現(xiàn)代音響與調(diào)音技術(shù)(第四版) 課件 第7章 擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第7章擴(kuò)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要7.2音樂廳、劇院擴(kuò)聲系統(tǒng)7.3歌舞廳、Disco廳擴(kuò)聲系統(tǒng)7.4背景音樂系統(tǒng)本章小結(jié)

7.1擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要

7.1.1室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)的功率要求

擴(kuò)聲系統(tǒng)的輸出功率取決于房間的體積,墻壁、地板、天花板的聲學(xué)特性,平均噪聲電平,系統(tǒng)和重放節(jié)目的頻率范圍以及揚(yáng)聲器系統(tǒng)的效率等許多因素。對其進(jìn)行精確設(shè)計(jì)是一件相當(dāng)復(fù)雜的工作,一般是很難做到的。

1.用曲線圖決定放大器的功率

圖7-1所示的曲線可用來粗略估算在不同體積的房間擴(kuò)聲時(shí)對放大器功率的要求。

圖中,曲線A適用于采用高效率號筒式揚(yáng)聲器的低噪聲語言擴(kuò)音;如果噪聲電平高而又使用號筒式揚(yáng)聲器,則曲線B適用;曲線B也適用于使用紙盒式揚(yáng)聲器而電平不高的場合;當(dāng)噪電平較高且使用紙盆式揚(yáng)聲器時(shí),用曲線C;噪聲電平低時(shí),曲線C也適用于一般的音樂擴(kuò)聲;對于音質(zhì)要求較高以及范圍大的擴(kuò)聲,則選用曲線D。圖7-1放大器輸出功率和房間體積的關(guān)系

2.用近似公式估算功率

對不同體積的房間,要得到高質(zhì)量的重放聲場,需要有約96dB有效峰值的聲壓級(重放聲場的動態(tài)范圍約60dB)。揚(yáng)聲器系統(tǒng)發(fā)射的聲功率近似為

式中:W——以有效峰值聲壓為單位的發(fā)射聲功率,

V——以立方米為單位的房間體積。

必須指出,利用上述兩種方法估算的擴(kuò)聲系統(tǒng)功率,僅僅是滿足使人能基本聽清楚這個(gè)最低要求所需的功率值。對于現(xiàn)代音響擴(kuò)聲系統(tǒng),要求其能應(yīng)付音樂高潮到來時(shí)的峰值,以避免對瞬時(shí)峰值的削波而造成瞬態(tài)互調(diào)失真,因此在設(shè)計(jì)擴(kuò)聲系統(tǒng)時(shí)要有更大的功率容量,這是必須要考慮的。特別是歌舞廳(尤其是Disco舞廳)等娛樂場所,由于其背景噪聲較大,另一方面人們要求有更強(qiáng)勁的音響效果,因此要求擴(kuò)聲系統(tǒng)功率在上述估算基礎(chǔ)上必須大幅度增加。

7.1.2音響設(shè)備的選擇

1.音箱和功率放大器的選擇

在進(jìn)行擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),首先要根據(jù)擴(kuò)聲系統(tǒng)的功率容量來決定所用音箱的總功率,然后將總功率按比例分配到主擴(kuò)聲通道和輔助擴(kuò)聲通道的左、右兩個(gè)聲道(體積較小的廳

堂可設(shè)計(jì)一個(gè)輔助擴(kuò)聲通道,體積大的且較長的廳堂可設(shè)計(jì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的輔助擴(kuò)聲通道),從而確定音箱的數(shù)量。通常,所選主擴(kuò)聲通道音箱的功率應(yīng)適當(dāng)大于輔助擴(kuò)聲通道音箱的功率。

不同國家、不同廠家生產(chǎn)的二分頻或三分頻的音箱,由于箱體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及使用單元不同,各有其特點(diǎn),以下舉例說明。

JBL音箱:力度大、穿透力強(qiáng)、中高音強(qiáng)勁。其47、48系列產(chǎn)品為專業(yè)級設(shè)備,MR系列產(chǎn)品在一般歌舞廳中用得較多;

BOSE(博士)音箱:頻響寬、動態(tài)大、功率足,專業(yè)擴(kuò)聲和娛樂擴(kuò)聲中都有使用;

PEAVEY(百威)音箱:音色結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)有力、清亮悅耳、低音彈性好、節(jié)奏感強(qiáng),用于Disco舞廳比較理想;

