有源音箱入门技术

有源音箱入门技术
一：什么叫有源音箱
要讲什么叫有源音箱，必须先讲一讲音响系统的构成。

最简单的音响系统包括3个环节：音源、功率放大器和音箱。

音源指声音播放设备如收音机、卡座、CD机、VCD、DVD、Mp3等。

对于电脑而言，光驱和声卡都属音源设备。

一般音源设备的输出信号较小，大约在数百毫伏到两伏之间，如果直接接音箱可能声音很小甚至根本无声。

而且由于音箱的阻抗一般很低,绝大多数在4-8欧之间，一些设计比较特殊的音箱在某些频段的阻抗甚至不到两欧，接近短路，极易使音源设备过载，严重时甚至可能造成音源设备的损坏。

因此，必须在音源和音箱之间加一级功率放大器(简称功放)，将音源输出的微弱信号放大到足够的功率去推动音箱,使音箱发出足够的音量。

同时功放具有较高的输入阻抗（一般几十千欧）和较低的输出阻抗（零点几欧）,可以在音源和音箱之间起到缓冲的作用,既不会使音源设备过载,又能轻易推动音箱。

一般HI-FI音响的的各个环节都是相对独立的,通过各种连线(如信号线、喇叭线、光纤线等)的连接即可构成完整的音响系统。

在市场上可以看到各种各样的音响设备,不同厂家,不同品牌的产品都可以互相连接组成系统。

一些更高级的设备往往独立得更为彻。

在这套系统里，音源被分解成两部分，负责输出数字信号的数字部分和负责对数字信号进行数/模转换的解码部分，这种分体式数字音源在高档HI-FI音响中已屡见不鲜，在多媒体音响中也逐渐开始流行，电脑通过带光纤维输出的声卡与或USB接口与创新Extigy外置声卡的组合就是一例。

功放部分也被分为前置放大器和后级放大器。

前置放大器主要负责信号的电压放大、音量控制、多路音源的切换、音调调整以及阻抗匹配等功能，而后级则专司功率放大。

所谓有源音箱就是指将功放做在音箱内部并与音箱结为一个整体,无需外部功放推动就可直接与音源连接并正常工作的音箱。

一些有源音箱不仅将功放集成到音箱内，还将解码器也集成到音箱内部，可以直接接受数字信号，这就是数字有源音箱。

虽然从字面上看,有源音箱可以认为是必须插电源的音箱,但严格地说这个“源”应理解为功放,而不是指电源,因为有不少需要插电源却仍需外部功放推动的音箱,这些音箱显然不属于有源音箱。

二：有源音箱的特点
由于有源音箱内置功放，因此相对普通音箱有其自身的特点。

1：成本低，价格极易被接受。

相信这一点是有源音箱能够在电脑市场中迅速普及的最主要原因。

由于有源音箱的功放设置在音箱内部，独立的外置功放要少一套机壳。

在这个追求时尚和品味的时代，机壳既要造型美观，又要结构合理，具备足够的机械强度并有良好的屏蔽特性，对产品设计和制造工艺有着很高的要求，成本不低，一些制造精良的机壳其成本往往达到总成本的15%-20%。

