还是功放和音箱那些事情

 

声学公开课自习室 VIP  讲师

2022-01-12浏览 5772次

很多初学者，死活不理解【功放】的原理

什么放大倍数，电压增益，功率，阻抗，看到就头晕，网上各种各样的教程，越看越头晕，越看越不懂，就是感觉写东西的人老牛逼了，知道各种各样的专业术语，自己一个也看不懂。

     作为一个热心肠的物理课代表，心中总有一个理想，无论飞越多少千山万水，无论历经多少磨难，就是想让大家都能懂，用不一样的视角，去重新理解这个世界。

    写这篇文章，我已经做好了“被喷”的准备，为了广大的初学者们能够秒懂，被喷就被喷吧，那些讽刺的语言你就来吧，我只想让大伙儿看清真正的物理世界，真正的逻辑思维。

 

    做好准备了吗？

    首先，我们要用不一样的视角，要有一个清晰的逻辑。如果你对以前学的东西念念不忘，被那些专业术语吓屎吓尿，那你不要看了，不如转行，或者老老实实的自己当好老板，事情就让年轻人去做好了。

 

     

     第一步，我们首先认为功放就是一颗电池，音箱就是一只灯泡。

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我知道喷友此时，有东西要喷的，不管怎么样，你先这样认为就好，让他们去喷。

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      那么这个电池有个MAX的电压，比如5号电池，一节电池是1.5V的对吗？  卧槽，这么简单谁不知道啊！

      我们就把1.5V的这个电池当成一个功放，

//那也太不像了吧？先按照这个思路好吗，不要管其他的！

 

   现在拿一颗小灯泡接上，灯泡亮了，我们认为：

   电池=功放

   灯泡=音箱

 

 

//但是，他们明明就不是啊，这根本就不对吧！

这个叫做：类比思维，把一些复杂的东西，类比到生活中我们深刻感知的一些事物中。研究物理的常用思路，国内外各种物理相干书籍论文，比比皆是。如《扬声器制作手册》，《声学基础》等等等等

    

    那么，现在，我出个简单的题目：灯泡的阻抗是 8欧姆，电池是1.5V，请问灯泡此时此刻的功率是多少？

    答：功率=电压×电压÷电阻=1.5×1.5÷8=0.28125瓦特

 

        简直太简单了，智商受到了极大的侮辱！

 

    再来一次，又一问：还是那个灯泡，阻抗是8欧姆，现在，1.5V的电池用2颗串联，1.5+1.5=3V（我们知道，两节电池串联起来就是3V），问：灯泡此时此刻的功率是多少？

    答：功率=电压×电压÷电阻=3×3÷8 = 答案懒得算了

        注意，这个时候就把电压改成3就好了，可见电压升高了，功率就增加了，是吧。

       太简单的吧，智商又被侮辱了一次。

 

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     那么，‘喷友们’就会说了，灯泡怎么可能只有8欧姆呢,而且灯泡在亮和不亮的状态下，阻抗是不一样的。用灯泡比喻实在不好吧？

     是的，是我故意的，原因是：初学者对‘灯泡’有好感，对‘电阻’认知不够亲切，灯泡在现实生活中常见，容易理解一些，电阻是一个不常见的东西，初学者甚至没有见过电阻的都有。 那么，你可能会说，这样的人不适合做这行。

    如果你已经是一个高手，你有没有希望身边有一些高水平人才，共同合作，如果希望，那么就要靠自己努力传播知识，如果你不希望，那么你是个自私的人，事业一定不成功。

     这里我强烈建议，物理高手多看历史，人文，不要自私自利，多分享，少喷，学习管理，扩大格局。

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     那么灯泡也是有个功率的对吧，比如‘5瓦’的灯泡，对不对

5瓦，是什么意思呢？

      意思就是，ZH不要超过5瓦，比如，它是5瓦的，我给它6瓦，它可能会烧掉，但是，我给他4瓦，它就不会烧。

 

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喷友们，又来了，我知道你们又要说什么，灯泡不亮的时候功率更大，反而容易烧，好了好了，我们暂时为了让初学者理解，先不要讲这些好吗，。灯泡的感觉很亲切，很有画面感。用电阻来形容，我怕别人看不懂。

