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谈谈音响喇叭线(麻瓜谈音响)

发布时间:2018-02-08 09:01 来源:网络 阅读: 我要投稿

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  家庭影院网 HDAV.com.cn音响喇叭线有讲究吗?那些夸夸谈喇叭线的人,是真懂还是唬烂骗钱。到底谁是巫师🧙‍♂️谁是麻瓜。还是都是!

  喇叭线在电子物理上是个什么组件,是一条导线、一个铜块、一个阻抗匹配传输线、一颗电容、一个电感、还是一个电阻?

  我是学电子学的,音乐素养很差,我都是假装听懂音乐、歌剧、交响乐,钢琴演奏,男高音、女高音。但其实我只是在玩音响设定,欣赏外观及其电路规划。由于我年轻时有设计中级音响的经验,所以自以为可以参加高阶音响讨论。

  我认为要谈喇叭线的粗细、材质是否会影响音质,首先要了解什么是喇叭,什么是喇叭线,什么是扩音机,什么是阻尼系数。

  喇叭线对音质的影响到底是....

  1.有真实可测量的方法,有曲线有数字

  2.真实,但是能测量的仪器尚未问世

  3.是金耳朵的经验,只供信仰不容挑战。

  4.它的质量好用料精美观有收藏价值。

  5.只是骗钱的伎俩

  第2项的情况我真的碰过,30多年前,我们为了攻占非洲市场,设计出一种叫做soft clip的电路,使同样的扩音机,功率密度可以提升 50%,但是失真仍在规格内,当时的麻瓜耳朵及顶级的失真分析仪都侦测不出音乐中有额外的失真。

  但是后来有一个金耳朵坚称他听得出来,其他金耳朵也陆续确认,所以国际IHD为了它,对高级音响测试增加了一个新项目,叫做「瞬态失真值」。

  在没有微电脑的时代,需要百万级仪器才能测到「瞬态失真值」,即使21世纪的现在,能测瞬态失真的仪器还是很贵。

  喇叭是什么?

  刚学电子学的时候,我问老师,8奥姆的喇叭为何用三用表量起来却只有0.1奥姆。那个空军通校的老师支支吾吾半天讲不出一个道理。

  我从原厂公布的资料了解,8奥姆是用 1000Hz交流正弦波测量到的。至于是用喇叭单体或装入标准音箱,有没有气垫、吸音棉,是用小信号测试,还是大音强时测试,喇叭离墙面多远?怎样设定测量条件,我发线很少资料详细谈到,也没有人音响人真的去测它,因为它们都是行业 Know-How。

  一般书都随便说?它是线圈在1000Hz时的的交流电感抗。

  是真的吗?错!

  其实喇叭在无音箱、大音箱、小音箱时,其阻抗测量值是完全不一样的,如果用手强力压住纸盆,阻抗更是大乱。所以喇叭的阻抗一定不是单纯的是线圈在1KHz时的电感抗。如果不是单纯的电感抗,那它是什么?

  就好像偶极天线用三用表量,电阻是无限大,但是电磁波专家却说它的射频辐射阻抗是72奥姆纯电阻一样。

  喇叭的8奥姆也可看成是纯电阻,而不是音圈的

  Z=R+XL=8 奥姆

  XL = ωL = 2πfL

  =2x 3.14 x1000 x ? mH=8奥姆

  而是音频辐射到空气时的电阻,是纸盆将能量传到的空气时的辐射阻抗。

  但是一个喇叭要处理20Hz至20KHz这个1:1000倍的带宽,实在是很艰巨的任务。就是分成三个喇叭,

  低音 20-200Hz 、

  中音 200-2000Hz 、

  高音 2000-20000Hz

  每一个喇叭也要处理1:10的带宽范围。

  相比通常无线电射频导波管能处理的带宽1:2 ,顶多1:3,喇叭的工作实在很艰难。

  由于音圈是个线圈,所以很多电子学专家,自然的认为它的阻抗8奥姆是来自电感抗Z=XL=2πfL f是频率、 L是电感值。

  可是实测喇叭在不同频率时的阻抗会发现,阻抗曲线不是完全像一颗电感,乖乖随着频率线性变化。在某个很低的频率例如50Hz时还会突然增高到数十奥姆,而且是呈现电容抗,简单的否定了电感论。

  喇叭会受纸盆、音箱、空气压力、密度、湿度影响。换句话说8奥姆是它1KHz 时的声音「辐射阻抗」而不是一个简单的电感抗XL。

  扩音机的阻尼系数

  扩音机的末级输出机制就像一颗可变电压的电池,电流由晶体管节制,电力经喇叭线输出,使电流在喇叭音圈上流动,以产生磁场,磁场与磁铁互相吸斥,推动喇叭纸盆,震动空气产生声音。除此之外末级晶体也要提供阻尼,吸收喇叭音圈产生的电力,否则纸盆就会胡乱颤动,这种控制能力称为阻尼。