EV音箱:音色清晰、透明、自然,在擴(kuò)聲系統(tǒng)中也常使用。

功率放大器的選擇是有一定要求的。首先要根據(jù)廳堂的性質(zhì)、環(huán)境和用途來選擇不同類型和功率的功率放大器。一般情況下,音樂廳、劇院及以演唱為主的歌舞廳,擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)選用頻率響應(yīng)范圍寬、失真度小、信噪比大、音色優(yōu)美的高品質(zhì)功率放大器,對于娛樂性的歌舞廳、Disco廳應(yīng)選擇大功率的功放。其次要根據(jù)音頻功率信號傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)近選用定壓式或定阻式功放。對于背景音樂系統(tǒng)或會議系統(tǒng)等遠(yuǎn)距離分散式揚(yáng)聲器系統(tǒng),需要選用定壓式功放。對音樂廳、劇院、歌舞廳、Disco廳等擴(kuò)聲系統(tǒng)選用定阻式功放。另外,還應(yīng)根據(jù)音箱的功率來配置功率放大器,功放功率應(yīng)大于音箱功率。

2.話筒和調(diào)音臺的選擇

不同的話筒,其指向性、頻響特性和靈敏度等也不盡相同,在選擇話筒時(shí),要根據(jù)其拾音對象而定。一般在沒有特殊要求的情況下,大多使用動圈式心形或超心形指向話筒;對于話筒的頻響特性則要參考樂器或歌唱者的頻率特性,例如,男聲與女聲應(yīng)使用不同的話筒,這樣才能充分表現(xiàn)聲源原有的特點(diǎn)。

3.其他設(shè)備的選擇

調(diào)音臺、功率放大器和音箱即可組成一個(gè)簡單的擴(kuò)聲系統(tǒng),但欲得到好的音響效果,還必須配以信號處理設(shè)備。

首先,均衡器和效果器是必不可少的。在專業(yè)或大型擴(kuò)聲系統(tǒng)中應(yīng)選用雙31段圖示均衡器和高檔次的效果處理器;一般娛樂場所的擴(kuò)聲系統(tǒng)也可以選擇15段均衡器和一般效果處理器。

其次,大型和高檔次的擴(kuò)聲系統(tǒng)還應(yīng)使用壓限器、電子分頻器以及數(shù)字延時(shí)器等設(shè)備。

7.1.3設(shè)備之間的互連

1.效果器的連接

擴(kuò)聲系統(tǒng)中大多數(shù)音響設(shè)備都采用串接的連接方式,但效果器通常有四種連接方式:

(1)利用調(diào)音臺的AUX(輔助輸出)和RTN(立體聲返回)端口將效果器并接在調(diào)音臺上,這是擴(kuò)聲系統(tǒng)中最常用的方式,就效果器而言,通常使用一入一出的工作方式,一入雙出也行,但很少使用雙入工作方式。

(2)將效果器輸入端口接在調(diào)音臺AUX端口,其輸出端接入調(diào)音臺任一輸入通道的LINE(線路)輸入端,則成為調(diào)音臺新的聲源。這種連接方法,效果器一般也采用一入一出的工作方式,一入雙出方式也可,但要占用兩路輸入通道。需要注意的是,在調(diào)音臺上接效果器的輸入通道與接效果器的輔助輸出相對應(yīng)的AUX旋鈕應(yīng)置于關(guān)閉狀態(tài),否則又會把信號送入效果器而形成正反饋,產(chǎn)生嘯叫,以致?lián)p壞揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

(3)將效果器接入調(diào)音臺的INSERT(插入)端口,只對演唱話筒進(jìn)行效果處理。一入一出處理一路話筒,雙入雙出可處理兩路話筒。這種聯(lián)系方法,常在卡拉OK廳中用來對歌聲進(jìn)行處理,以免影響LD、VCD已在制作中處理過的音樂伴奏的效果。

(4)將效果器串接在擴(kuò)聲系統(tǒng)中,通常接在調(diào)音臺與均衡器之間,這樣全部音頻信號都會經(jīng)過效果器。這種方法一般只用在環(huán)境音樂的制作和播放系統(tǒng)中。

此外,在擴(kuò)聲系統(tǒng)中對信號進(jìn)行效果處理的數(shù)字延時(shí)器與效果處理器的接法相同,常采用與調(diào)音臺并聯(lián)的方式。