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    总结一下，‘一个东西’标  “5瓦”，就是说，【当前所给功率】不得超过5瓦。     5瓦是【MAX承受功率】

 

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当然良心厂家制造，超过一点点也不会有问题的

黑心厂家制造，不到5瓦就烧焦了。

我们这里不讨论产品制造的问题好吗，你懂的！先当它是一个理想的状态。分辨产品好坏，那是另外一个故事了，我的直播已经讲过一次了，伤害了不少厂家，得罪了不少黑心的老板，他们现在恨不得扒了我的皮，吃了我的肉。

另外，我现在直播转到了斗鱼，不在映客了。斗鱼房间号：6204235

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    什么叫做【当前所给功率】

 

   比如：你用一节1.5V的5号电池，接到8欧5瓦的灯泡，那么当前所给功率就是  

         【当前所给功率】=1.5×1.5÷8=0.28125瓦

 

这个1.5V就是【当前所给电压】

 

   我勒个去，算法和刚刚不是一样的吗？0.28125瓦，这就是【当前所给功率】那 5瓦是什么？你可以暂时理解为，5瓦是【MAX承受功率】。

   【当前功率】（后文中省‘所给’两个字）是0.28125瓦，没有超过【MAX承受功率 】5瓦，因此灯泡不会烧掉！

 

     【当前功率 】 < 【 MAX承受功率】   //就不会烧

 

    再来一个总结：

1.【一个用电的东西】标5瓦，就是这个东西的【MAX承受功率】。

2.它的【当前功率】，是要通过【当前电压】和【电阻】计算出来的。

3.【当前功率】不要超过【MAX承受功率】就好了。

 

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喷友们又要搬出RMS来了，稍等片刻，RMS等会再来

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   那我已知这个灯泡是功率是：5瓦，阻抗是：8欧，能不能反推出，最多可以接几颗电池呢？

                    //如果你问这个问题，说明你很聪明？

 

 请看这个式子，欧姆定律的转换公式：我知道80%看不懂英语，哈哈哈哈，所以我翻译过来了，呵呵。

 

 

   //此时此刻，你是不是，也发出了：呵呵

 

  逻辑转换   MAX承受电压=根号下（MAX承受功率×阻抗）

 

   带入数据    MAX承受电压=根号下（5×8）=6.32 V

 

   因为电池是1.5V的 所以  把6.32÷1.5=4.2颗

   因为电池是一颗一颗的，没有零点几颗，所以尾数去掉，就是4颗

   那么，这个5瓦，8欧的灯泡最多能接 4颗1.5V的电池（串连），再多接一颗电池，它可能会烧掉，可能，可能会烧，它MAX能承受6.23V的电压。

 

   是不是，再一次侮辱到你们智商了呢？简单到恶心想吐，有没有。

 

   那么，假如有一个音箱，是500瓦，8欧，请问，MAX承受功率，MAX承受电压分别是多少？

   答：MAX承受功率=500瓦     //直接把500瓦拿过来了，重视！

          MAX承受电压 = 根号下（500 × 8）= 63.2 V

卧槽，简单到吐了，真特么简单！！

 

    再来一道练习题：一个音箱是 350瓦16欧，请问，这个音箱MAX承受功率，MAX承受电压分别是多少？  答案我就不说了，因为简单到等会我又要吐。

 

【根号下】这个东西应该还有同学不晓得的吗？就是【开平方】。百度应该有的。

 

接下来

      我们又要认识一下什么是【功放的功率】

 

    功放标  8欧 2×600瓦  是什么意思？

就是 这个功放有2个通道，每一个通道 接【8欧的东西】的时候，能够MAX的释放出600瓦的功率。

  那么是不是，功放一打开，每一个通道就能释放600瓦功率？当然不是拉，傻瓜都知道，它后面接的音箱没有放出声音的情况下，功放几乎不输出功率，音箱声音很大的时候功放输出的功率才会比较大。

              功放放出的声音是大小变化的，因为音乐在变化

            宏观上：大多数歌曲音乐分成很多段落，有些段落，声音激昂壮阔，有些段落，声音委婉轻柔

             微观上：音乐里面的每一毫秒，电压值起起伏伏。大起大落，密集的跳变。

 

