分貝值(SPL)=20 lg(pre1/preo) dB 基準(zhǔn)聲壓級(jí)preo=20×10-6N/m2是人在1KHZ-3KHZ的聽(tīng)覺(jué)門(mén)限值

　　5)、聲壓級(jí)在自由空間中衰減=20lg(R1 / Ro)dB 基準(zhǔn)距離Ro=1m

　　還有很多中量也用分貝為單位表示,，例如：電平,、信噪比,、靈敏度、濾波器的衰減率,、信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍等,。它們的倍乘系數(shù)也是20。

　　8,、變壓器

　　實(shí)際變壓器有一些條件限制：

　　1) 功率處理 變壓器不是沒(méi)有損耗的裝置,，在傳輸功率期間會(huì)產(chǎn)生熱量。

　　2) 帶寬

　　3) 插入損耗和失真 良好的變壓器在中頻段的插入損耗小于1 dB,，通常低頻和高頻段的插入損耗及失真會(huì)增大,。

　　9、功率傳輸?shù)木€路損耗

　　一般說(shuō)來(lái),，良好的工程,，要求導(dǎo)線不大于0.5個(gè)dB(10%)

　　1)低阻抗傳輸線路功率損耗計(jì)算

　　低阻抗傳輸用于低阻抗輸出的功率放大器與低阻抗揚(yáng)聲器(一般低于16歐)直接連接的功率傳輸線路。這種傳輸線路的特點(diǎn)是信號(hào)失真小,、頻響特性寬和音質(zhì)好,，但是傳輸線路中信號(hào)電流大，必須采用截面積大的導(dǎo)線才能有效地進(jìn)行傳輸,，否則會(huì)造成極大的功率損耗,。

　　功率損耗(dB)=20 lg(RL/ 2R1+ RL)

　　R1=ΡL/S

　　20度密度 銀=0.0159 銅=0.0172 鋁=0.0282

　　2)高阻抗(定電壓)傳輸線路功率損耗的計(jì)算

　　在大型擴(kuò)聲系統(tǒng)中(如大型體育場(chǎng)、廣場(chǎng)或背景音響系統(tǒng)等),，傳輸線路都很長(zhǎng)(一般都超過(guò)200M,，甚至數(shù)公里)，此時(shí)如果用低阻抗傳輸線路傳輸,，必須使用大量很粗的導(dǎo)線,，還要增加許多功率損耗。為此,，采用另一種高阻抗/定電壓輸出(50V,、70V和100V三種標(biāo)準(zhǔn)電壓)的傳輸系統(tǒng)。這樣可以大大減少線路的功率損耗,。但這種方式引入了匹配變壓器,，明顯地影響了傳輸信號(hào)的低頻和高頻。

　　線路損耗為10%時(shí)：

　　高阻抗至少需要的截面積S為：

　　S≧(0.37×L×P)/U2

　　低阻抗至少需要的截面積S為：

　　S≧(0.37×L)/Z

　　L導(dǎo)線長(zhǎng)度

　　P傳輸功率

　　U傳輸線兩端的電壓

　　Z揚(yáng)聲器的負(fù)載阻抗

　　3)定電壓傳輸系統(tǒng)的功率匹配和阻抗匹配

　　定電壓傳輸系統(tǒng)中各個(gè)揚(yáng)聲器負(fù)載的適應(yīng)狀態(tài)

　　狀態(tài)

　　阻抗 功率 效 果 備注

　　Z(SP)=Z(AMP)P(SP)= P(AMP) 從功放到揚(yáng)聲器達(dá)到最大功率傳輸 最佳

　　Z(SP)>Z(AMP)P(SP)= P(AMP) 供給揚(yáng)聲器的功率低于揚(yáng)聲器額定功率 不產(chǎn)生安全問(wèn)題

　　Z(SP)

　　Z(SP)= Z(AMP)P(SP)> P(AMP)供給揚(yáng)聲器的功率低于揚(yáng)聲器額定功率 安全運(yùn)行

　　Z(SP)= Z(AMP)P(SP)< P(AMP)揚(yáng)聲器過(guò)載

　　Z(SP)= Z(AMP)P(SP)≥ P(AMP) 功率分配不當(dāng)會(huì)損害揚(yáng)聲器;分配揚(yáng)聲器的功率適當(dāng)時(shí),，工作正常

　　100V電壓傳輸中電壓降為1 dB時(shí)最大允許潰線的長(zhǎng)度m

　　導(dǎo)線截面積 傳輸功率

　　/mm2 4 10 20 40 100 200 400 1000

　　0.3 2500 1000 500 250 100 50 25 10

　　0.5 4000 1600 800 400 160 80 40 16

　　0.75 6000 2400 1200 600 240 120 60 24

　　1.0 8000 3200 1600 800 320 160 80 32

　　1.5 12000 4800 2400 1200 480 240 120 48

　　2.5 20000 8000 4000 2000 800 400 200 80

　　4.0 32000 12800 6000 3200 1280 640 320 128

　　6.0 48000 19200 9600 4800 1920 960 480 192

中國(guó)hifi音響網(wǎng)中音響設(shè)計(jì)要求及實(shí)現(xiàn)要素

在任何音樂(lè)會(huì)中，樂(lè)隊(duì)的演出和觀眾的感知都處在一個(gè)共同空間里,。樂(lè)隊(duì)需要一個(gè)空間環(huán)境相互監(jiān)督和協(xié)調(diào),，保證把正確的音樂(lè)信息傳送至觀眾的耳朵；同時(shí),，觀眾需要一個(gè)空間環(huán)境靜心欣賞演出,，根據(jù)個(gè)人的審美觀,、文化背景及藝術(shù)經(jīng)驗(yàn)把接收的音樂(lè)信息“傳譯”為感覺(jué)和情緒。要實(shí)現(xiàn)樂(lè)隊(duì)與觀眾的相互作用,、相互影響,、相互融合，作為音樂(lè)傳送媒介的空間環(huán)境,，它的條件尤其重要,。

