扩音机扬声器配接问题

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关于扩音机扬声器怎样配接的问题,本刊最近曾经登过两篇文章(1965年第8期和第9期)。为了帮助大家熟悉掌握配接方法,这里再进一步作些讨论。

扩音机不论是定阻式或定压式输出,其负荷(包括扬声器及假负荷)应当与扩音机的输出电压、功率、阻抗、电流等四个方面条件相符合,才是达到正确匹配。但计算时,四个条件中只要有两项能够符合,也就可以了。

例如前文所举的例子中,有一台40瓦的扩音机,在它的0和8欧端子上接了一只10瓦8欧扬声器(图1),这样阻抗相符,仅是满足了一个条件,不能算是正确匹配,还必须满足功率也相符的第二个条件才行。满足了两个条件,其他条件也就符合了。这里可以通过计算来验证。

图1
图1 🔍原图 (626×368)

如图2所示,在这台40瓦扩音机的0和8欧端子上接上四只10瓦8欧扬声器,扬声器两只串联后又并联起来,阻抗仍为8欧,这样功率与阻抗均已完全匹配,满足了两个条件。电压和电流是否也匹配了呢?验算可以证实。扩音机的输出电压,按照公式为

E=\(\sqrt{P×Z}\)

式中E为输出电压(伏),P是扩音机的输出功率(瓦),Z是输出阻抗(欧)。这里E=\(\sqrt{4}\)0×8≈18伏。而10瓦8欧扬声器的额定电压则为E=10×8≈9伏,每两只扬声器串联起来接到线路上,恰恰符合要求。至于电流呢,扩音机的输出电流应为

I=\(\sqrt{P÷Z}\),

式中I为输出电流(安)。在这里I=\(\sqrt{4}\)0÷8≈2.24安,而10瓦8欧扬声器允许通过的电流为I=10÷8≈1.12安。四只扬声器分为两路,每路阻抗相等,通过电流各半,均为1.12安,所以电流也完全符合要求。

假如按照图1只接上一只10瓦8欧的扬声器,情况会是怎样的呢?上面计算过40瓦扩音机的0和8欧端子间电压是18伏,输出电流是2.24安。而一只10瓦8欧扬声器的额定电压为9伏,允许通过电流为1.12安,现在它要承受的功率为额定值的四倍,电压与电流均多一倍,当然就很容易损坏。

如果只按功率匹配,将四只10瓦扬声器全部并联或全部串联,不考虑满足另一个条件,情况又是怎样呢?四只10瓦8欧扬声器并联后的阻抗只有2欧,为机器输出阻抗的四分之一,反射到输出变压器初级也只是原阻抗的四分之一,这样就会使功率放大管的屏流加大,屏极发红,以致于损坏。如果扬声器是串联,则阻抗成为32欧,为机器输出阻抗的四倍,反射到输出变压器初级阻抗也加大了四倍,机器输出功率不变,输出阻抗加大了,输出电压也相应的提高,因为按照前面计算输出电压的公式,E=\(\sqrt{P×Z}\),Z愈大,E就愈高,这样很容易使输出变压器绝缘破坏而损坏。同样单求电压的配合也不行。10瓦8欧扬声器额定电压约9伏,两只扬声器串联起来则为18伏,这与40瓦机0至8欧端的电压相符,但是两只扬声器串联起来,阻抗为16欧。阻抗、功率、电流没有匹配,也会损坏机件。总之,只有一个条件相符,不能算是正确匹配,必须满足两个条件,才是正确匹配了。

配合哪两个条件比较简单容易呢?最好是根据扩音机的输出与线间变压器的标志来决定。电流匹配比较麻烦,很少采用。一般多用电压、功率、阻抗的配合。如果扩音机输出是定阻式,线间变压器标志的也是阻抗值,那么采用阻抗与功率匹配较为容易。如果机器输出为定压式,线间变压器标志的是阻抗值,这种情况也是采用阻抗与功率匹配较为简单。如果机器输出是定压式,线间变压器标志的也是电压值,那么采用电压与功率的匹配较为简单。又如线路不远,扬声器又是一致的,可以不必加接线间变压器来匹配,直接用串并联的方法解决。但要注意串联时电流必须相同,并联时电压必须相同。例如25瓦16欧扬声器可与12.5瓦8欧扬声器串联,因为该两种扬声器的电流

I=\(\frac{\sqrt{25}}{16}\)=12.5;8

相等。可是它们电压不一,25瓦16欧是20伏,12.5瓦8欧是10伏,不能并联接用。但可只用两只12.5瓦扬声器串联起来后,再与25瓦扬声器并联,因为此时电压已相等。如果扬声器式样多,串并联不能取得匹配时,就须加接线间变压器。如果线路远,为了减少中途损耗,最好各扬声器均加接一只线间变压器。如果机器输出功率大于扬声器功率总和,还必须加接假负荷(即电阻)来匹配。若机器输出功率小于扬声器功率总和,那就要考虑减少扬声器,以达到正确匹配。

