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。