那么

 

    功放的输出功率是变化的，对吧！  对的

 

    我们不知道它‘当前输出功率’是多少，对吧！对的

 

    这台功放的每一个通道，MAX输出功率是600瓦，对吧!   对的

 

总结：   8欧 2×600瓦的功放

      这台功放有两个通道，每个通道当前输出功率是实时变化的，我们认为，它接【8欧的东西】的时候，MAX能够释放出600瓦功率。

 

    功放的当前输出功率是变化的。

    我们不知道它‘当前输出功率’是多少。

    这台功放的每一个通道，MAX输出功率是600瓦。

 

     实时的具体输出多少功率，鬼知道，因为它是变化的，但是MAX能够输出多少功率，我们知道，600瓦，在【接8欧的东西】的情况下。

    一般情况下，一般情况下，一般情况下，功放有一个peak灯（或者是clip灯），当这个灯亮起来的时候，说明，此时功放达到MAX输出功率，即600瓦。

 

三大反问再来一波：

  功放的输出功率是变化的，对吧！  对的

  我们不知道它‘当前输出功率’是多少，对吧！对的

  这台功放的每一个通道，MAX输出功率是600瓦，对吧!   对的

 

    这个peak灯（或者是clip灯）也不是常亮的，只是偶尔的跳一下，对吗

那么，它只是偶尔跳一下的输出达到600瓦，对把，它不是时时刻刻都是600瓦对吧！  

它不是时时刻刻都是600瓦对吧！  

它不是时时刻刻都是600瓦对吧！  对的，对的，不是时刻都600瓦。

 

    那我接4欧的东西呢，怎么算？

    答，我也不知道，因为缺少条件，它只讲了8欧情况下，没有讲4欧，所以我不知道，要去问厂家哦。

都是要靠厂家提供的，我不是算命的。

    如果厂家只提供了  8欧2×600瓦这样的数据，你让我告诉你4欧多少瓦，这个算不出来，因为我目前还没有学《算卦》，前面说过玄学领域我是不擅长的。玄学领域里面我就是个狗。

 

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这个时候，‘喷友’又要来了，我是又要防喷友，又要把事情给广大初学者讲清楚，注意：我们这里仅仅只考虑 功放输出功率，不考虑功放自身消耗功率，

这个MAX输出功率，是RMS功率，我们只考虑理想状态，不考虑它怎么来的，我知道喷友们会说，这个功率要考虑多少Hz，多少失真度下，多少负载情况下，测量MAX电压，但是，你这不是给初学者看的东西，功放的制造，自然有人去做，自然有人去讲，我们讲的是终端用户的操作问题，是基础原理，没有基础原理，你就是把古今中外，上下5000年讲一遍，他们还是不会懂的，懂了的人自然不需要你去说。

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   那么，我想问，你这个600瓦要怎么样才能释放出来呢？

 

   把声音开大一点呗，这个问题是不是贼简单

 

   把哪个声音开大啊？

 

   1.功放电位器打到MAX，2.功放输入的信号开大

   会不会爆炸，不会的，怕死你就趁早转行，你那双水灵灵的小眼睛死死的盯着功放那个peak灯（或者是clip灯），但小眼睛不要被它亮瞎了，灯一跳那么功放输出就是600瓦。

 

三大反问再来一波：

  功放的输出功率是变化的，对吧！  对的

  我们不知道它‘当前输出功率’是多少，对吧！对的

  这台功放的每一个通道，MAX输出功率是600瓦，对吧!   对的

 

 

    好的，我现在拿一个300瓦8欧的音箱，接到一个2×600瓦8欧的功放上面去，因为只有一个音箱，所以另外一个通道，我们不考虑先，对把，功放的两个通道是独立的，我们认为两个通道是互不相干的。

/******喷友说，不是独立的，桥接状态下，两个通道可以联合，就算stereo状态下还要考虑通道分离度等等等，哎，无语了，我认输*****/

 

    那么你就会问，现在把功放电位器开到MAX，然后输入信号慢慢加大，此时小眼睛看到功放正在跳红灯了，证明功率已经输出达到了600瓦，但是，音箱只有300瓦，会不会烧啊。

 

请看下图：

 