2.連接線與接插件

在專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)中,連接音響設(shè)備的連接線主要有兩大類:一類是用于連接功率放大器與音箱的平行傳輸線,俗稱“金銀線”、“音箱線”或“喇叭線”;另一類是用來連接其他設(shè)備的雙芯屏蔽電纜,俗稱“話筒線”。兩種線纜的芯線都由多股銅合金線組成,在專業(yè)上用導(dǎo)線截面積的平方毫米來衡量線纜的粗細(xì),線纜越粗,阻抗越小,對信號的衰減也越小。

專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)所用的接插件也主要有兩大類:一類為XLR型接插件,俗稱“卡儂接插件”,分為K系列和J系列;另一類為1/4英寸直插件,有立體聲和單聲道兩種。兩類插件的結(jié)構(gòu)示于圖7-2中,下面列出其具體的接線方法。

圖7-2接插件結(jié)構(gòu)圖

3.設(shè)備互連

在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中(其他音頻系統(tǒng)也一樣)普遍存在設(shè)備的互連問題。如果連接不當(dāng),輕者會使系統(tǒng)指標(biāo)下降,嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致設(shè)備和系統(tǒng)不能正常工作。

1)阻抗匹配

在音響系統(tǒng)中,幾乎所有設(shè)備都采用跨接方式,即設(shè)備的輸出阻抗設(shè)計(jì)得很小,輸入阻抗卻很大。這是由于在系統(tǒng)中,除非信號作遠(yuǎn)距離傳輸,一般都當(dāng)做短線處理。而且信號電平低,要求信號能高質(zhì)量地傳輸,且負(fù)載的變化基本不影響信號的質(zhì)量。當(dāng)將信號源設(shè)計(jì)為一個(gè)恒壓源,或者說負(fù)載遠(yuǎn)大于信號源內(nèi)阻抗時(shí),能滿足上述要求。這實(shí)際是電路中的恒壓傳輸方式。信號源內(nèi)阻低,信號源消耗的功率就小,輸出同一電平值時(shí),要求信號源的開路輸出電壓也較低。最主要的是,信號源內(nèi)阻低,可以加大信號的有效傳輸距離,改善傳輸?shù)念l率響應(yīng)。

專業(yè)音響設(shè)備的阻抗都是按上述原則設(shè)計(jì)的,設(shè)備互連采用跨接方式,這就是音響設(shè)備的阻抗匹配。在對擴(kuò)聲系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),一般不必考慮阻抗問題。但當(dāng)一臺設(shè)備的輸出端需要連接多臺設(shè)備時(shí),即一個(gè)信號源驅(qū)動幾個(gè)負(fù)載時(shí),必須采用有源或無源音頻信號分配器,以滿足設(shè)備阻抗匹配的要求(若為兩臺設(shè)備,一般可直接并在前級設(shè)備的輸出端)。

現(xiàn)代音頻功率放大器的輸出阻抗都很小(指定阻式功放,以下若無特殊說明均為指定阻式功放),以使功放能適應(yīng)揚(yáng)聲器阻抗的變化,從而達(dá)到優(yōu)良的瞬態(tài)響應(yīng)。許多優(yōu)質(zhì)功放的阻尼系數(shù)都在數(shù)十以上,有的達(dá)到幾百(阻尼系數(shù)定義為負(fù)載阻抗與功放內(nèi)阻抗之比)。

功放與音箱是按照功放標(biāo)稱的輸出阻抗和音箱標(biāo)稱的輸入阻抗來連接的。功放的輸出阻抗有4Ω和8Ω兩種,既可接4Ω音箱,也可接8Ω音箱。接4Ω音箱時(shí),功放的輸出功率較8Ω時(shí)大(在產(chǎn)品說明書中有說明)。兩只8Ω音箱可并接在功放輸出端,此時(shí)為4Ω工作狀態(tài)。必須注意,音箱并接時(shí),阻抗會減小,其并聯(lián)等效阻抗不得小于功放標(biāo)稱的最小輸出阻抗(有些功放還標(biāo)有2Ω阻抗),否則會造成功放負(fù)載過荷而無法正常工作。

2)電平匹配

音響設(shè)備互連時(shí),電平的匹配也同樣重要。如果匹配不好,或者會使激勵不足,或者會發(fā)生過載而產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。這兩種情況都會使系統(tǒng)不能正常工作。

