扩声系统设计的要点及实例2

扩声系统设计的要点及实例2-q,@0g0w,e,o0p0E-`葛亮下面把第2个实例与各位分享，着重说明一下功放与音箱的匹配以及处理器限幅的设置。,\1t(j7@.T'P2]-t9q2005年某场地要举行流行音乐会，根据最新的WH/T18-2003行业标准中对现代音乐、摇滚乐扩室内一级最大声压级800~8000Hz范围内平均声压级不小于109dB的规定：)R:E(b'r3o%g*D5E5]第一步：需要设定参考听音点，使参考听音点的声压级达标。一般该参考听音点选取厅堂后墙距离音箱距离最远处。某演出场地，扬声器面板到后墙距离为16米，那么参考听音点即为16米。0p9I$z;z9T/y%};[*v2U:O6P第二部：求出系统需要的声压级。根据完全扩散声场平方反比公式可得出系统所需声压级公式LW=LP+20lgD。LW为系统所需声压级，LP为参考听音点的声压级，D为扬声器到参考听音点的距离。代入具体数值LW=LP+20lgD=109+20lg16=133dBP:j(O&s.o*L;r&?5v9C第三部：计算系统所需的总电功率。根据公式LW=S+10lgw可知。W为系统所需总的电功率，LW为系统所需声压级，S为音箱的灵敏度。%['_9p:dV!h.m%J:DQ%Y't(a\本帖隐藏的内容以上三个步骤所得出的系统所需的声压级133dB和总电功率是这个演出场所达到音乐扩声系统一级标准的最低要求。由于是现场电声乐队演出，在系统所需的声压级133dB的基础上我还留了6dB左右的余量，用以应付大动态范围的现场演出。/F+k4Y1s1eP7W)z;[主音箱方面，我选用的是NEXOPS15（灵敏度102dB，最大声压级134dB，阻抗8Ω，厂家推荐功放功率是550-1200WRMS，8Ω）根据前面提过的扬声器与功放功率匹配的要点可知，扬声器的最大声压级是在扬声器所能承受的最大峰值功率时产生的，扬声器所能承受的峰值功率要比其噪声功率大4倍（6dB），算出扬声器承受的噪声功率为。因此选用功放的FTC输出功率为扬声器所能承受噪声功率的2倍，即796W（8Ω），考虑到喇叭线的损耗以1dB计算，可以再加200W，即1000W。那厂家为什么推荐的功率是550-1200wRMS呢？因为有些功放输出功率的测试方法没有使用FTC标准，所以在数值上会比采用FTC输出功率的功放要高一些（如EIA）。厂家推荐的550WRMS是驱动NEXOPS15扬声器的最低功率，如果要达到134dB的最大声压级，功放就必须要有1200WRMS的输出功率，对于采用FTC标准的功放，其输出功率应为1000W左右。根据以上论点，我采用2台CrownMA3600VZ功放（FTC输出功率965W，8Ω，立体声模式）来驱动4只NEXOPS15扬声器以做到功率匹配。超低音方面，选用的扬声器是NEXOLS1200（灵敏度102dB，最大声压级135dB，阻抗4Ω，厂家推荐功放功率是800-1200WRMS，4Ω），用上面的方法可算出需要用FTC输出功率为1100W（4Ω）左右的功放去驱动，因此还是选用CrownMA3600VZ功放（FTC输出功率1325W，4Ω，立体声模式）。这时选用功放的实际峰值功率要略大于音箱所能承受的峰值功率，遇到这种情况只需做一个限幅处理就行了。因为NEXOPS15有自己的专用的处理器（PS15TD），在PS15TD面板上有专门的功率限幅控制旋钮，而且超低音限幅旋钮和中高音限幅旋钮是分开控制的。如下图：(}.\1A0Z:fn+e1e5|4F*m.A6z4M7X&N8Y这时只需把超低音限幅控制旋钮旋转至1200W处即可。因为PS15TD的限幅功率是按照RMS功率来计算的，所以功率限幅旋钮要设在1200W。不过有一点要特别注意，要使用PS15TD的功率限幅功能，功放功率输出端子不但要连接扬声器，而且还要和PS15TD控制器的功率检测端子相连接，只有这样限幅功能才会开启，否则就算你在前面板设定了限幅功率，限幅功能也不会开启。