怎样使用扬声器

业余爱好者从事扩音机等制作时，常常遇到各种不同阻抗和不同口径的扬声器，怎样正确使用这些扬声器呢？下面就来谈谈几个有关问题。

扬声器是放大器的电路负载，它的阻抗大小和放大器能输出多少功率有着密切的关系。为了能正确选用阻抗合适的扬声器，先要弄清楚放大器的输出功率与扬声器阻抗及电源电压之间的相互关系。

在半导体放大器里，放大器的输出功率P和扬声器的阻抗R\(_{L}\)、功放管上所加的电压Uce以及电源电压E\(_{C}\)之间的关系如下所述：在无输出变压器功放级（OTL或OCL电路，如图1），P=U\(^{2}\)ce／2R\(_{L}\)=KE2C／8R\(_{L}\)；在有输出变压器的功放级（如图2），P=U\(^{2}\)ce／2R\(_{L}\)=KE2C／ZR＇\(_{L}\)，R＇L=（\(\frac{N}{_{1}}\)N2）2·R\(_{L}\)，N1为输出变压器初级线圈的半边圈数，N\(_{2}\)为次级圈数。

由于有功放管的饱和压降、发射极电阻R\(_{E}\)上的压降和输出变压器初级线圈电阻的压降等，使得管子实际上所得到的有效电压Uce比E\(_{C}\)／2（见图1）或EC（见图2）要低一些。为简化起见，用K来表示总的压降折扣系数。K大约在0.6～0.7之间。

上述一些公式说明，放大器的输出功率与负载阻抗成反比，在OTL和OCL放大器中，若电源电压固定，选用低阻抗的扬声器就能输出大的功率，而增高阻抗则会使输出功率减小。现在国家标准已经统一规定了扬声器的阻抗为4、8、16欧等几种，于是就可以根据输出功率的需要和电源电压的条件来选定扬声器的阻抗。例如，普通使用6伏电池的便携式收音机，只需要200～300毫瓦的功率就够收听，输出如用OTL电路，采用8欧阻抗正合适；在9英寸电视机中，电源电压为12伏，需要功率为600～700毫瓦左右，如采用OTL电路，需选用16欧扬声器。如果制作大功率的OTL电路，若还采用8欧扬声器，就必须提高电源电压了。

在有输出变压器的功放电路中，由于改变初次级圈数比也能改变负载阻抗，故选用扬声器阻抗有较大的灵活性。

在业余制作条件下，如扬声器的阻抗不太符合要求数值怎么办？遇到这种情况，只要明白上述公式的关系就可以预知其后果和补救方法，从而作到灵活运用。例如，像图1那样的OTL电路，资料中原定的扬声器的阻抗为8欧，电源电压为40伏，设K=0.6，则P=KE\(_{C}\)\(^{2}\)／8RL=0.6×402／8×8=15瓦；若改用16欧扬声器，阻抗大了一倍，则输出功率也要降低50％，只有7.5瓦了。这时是否可用，要看实际情况。如果室内不大，平时实际放声功率很小，那么也就够用了，这时的功放管当然更安全，其它也没有什么问题。如果收听房间较大，功率不够用，需要既采用16欧扬声器，又保持输出15瓦功率，则因扬声器阻抗增大了一倍，电源电压必须提高\(\sqrt{2}\)倍，即变为40×2≈56伏才能满足要求。这时要考虑两方面的安全问题：其一是功放管的耐压够不够，即电源电压是否超过了每只管子的BV\(_{ceo}\)；其二是滤波电解电容器的耐压够不够。如果上述两方面的耐压不成问题，那就行了。要不然，只好将电源电压限制在元器件的耐压所能承受的程度，此时输出功率只好略小些了。

反过来，如果上述例子扬声器的阻抗改用4欧，则放大器的输出功率将增加一倍，这一点是好的，但此时要考虑到功放管的安全问题，要检查一下功放管的最大集电极损耗功率P\(_{CM}\)会不会超过允许值，散热片够不够大。如果不会计算，可用手摸摸功放管，看长时间内烫不烫手，若只是温热，便可以使用。若太热，则需加大散热片或降低电源电压。另外还应考虑的一个问题是：当扬声器的阻抗较低，管子工作于大电流状态时，有的管子由于性能不好，hFE降低，于是会引起顶部失真（如图3）。一般的管子最好工作在电流较小、电压较高的情况下，而不宜在电流较大、电压较小的状态下工作，这是因为两者的输出功率虽然在一定范围内都可以相同，但后者失真较大，到了一定范围，输出功率并不随负载阻抗的减小而线性增加了。