音響系統(tǒng)中的電平,一般是指電壓電平。所謂電壓電平,是一個(gè)電壓與一個(gè)參考電壓之比的常用對數(shù)乘以20,單位為分貝,即

3)平衡與不平衡

音響設(shè)備通常有平衡和不平衡兩種連接方式。如果一臺設(shè)備的輸入端或輸出端對于一個(gè)參考點(diǎn)(通常是指“地”)具有相同的內(nèi)阻抗,并且旨在傳輸對于該參考點(diǎn)來說數(shù)值相等但極性相反的信號,則這個(gè)端子是平衡的,稱為平衡輸入或平衡輸出,否則就是不平衡的。當(dāng)有共模干擾存在時(shí),由于兩個(gè)平衡端子上所受到的干擾信號數(shù)值相差不多,而極性相反,所以干擾信號在平衡傳輸?shù)呢?fù)載上可以互相抵消,因此平衡電路具有較好的抗干擾能力。在專業(yè)音響設(shè)備中,一般除音箱饋線外,大多采用平衡輸入、輸出。而非專業(yè)設(shè)備,為了降低成本,經(jīng)常采用不平衡輸入、輸出。

根據(jù)平衡與不平衡關(guān)系,音響之間的互連主要有下列幾種方式:

(1)從平衡輸出到平衡輸入,如圖7-3(a)所示。

(2)從平衡輸出到不平衡輸入,如圖7-3(b)所示。

(3)從不平衡輸出到平衡輸入,如圖7-3(c)所示。

(4)從不平衡輸出到不平衡輸入,如圖7-3(d)所示。

圖7-3音響互連方式

4)屏蔽

為了安全,設(shè)備的金屬外殼應(yīng)當(dāng)妥善接地。所謂妥善,一是接地電阻應(yīng)盡量小,二是不能因?yàn)榻拥囟敫蓴_噪聲。所以音響系統(tǒng)不能與舞臺燈光、照明、動力設(shè)備等共用地

線系統(tǒng)。這樣做的目的是防止發(fā)生公共阻抗干擾。此外,設(shè)備接地時(shí)應(yīng)采用一點(diǎn)接地,或稱為“星”形接地的方式,如圖7-4所示;而不能像圖7-5那樣接成鏈形,也不能接成環(huán)形。接成鏈形,會發(fā)生公共阻抗干擾;接成環(huán)形,不僅會發(fā)生公共阻抗干擾,還會產(chǎn)生“地環(huán)路”。因?yàn)楫?dāng)空間中的交變電磁場(主要是工頻電磁場)穿過“地環(huán)路”時(shí),按照法拉第電磁感應(yīng)定律就會在環(huán)路中激發(fā)出感應(yīng)電動勢,形成干擾。圖7-4星形接地

圖7-5不妥接地方式

檢驗(yàn)設(shè)備接地是否正常的方法很簡單,就是在設(shè)備接地線中串入一節(jié)干電池和一個(gè)小電珠(見圖7-6),看小電珠是否發(fā)亮。如果發(fā)亮,說明有多點(diǎn)接地或有地環(huán)路存在。圖7-6接地方式檢驗(yàn)

當(dāng)設(shè)備互連用的信號電纜的屏蔽層接地時(shí),應(yīng)注意盡量避免或減小地環(huán)路電流的影響。一般對平衡輸入、輸出,只將屏蔽層在一端接地,這樣可以避免由于互連而形成地環(huán)路。由于輸入阻抗大于輸出阻抗,故屏蔽層通常在輸入的一側(cè)接地,這樣感應(yīng)噪聲電平較低。當(dāng)輸入輸出都是不平衡的時(shí)候,則應(yīng)將屏蔽層兩端都接地,這樣雖產(chǎn)生地環(huán)路電流,但該電流不流經(jīng)負(fù)載,如圖7-7-所示。

圖7-7-屏蔽層接地方法

7.2音樂廳、劇院擴(kuò)聲系統(tǒng)

7.2.1音樂廳擴(kuò)聲系統(tǒng)音樂廳主要用于交響樂、輕音樂、民族樂等音樂節(jié)目的演奏,所以對擴(kuò)聲系統(tǒng)的要求很高,必須保證有理想的音樂重放效果,因此,這些場所的音響設(shè)備均采用高檔次的專業(yè)級產(chǎn)品。圖7-8為音樂廳擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)參考方案,它只表示出了各設(shè)備之間是如何跨接的。

圖7-8音樂廳擴(kuò)聲系統(tǒng)方案

圖7-8音樂廳擴(kuò)聲系統(tǒng)方案

擴(kuò)聲音箱的布局是擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。音樂廳在建筑結(jié)構(gòu)上是有嚴(yán)格要求的,一般比較寬,且長度不是很大。主擴(kuò)聲音箱應(yīng)擺放在舞臺口兩側(cè),并根據(jù)音箱傳聲的指向性,使左右聲道音箱擺放有一定角度,使中前排的中間聽眾席為最佳聽音區(qū),為了得到較好的立體聲效果,通常還要在舞臺下正中央布置輔助擴(kuò)聲音箱,如圖7-9所示。