如下图：0g&A&c9\!u!p2@&a4c2H;q以上是利用NEXOPS15TD音箱控制器来进行限幅。但绝大多数的音箱控制器、压限器并不是以测试功放输出功率大小来决定是否启动限幅功能的，更多的还是需要设定一个限幅启动阈值。就以上例子，我撇开PS15TD处理器的限幅功能不用，接上一台普通的压限器来说明一下限幅阈值应该怎么调。一般设定压限器限幅阈值的原则是限幅阈值至少不能低于使功放达到满功率工作状态时所需的输入电平值，如果使用的是国外优质功放（使用FTC测试标准），可以将限幅阈值调至比满功率输入电平值高2dB。当功放FTC功率远大于扬声器噪声功率2倍以上时，应以功放FTC功率的2倍值（峰值功率）换算出扬声器在此功率驱动下理论上可得到的声压级，再减去扬声器实际的最大声压级，得到的数值为多余功率的电平值。设定限幅阈值时只要按照标准做法再减去这个值即可。下面我还是以NEXOPS15、NEXOLS1200和CrownMA3600VZ来具体说明。({/o3@+j+{-w3~(K功放CrownMA3600VZFTC输出功率965W（8Ω）、1325W（4Ω）$l3A1V+X:W主音箱NEXOPS15灵敏度102dB、最大声压级134dB、阻抗8Ω6s:|{1W3M超低音箱NEXOLS1200灵敏度102dB、最大声压级135dB、阻抗4Ω#w;v6aN2_/K.a0\'C3L(@Y;c/f5O,w:j.W0b(x首先算出要多大功率才能使NEXOPS15的最大声压级达到134dB。根据公式LW=S+10lgw可知。这是PS15所能承受的峰值功率，折算到噪声功率为396W，根据功放FTC输出功率2倍于音箱噪声功率的最佳功率匹配原则应选用800W左右的功放，再考虑到喇叭线上的损耗，应该使功放的FTC功率再增加200W，所以用CrownMA3600VZ，FTC输出功为率965W（8Ω）的功放去驱动PS15非常合适,功放与扬声器功率完全匹配，此时设定压限阈值应该先设定功放的输入灵敏度，CrownMA3600VZ功放有3档输入灵敏度可供选择，分别是0.775V、1.4V和26dB。1H!Y*]#c&I8F8{,~-X4a!B$M)]'e/S,x因为现在周边大多以+4dB为额定工作电平，所以我一般不会选择0.775V（0dBu），较多的会选择1.4V（+5.1dBu）作为功放的输入灵敏度。此时它代表的含义是：当功放的输入灵敏度设定在1.4V，并且功放输入增益衰减旋钮处于最大位置（无衰减），此时给功放输入1.4V（+5.1dBu）的电压电平，功放将以额定满功率（FTC所标注的功率）状态工作。功放的输入灵敏度选定后就可以开始设定限幅阈值了，当功放输入增益衰减旋钮处于最大位置（无衰减）时，限幅阈值最小应设在+5dB，此例中使用功放的输出功率是通过FTC测试标准得出的，所以应该将限幅阈值在提高2dB即+7dB。#G6L1b'~/e'})b7Y:X#v!I;h,F&z/X%S,J)v以上是PS15扬声器和CrownMA3600功放搭配时的限幅阈值设定计算方法。当NEXOLS1200超低音与CrownMA3600功放搭配时，功放的峰值功率要大于扬声器本身所能承受的峰值功率，因此这时就应该算出在功放峰值功率的驱动下扬声器理论上可得到的声压级比扬声器所能承受的最大声压级大多少，把它换算成电压电平值即可。NEXOLS1200（4Ω）所能承受的峰值功率为，CrownMA36004Ω的峰值功率为2倍的FTC功率,约为2650W,扬声器在2650W功率的驱动下理论上可以得到的声压级为S+10lgw=102+10lg2650=136.2dB。这个数值比扬声器实际最大声压级大1.2dB。在设定限幅阈值时应该减小1.2dB。同样CrownMA3600功放的输入灵敏度选择1.4V（+5.1dB）,并且功放输入增益衰减旋钮处于最大位置（无衰减）时，限幅阈值最小设在+5dB，此例中使用功放的输出功率是通过FTC测试标准得出的，所以应该将限幅阈值在提高2dB即+7dB，然后根据音箱所能承受的峰值功率情况再将限幅阈值调小1dB，最后置于+6dB。