论汽车喇叭的驱动原理说明上篇

　　多年前，当笔者还是杂志社小编辑时，曾听台湾某位知名汽车音响编辑说法国某家的喇叭原厂公布的效率极高，所以不用太大的功率就可以推的好听，但在此后的采访里面，总觉得这组法国名厂的喇叭搭配小瓦数功放所发出的音乐都怪怪的，尤其是歌剧中男高音好似感冒了?鼻音非常重!这一切的答案在都是在笔者从事喇叭设计相关行业之后才一一解开，原来很多人都中了原厂公布规格上的陷阱!在这篇文章中，笔者便将为您探讨有关于喇叭驱动的原理。

　　扬声器的规格密码

　　表面上来看，91dB灵敏度的扬声器可能比 87dB灵敏度来得好推。但是实际上如何还要在看他的测试条件如何后才有办法做定论。众所周知，喇叭的效率是用dB值表示，但很多人并不知道测试时必须与阻抗有关联。故效率完全相同，但阻抗不同的两对喇叭，其需求电压也不相同。例如国际正常的测试法规为1米1W，但 8Ω喇叭1W时输入的电压为2.83V，而4Ω喇叭却是2V输入电压。因此效率相同、阻抗不同的两对喇叭，接上同一台晶体后级也必定会有不同的声音表现。

　　而有些原厂公布的SPL测试数据后面的都会多个2.83V的字样，很多人都会搞不清楚这是怎么一回事。就如笔者上述所说，国际认同的测试法规为1米1W，但有些单体厂为了让自己的产品在规格上好看，因此使用了自己的测试法规，利用两倍功率2W的2.83V的电压输入单体之中，这样单体由于多了一倍功率的加持，因此显示出来的SPL数据会多出3db。而有良心的厂商多数都会把SPL是于2.83V的测试状态下写明于规格表，但其实这有点像钻法律漏洞一样，反正看的懂得也没几人，只要有标示就代表他没骗你，所以以后记得单体规格书上如果SPL有出现2.83V的字样，就记得自己扣3db起来，这样才是你通常看到的真实效率!!

　　此外世界各大单体制造厂鲜少于规格表上注明最高音压，使得消费者完全不能理解其单体所能制作出来的最大SPL能有多少。而最高音压这个数值是如何计算出来的呢??如果单体厂有公布正确的最大连续承受功率(RMS)与单体效率我们就可以透过公式换算出来，如效率85dB的某型号单体，其原厂公布的RMS为150W，利用工程型电算机套入公式计算，先将150W的数值代入log函数后乘以10取得21.7的数值，这个数值我们称为这颗单体的动态范围，再将原厂公布的效率85加上动态范围21.7就可以获得这颗单体最大音压约在106.7(dB);而正常我们安装在车上的单体都有两颗，两个单体在作动时，某些频段地波形会重叠，在物理学上产生这种现象，SPL最高会向上提升6db，因此这颗单体安装在车上之后理论上将会发出109.7dB最大音压。因此在选购时可以先计算一下，看看是否自己准备搭配的需求。

　　XC1:笔者最近设计的陶瓷覆层单体利用大音圈的设计、承受功率以及SPL都相当优异!

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　　XC2:许多厂家会在SPL部分标示2.83V/1m的规格，如果单体为四欧姆的情况下，请记得扣3dB后为真实效率!

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　　XC3:功放的输出会经过分音器而略有衰减，而衰减的多少就必须看分频网路的用料与分音阶数!!

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　　动态范围的重要性

　　动态范围(dynamic range)指的是动态范围而信号最强的部分与最微弱部分之间的电平差。对器材来说，动态范围表示这件器材对强弱信号的兼顾处理能力。在音响设备当中，动态范围和响度有关，即最小的响度到最大不失真的响度这段区域的范围。我们常听的CD是16位的，它能产生65536级SPL变化，这是理论极限。16位采样的前提下，动态范围是不可能超越0-65536的范围的。动态范围的数值以dB来表示，理论上这个数值在音响规格上愈高愈好。或许以学理上有点难懂，直接表示也就是说动态范围决定了器材所发出声音由最低到最高、最小到最大、最弱到最强、最暗到最亮的变化。音响器材动态愈大，就愈能表现由最弱音到最强音的变化，能表现出一种大气势和大落差，更容易带来“波澜壮阔”的层次变化。

　　而规格表中会标示动态范围的器材，多数都是前级的系统，如主机或EQ之类的器材;单体厂商几乎都不会注明这个规格，以避免造成争议。CD唱盘的动态甚少低于90dB，但汽车常用的6.5寸单体除非是超大音圈的设计不然甚少高于20dB。不过直接比较是相当不合理的，因CD主机的动态范围是以电压倍数的来变化，而喇叭的动态范围则是功率的计算。理论上前级的十倍放大可具有20dB的增益，但单体10W功率却换算成10dBW，而不是20dBW，原因可利用下述公式作个说明。

　　喇叭的计算公式如前所述为数值log×10，但电压、电流计算公式则是倍数的log函数乘以20，因此假设现在某前级器材有50倍的电压放大，利用公式50log×20就可以得知这组前级的动态范围为33.9dB。反过来说若以得知前级的动态范围我们也可以得出其原本的放大倍数，例如得知动态范围为20dB增益，那们利用公式反转将20(dB)÷20÷inv log=10倍(想计算者需使用工程计算机)。而喇叭的部份也能够相同利用功是反转，现假设以得知88dB喇叭的最高输出音压是110dB，换算成最高承受功率就是:(110-88)÷10÷inv log=158.4W。是不是非常简单呢，这样你再选购时又多了一个参数可以做考虑!

　　经过笔者解释之后读者应该可以清楚分辨所谓的电压增益与喇叭功率的动态范围差异，笔者在此顺便一提，为何许多厂家都未将后级功放的功率输出标为dBW??笔者认为因除了还要让消费者辛苦换算之外(且还要了解的人才有办法换算)，帐面数字也比较好看，假设今天有个功放标示再四欧姆时500W与另一个标示27dBW，你会选择哪个??但如果告诉你两者的功率可能相差无几我想您也不会相信!!

　　接下来的文章中，我们将继续探讨喇叭的动态范围与大音圈设计对于功放之间的关系。

　　XC4:前级的动态范围可透过数位式示波器来测试，图表一览无疑!!

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　　Xc5：喇叭的设计的好坏与动态范围、输出功率与SPL息息相关。

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　　Xc6：规格表中会标示动态范围的器材，多数都是前级的系统，如主机或EQ之类的器材。

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　　Xc7：汽车常用的6.5寸单体如使用小音圈设计很少动态能高于20dB。

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