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汽车音响改装从入门到精通(第九课):音响组成及搭配(下)

时间:2021-08-03

欢迎大家继续收看涵谷车改的专题课程《汽车音响改装从入门到精通》,今天为各位带来第九节课——音响组成及搭配(下)


三、功放(功率放大器)

功率放大器又称为信号放大器其基本作用就是将音频信号进行功率放大用来驱动扬声器重放声音。一般主机带有内置功率放大器,但是其功率放大范围比较小,故不能满足较高水平的听音要求,更无法与外置功率放大器相提并论,并且低音单元必须由功率放大器来推动,主机是没有能力推动低音单元这么大的功率的。信号放大器是整套汽车音响中至关重要的部分。

车用功率放大器的电压都采用12V直流,和车内供电电压是一致的。为使信号动态范围更大,增强输出功率,一般在功率放大器内都采用逆变升压的技术,即12V电压升压到35~40V。逆变升压的另外一个好处是,当电源电压有波动时,功率放大器的电源电路就会自动调整电压,从而保证输出功率的稳定性。目前该技术在车载功率放大器内已经普遍使用。

(1)功率放大器的散热

车载功率放大器的散热有自然散热和风扇散热两种,风扇散热一般用在比较高档的功率放大器上。散热性是否良好对输出功率影响是相当大的。

(2)功率放大器的分类

①、汽车功率放大器按导电方式不同分类 :甲类(Class A)、乙类(Class B)、甲乙(Class AB)类、数字(Class D)类。

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甲类(Class A):纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器(Class A),它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时,晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态,这就意味着更多的功率消耗为热量,但失真率极低。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见,因为纯甲类功率放大器的效率非常低,通常只有20-30%,但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。

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乙类(Class B):乙类功率放大器,也称为B类功率放大器(Class B),它也被称为线性放大器,但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时,晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入,也就是说,在正相的信号过来时只有正相通道工作,而负相通道关闭,两个通道绝不会同时工作,因此在没有信号的部分,完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候,常常会产生跨越失真,特别是在低电平的情况下,所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中,其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放,因为它的效率比较高。

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甲乙类(Class AB):甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器(Class AB),它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时,晶体管的正负通道都常开,这时功率有所损耗,但没有A类功放严重。当信号是正相时,负相通道在信号变强前还是常开的,但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时,正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的交越失真,但是相对于它的效率比以及保真度而言,都优于A类和B类功放,AB类功放也是目前汽车音响中应用最为广泛的设计。

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数字类(Class D):D类放大器与上述A,B或AB类放大器不同,其工作原理基于开关晶体管,可在极短的时间内完全导通或完全截止。两只晶体管不会在同一时刻导通,因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率极高(90%左右),在理想情况下可达100%,而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%。不过另一方面,开关工作模式也增加了输出信号的失真。D类放大器的电路共分为三级:输入开关级、功率放大级以及输出滤波级。D类放大器工作在开关状态下可以采用脉宽调制(PWM)模式。利用PWM能将音频输入信号转换为高频开关信号,通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较,当反相端电压高于同相端电压时,输出为低电平;当反相端电压低于同相端电压时,输出为高电平。

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在D类放大器中,比较器的输出与功率放大电路相连,功放电路采用金属氧化物场效应管(MOSFET)替代双极型晶体管(BJT),这是由于前者具有更快的响应时间,因而适用于高频工作模式。D类放大器需要两只MOSFET,它们在非常短的时间内可完全工作在导通或截止状态下。当一只MOSFET完全导通时,其管压降很低;而当MOSFET完全截止时,通过管子的电流为零。两只MOSFET交替工作在导通和截止状态的开关速度非常快,因而效率极高,产生的热量很低,所以D类放大器不需要很大的散热器。

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②、按功放中功放管的类型不同,可以分为胆机和石机 :

③、石机(晶体管):动态大、速度快、在大动态音乐中表现出极强的分析力、层次感和明亮度

④、胆机(电子管):声音柔和,高音平滑,有足够空间感(纯音乐、人声)。

(3)功放的技术参数:

1)输出功率

①、标称功率 是功率放大器的最大不失真功率,指在负载为4欧姆总谐波失真小于1%,输入1kHz的正弦波信号的情况下,功率放大器所能输出的功率。一般市场上的功率放大器所标注的功率就是这个功率。