在电子管收音机或小型扩音机里，通常采用6P1、6V6、6P14等束射管或五极管，它们的特性和半导体管不一样，其最佳负载范围较窄（手册中都有规定），例如单管甲类为5千欧左右，双管甲类推挽为10千欧左右，应用低阻抗的扬声器时，必须用输出变压器将阻抗变高到最佳负载值。当输出变压器圈数比确定后，扬声器的阻抗也不能随便成倍的改变，否则会显著地使输出功率减小并且失真增大。如果原来配用的扬声器是4欧，现要改用8欧，则必须将输出变压器的次级圈数增加到原来的\(\sqrt{2}\)倍。

有人想把两套单管甲类放大器合拼起来，像甲类推挽那样，加大一倍功率而接用一只直径较大的扬声器，是否可行呢？回答是肯定的。问题仅在于两个输出变压器的次级如何联接以及扬声器的阻抗如何选用。输出变压器的次级有并联和串联两种可能的接法，见图4（图中R\(_{佳}\)为功放管单管最佳负载阻抗；R单为单管原配扬声器阻抗）。如果输出变压器的圈数不改动，又要保持放大器的工作状态不变，即两管仍然各得到最佳负载，则不难证明，两个变压器次级并联的接法所需要的扬声器的阻抗，与原配单管的一样；如果次级改为串联，则扬声器阻抗应为原配单管时的4倍。此外，应注意两个次级线圈的相位不要接反，以免输出相互抵消，这只要实际试听一下声音大小就可判别清楚。

普通圆锥形纸盆扬声器的直径大小，主要是决定扬声器所能承受的标称功率，以及所能放出的最佳频率，而和放大器本身能输出多大功率毫无关系。一般说来，纸盆直径越大的扬声器，所能承受的功率越大，能放出的低音越好。附表中列出了一些常用国产扬声器在各种直径时的标称功率和最低放音频率的大致规律。但是各厂的出品是有不少差异的，最好具体查看各厂说明书来选用。标称功率和阻抗两项规格一般都写明在扬声器磁体所贴的商标纸上。

从表中可知，选用不同尺寸的直径，其意义在于扬声器承受不同的功率，以及需要放送什么程度的低音。如果房间不太，收听时功率则不是主要问题，只是要求低音应丰富一些。要求将声音逼真重放，理论上一般认为要有20～20000赫，实际上只要能做到50～15000赫就已经非常好了。倘若能使φ250～φ300毫米的扬声器真正发挥其作用，低音就会很丰富，家庭中常用的φ165～φ200毫米的扬声器也能达到满意的程度。但是，表中扬声器所能放出的最低频率，必须是将扬声器装置在大的障板上或合适的大音箱里才能实现。普通不大的台式收音机，低音的放送能力已受到很大限制，对于便携式和袖珍式收音机，其低音比起将同一扬声器装在大箱子里差得就更多了。因此，没有音箱配合，光选用大直径的扬声器是没有意义的。一个没有配置合适大音箱的大扬声器，往往不如具有合适大音箱而直径比它小一些的扬声器来得好听。

因为扬声器的直径和放大器本身能输出的功率大小无关，也就是说，只要阻抗一样，不论多大直径的扬声器同放大器联接后，放大器能输出的最大功率都一样，因此，不必担心将大扬声器接到小功率放大器时会不会把放大管损坏（有人确实这样担心过），无非是推动扬声器的功率小一点，劲头不足，声音开大了放大器的输出功率已经饱和，产生严重的波形切顶失真而已。反之，如果小扬声器接到大功率放大器里，那就要考虑扬声器的安全问题，这是因为相差太大了会将扬声器损坏。一般说来，放大器的最大输出功率最好是扬声器标称功率的2～4倍左右。这样推动扬声器的劲头较足，而扬声器在短时间内承受这样大的功率尚不会损坏，平时正常放音时的输出功率总是比放大器最大输出功率小得多，不大会超过扬声器的标称功率。

近来流行的气垫式扬声器，纸盆边缘用橡皮或塑料等做成，习惯上也叫橡皮边扬声器，低音较好，一个φ165毫米的这种扬声器可以同普通纸盆的φ200毫米扬声器比美，而且只要一个不大的密闭箱就行了，其体积可以比通常扬声器箱小得多。但这种扬声器的灵敏度较低，与普通纸盆的相比，要加大推动功率到十倍左右才有好的效果。(文尚)