圖7-9擴(kuò)聲音箱布局

7.2.2劇院擴(kuò)聲系統(tǒng)

劇院通常是一個(gè)多功能專業(yè)演出場所,既有音樂歌舞類節(jié)目演出,又有話劇、戲曲類節(jié)目演出。因此其擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)兼具音樂擴(kuò)聲和語言擴(kuò)聲的功能,既要有一定的音樂動態(tài)范

圍,又要有一定的語音清晰度。圖7-10為一般劇院擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,也大多采用高檔次專業(yè)音響設(shè)備,其系統(tǒng)較為復(fù)雜。

圖7-10劇院擴(kuò)聲系統(tǒng)方案

劇院的體積一般比較大,且大多設(shè)有兩層觀眾席。為了保證觀眾能夠有好的聽音效果,就應(yīng)合理布置擴(kuò)聲音箱的位置,如圖7-11所示。

圖7-11劇院音箱布局

劇院的音控室一般設(shè)在二層觀眾席最后面。調(diào)音臺應(yīng)使用24路以上且有多路輸出通道的大型調(diào)音臺,舞臺上和樂池內(nèi)應(yīng)安裝話筒連接器(舞臺上應(yīng)暗裝)。此外,調(diào)音臺還應(yīng)為燈光控制臺提供一路聲控信號(應(yīng)為立體聲混合信號),以備演出時(shí)制造聲控?zé)艄庑Ч?/p>

并接在調(diào)音臺上的數(shù)字延時(shí)器主要用來為歌聲或語言聲制造回聲及其他特殊效果。

7.3歌舞廳、Disco廳擴(kuò)聲系統(tǒng)

7.3.1歌舞廳擴(kuò)聲系統(tǒng)大型高檔歌舞廳一般都具有兩種功能,即小型演出(主要是歌曲演唱)功能和跳舞娛樂功能。為了得到好的音響效果,應(yīng)將兩種功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)(主要是擴(kuò)聲通道)分開設(shè)計(jì),演出時(shí)聲場的最大聲壓級應(yīng)為95dB,跳舞娛樂時(shí)聲場的最大聲壓級應(yīng)為100~105dB,也就是說跳舞娛樂擴(kuò)聲系統(tǒng)的功率容量較演出擴(kuò)聲系統(tǒng)的功率容量大。

圖7-12示出了歌舞廳擴(kuò)聲系統(tǒng)連接方案,其設(shè)備應(yīng)選用專業(yè)級產(chǎn)品。

由于歌舞廳通常都是改造的而不是專門設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu),不會有理想的混響時(shí)間。在裝修時(shí)應(yīng)大量采用吸聲材料,以減小原有混響時(shí)間,然后使用數(shù)字混響器或效果器的混響功能,來得到所需的混響時(shí)間。

圖7-12歌舞廳擴(kuò)聲系統(tǒng)

為了較好地實(shí)現(xiàn)觀眾自娛演唱的卡拉OK功能,還應(yīng)為擴(kuò)聲系統(tǒng)配置可對音樂進(jìn)行變調(diào)處理的變調(diào)器。變調(diào)器通常串接在LD(或VCD)機(jī)與調(diào)音臺之間,如圖7-13所示。圖7-13變調(diào)器的跨接

歌舞廳中,演出時(shí)的音箱布局與劇院類似,用于跳舞娛樂時(shí)的音箱應(yīng)布置在舞池四周,如圖7-14所示。圖7-14大型歌舞廳音箱布局

以跳舞娛樂為主的大眾舞廳和以自娛演唱為主的卡拉OK廳,其音箱通常也采用周圍布局的方式,如圖7-15(a)和(b)所示。圖7-15大眾舞廳和卡拉OK廳音箱布局

至于人們常說的KTV包房,其擴(kuò)聲系統(tǒng)就更簡單了,一般只要在包房內(nèi)配置一臺有變調(diào)功能的卡拉OK功率放大器和一對高保真音箱即可。對于面積較大的豪華KTV,可使

用一臺卡拉OK伴唱機(jī)和兩臺純功率放大器(也可只有一臺,但要注意阻抗),推動4只音箱,音箱按前面2只后面2只布置。當(dāng)然,KTV中還應(yīng)配置一套點(diǎn)歌系統(tǒng)。KTV設(shè)備的跨接方式如圖7-16所示。

