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音响线对音质的到底有什么影响?

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音响线有讲究吗?音响线在电子物理上充当什么组件,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? 我们今天来看下。

 

音响线对音质的到底有什么影响?

 

要谈音响线的粗细、材质是否会影响音质,首先要了解什么是喇叭,什么是音响线,什么是功放,什么是阻尼系数。

 

喇叭是什么?

扬声器俗称喇叭,是能将电信号转换成声信号并辐射到空气中去的电声换能器,通过换能方式转变为失真小并具有足够声压级的可听声音。

 

音响线对音质的到底有什么影响?

 

 

8Ω的喇叭为何用三用表量起来却只有0.1Ω?

8Ω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,很少资料详细谈到,也没有人真的去测它,因为它们都是行业Know-How。

一般书上都说,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8Ω也可看成是纯电阻,是纸盆将能量传到的空气时的辐射阻抗而不是音圈的。

Z=R+XL=8 Ω

XL = ωL = 2πfL

=2x 3.14 x1000 x ? mH=8奥姆

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,便分成三个喇叭: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。但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。

 

音响线对音质的到底有什么影响?

 

 

功放的尼阻系数

功放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,电力经音响线输出,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,必须由功放的输出阻抗来吸收控制。此时功放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。

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功放的输出阻抗之比值。

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

一般的功放规格

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。

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。

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。功放也一样,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」的人才有资格来谈音响线,否则一切都是清谈、胡诌、堆砌形容词。

 

 

音响线对音质的到底有什么影响?

 

 

音响线

音响线的直流电阻最好是零,以免耗损阻尼系数。设若音响线有0.1Ω的电阻,功放输出阻抗一样是0.04Ω,那么从喇叭看到的功放输出阻抗就会变成 0.14Ω,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=1.04Ω

8Ω/1.04Ω=57

所以音响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 Ω

阻尼 8Ω/0.0401Ω =199.5

所以3公尺以下音响线粗到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。

 

 

音响线对音质的到底有什么影响?

 

 

电阻

一般音响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0.003Ω

8平方的电线每公尺约0.002Ω

14平方的电线每公尺约0.0006Ω

所以三公尺长音响线来回共6公尺

5.5平方线电阻约0.018Ω。

8.0平方线电阻约0.012Ω。

14平方线电阻约0.0036Ω。

音响线加功放阻抗后

5.5平方 0.04+0.018=0.058 Ω

8.0平方0.04+0.012=0.052Ω

14平方 0.04+0.0036=0.0436Ω

 

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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平方音响线,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。

 

音响线对音质的到底有什么影响?

 

 

音响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公尺的音响线会有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

若想要减少音响线的介入电感,音响线要尽量加粗,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?。

 

音响线间寄生电容

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,常见的平行音响线三公尺长时约有100pF电容量,要降低电容量很简单,只要将音响线割开,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,使用很高级的音响线,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,这条音响线,每公尺的直流电阻、电感、电容量各是多少。

 

音响线对音质的到底有什么影响?

 

 

传输线特性阻抗

理论上音响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8Ω

2KHz时通常是15Ω

4KHz时常常是30Ω

8KHz时是常常是60Ω

16KHz时是常常是120Ω

低音喇叭在

1KHz时如果是8Ω

500KHz时通常是4Ω

50Hz时常常是30Ω

20KHz时是常常是10Ω

所以音响线是要设计在

50Hz时的30Ω,还是

1000Hz时的8Ω,或是

8KHz时的60Ω。

其实都不对。

可见音响线不可能与射频传输线一样以特性阻抗来讨论。所以音响线不是「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。

 

音响线对音质的到底有什么影响?

2019年10月17日 10:09
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