还有一点是应该引起注意的，功放的输入增益衰减旋钮是可以根据需要进行衰减的，适当的衰减还有利于整个系统信噪比的提高，当进行衰减时，旋钮衰减了多少个dB，限幅阈值就要相应的增加多少个dB。;Q0I6C/q-l8q,|8m*I$|m3H$t9L4L&c以上演出场地，使用了4只NEXOPS15作为主音箱，2只NEXOLS1200作为超低音，2只NEXOPS15作为返听，3台PS15TD处理器和4台CrownMA3600VZ功放。在声压级上4只NEXOPS15加上2只NEXOLS1200扬声器在距离其1米处可得141dB左右的声压级，换算到参考听音点的声压级为141-20lg16=116dB，高于109dB的最低要求，完全符合标准。最后在补充一点，NEXOPS15扬声器在用作返听时，由于其最大声压级相对较高，而舞台演出人员离音箱距离最远也不超过4米，有的演员距离音箱只有1米左右，因此如果以功放工作在满功率状态下计算，舞台上演员要承受相当大的声压级，因此在输入灵敏度为1.4V的前提下可将功放输入增益衰减旋钮逆时针衰减10dB左右，相应的压限器压限阈值要调高10dB。或者直接将输入灵敏度选择开关置于26dB处，输入增益衰减旋钮置于最大位置（无衰减），此时需要15dB的输入电压电平才能使功放满功率运行。(J4I:@#^*v最后，我要提一下音响系统设计中的用电量计算，这是整个系统安全稳定运行的重要前提。究竟应该怎样根据功放功率去确定总用电量的大小呢？要弄清这个问题首先要搞清楚功放总用电功率的组成。功放的总用电功率是由功放的输出功率和功放输出过程中产生的热损耗功率这2部分组成的。根据能量守恒定律可知功放总用电功率=功放输出功率+功放热损耗功率。从公式可以看出当功放的总用电功率确定时，功放的输出功率越大，功放的热损耗功率就越小，此时功放的效率也就越高，反之功放的效率就越低。功放的效率可以用以下公式来表达：功放的效率=功放输出功率/功放总用电功率×100%搞清楚了以上所讲的功放总用电功率的组成，接下来应该重点理解一下功放的2种功率消耗量状态：1/8Power和1/3Power。以下是美国顶级功放生产厂商QSC给出的原文解释：POWERCONSUMPTIONNOTE:1/8Power：withpinknoiserepresentstypicalprogramwithoccasionalclipping1/3Power：withpinknoiserepresentssevereprogramwithheavyclipping以下是对美国顶级功放生产厂商QSC给出的原文解释的翻译：功率消耗含义：1/8Power：用粉红噪声测试表示偶然限幅的典型程序，此额定值可用于大多数情况。1/3Power：用粉红噪声测试表示严重限幅的严苛程序。要值得注意的是厂商的用户手册里标注的1/8Power和1/3Power的数值是用电功率的数值，此数值可以以功率数值表示，也可以以电流的数值表示。而功放的1/8Power和1/3Power输出功率是通过功放的通道总输出功率去乘以1/8或1/3得出的。下面我根据LABFP6400功放的使用手册来详细说明一下多大的用电量才能确保该功放稳定运行。下面的表格是LABFP6400功放使用手册中的内容首先要确定这台功放所驱动扬声器的具体阻抗数值，以下就以这台功放2通道4ohms的功率作为具体例子加以分析。从上表可以看出，左半边标出的是功放的输出功率，右半边标出的是功放的主输入功率（用电功率）。上表给出的2通道4ohms1/3Power功率是1975W，1/8Power功率是900W，这2个数值就是功放在1/3Power和1/8Power不同状态下的用电功率，就以上这个例子，4000W（1/3Power的2倍）是最佳的用电量配置。但根据实际情况，这样做太奢侈，因此可以根据实际使用情况适当放松一些