圖7-16KTV設(shè)備跨接

7.3.2Disco廳擴(kuò)聲系統(tǒng)

Disco廳的主要功能是跳Disco舞,為了具有震撼的動感和強(qiáng)烈的節(jié)奏感,其最大聲壓級比歌舞廳的最大聲壓級要大,一般取到105~110dB。同時(shí)也會使用較多的純低音音箱。

圖7-17-為Disco廳擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,供讀者設(shè)計(jì)時(shí)參考。

與歌舞廳一樣,Disco廳基本也是在原有建筑上改造的,但應(yīng)注意選擇空間較高的廳堂,否則會有壓抑感。

圖7-17-Disco廳擴(kuò)聲系統(tǒng)

Disco廳的音箱也應(yīng)布置在舞池四周,如圖7-18所示,它與歌舞廳的音箱布局相似。所不同的是,Disco廳還應(yīng)多使用2~4只(也可更多,視規(guī)模而定)純低音音箱(一般應(yīng)比主低音音箱功率小)作為輔助低音擴(kuò)聲音箱,并吊掛在舞池上方。圖7-18Disco廳音箱布局

7.4背景音樂系統(tǒng)

通常,人們在進(jìn)入飯店、酒樓、商場等場所時(shí),都會聽到柔和的音樂聲,它們大多是通過安裝在頂棚上的吸頂式揚(yáng)聲器播放出來的,這就是所謂的背景音樂系統(tǒng)。

一般的背景音樂系統(tǒng)是由吸頂式揚(yáng)聲器和擴(kuò)音機(jī)作為主要設(shè)備組成的擴(kuò)聲系統(tǒng)。吸頂式揚(yáng)聲器通常由安裝在小型箱體內(nèi)或開放式的全音域紙盆揚(yáng)聲器構(gòu)成。這里所說的擴(kuò)音機(jī)

實(shí)際上是集前置電壓放大和后級功率放大于一體的放大器設(shè)備,其前置放大器相當(dāng)于一個(gè)小型調(diào)音臺,具有音調(diào)控制功能和多個(gè)輸入端口。后級功率放大器可分為兩種輸出方式,即定阻式輸出和定壓式輸出,分別稱為定阻式擴(kuò)音機(jī)和定壓式擴(kuò)音機(jī)。有些擴(kuò)音機(jī)還帶有卡座和調(diào)諧器(調(diào)諧器實(shí)際上是不帶功放和揚(yáng)聲器的“收音機(jī)”),可直接播放磁帶節(jié)目和接

收無線廣播節(jié)目。

7.4.1廳堂背景音樂系統(tǒng)的聲場

背景音樂系統(tǒng)均采用分散聲場,即吸頂式揚(yáng)聲器按一定間距均勻地安裝在廳堂頂部,如圖7-19所示。

圖7-19吸頂式揚(yáng)聲器布局

7.4.2擴(kuò)音機(jī)與揚(yáng)聲器的配接

由于擴(kuò)音機(jī)構(gòu)造不同,擴(kuò)音機(jī)輸出一般有兩種形式,即定阻式和定壓式。

1.定阻式擴(kuò)音機(jī)的匹配

定阻式擴(kuò)音機(jī)的匹配必須滿足下列條件。

(1)揚(yáng)聲器所得功率總和應(yīng)等于或略小于擴(kuò)音機(jī)額定功率,而揚(yáng)聲器額定功率總和必須大于(至少應(yīng)等于)擴(kuò)音機(jī)的輸出功率,以防揚(yáng)聲器過荷而損壞。通常所說的負(fù)載總功率是指揚(yáng)聲器實(shí)際功率總和,而不是揚(yáng)聲器額定功率(標(biāo)稱功率)之和。

(2)揚(yáng)聲器連接好以后,負(fù)載總阻抗應(yīng)等于擴(kuò)音機(jī)輸出總阻抗。若條件有限,相差不得超過10%,此時(shí),應(yīng)使負(fù)載總阻抗稍大于而不是小于擴(kuò)音機(jī)輸出阻抗,以防擴(kuò)音機(jī)因過載而使功放管衰老或燒毀。

(3)每只揚(yáng)聲器的實(shí)際功率不超過其額定功率,最好不超過其額定功率的80%。這樣聲音雖然輕些(不很明顯)但是音質(zhì)優(yōu)美,且不易使揚(yáng)聲器損壞。