②、额定功率 也称为 连续正弦波功率,通常是标称功率的1/2。

③、工作功率 是功率放大器工作时所输出的功率,它与输入信号大小有关,输入信号为零时,其工作功率为零。输入信号越大,其工作功率也越大。值是动态的。

④、音乐峰值功率 指瞬间音乐信号在总谐波失真小于1%时,最高的峰值功率。表明功率放大器的瞬间特性,通常会超过额定功率的4到8倍。

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⑦、在车体内布电源线和布音频线所遵循的原则一致。

3)失真度:理想的功放应该是把输入的信号放大后,毫无改变的忠实地还原出来。用百分比表示,其数值越小越好。HI-FI功放的总失真在0.03%–0.05%之间。功放的失真有谐波失真,互调失真,交叉失真,削波失真,瞬态失真,瞬态互调失真等。

4)信噪比:是指功放输出的信号电平与功放输出的各种噪声电平之比,用db 表示,这个数值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

5)输出阻抗:对扬声器所呈现的等效内阻,称做输出阻抗。


四、电容、均衡、分频器

电容是用来储存电能,当后置系统电流过大、汽车电源不能及时供电时用来补偿的电器元件。一般音响系统加装的喇叭比较多,低音所需功率比较大时需要装电容。目前采用比较多的是1.0法拉和1.5法拉的,价格根据电容容量的不同而有所区别。


五、汽车音响线材

汽车音响系统都是由线材来连接的,在实践中大部分的故障和噪声都是产生在线材上的。看似不太重要的线材,实际上在音响系统中至关重要。良好的线材要求首先是安全,抗干扰性好、衰减小。

线材一般有:电源线、音频信号线、扬声器线、控制线和搭铁接地线等。

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(1)、电源线

①、电源线有总电源线和分电源线

②、当电源线虚接时,各个功率放大器之间将出现电位差,这个电位差将导致交流噪音,从而严重破坏音质。

③、总电源线应该有容丝管保护,容丝管应尽量靠近电源。

④、线材规格的大小和所承受的功率有严格的规定。

⑤、将电源接头赃物彻底清除,并将接头拧紧。

⑥、当在汽车动力系统内布线时,应避免在发电机和点火装置附近走线,因为电机噪声和点火噪声靠辐射射入电源线。

⑦、在车体内布电源线和布音频线所遵循的原则一致。

要求电流电压稳定,阻抗小,电流衰减小。电源线材的选择与功率有关,功率大的往往电流也大,需要选择较粗的线材。材料一般使用纯度很高的纯金属线,资深发烧友可能会用到纯银线。包裹电源线的绝缘材料除了绝缘性好,还要能耐高温。

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(2)信号线:

要求抗干扰性好,能减少信号衰减,接触良好,接头处要防止氧化。一些顶级的信号线往往采用专用合金材料、卡环式插头,并在插头表面镀金以防止氧化。

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(3)扬声器线:不同功率的扬声器应该选择不同号码的扬声器线