现在再谈谈关于加接线间变压器及假负荷的方法。前面图1的例子,要把一只10瓦8欧的扬声器接到一台40瓦机的0至8欧端子上,由于功率、电压、电流还不匹配,必须加接假负荷。其加接的阻值、功率应与机器输出功率、阻抗相符合,如图3。10瓦8欧扬声器与10瓦8欧电阻串联后,再与20瓦16欧电阻并联,总阻值仍为8欧,功率40瓦,满足两个条件,说明机器与负荷已正确匹配。

图2
图2 🔍原图 (337×362)

如果由于线路远,或是扬声器经过串并联也不配合,那就应当加接线间变压器,采取高阻输出。线间变压器的初级阻抗Z\(_{1}\)的求法为:

Z\(_{1}\)=

\(\frac{扩音机输出功率P×扩音机输出阻抗Z}{使用扬声器功率P1}\)

线路中如须加接假负荷,则假负荷R的求法为:

R=

\(\frac{扩音机输出功率P×扩音机输出阻抗Z}{扩音机输出功率P-扬声器功率P}\)\(_{1}\)。

例如上面的40瓦扩音机,安装12.5瓦与10瓦扬声器各一只,可以接在扩音机的0至250欧高阻端子上,输送加接线间变压器。12.5瓦线间变压器初级阻抗为

Z\(_{1}\)=\(\frac{40×250}{12.5}\)=800欧。

10瓦线间变压器初级阻抗为

Z\(_{2}\)=\(\frac{40×250}{10}\)=1000欧。

假负荷电阻应为

R=\(\frac{40×250}{40-(12.5+10)}\)≈571欧

图3
图3 🔍原图 (561×359)

接法如图4。求出的数值如在线间变压器上没有相等的数,可以接在接近的较大数值上。假负荷电阻只要阻值合适,不论电阻本身瓦数大小,消耗在它上面的功率是恒定不变的。这里40瓦机的0至250欧端子上输出电压为E=\(\sqrt{4}\)0×250=100伏,通过假负荷的电流为

I\(_{R}\)=\(\frac{100}{571}\)=0.175安,

功率消耗则为I\(^{2}\)R=0.1752×571≈17.5瓦。故电阻可选用20瓦型的,功率小于17.5瓦的则容易发热损坏。

如果扩音机输出是定压式的,计算线间变压器初级阻抗不必换算机器输出阻抗,用下式求算较为简便。

线间变压器初级阻抗Z\(_{1}\)

=\(\frac{机器输出电压E}{^{2}}\)使用扬声器功率P\(_{1}\)。

假负荷电阻R

=\(\frac{机器输出电压E}{^{2}}\)机器输出功率P-扬声器功率之和P\(_{1}\)

仍如上例40瓦机,输出电压为100伏,配接10瓦线间变压器初级阻抗

Z\(_{1}\)=\(\frac{100}{^{2}}\)10=1000欧。

12.5瓦线间变压器初级限抗

Z\(_{2}\)=\(\frac{100}{^{2}}\)12.5=800欧。

假负荷电阻

R=\(\frac{100}{^{2}}\)40-(10+12.5)=571欧。

可见计算所得各项阻值都和以上计算相同。求得各阻值后,只要再作功率匹配,就达到正确的匹配了。

假如计算出来的阻抗与线间变压器实际数值相差悬殊时,这时需另加中间变压器来配合。例如一台250瓦定压式扩音机,输出电压为240伏,使用的扬声器如果是12.5瓦8欧,线间变压器初级阻抗应为

Z\(_{1}\)=\(\frac{240}{^{2}}\)12.5≈4600欧,

图4
图4 🔍原图 (580×225)

而线间变压器实际最高阻抗仅为2000欧,这种情况应加接中间变压器如图5。中间变压器的圈数比是

\(\frac{n}{_{1}}\)n2=4600;2000=\(\frac{1.51}{1}\),

加接一只1.51∶1中间变压器后,使240伏降到

\(\frac{240}{1.51}\)≈159伏。

159伏电压配接12.5瓦扬声器其线间变压器初级阻抗

Z\(_{1}\)=\(\frac{159}{^{2}}\)12.5≈2000欧。

这样配用初级为2000欧的线间变压器就合适了。中间变压器也可用2∶1,3∶1或4∶1的。用2∶1的,电压降为120伏,其12.5瓦线间变压器初级阻抗

Z\(_{1}\)=\(\frac{120}{^{2}}\)12.5=1152欧。

阻抗配合后,然后再作功率配合,就得到正确的匹配了。

图5
图5 🔍原图 (595×310)

没有中间变压器,也可用串联法来配合如图6。两个串联后,实际各线间变压器初级电压就只有输出电压的一半,即120伏。应配接1152欧(而不是4600欧两只串联起来每只配接2300欧,须加注意),然后再作功率配合。

定阻式输出的机器,若与线间变压器最高阻抗相差悬殊,也应加接中间变压器或用串联法来配合,方法同前。

图6
图6 🔍原图 (399×238)

假如线间变压器是用电压标志的(图7),那么只要作电压与功率的匹配,较为方便,不必再换算为阻抗了。如250瓦机器输出电压是240伏,配接125瓦8欧扬声器,将扬声器接在线间变压器次级10伏抽头上,共用20只同样扬声器,即达到正确匹配。

如果是有线广播,输送线路远达几公里几十公里,这时还要考虑线路特性阻抗,这里就不多讲了。(王万林)