定阻式擴(kuò)音機(jī)是采用變壓器來決定其輸出阻抗的。變壓器抽頭不同,得到的阻抗也不同,一般有4Ω、6Ω、8Ω、12Ω、16Ω、32Ω、100Ω、125Ω、150Ω、200Ω、250Ω、500Ω等等,其中32Ω以下的通稱為低阻抗輸出,100Ω以上的通稱為高阻抗輸出,而且高阻抗輸出擴(kuò)音機(jī)比低阻抗輸出擴(kuò)音機(jī)的傳輸效率要高。為了說明這個(gè)問題,我們來看一個(gè)例子。

設(shè)有一只揚(yáng)聲器,阻抗為16Ω,接在距擴(kuò)音機(jī)一定距離時(shí),每根傳輸導(dǎo)線的直流電阻為20Ω,如圖7-20所示。圖7-20擴(kuò)音機(jī)負(fù)載阻抗

此時(shí),整個(gè)線路總阻抗為:

在串聯(lián)電路中,電流相等,則它們所消耗的功

率為

所得總功率為

所以揚(yáng)聲器所得功率為總功率的也就是說,有71%的功率消耗在

傳輸線上,只有29%的功率到達(dá)揚(yáng)聲器,傳輸效率很低。

如果采用高阻輸出,效率又將如何呢?還是上面的例子:

當(dāng)輸出阻抗為250Ω時(shí),

1)低阻抗輸出

(1)一般情況下?lián)P聲器與擴(kuò)音機(jī)的匹配。所謂一般情況,是指所用揚(yáng)聲器的功率或阻抗各不相同。

①串聯(lián):即各揚(yáng)聲器相互串聯(lián)。

此時(shí)

可以將兩只揚(yáng)聲器串聯(lián),負(fù)載線接至0~12Ω,如圖7-21所示。圖7-21一般情況下?lián)P聲器的串聯(lián)

②并聯(lián):即各揚(yáng)聲器相互并聯(lián)。

對于例7-1,將兩只揚(yáng)聲器接成并聯(lián)是否可行呢?結(jié)論是不行。因?yàn)楣β史峙洳黄胶?讀者可自己計(jì)算)。P2實(shí)際所得功率小于它的額定功率,可以使用,只是聲音輕些;但P1實(shí)際所得功率遠(yuǎn)大于P1的額定功率,不滿足Ps1≤P1的條件,所以不能并聯(lián)使用。

③混聯(lián):上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡單,但有時(shí)無法與擴(kuò)音機(jī)匹配,必須串、并聯(lián)同時(shí)使用,稱為混聯(lián)。其連接方式如圖7-22所示。圖7-22一般情況下?lián)P聲器的混聯(lián)

(2)特殊情況下?lián)P聲器與擴(kuò)音機(jī)的匹配。所謂特殊情況是指各揚(yáng)聲器的功率P和阻抗Z完全相同,實(shí)用中這種情況使用較多。

①串聯(lián):

此時(shí),

同時(shí)應(yīng)滿足:Z串=Zsc,P串≥Psc,Ps≤P。

式中:n——所接揚(yáng)聲器的個(gè)數(shù);

Ps——揚(yáng)聲器所得功率。

②并聯(lián):

此時(shí),

同時(shí)應(yīng)滿足:Z并=Zsc,P并≥Psc,Ps≤P。

③混聯(lián):各并聯(lián)支路內(nèi)所串接的揚(yáng)聲器個(gè)數(shù)相等,如圖7-23所示。圖7-23特殊情況下?lián)P聲器的混聯(lián)

此時(shí),

同時(shí)應(yīng)滿足:Z混=Zsc,P混≥Psc,Ps≤P。

式中:M——并聯(lián)支路數(shù);

N——各并聯(lián)支路串接揚(yáng)聲器個(gè)數(shù)。

(3)分頭連接。對利用上述各種方法計(jì)算出來的阻抗通常取一種特殊數(shù)值,擴(kuò)音機(jī)上沒有這樣的輸出阻抗,而且任意兩抽頭間阻抗也不容易恰好相配。在這種情況下,可采用分頭連接。但需注意,分頭連接只適用于揚(yáng)聲器個(gè)數(shù)不多的情況。所選的擴(kuò)音機(jī)阻抗與揚(yáng)聲器阻抗之間的關(guān)系為

同時(shí)應(yīng)滿足:

例7-3一只15W、16Ω和一只125W、8Ω的揚(yáng)聲器接至25W擴(kuò)音機(jī),應(yīng)如何連接?