   不同規(guī)模和不同特性的樂(lè)隊(duì)需要與其相應(yīng)的規(guī)格大小的空間及聲學(xué)處理的環(huán)境來(lái)為觀眾提供：合適的音量，適宜的混響特性及空間感,，明晰的音樂(lè),，溫暖、親切,、清晰而明亮的聽(tīng)感,，以及低噪聲的聆聽(tīng)環(huán)境。自然聲音樂(lè)演出多依靠音樂(lè)廳的設(shè)計(jì)包括形狀,、大小及聲學(xué)處理來(lái)提供以上條件,，電聲音樂(lè)或電子音樂(lè)演出則更多地依靠音響設(shè)計(jì)。

   一,、音響設(shè)計(jì)的要求

   電子音樂(lè)會(huì)的音響設(shè)計(jì)中大多有兩個(gè)功能不同的主要音響系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)不同目的,。一是負(fù)責(zé)把演出的音樂(lè)傳送到觀眾耳朵的音樂(lè)重現(xiàn)系統(tǒng)，一是提供相互監(jiān)聽(tīng)的環(huán)境給樂(lè)隊(duì)和演出者使用的返送系統(tǒng),。兩個(gè)系統(tǒng)在任何需要電聲的音樂(lè)會(huì)里都不可或缺,。沒(méi)有返送系統(tǒng)，表演者在臺(tái)上就會(huì)失去互相間的聯(lián)系,，失去互傳的音樂(lè)感情與節(jié)奏,；沒(méi)有音樂(lè)重現(xiàn)系統(tǒng)，音樂(lè)信息將不能傳遞給觀眾,，觀眾與樂(lè)隊(duì)就失去聯(lián)接,、失去通訊，也就失去了音樂(lè)會(huì)的意義,。

   為了準(zhǔn)確地將音樂(lè)信息傳達(dá)到每一位觀眾,，音樂(lè)重現(xiàn)系統(tǒng)需要符合以下的條件：

   （1）從音樂(lè)重現(xiàn)系統(tǒng)傳送到觀眾耳朵里的音樂(lè)音量要合適且一致。

   （2）系統(tǒng)要配合音樂(lè)所需的音高（高音,、中音及低音）,，確保每位觀眾所接收的音高是平衡一致的，保持適當(dāng)?shù)臏嘏?、親切且清晰明亮的聽(tīng)感,。

   （3）保持廳堂具有適宜的混響特性?；祉戇^(guò)大會(huì)影響音樂(lè)的明晰度或語(yǔ)音的清晰度,；混響過(guò)多則影響電聲低頻的表現(xiàn),。

   （4）正確把握廳堂的形狀、大小及音響系統(tǒng)的組合,，這些均是營(yíng)造電子音樂(lè)演出聽(tīng)感的關(guān)鍵,。演出相同風(fēng)格的音樂(lè)，在不同形狀,、不同大小的廳堂配置不同的音響系統(tǒng)組合,，其聽(tīng)覺(jué)效果是不一樣的。

   （5）如現(xiàn)場(chǎng)有自然聲樂(lè)器需要擴(kuò)聲,，應(yīng)利用先導(dǎo)效應(yīng)及適宜音量的調(diào)節(jié)保持聲像位置,。

   （6）廳堂內(nèi)外噪聲要低，確保觀眾所聽(tīng)到的都是音樂(lè)里應(yīng)有的內(nèi)容,，沒(méi)有其他雜聲及不必要的聲音,。同時(shí)，也要確保音樂(lè)應(yīng)有的動(dòng)態(tài)范圍,。

   （7）選擇一個(gè)理想的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)音位置和一位優(yōu)秀的調(diào)音師,。

   二、音響設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

   2.1音量

   電子音樂(lè)會(huì)的擴(kuò)聲音量需要多大,？這是很多音樂(lè)會(huì)制作人在演出前便要決定的,。聲音太小，觀眾得不到應(yīng)有的震撼效應(yīng),，音樂(lè)會(huì)失去感染力,；聲音過(guò)大，觀眾會(huì)失去對(duì)音樂(lè)的美妙享受和動(dòng)態(tài)的平衡,，同時(shí),，也會(huì)產(chǎn)生厭惡感。因此,，應(yīng)根據(jù)演出的特點(diǎn),、廳堂的特性及音箱的組合等設(shè)定合適的音量。

   2.2音高

   對(duì)于電子音樂(lè)會(huì)來(lái)說(shuō),，音高（頻寬特性）是一個(gè)重要的音響參量,。音箱高頻和低頻輸出不夠，音樂(lè)的溫暖,、親切及清晰明亮感就不夠,。清晰明亮是高音效應(yīng)，高音過(guò)盛聲音明亮刺耳,；溫暖感是低音反應(yīng),，低音過(guò)于飽滿則聲音沉悶暗淡。高,、中,、低音的平衡取決于樂(lè)器或發(fā)聲體的原來(lái)音質(zhì)。將原本的音質(zhì)通過(guò)擴(kuò)聲系統(tǒng)無(wú)失真地發(fā)放出來(lái),、傳送到觀眾的耳朵,，是電子音樂(lè)會(huì)所追求的目標(biāo)。  

音響師必知的電子學(xué)常識(shí)

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(出處: 中國(guó)HIFI音響網(wǎng))