  由于纸盆音圈有质量与弹性,音箱内的空气有气压,一旦推力结束后,纸盆就会想要弹回,此时喇叭的音圈会划过磁铁的磁力线,依照愣次定理,线圈就会像发电机一样发电,这个电力,必须由扩音机的输出阻抗来吸收控制。此时扩音机的末级晶体必须开通,引导电流,予以消耗成热量。就好像汽车的煞车,在下坡时阻止汽车冲下山坡一样。

  所以阻尼的原理就好像用力推车上桥的人,下桥时也要费力拉住让车不要爆冲下桥,物理学家称之为消耗势能。

  也好像车子撞到凹洞,弹簧本来会使车体上下震10多次才停,但是如果利用油压阻尼器将能量吸收,即可ㄧ晃就停。这种现象,物理学家用微分方程式来表达。

  基本上阻尼就是末级晶体可以提供多少低电阻通路,让喇叭的反电动势被吸收。

  所以阻尼系数的定义就是喇叭的阻抗与扩音机的输出阻抗之比值。

  例如喇叭阻抗8奥姆,扩大机输出阻抗是0.04奥姆,阻尼系数就是200,(8/0.04=200)也就是说,0.04奥姆有强大力量可以吸收电流,精密控制喇叭纸盆走动的位置。

  一般的扩音机规格

  0.01%失真值,200 高阻尼系数,是高级晶体管音响的基本功。真空管机通常失真5%,阻尼系数则只有10,质量实在很差,是超级差的,但是真空管机因为阻尼不良,控制力不足,因而产生的偶次谐波失真,却是悦耳的,听起来很温润,没有违和感。所以没有人胆敢说真空管机的阻尼不好,控制力不好,就像没有人敢说国王没穿新衣一样。

  亿万年的演化告诉生物,丰富的偶次谐波会形成锯齿波,代表和谐安全、食物、可口。

  丰富的奇次谐波会形成方波,代表激烈冲撞,突然停止,剧烈转向,它可能是波浪拍打礁石,代表危险或有掠食者靠近。

  所以人类听到偶次谐波失真时会很舒服。听音乐就是要舒服,不是吗?

  哈雷摩托车的广告说,排气管是由调音师参与设计,麻瓜评论者将它说得很玄,但讲不出一个真正的道理,其实说穿了,就是要调到产生大量的悦耳2、4、6、8等偶次谐波失真。

  虽然漂亮的引擎声音要靠牺牲马力来达成,但是麻瓜对马力没感觉,赛车专家虽然知道,但也会体谅,因为悦耳比较重要。速度只有自己知道,但是悦耳的排气声,邻居、路人会听到。比较重要。就很像买了百万音响,如果没有找朋友来听,总是缺一点什么。就像打高尔夫球,长杆好不重要,果岭推杆好,才能赢钱。

  有趣的是,排气管产生最大二次谐波时,通常也正好是引擎扭力最佳点。阻尼就像汽车的煞车力一样,法律规定煞车必须要是引擎马力的十倍。扩音机也一样,阻尼至少要达到 10,只是大部分人只当它是一个神圣数目,数钞票用的,不知道为什么需要高阻尼。

  知道「阻尼」的人才有资格来谈喇叭线,否则一切都是清谈、胡诌、堆砌形容词。

  那些金耳朵说什么清脆、高昂、滚珠、温润、饱满。我都听不进去。我要的是可以测量的物理量。

  喇叭线

  喇叭线的直流电阻最好是零,以免耗损阻尼系数。设若喇叭线有0.1奥姆的电阻,扩音机输出阻抗一样是0.04奥姆,那么从喇叭看到的扩音机输出阻抗就会变成 0.14奥姆,阻尼系数就只剩57 了。好好的高级扩大机阻尼系数200就被降为57。

  0.1+0.04=1.04奥姆

  8奥姆/1.04奥姆=57

  所以喇叭线里的铜线越粗越好的观念基本上是正确的,可是如果粗到直流电阻只有0.0001奥姆,意义就不大了。因为这时的串联值是

  0.04+0.001=0.0401 奥姆

  阻尼8奥姆/0.0401奥姆 =199.5

  所以3公尺以下喇叭线粗到AWG 12以上就渐渐没有意义了。使用更粗的线只是浪费铜矿,增加重量而已。

  电阻

  一般喇叭线的直流电阻是多少呢?查ㄧ查电工数据就知道。

  5.5平方的电线每公尺约0.003奥姆

  8平方的电线每公尺约0.002奥姆

  14平方的电线每公尺约0.0006奥姆

  所以三公尺长喇叭线来回共6公尺

  5.5平方线电阻约0.018奥姆。

  8.0平方线电阻约0.012奥姆。

  14平方线电阻约0.0036奥姆。

  喇叭线加扩音机阻抗后

  5.5平方 0.04+0.018=0.058 奥姆

  8.0平方0.04+0.012=0.052奥姆

  14平方 0.04+0.0036=0.0436奥姆

  阻尼系数

  5.5平方 8/0.058 =137

  8.0平方8/0.052=153

  14平方 8/0.0436=183

  所以乍看之下用14平方喇叭线,甚至再粗的铜线好像是有意义的。但是其实现代型低效率喇叭,阻尼系数只要 10 就够了,因为煞车力比引擎马力大10倍其实已经非常足够,再多根本无益,只是商人的宣传口号而已。要不然那些阻尼只有5-10的真空管机要怎么混下去。

