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    專業音響系統中的功放是如何讓揚聲器發出聲音的

    2019-12-25

    在專業音響系統中需要「功放」才能驅動揚聲裝置發出聲音。那么專業音響系統中的功放是如何讓揚聲器發出聲音的呢?

    顧名思義「功放」就是把訊源的訊號擴大來驅動揚聲裝置,不過實際上功放執行的工作并不是將訊號擴大,說得更明白一點就是「訊號本身其實是無法擴大的」。我們可以透過被動形式的衰減組件如電阻等來「損耗」原本訊號的強度,但事實上卻沒有任何組件甚或電路能夠去「放大」訊號;那一定有朋友心中狐疑不然功放是怎么放大訊號的呢?

    專業音響系統中的功放是如何讓揚聲器發出聲音的

    說來擴大電路真正的工作方式并不是直接放大訊號,而是依照原來的訊號「拷貝」出更高電壓或更大電流的訊號,端看電路的設定來決定訊號輸出的情況。一般來說要驅動揚聲器負載的條件,訊源訊號的電壓與電流都必須增強,功放的電路設計上就會在訊號拷貝時將電壓與電流兩方面予以提升,電子學上稱之為「增益」。

    不過為了避免讓電路與組件在太嚴苛的條件下工作以獲得更好的工作性能,諸如低失真、低噪聲等結果,通常會將電壓增益與電流增益電路分開制作。此外諸如訊源的選擇、音量控制與高低音音質控制等功放的常見操作功能,都會規劃在電壓增益電路的區塊;因為音樂訊號在此低電流的階段進行處理,會比在大電流的情況之下要來得效果更好成本也更低。

    因此電壓增益與控制電路的部份會規劃在電路架構的前段,過去稱之為「前級」電路,前級電路重要的事情是負責了音響系統的音量控制,而音量控制這看來簡單的事情,其實是音響電路中非常有學問的部份,我們未來會再另文討論。雖然前級電路能將訊源的訊號拷貝成為有足夠電壓的訊號,但微弱的電流還是不足以推動低阻抗重負載的揚聲器,所以還需要「電流增益」。

    負責電流增益的電路同樣是要拷貝由前面前級輸出的訊號,但卻是拷貝成「大電流」的訊號,也就是一般所謂的后級或是「功率功放」;大部分的情況功率擴大電路也提供了小幅度的電壓增益,以提升動態上的表現。一般說來功率擴大電路能輸出愈大的電流愈佳,也愈能推動重負載的揚聲器(阻抗愈低負載愈重),尤其是揚聲器的阻抗是會隨頻率而改變的。

    所以功率擴大電路是需要電壓與電流充沛的電源供應,因此大型的變壓器與大量的濾波電容是很重要的,但也會提高制作成本,那也是為何一般會以重量來衡量功放性能的原因之一;輸出功率龐大的功放通常體型也相對巨大,工作時也會散發出一定的熱量。不過現今交換式電源與D類功放的技術日趨成熟,某些大功率的功放已經可以做到又輕又涼的情況了。

    另外就是高品質的功放款式,是有將前級電路與功率擴大電路獨立成單件的前級功放與后級/功率功放的產品,讓音響玩家可以更自由的彼此搭配,取得所需的功能、聲音表現以及揚聲器搭配的適應性。不過由于消費趨勢的改變,現在也有性能不亞于前后級分離式的高品質的綜合功放應市,而不見得要費心搭配前后級功放的組合。

    前級與后級功率擴大電路中都還有諸多技術問題,諸如前述的前級音量控制技術,或是后級功率擴大電路又分為A類、AB類、D類等不同的工作方式,未來個人都還會另文專題討論。大家如果有想到任何問題希望列入討論,或是文中有疏失需指正之處,都歡迎各位朋友賜教。在討論過音響系統的訊源、功放之后,接下來就要談揚聲器了。


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