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技術丨音響調音的重要計算公式

慧聰網 2021-01-22 08:56 來源:舞臺燈光網

假如已知一個音箱的最大持續功率(AES/ANSI)和標明的負載阻抗,則可以計算出此音箱的最大電壓,例如A音箱的最大功率是600WRMS(ES/ANSI),阻抗是8Ω,希望通過系統的壓限器或者音箱控制器設定功放的最大輸出電壓值,對A音箱進行保護。

技術丨音響調音的重要計算公式

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(1)最大功率容量與最大電壓容量的計算

公式一:最大電壓容量V=√最大功率W×負載阻抗Ω

公式二:最大功率容量W=最大電壓V2×負載阻抗Ω

假如已知一個音箱的最大持續功率(AES/ANSI)和標明的負載阻抗,則可以計算出此音箱的最大電壓,例如A音箱的最大功率是600WRMS(ES/ANSI),阻抗是8Ω,希望通過系統的壓限器或者音箱控制器設定功放的最大輸出電壓值,對A音箱進行保護,把相關的數據套進公式一:

最大電壓容量V=√600W×8Ω

=√4800

=69.28V

由此得出69.28V電壓加在8Ω負載阻抗時,可以產生最大600WRMS的功率,所以我們要在壓限器或者音箱控制器上設定功放的最大輸出電壓值不能超過69.28V,才能有效保護A音箱不致燒毀。

(2)功放電壓增益的計算

公式三:電壓增益=輸出電壓V/輸入電壓V

增益由音頻電路的輸入和輸出之間的關系決定,增益表示為倍數(×),或者用單位dB表示,若我們想知道一臺功放的增益(稱為電壓增益),則必須知道輸入信號電平和其相應的輸出信號電平。例如已知從系統前級輸入至A功放的信號電平是0.775V,輸出信號是31V,把相關的數據套進公式三可以得知A功放的電壓增益:

電壓增益=輸出電壓V/輸入電壓V

=31V/0.775V

=40×(倍)

又如已知從系統前級輸入至B功放的信號電平是0.5V,輸出信號是20V,把相關的數據套進公式三同樣可以得知B功放的電壓增益:

電壓增益=輸出電壓V/輸入電壓V

=20V/0.5V

=40×(倍)

注意,從以上兩例可以看到A、B兩臺功放的電壓增益一樣是40×,所以電壓增益大小與輸入信號的大小無關。

(3)輸入靈敏度與電壓增益

公式四:輸入靈敏度V=最大電壓容量V/電壓增益×

與習慣的說法相反,功放不能自我產生功率。功放使輸入信號電平放大某一倍數輸出,輸出的電平大小由放大倍數決定,標準的說法應該是:功放的輸出電壓驅動了音箱的負載阻抗并由此轉成電聲功率。專業音響。一臺功放能接受的最大輸入電壓又稱為輸入靈敏度,如果輸入電壓超過了最大輸入電壓,功放的輸出容量也將會超出最大范圍,并產生較大的頻響失真。所以如果用最大電壓容量除以電壓增益,即可得到最大輸入電壓(輸入靈敏度)。例如A功放與A音箱連接,二者的相關參數如下:

A功放:FTC功率550W@8Ω,電壓增益40倍;A音箱:600WRMS(AES/ANSI),阻抗8Ω(音箱的功率比功放高50W)。

計算步驟1:A功放的最大電壓容量計算

A功放最大電壓容量V=√550W×8Ω

=√4400

=66.33V 計算步驟2:A功放的輸入靈敏度計算

A功放輸入靈敏度V=最大電壓容量V/電壓增益

=66.33V/40×

=1.65V(最大輸入限制閥值)

計算結果:A功放在輸入有1.65V時,輸出電壓為66.33V,加在阻抗為8Ω負載上時,相當于產生550W的功率,意味著如果我們想避免過度驅動A功放,就應避免輸入電壓達到1.65V(本系統的最大輸入限制閥值)。專業音響。我們可以確信在A功放之前接上限制值為1.65V的限制電路之后(音箱處理器或數字分頻器),A功放的輸入就不會超過1.65V放。因此,當音箱處理器或數字分頻器輸出1.65V至A功放時,A功放會輸出66.33V至音箱(66.33V=550W@8Ω),如果音箱處理器或數字分頻器輸出大于1.65V的電壓至功放,將導致功放產生失真和輸出更大的電壓,并會轉化成更大的功率和線圈熱量,極有可能會對音箱產生破壞。為了保護音箱,需要將音箱處理器或數字分頻器的限制閥值定在1.65V(6.5dBu)。

又如A功放與B音箱連接,二者的相關參數如下:

A功放:FTC功率550W@8Ω,電壓增益40倍;A音箱:400WRMS(AES/ANSI),阻抗8Ω(音箱的功率比功放低150W)。

計算步驟1:B音箱的最大電壓容量計算

B音箱最大電壓容量V=√400W×8Ω

=√3200

=56.56V專業音響。

計算步驟2:A功放的輸入靈敏度計算

A功放輸入靈敏度V=最大電壓容量V/電壓增益

=56.56V/40×

=1.41V(最大輸入限制閥值)

計算結果:A功放在輸入有1.41V時,輸出電壓為56.56V,加在阻抗為8Ω負載上時,相當于產生400W的功率,意味著如果我們想避免超過音箱的最大承受功率,就應避免功放輸入電壓達到1.41V(本系統的最大輸入限制閥值)。專業音響。我們可以確信在A功放之前接上限制值為1.41V的限制電路之后(音箱處理器或數字分頻器),A功放的輸入就不會超過1.41V放。因此,當音箱處理器或數字分頻器輸出1.41V至A功放時,A功放會輸出56.56V至音箱(56.56V=400W@8Ω),如果音箱處理器或數字分頻器輸出大于1.41V的電壓至功放,將導致功放輸出更大的電壓到音箱,并會轉化成音箱更大的失真和線圈熱量,極有可能會對音箱產生破壞。為了保護音箱,需要將音箱處理器或數字分頻器的限制閥值定在1.41V(5.19dBu)。

(4)功放的電平控制

在上述的示例里,所有功放的電平控制音量都假設在最大的位置(0dB衰減),當功放電平調節鈕變化時,功放的輸入靈敏度和電壓增益也將會變化。當功放的電平控制減低時,其電壓增益降低,輸入靈敏度將增加。

(5)功率容量的匹配

一個音箱的AES/ANSI短期峰值功率容量允許超過連續功率容量的6dB,也就是說峰值功率是連續功率的四倍。例如一個音箱的連續功率為100W,則它的峰值功率為400W。

同樣,一臺功放的連續FTC功率容量,允許其峰值超過連續功率的3dB,也就是說一臺功放允許其峰值功率為連續功率的兩倍。例如如果連續功率為100W,其峰值功率為200W。

因此,如果一臺功放能夠提供400W的峰值功率,則要求它的連續FTC功率為200W。換言之,如果功放要達到音箱的峰值功率容量,則要求功放的連續FTC功率兩倍于音箱的連續功率。

例如:C音箱的ASE/ANSI連續功率為300W,則它的峰值功率為1200W(300W×4),如果功放要求提供1200W的峰值功率,則這臺功放要求其連續FTC功率為600W(600W×2),由此得出:ASE/ANSI連續功率容量為300W的音箱,需要FTC連續功率為600W的功放來驅動。

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