可將15W、16Ω揚(yáng)聲器接至擴(kuò)音機(jī)的0~8Ω端,而將12.5W、8Ω揚(yáng)聲器接至0~4Ω端,如圖7-24所示。

圖7-24揚(yáng)聲器分頭連接

(4)假負(fù)載。當(dāng)揚(yáng)聲器所得的總功率遠(yuǎn)小于擴(kuò)音機(jī)額定輸出功率時(shí),為了使擴(kuò)音機(jī)正常工作和保護(hù)揚(yáng)聲器的安全,應(yīng)接假負(fù)載來消耗多余功率。如果揚(yáng)聲器總功率已達(dá)到擴(kuò)音機(jī)額定輸出功率的80%以上,就不需要再接假負(fù)載,只要把阻抗匹配好即可使用。

在低阻情況下求假負(fù)載的公式為

例7-4有一臺25W的擴(kuò)音機(jī),只有一只10W、8Ω揚(yáng)聲器,如何配接?

因此,可將揚(yáng)聲器接至擴(kuò)音機(jī)的0~3.2Ω端,如果沒有,也可接至3.5Ω或4Ω端;假負(fù)載接至0~16Ω端,其阻值為26.7-Ω,可用30Ω代替,功率為15W以上,如圖7-25所示。為了安全,一般實(shí)際所用假負(fù)載功率為計(jì)算功率P假的1.5~2倍。圖7-25假負(fù)載的連接

2)高阻抗輸出

與低阻抗輸出一樣,揚(yáng)聲器和高阻抗輸出的定阻式擴(kuò)音機(jī)配接時(shí),也有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)等多種方式。所不同的是,高阻抗輸出時(shí),各揚(yáng)聲器是通過線間變壓器與擴(kuò)音機(jī)相連的。線間變壓器的初級阻抗是通過計(jì)算得到的,而次級阻抗即為揚(yáng)聲器的額定阻抗,通過變壓器進(jìn)行阻抗變換,從而達(dá)到阻抗匹配的目的。

(1)一般情況下?lián)P聲器與擴(kuò)音機(jī)的配接。

①串聯(lián):各線間變壓器初級串接,揚(yáng)聲器和擴(kuò)音機(jī)的阻抗和功率的關(guān)系為

例7-5一臺30W擴(kuò)音機(jī),輸出阻抗為500Ω,一只25W揚(yáng)聲器,一只5W揚(yáng)聲器,如何用串聯(lián)法配接?

因此,25W揚(yáng)聲器線間變壓器的初級阻抗為417Ω,5W揚(yáng)聲器線間變壓器的初級阻抗為83Ω,串接后接至擴(kuò)音機(jī)的0~500Ω端,如圖7-26所示。

圖7-26線間變壓器串聯(lián)

②并聯(lián):各線間變壓器初級并接,揚(yáng)聲器和擴(kuò)音機(jī)的阻抗和功率的關(guān)系為

將例7-5改為并聯(lián),則有

因此,25W揚(yáng)聲器線間變壓器的初級阻抗為600Ω,5W揚(yáng)聲器線間變壓器的初級阻抗為3000Ω,并聯(lián)后總阻抗為500Ω,接至擴(kuò)音機(jī)0~500Ω端,如圖7-27-所示。圖7-27-線間變壓器并聯(lián)

③混聯(lián):

例7-6有四只揚(yáng)聲器,接成混聯(lián),如圖7-28所示,接在一臺輸出阻抗為500Ω的擴(kuò)音機(jī)上,求各線間變壓器初級阻抗。圖7-28線間變壓器混聯(lián)

(2)特殊情況下?lián)P聲器與擴(kuò)音機(jī)的配接。

①串聯(lián):揚(yáng)聲器和擴(kuò)音機(jī)的阻抗和功率的關(guān)系為

式中:n——串接揚(yáng)聲器的個(gè)數(shù);

P——各揚(yáng)聲器的額定功率。

同時(shí)應(yīng)滿足:P串≥Psc≥nPs,Ps≤P。

(3)假負(fù)載的使用。假負(fù)載的使用按功能可分為以下兩種情況:

①負(fù)擔(dān)多余功率。

與低阻情況下類似,當(dāng)揚(yáng)聲器所得總功率遠(yuǎn)小于擴(kuò)音機(jī)額定輸出功率時(shí),要用電阻來承擔(dān)多余部分功率。計(jì)算公式與低阻情況基本相同,只是此時(shí)Zs