①、高音扬声器要求选用16g ~ 14g线应该注意 集肤现象。

②、中音扬声器线要求选用14g~10g线

③、低音扬声器线要求选用10g或更小号码的线

进入车门的线应注意保护,应考虑门的闭启和车窗升降对线材的影响。

扬声器线与扬声器的连接最好用焊接。

扬声器均为双股线。

(4)、控制线

①、控制线是音响各设备的开机信号线一般从CD机头引出,使各设备的开关受CD机头控制。

②、在有些系统中,CD机头输出的开机信号的电流太小,而后级设备需要稍大的电流来启动。

(5)、接地线

①、接地在布线中往往被忽视,实际上它在系统中的作用和电源线一样重要。

②、接地线方法。用砂纸将车体接地点处的油漆去除干净,将接地线固定紧。

③、将音响系统中各个模块的接地集中于一处。

④、不要靠近行车电脑布线。

⑤、接地点应尽可能靠近地线输出点,使地线尽可能的短,过长的地线会大大增加噪声产生的可能,同时增加了电阻。

(6)汽车音响配线

①汽车音响线材的电阻越小,在线材上消耗的的功率越少,则系统的效率越高。

②线材的电阻越小,阻尼系数越大,阻尼系数越大,扬声器的振动越大。

③线材的横截面面积越大电阻越小,该线的容线电流值越大,则容许输出的功率越大。

④无论什么线材都应该尽量避免接驳,因为太短而接驳后再用,接驳处常常是今后故障的根源。

⑤电源保险的选择:保险值=(系统各功率放大器的总额定功率之和x2)/汽车电源电压平衡值。



八、搭配原则

(1)、基本配置

汽车音响系统基本上和家用音响一样,由卡座演奏CD的音源、对包含节目源的音乐信号进行增幅的功率放大器和作为声音出口处的扬声器等构件组合而成。

主机内装的功率放大器多数输出功率很小,如果想得到更好的音质或推动更大功率的扬声器,那么安装一个或更多的功率放大器是非常必要的。

增加扬声器数量也是可以考虑的。仅仅使用左右各一个扬声器,其动态范围狭窄,很难播出家庭音响那样的效果。

(2)、系统平衡的原则

①、价格的平衡性

②、搭配的平衡性

③、大功率输出原则

④、音质自然重放原则

一套完美的音响系统会给你带来听觉和视觉的双重享受。

(3)、配置形式

1主机+4扬声器;2主机+功率放大器+4扬声器;3主机+功率放大器+4扬声器+超低音扬声器

复杂的音响配置主机与功率放大器之间还有电子分音器和均衡器。

体现音乐风格的主要设备是扬声器,而且相比先选定主机来说,选定扬声器后匹配功放等设备其灵活性更强。所以选购的第一步就是挑选适合自己的扬声器,而匹配的第一步就是扬声器和输入设备之间的问题。

(1)扬声器与输入设备

能够和扬声器谈得上匹配的输入设备有功放和主机。一般主机的技术铭牌上只标注产品的最大功率,而实际工作是只能提供这个数字的大约50%,很多时候是看名牌就断定能够带动扬声器是错误的。如果选用功放带动扬声器,那么最好选择输出有效功率在50W以上的产品,因为一般扬声器的额定功率都在40~50W之间。

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(2)主机与汽车

主机同汽车之间的搭配,首先要注意蓄电池是否能提供充足、稳定的电能,如果蓄电池在遇到“开起大灯”等情况时,电流有较大波动,就会影响主机的使用寿命。其次在选购主机的时候要尽量做到其面板风格、灯光等同车辆的内饰做到和谐统一、色调一致。再次加装CD主机,最好重新检查车辆线路,如果不能承受过大的电流,最好重新布线。

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(3)功放与主机

汽车音响系统的搭配问题中最常见的发生在功放和主机之间,首先是信号输出问题,不是所有的主机都可以外接功放,要外接功放的主机至少要有1组前置输出,较好的主机会有3组以上。其次是主机的输出信号电压要在2V以上,高保真主机可以达到4V以上,这样才可以保证功放有良好的“原材料”进行加工。由于功放的能量源是独立于主机的,所以平时主机和功放之间功率的搭配一般不存在问题。

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(4)、扬声系统与功放的配接

①、功率匹配

功率匹配是指音箱的额定功率要与功率放大器的额定输出功率相匹配。音箱的额定功率过小,易使扬声器烧毁,音箱额定功率过大,会因信号的激励不足而造成音轻和非线性失真。一般来说,音箱额定功率比放大器的额定功率小1/4左右比较合适,

②阻抗匹配

阻抗匹配是指音箱的阻抗要与放大器的额定负载阻抗相匹配。如果音箱阻抗小于放大器的额定负载阻抗,则易使功放过载而导致信号瞬态失真。如果音箱阻抗大于功放的额定负载阻抗,则在大信号时功放不能轻松自如推动扬声器发声。

③、音色匹配

功放与音箱匹配中,还有音色匹配的问题。有两种匹配方式:一种是选择音色表现相同的放大器和音箱相匹配,这样使音色相得益彰,韵味更浓;另一种就是选用不同音色的放大器和音箱,使不同的音色互相融合,互相弥补,以求得到更好的音质。

④、频响匹配

在搭配各声道音箱时,除了考虑阻抗、功率、音色与功放匹配外,还应注意各声道音箱的频率范围尽可能与功率放大器各对应声道频率范围一致或相近,以实现良好的频响匹配。

实际应用中,最主要的是应注意功率匹配和阻抗匹配。


以上就是——《汽车音响改装从入门到精通》音响组成及搭配(下)的全部内容。下节课将为各位带来汽车音响扬声器解析及产品介绍,欢迎大家准时收看。