 

      功放输出音乐信号，是变化的，它不是每时每刻都是600瓦，对吗？

       一个只有300瓦的音箱，偶尔去到600瓦，它到底会不会烧呢？

      答案是：凭良心。

                    如果，音箱厂，标300瓦的音箱，它自己做了老化实验，是这样做的，用一个300瓦的粉红噪声，峰值因数是6dB，连续的播放2小时，/*或者更久的时间，当然这个时间不少于一个数，你说多就多少，喷友喜欢抠细节。*/   音箱没烧掉，说明音箱可以耐得住300瓦6dB峰值因数的粉噪。

音乐的峰值因数 大多数都在12dB 左右，做得太小了，就不好听了，没动态了。

 

那么峰值因数是什么呢？？？？？下图的【峰值】，是指：电压MAX值

 

我们看一个实际的把

 

 【注意：峰值因数越小，这个声音越凶猛】

 

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   红色这个波形对应的音乐，我是播放了 Good 4 Nothing翻唱McFly歌曲《DONT STOP ME NOW》 高潮时候的一个小片段，另外Good 4 Nothing是我挺喜欢的一个朋克乐队，节奏比较凶猛，曲调直来直去，歌声声嘶力竭。  ******************************************/

 

说这些有什么意思呢？

   我们现在再来看一看 6dB峰值因数，300瓦的粉红噪音，再看一下，它到底是个什么鬼？

 

已知这个粉红噪声是6dB的峰值因数，这是什么意思呢？

就是说，峰值（对数形式）-RMS值（对数形式）=6dB

     那么，峰值（电压值）÷ RMS值（电压值）=2

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这是怎么算出来的？  

有这个式子可以了解一下  

                峰值因数=20×Lg（峰值电压/RMS值电压）

（或者）  峰值因数=峰值（对数形式）-RMS值（对数形式）

 

看到”对数“两个字就烦，什么什么呀，看不懂了！

换两个字，你可能就懂了

 

                峰值因数=20×Lg（峰值电压/RMS值电压）

（或者）  峰值因数=峰值（dB单位）-RMS值（dB单位）

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这个粉红噪声是300瓦，怎么说呢？

     首先，你要指定：被测音箱的【阻抗】，阻抗是多少，我也不知道，厂家提供的

      比如厂家提供 被测音箱 阻抗=8欧，用300瓦 6dB峰值因数的粉噪做功率实验，持续2小时，音箱没有烧掉，也就是，通过了老化实验。

 

问题又来了：

       怎么确定粉噪就是300瓦呢？我们一般只能测到【电压】，用电压表测电压啊，【功率】是不能直接测到的，首先计算一把：

            电压=根号下（功率×电阻）=根号下（300瓦×8欧）=48.98V

// 没错，又是这个破公式，倒来倒去的

这个48.98V电压，是什么玩意？算这个干什么？

          48.98V就是当前这个粉噪的电压啊，用48.98V电压的粉噪，给8欧的音箱，那么音箱可以达到300瓦。

        峰值因数何干之有？

那你告诉我，这个48.98V是峰值电压，还是RMS值电压呢？

 

给你3秒

 

1。。。。

 

2。。。。

 

3。。。。

 

 

 

 

答案是：48.98V是RMS值电压！！！！！

             也就是用48.98V的RMS电压的粉噪（6dB峰值因数的粉噪），给到音箱，N小时后，不烧掉，那么说明，这个音箱有300瓦【连续功率】。

 

猜对了吗？

 

那，接下来，你知道意味什么了吗？

 

对，大胆一点，不要怕！勇敢的说出来！

意味着，这个通过了300瓦6dB峰值因数粉噪老化的【音箱】，它实际上，可以瞬间承受48.98V 电压的两倍（粉噪情况下），也就是97.9V 。

如果换算成功率的话

     功率=电压×电压÷阻抗=97.9×97.9÷8=1200 瓦

      300瓦的音箱，可以承受瞬间1200瓦的功率，真的吗？

 

真也是真的，同时也时水煮的，信不信？？？？？

 

我们又忘记一个事情了，RMS值是没有方向的，还记得吗？没方向那又怎么样呢？RMS到底是什么个情况？

 