有源音箱因为省掉了这一块，成本得以大幅降低。

在功放电路方面，外置功放一般采用分立元件构成电路，音质较好但成本较高，且安装调试复杂，生产难度较大。

而有源音箱一般采用功率集成电路，价格低，设计简单，一般无须调
试，而且保护功能齐全，容易大批量生产，成本很低。

功率集成电路的成本一般只有同功率分立元件电路的几分之一，使有源音箱的成本进一步降低。

在线材方面，有源音箱只需一跟喇叭线，而普通音箱至少需要一对，这也使成本降低不少。

发烧友都知道线材的重要性，优质音响线材的价格是相当昂贵的，而如今的发烧友对于高级线材动辄数千甚至数万元的价格早已见怪不怪了。

2：连接简单，使用方便
有源音箱大幅简化了音响系统的环节，因此连接简单，操作容易。

只需一个随身听和一对有源音箱即可构成最简单的音响系统，连线只有两根。

3：省去搭配的烦恼
发烧友都知道音响器材的搭配是非常重要的，尤其是功放和音箱的搭配。

生产音响器材的厂家众多，风格各异，有的音色温暖浓郁，有的则冷艳清丽；有的音色柔和，有的音色生硬。

这就产生了一个搭配的问题，若搭配得当，各器材间的风格能够互补，从而发出令人满意的声音。

若搭配不当，则不是硬得刺耳就是软如稀泥。

要搭配出一套适合的音响不是一件容易的事，要求买家有丰富的经验和阅历，熟知众多厂家和器材的风格特点。

而这对于普通消费者是非常困难的，很多时候甚至要凭运气。

有源音箱则不存在这一问题，因功放和音箱由同一厂家生产，有时甚至是同一人设计，只要厂家或设计师有一定功底，出厂前就可将搭配的问题解决，替用户省去了搭配的烦恼。

但遗憾的是，有这种功底的厂家不多，用户在选购时仍须注意选择。

三：有源音箱的组成
讲完有源音箱的特点,下面以著名的高性能惠威M200型有源音箱为例谈谈有源音箱的构成。

如前所述，有源音箱是内置功放的音箱，因此其构成可分为有源部分（功放）和无源部分（扬声器，分频器，箱体等）。

有源部分主要由两部分组成，功放组件和电源变压器。

功放组件用来对音乐信号进行放大并实现各种操控功能，而电源变压器则为功放组件提供电能。

无源部分主要包括扬声器、分频器和音箱箱体。

扬声器是整个音响系统的最终发声器件，目前绝大多数有源音箱使用的是最常见的动圈式设计，这种设计结构简单，成本低廉切性能良好，但对高音和低音对于扬声器的不同要求难以兼顾，所以必须使用分别针对高音和低音的两种单元，既提供良好的音质，又保证频带的完整。

低音单元一般体积较大，多媒体有源音箱所采用的低音单元的振膜直径大多数在3-5英寸之间。

高音单元一般体积较小，振膜直径在12-25毫米之间。

分频器的作用是根据频率将音乐信号分别分配给高音单元和低音单元，高水平的设计师还能利用分频器对声音的音色进行调整，其作用非常重要。

分频器的另一个作用是防止大功率的低频信号损坏高音单元。

一般中低档有源音箱仅用最简单的单电容分频，成本低但效果差，而高档音箱如惠威M200则配备经过精心设计和调整并由多元件构成的真正的分频器。

箱体的作用主要是防止发生“声短路”现象。

“声短路”现象是指扬声器扬声器正面和背面所发出的声波因相位相仿而抵消，主要发生在低频段。

扬声器如果不装在音箱上是没有低音的，箱体的作用就是将扬声器两面的声波隔离，避免“声短路”现象，从而保证低频的重放。

扬声器、分频器和箱体的组合是有源音箱的重中之重，是有源音箱音质的决定性因素，对于多媒体有源音箱来说，该组合更决定了音箱音质的70%以上。

四：有源音箱的技术参数
有源音箱的技术参数项目众多，对读者选购和使用最有意义的有以下几项：
1：功率
功率可以说是最有意义也最没意义的一项参数，说它最有意义，是因为它直接决定了音箱的最大有效输出声压级（通俗地可以理解为最大音量）和低频质量。

而说它最没意义，是因功率参数有十几种之多，而目前市场上不少厂家都将“峰值功率”这一概念极度地滥用了，使得本来非常重用的参数变得毫无意义。

与有源音箱有关的功率参数，主要有以下几种：
（1）功放部分：功放输出功率是各项参数中变化（或称猫腻）最多的一个，因同一功放因测试方法不同而测出的输出功率不同，常见的有以下几种。

