5大擴聲系統(tǒng)中常用的電聲計算公式

    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(xù)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(tǒng)的壓限器或者音箱控制器設(shè)定功放的最大輸出電壓值，對A音箱進行保護，把相關(guān)的數(shù)據(jù)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(chǎn)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(shè)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(guān)系決定，增益表示為倍數(shù)（×），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(tǒng)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(guān)的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(guān)的數(shù)據(jù)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(guān)。

    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(chǎn)生功率。功放使輸入信號電平放大某一倍數(shù)輸出，輸出的電平大小由放大倍數(shù)決定，標準的說法應該是：功放的輸出電壓驅(qū)動了音箱的負載阻抗并由此轉(zhuǎn)成電聲功率。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(chǎn)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(guān)參數(shù)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(jié)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(chǎn)生550W的功率，意味著如果我們想避免過度驅(qū)動A功放，就應避免輸入電壓達到1.65V（本系統(tǒng)的最大輸入限制閥值）。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(shù)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(shù)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(shù)字分頻器輸出大于1.65V的電壓至功放，將導致功放產(chǎn)生失真和輸出更大的電壓，并會轉(zhuǎn)化成更大的功率和線圈熱量，極有可能會對音箱產(chǎn)生破壞。為了保護音箱，需要將音箱處理器或數(shù)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(guān)參數(shù)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

    *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(jié)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(chǎn)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(tǒng)的最大輸入限制閥值）。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(shù)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(shù)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(shù)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(zhuǎn)化成音箱更大的失真和線圈熱量，極有可能會對音箱產(chǎn)生破壞。為了保護音箱，需要將音箱處理器或數(shù)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(shè)在最大的位置（0dB衰減），當功放電平調(diào)節(jié)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。     

    上圖表示了一臺功放的電壓控制，觀察到在不同電壓控制位置的增益（用倍數(shù)和dB表示）變化和輸入靈敏度的變化。

    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(xù)功率容量的6dB，也就是說峰值功率是連續(xù)功率的四倍。例如一個音箱的連續(xù)功率為100W，則它的峰值功率為400W。

    同樣，一臺功放的連續(xù)FTC功率容量，允許其峰值超過連續(xù)功率的3dB，也就是說一臺功放允許其峰值功率為連續(xù)功率的兩倍。例如如果連續(xù)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(xù)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(xù)FTC功率兩倍于音箱的連續(xù)功率。

    例如：C音箱的ASE/ANSI連續(xù)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(xù)FTC功率為600W（600W×2），由此得出：ASE/ANSI連續(xù)功率容量為300W的音箱，需要FTC連續(xù)功率為600W的功放來驅(qū)動。