//////上图看懂的，留言打个1

这下你知道为什么了吗，不公平啊，RMS值是正负方向相加，得到总和，峰值是一半边啊。所以说是水煮的，这句话先放到这里，没想明白，先不想了。

 

我现在来看看功放的功率怎么测！

      首先，让功放播出一个正弦波，比如1000Hz，当然ZH每个频率你都检测一下，只要你有足够的时间，不过我猜想：你没有！

 

那就看1000Hz好了，【功放的功率是用正弦波的确定的】

 

正弦波的峰值因数是3dB，【注意：峰值因数越小，这个声音越凶猛】

 

如果  一个功放标注600瓦8欧，深入理解是什么意思呢？

        就是，播放正弦波来检测，无论播放什么频率（当然，靠近20，20K这些频率可以放宽一丢丢啦，毕竟耳朵听不见了），输出音量尽量开到MAX，但都还是一个完整的波形，没有削波，并且失真度小于一个数值（具体我就不知道这个数值是多少了，没时间查，问一下设计功放的工程师就知道了），此时，我们把这个正弦波的电压测出来，当然，测出来的是RMS值。

       600瓦的功放 播放出正弦波，MAX RMS电压 测出来，不出意外应该是：电压=根号下（600×8）=69.28V

 

等等，等等，600是功率，8是怎么来的，没说啊，8是8欧的意思，8欧到底从哪里来的呢？？？？？

 

    其实：就是   当你在给功放播放正弦波的时候，功放后面要接点东西把：

      不接东西=空载

      接8欧的电阻=8欧负载

      接4欧的电阻=4欧负载

      接2欧的电阻=2欧负载

 

 

 

就是说 ：功放接8欧的负载，播放出正弦波，MAXRMS电压（很多条件我就不一一说明了，好吧，反正你又不是设计功放的）测出来=69.28V，

那么，我们认为，这台功放的功率=69.28×69.28÷8=600瓦（8欧的情况下）

简洁标明方法：  8欧600瓦  

 

提问，拿着这台功放，去播放6dB峰值因数的粉噪，接8欧的东西（这个东西功率很大很大，大到没什么功放烧得掉它），这个粉噪开到MAX，功放能输出的MAXRMS电压是多少呢？功放能输出的MAXRMS功率又是多少呢？

 

算法如下：

 

     思路，都是8欧姆情况下，功放输出的【峰值电压】不变

 

      因为，正弦波是3dB峰值因数，600瓦是MAXRMS值功率，69.28V是MAXRMS值电压

         先算出峰值电压是多少（8欧下的）

         3dB=20×Lg（峰值电压/RMS电压）=20×Lg（峰值电压/69.28）

 

里面之有一个未知数，所以拿下  【峰值电压】

 

    怎么算，看好了

 

           峰值电压/69.28 = 10的（3/20）次方

           峰值电压 = 69.28 × 10的（3/20）次方 = 97.8V

 

    //都是8欧姆情况下，功放输出的【峰值电压】不变

 

好的，现在目光转移到粉噪，6dB峰值因数

  6dB=20×Lg（峰值电压/RMS电压）=20×Lg（97.8/RMS电压）

里面之有一个未知数  又可以拿下 RMS电压

看好了    

             6 = 20 × Lg（97.8/RMS电压）

            97.8/RMS电压 = 10的（6/20）次方 

                                            //后面一堆东西算出来=2 

            97.8/RMS电压 = 2

            RMS电压 = 97.8 ÷ 2 =  48.9 V      //算出一个

 

            RMS功率 = RMS电压×RMS电压 ÷ 阻抗 

                            = 48.9 × 48.9 ÷ 8  = 299 瓦（约300瓦）

            

也就是，拿着这台 8欧600瓦的功放，去播放一个峰值因数为6dB的粉红噪声，最多输出300瓦的功率

那放音乐会怎么样呢？

音乐峰值因素更大，所以，放音乐的时候，一台600瓦的功放，输出的功率低于300瓦

因此  一台600瓦的功放，播放音乐，给一个300瓦的音箱，只要功放不亮clip灯（peak灯），音箱肯定烧不了，就算你播放粉噪，也烧不了。

当然，功放音箱，这些东西都是正确方法标它的参数的。