Why is a loudspeaker difficult to drive?


 

 

玩音響的人經常會問:這對喇叭是否難推?其實針對一般效率大於  85db  的揚聲器,應該都可以推動,但有些揚聲器是超級難推的,這些揚聲器有人稱呼它們是「衰」喇叭,在這些難推的喇叭中,有些是效率低的昂貴書架式喇叭(以難推聞名),它們對擴音機的要求很高,不僅要求輸出功率要大,還要求輸出電流要足夠大,並且阻尼特性好,否則其效果往往還不如一般的喇叭,這點是大家要有充分認識。有時為了駕馭這些揚聲器,花在擴音機上的錢,往往是該揚聲器的好幾倍,所以有些人乾脆將喇叭換掉。但也有發燒友執著於它們獨特的音色,花再多錢也要找到合適的擴音機,最典型的就是Rogers 的 LS3/5A。其實由於現在技術進步,所以還是有很多好推,音色也很不錯的書架式喇叭。

 

揚聲器不好推的原因:

經常聽到發燒友說:很多音質極佳的喇叭,使用一般的擴音機,推出來的音質不好聽。那就表示該喇叭很難驅動。喇叭的驅動難易程度與阻抗曲線的走勢、靈敏度、相位角的偏移情況、反電動勢的強弱等因素有密不可分的關係。

 

一、阻抗曲線:

在敘述喇叭規格中,我們經常看到喇叭阻抗8歐姆或4歐姆的記載。其實,這個8或4歐姆的數字,只是概略性的數字而已,因為沒有任何喇叭的阻抗曲線,能夠從音頻的 20Hz 到 20KHz 頻率範圍內,都能維持在8歐姆的位置上,它會隨著頻率的變動而改變阻抗數值。有時會高到幾十歐姆,有時也會低到1歐姆。

喇叭阻抗曲線的變化,與擴音機的後級有什麼關係呢?不要忘了,後級的功率輸出要由喇叭的負載阻抗來決定,假若一部後級宣稱在8歐姆時有100瓦輸出,那麼在16歐姆時可能只剩下50 瓦輸出,在  32 歐姆下更只有 25 瓦輸出。反之,它在4歐姆時,輸出可能會大到 200 瓦,2歐姆負載時,更可能大到 400 瓦。當喇叭阻抗變高時,後級輸出只是變小而已。然而,當喇叭阻抗變低時,後級輸出就不是變大那麼簡單了。當後級輸出變大時,首先會遇上的問題就是,電源供應能夠提供那麼大的輸出功率所需嗎?如果不能,在4歐姆時就無法達到 200 瓦輸出,更別提2歐姆時會有400瓦輸出。若電源供應有那麼大的餘裕,可以充足供應 400 瓦的功率所需,那還要考慮另外一個問題,功率晶體管能夠承受起那麼大的電壓或電流嗎?

4歐姆喇叭的需求電壓雖然比8歐姆低,但需求電流卻比較高,以4W輸出為例,8歐姆 喇叭是  0.7A,而4歐姆喇叭則要1A電流,因此大家都說,低阻抗喇叭比較難推動。正由於低阻抗喇叭“吃”電流,故後級形成大電流設計,只要負載電流夠,擴音機的輸出功率,會隨著揚聲器阻抗的降低而增加。

喇叭的阻抗變化曲線,是決定該揚聲器是否能推得好的重要因素之一。Dynaudio揚聲器的難推眾所皆知,最大的因素在於它的鋁線圈導致喇叭單元本身的阻抗變化範圍過大(從3~30 歐姆),所以擴音機本身若無具備高電壓、高電流輸出(這幾乎就是要大功率的怪獸後級才有的東西)是很難推出全面的好聲。若使用功率與輸出電流不夠的擴音機推它,最明顯就是聲音變瘦,低頻的量感和延伸都變差,音場變窄,深度也出不來。若擴音機的推力足夠,各方面才有表現優異的可能。

 

二、揚聲器的靈敏度:

表面上來看,90db 靈敏度的喇叭可能比  86db 靈敏度來得好推。問題是,靈敏度的測試,只對整個喇叭所能發出的音壓做測試,而非對每隻喇叭單元所能發出的音壓做單獨測試。所以,當100瓦的功率,同時輸入到揚聲器的高、中、低音單元時(假設喇叭為三路設計),首先會遇上分音器,分音器在吃掉一些功率之後,再把剩下的功率輸送到三隻喇叭單元上面。此時,三隻單元會因為本身效率的不同、阻抗曲線的不同,而對輸入的功率產生不同的反應;換句話說,高、中、低音單元所發出的音量會不一樣大。通常,我們如果發現低頻量感很少,就會說這對喇叭很難推,不管它在規格標示的效率有多高,它就是很難推得動。而這種難推的喇叭,往往又伴隨著另外一個問題,就是高音單元很好推,在低音單元方面難推、高音單元好推的情況之下,您能想像會發生什麼現象嗎?那就是很多人都曾經嘗過的苦頭,低頻不夠飽滿、高頻卻刺耳。

靈敏度過低,需要足夠的推動功率才能發出好聲音,如著名的 LS3 / 5A喇叭。它的阻抗會高至11 ~ 15Ω,而它的效率低到82db,此高阻抗再加上低效率, 就是造成LS3 / 5A很難伺候的一個主要原因。有人用大POWER推它,但 3/5A 又吃不下大POWER,功率太高就容易將它的低音推到觸底, 導致它的 KEF 低音單元沒啥動態。

 

三、相位角的偏移:

相位角的偏移,其實就是喇叭的容抗、感抗、阻抗趨前或落後的複雜變化。由於喇叭不僅與電子反應相關(被動分音器),也與機械反應(單元結構)相關,更與空氣容積相關,它們相互之間會產生複雜的反應。這也就是說,後級無時無刻都在與複雜的喇叭容抗、阻抗、感抗搏鬥,這也是揚聲器難推的原因之 一。

 

四、反電動勢:

我們可以把喇叭單元的組成看成一個有線圈、有磁鐵的發電機,當擴音機的電流輸入,驅動振膜進行前後活塞運動時,喇叭單元會產生感生電流,這股電流會回輸到後級擴音機裏,我們稱此現象為反電動勢。反電動勢越大,揚聲器就越難推。後級由於直接與喇叭耦合,比較容易受反電動勢影響。

 

五、分音電路複雜致使能量消耗大:

有些喇叭為了使高、中、低音分得很詳細,因此在分音電路上採用了很多大容量的電容、電阻及電感,雖然最後整體的高、中、低音分得很好,但也把輸入的能量消耗光了,所以您為了能驅動它,就必須輸入更大的功率。

 

揚聲器單體不好推的原因

喇叭單元的振膜支撐結構較軟的,這類單元由於易產生不受推動電流控制的自由振動,而使音質劣化,其表現為低音嗡嗡亂響,難以控制,拖尾嚴重,對此,應使用擁有較大阻尼係數的擴音機。只有這樣,才可以將此類揚聲器的自由振動有效的壓制住。

喇叭單元的振膜支撐結構比較硬的,用普通小功率的擴音機推動時,感覺這類喇叭低頻量很少,聲音偏重於中、高音,顯得較乾硬。這類喇叭需要使用動態較大,峰值輸出電流較大的擴音機來推動,才能推出低頻的量感和高、中、低音的平衡感。我們稱這種喇叭喜歡“吃”動態電流。

有的喇叭以上二種情況皆有,就更加難以控制了,支撐結構軟而且靈敏度低,要推好它還真不容易。