●额定输出功率：指功率放大器在额定总谐波失真范围内，能持续输出的最大功率，也可称为有效值功率或均方根值（RMS）功率。

●峰值功率（P max）：由于正旋波交流电压的最大值为有效值的1.414倍。

因此，峰值功率（P max）为均方根值功率（P rms）的两倍。

●音乐输出功率（MPO）：指在输出失真度不超规定值的条件下，功率放大器对音乐信号的瞬间最大输出功率，简称MPO。

●峰值音乐输出功率（PMPO）：指在不考虑失真条件下，功率放大器所能输出的瞬间最大功率，峰值音乐输出功率一般为均方根值（RMS）功率的5-8倍。

对于用户来说，以上几种输出功率中唯一真正有意义的是额定输出功率，只有在这一功率下，功放可以连续不（低）失真地输出音乐信号，这是实实在在的功率，数值一般不大。

由于输出功率和成本直接相关，很多中低价位音箱若以（RMS）计算，其输出功率实在小得可怜，对不懂行的顾客缺乏诱惑力，因此很多厂家对对额定输出功率持回避态度。

这几种功率中，最无聊的就是峰值音乐输出（PMPO）功率，它的测试条件是放宽对失真的限制和极短的瞬间（通常以毫秒计）。

而事实上，谁能忍受不计失真地声音，又有哪种音乐只持续几毫秒呢？因此，对于实际使用来说，这种功率毫无意义，却被奸商疯狂地滥用，难怪有人将其戏称为JS（奸商）功率。

目前绝大多数有源音箱均使用功放集成电路。

因此，若想了解有源音箱的最大输出功率（指功放部分，不包括电源），只需查明所使用的功放集成电路的型号即可。

以下列出一些常用功放集成电路的参数，可供参考：
型号功率(w)/失真度/阻抗(Ω)功率/失真度/阻抗生产厂家推荐度(5星)
TDA1521/261612x2/1%/815x2/10%/8Philips★★★
TDA2030A12/0.5%/818/0.5%/4ST★★
TDA726910x2/10%/8ST★★★
TDA7370 6.5x4/10%/4ST★
TDA729470/0.5%/8100/10%/8★★★★
LM187520/0.015%/825/1%/8NS★★★★
LM187620x2/0.1%/8NS★★★
LM388650/0.1%/868/0.1%/4NS★★★★
注：ST原厂TDA2030A是相当不错的功放IC，但多数厂商使用的是其兼容型号，音质和可靠性不如原厂产品，所以在推荐度上只给两颗星。

（2）：扬声器额定承受功率：功放有再大的功率，扬声器不能承受也是白搭。

这也是制约有源音箱实际输出功率的重要因素。

（3）：电源有效输出功率：通常指电源变压器的额定输出功率，这是一个非常重要的参数。

因绝大多数功放集成电路工作在甲乙类状态，功放的输出功率一般不会超过电源输出功率的70%。

对于有源音箱系统来说，它的输出功率由以上几种功率中最小的一个决定（典型的瓶颈效应）。

如果找不到更多资料，也可根据音箱的价格来估算其有效输出功率。

根据经验，中低档（500元以下）有源音箱的有效输出功率一般不会超过其售价的十分之一（单位为瓦，挨宰不算），高档（500元以上）有源音箱的有效输出功率则一般不会超过其售价的十五至二十分之一。

这个经验值在大多数情况下是比较准确的，因为赔本的买卖厂商是不会干的。

对于一般多媒体应用，每声道有5-10瓦功率音箱就基本够用，若对音质有较高要求，建议选购每声道有20瓦以上的有源音箱。

2：信噪比：
信噪比是指功放最大不失真输出电压于残留噪声电压之比，其单位为分贝，是反映有源音箱噪声大小的参数，同时也是反映有源音箱厂家设计和制造水平的重要标志。

噪声低的音箱也许不一定好听，但噪声大的音箱一定不好听。

信噪比至少要达到75分贝以上才能有良好的重放效果，选购时可以拔掉信号线并将音量开到最大，若20厘米外基本听不到噪声就可过关。

3：频率范围：
人耳能够直接听到的声音的频率范围大约为20-20000Hz，以当今的扬声器技术水平，高频达到20000Hz已经毫无问题，但低频端要不失真地延伸到20Hz是非常困难的，大多数中低档有源音箱的频率范围大约为100-16000Hz，较高档的有源音箱的频率范围可达50-20000Hz。

一般频率范围达到80-16000Hz的有源音箱即可胜任普通多媒体应用，若对音质有较高要求或用于电影欣赏，建议选购低频下限能够延伸到40-50Hz，高频可平直地延伸到20000Hz的有源音箱。

频率范围的参数可以从产品的宣传资料中查到，但部分厂商的指标严重不实，一些仅一二百元的音箱也敢将频率范围标到20-20000Hz，而事实上能平直且不失真地重放这一频率范围的音箱全世界也找不出几对，因此不必当真。

读者可在选购的时候带一些高低频比较丰富且自己比较熟悉的唱片进行试听判断，也可采用带标准频率信号的测试CD或测试软件如“Davids Audio Sweep Generator”或短歌行的“Audio100Audio Tester”音频测试者软件进行测试。