  电感与电容

  喇叭线的电感量与电容量

  电感会阻挡高音通过,电容短路吸收高音。

  3公尺的喇叭线会有100uH电感及300PF的线间电容量,在频率为20-1000Hz时这些电抗值,微不足道。但是在10KHz -50KHz 时它们就会渐渐变得很重要。倒不是因为怕阻尼变坏,而是怕高频会被移相,混淆定位感。

  如何降低电感

  若想要减少喇叭线的介入电感,喇叭线要尽量加粗,加粗不是增加铜线截面积喔,只要将原有铜线,拆开打松变胖即可,铜线间要有绝缘体撑开,做成多股,多股不是要防射频集肤电流,而是要产生降低电感值的功能。为何同样多的导线打松感抗就会降低呢?。

  请你去问大学教电磁学的老师,经过微分方程分析后,答案就是这样。一般麻瓜只要相信师父膜拜师父即可,不用浪费时间去理解它。

  如果不想被骗去买漂亮昂贵的原厂喇叭线的话,可以用1/100的价钱自制,方法很简单。但是学会之后,要付我学费。并赌咒不可用来骗人牟利。

  DIY超级喇叭线

  你只要去光华商场,买廉价诈骗型喇叭线,也就是铜线其实很细,靠透明外皮产生光学错觉,让人以为铜线很粗的那种鬼混型喇叭线。然后7条用棉质胶布每隔20公分绑一圈,让它变成3倍粗。喇叭线的电感量就会明显降到10uH以下。电阻值也会降7倍,一举两得,这样就完成了。如果不过瘾,可以用50条一捆,保证高音「鲜明」「清脆」带宽保证可达99KHz。连蟑螂的交谈声都听得到。

  但是这样做会有一失。喇叭线间的电容量会明显增大数倍。

  喇叭线间寄生电容

  两条金属靠近就会有电容,越胖的线电容量越大,电容会损耗高频,也会产生移相,常见的平行喇叭线三公尺长时约有100pF电容量,要降低电容量很简单,只要将喇叭线割开,用筷子撑开20公分,电容量就会降到1pF以下。

  所以以后你如果看见1000万元的音响,使用很高级的喇叭线,但是看来很细不胖,而且去回两条线紧靠在一起。你就可以问卖家,这条喇叭线,每公尺的直流电阻、电感、电容量各是多少。如果老板无法说出数字,只有告诉你,它的音质饱满、扎实、清晰、透明......等形容词。

  你就可以拈花微笑,买一个镀金接头,然后慢慢移动脚步离开,路上想想我说的,回想他说的。将小朋友全部安全带回家。切勿让任何一个国家栋梁走失。

  传输线特性阻抗

  理论上喇叭线跟射频天线的馈线一样,传输线的特性阻抗最好与喇叭的阻抗一样。才不会有反射波。

  问题是,喇叭与天线不同,它没有固定阻抗,例如某

  高音喇叭在

  1KHz时如果是8奥姆

  2KHz时通常是15奥姆

  4KHz时常常是30奥姆

  8KHz时是常常是60奥姆

  16KHz时是常常是120奥姆

  低音喇叭在

  1KHz时如果是8奥姆

  500KHz时通常是4奥姆

  50Hz时常常是30奥姆

  20KHz时是常常是10奥姆

  所以喇叭线是要设计在

  50Hz时的30奥姆,还是

  1000Hz时的8奥姆,或是

  8KHz时的60奥姆。

  其实都不对。

  可见喇叭线不可能与射频传输线一样以特性阻抗来讨论。

  所以喇叭线不是「特性阻抗传输线」,而只是扩大机体的延伸,其导线的电阻、电感量,电容量,只能希望越小越好。无法阻抗匹配。

  听力与财力调查

  年龄听力 音响预算

  5 23KHz 300元

  15 20KHz 1000元

  25 18KHz 1万

  35 15KHz 10万

  45 13KHz 30万

  55 10KHz 50万

  65 8KHz 100万

  75 7KHz 500万

  阿凯

  2016-11-18撰

  2017-11-18小部修改

  2018-01-08 大幅改写,修改举例数字以利阅读理解

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  撰就是没有根据乱说的

  以上文字,为行文方便,数字都是靠记忆抓的,也许正确也许误差很大,看官引用时请自行查证。

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