還是功放和音箱那些事情

聲學公開課自習室 VIP  講師

2022-01-12瀏覽 5772次

很多初學者，死活不理解【功放】的原理

什么放大倍數，電壓增益，功率，阻抗，看到就頭暈，網上各種各樣的教程，越看越頭暈，越看越不懂，就是感覺寫東西的人老牛逼了，知道各種各樣的專業術語，自己一個也看不懂。

     作為一個熱心腸的物理課代表，心中總有一個理想，無論飛越多少千山萬水，無論歷經多少磨難，就是想讓大家都能懂，用不一樣的視角，去重新理解這個世界。

    寫這篇文章，我已經做好了“被噴”的準備，為了廣大的初學者們能夠秒懂，被噴就被噴吧，那些諷刺的語言你就來吧，我只想讓大伙兒看清真正的物理世界，真正的邏輯思維。

    做好準備了嗎？

    首先，我們要用不一樣的視角，要有一個清晰的邏輯。如果你對以前學的東西念念不忘，被那些專業術語嚇屎嚇尿，那你不要看了，不如轉行，或者老老實實的自己當好老板，事情就讓年輕人去做好了。

     第一步，我們首先認為功放就是一顆電池，音箱就是一只燈泡。

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我知道噴友此時，有東西要噴的，不管怎么樣，你先這樣認為就好，讓他們去噴。

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      那么這個電池有個MAX的電壓，比如5號電池，一節電池是1.5V的對嗎？  臥槽，這么簡單誰不知道啊！

      我們就把1.5V的這個電池當成一個功放，

//那也太不像了吧？先按照這個思路好嗎，不要管其他的！

   現在拿一顆小燈泡接上，燈泡亮了，我們認為：

   電池=功放

   燈泡=音箱

//但是，他們明明就不是啊，這根本就不對吧！

這個叫做：類比思維，把一些復雜的東西，類比到生活中我們深刻感知的一些事物中。研究物理的常用思路，國內外各種物理相干書籍論文，比比皆是。如《揚聲器制作手冊》，《聲學基礎》等等等等

    那么，現在，我出個簡單的題目：燈泡的阻抗是 8歐姆，電池是1.5V，請問燈泡此時此刻的功率是多少？

    答：功率=電壓×電壓÷電阻=1.5×1.5÷8=0.28125瓦特

        簡直太簡單了，智商受到了極大的侮辱！

    再來一次，又一問：還是那個燈泡，阻抗是8歐姆，現在，1.5V的電池用2顆串聯，1.5+1.5=3V（我們知道，兩節電池串聯起來就是3V），問：燈泡此時此刻的功率是多少？

    答：功率=電壓×電壓÷電阻=3×3÷8 = 答案懶得算了

        注意，這個時候就把電壓改成3就好了，可見電壓升高了，功率就增加了，是吧。

       太簡單的吧，智商又被侮辱了一次。

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     那么，‘噴友們’就會說了，燈泡怎么可能只有8歐姆呢,而且燈泡在亮和不亮的狀態下，阻抗是不一樣的。用燈泡比喻實在不好吧？

     是的，是我故意的，原因是：初學者對‘燈泡’有好感，對‘電阻’認知不夠親切，燈泡在現實生活中常見，容易理解一些，電阻是一個不常見的東西，初學者甚至沒有見過電阻的都有。 那么，你可能會說，這樣的人不適合做這行。

    如果你已經是一個高手，你有沒有希望身邊有一些高水平人才，共同合作，如果希望，那么就要靠自己努力傳播知識，如果你不希望，那么你是個自私的人，事業一定不成功。

     這里我強烈建議，物理高手多看歷史，人文，不要自私自利，多分享，少噴，學習管理，擴大格局。

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     那么燈泡也是有個功率的對吧，比如‘5瓦’的燈泡，對不對

5瓦，是什么意思呢？

      意思就是，ZH不要超過5瓦，比如，它是5瓦的，我給它6瓦，它可能會燒掉，但是，我給他4瓦，它就不會燒。

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噴友們，又來了，我知道你們又要說什么，燈泡不亮的時候功率更大，反而容易燒，好了好了，我們暫時為了讓初學者理解，先不要講這些好嗎，。燈泡的感覺很親切，很有畫面感。用電阻來形容，我怕別人看不懂。

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    總結一下，‘一個東西’標  “5瓦”，就是說，【當前所給功率】不得超過5瓦。     5瓦是【MAX承受功率】

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當然良心廠家制造，超過一點點也不會有問題的

黑心廠家制造，不到5瓦就燒焦了。

我們這里不討論產品制造的問題好嗎，你懂的！先當它是一個理想的狀態。分辨產品好壞，那是另外一個故事了，我的直播已經講過一次了，傷害了不少廠家，得罪了不少黑心的老板，他們現在恨不得扒了我的皮，吃了我的肉。

另外，我現在直播轉到了斗魚，不在映客了。斗魚房間號：6204235

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    什么叫做【當前所給功率】

   比如：你用一節1.5V的5號電池，接到8歐5瓦的燈泡，那么當前所給功率就是  

         【當前所給功率】=1.5×1.5÷8=0.28125瓦

這個1.5V就是【當前所給電壓】

   我勒個去，算法和剛剛不是一樣的嗎？0.28125瓦，這就是【當前所給功率】那 5瓦是什么？你可以暫時理解為，5瓦是【MAX承受功率】。

   【當前功率】（后文中省‘所給’兩個字）是0.28125瓦，沒有超過【MAX承受功率 】5瓦，因此燈泡不會燒掉！

     【當前功率 】 < 【 MAX承受功率】   //就不會燒

    再來一個總結：

1.【一個用電的東西】標5瓦，就是這個東西的【MAX承受功率】。

2.它的【當前功率】，是要通過【當前電壓】和【電阻】計算出來的。

3.【當前功率】不要超過【MAX承受功率】就好了。

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噴友們又要搬出RMS來了，稍等片刻，RMS等會再來

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   那我已知這個燈泡是功率是：5瓦，阻抗是：8歐，能不能反推出，最多可以接幾顆電池呢？

                    //如果你問這個問題，說明你很聰明？

 請看這個式子，歐姆定律的轉換公式：我知道80%看不懂英語，哈哈哈哈，所以我翻譯過來了，呵呵。

   //此時此刻，你是不是，也發出了：呵呵

  邏輯轉換   MAX承受電壓=根號下（MAX承受功率×阻抗）

   帶入數據    MAX承受電壓=根號下（5×8）=6.32 V

   因為電池是1.5V的 所以  把6.32÷1.5=4.2顆

   因為電池是一顆一顆的，沒有零點幾顆，所以尾數去掉，就是4顆

   那么，這個5瓦，8歐的燈泡最多能接 4顆1.5V的電池（串連），再多接一顆電池，它可能會燒掉，可能，可能會燒，它MAX能承受6.23V的電壓。

   是不是，再一次侮辱到你們智商了呢？簡單到惡心想吐，有沒有。

   那么，假如有一個音箱，是500瓦，8歐，請問，MAX承受功率，MAX承受電壓分別是多少？

   答：MAX承受功率=500瓦     //直接把500瓦拿過來了，重視！

          MAX承受電壓 = 根號下（500 × 8）= 63.2 V

臥槽，簡單到吐了，真特么簡單！！

    再來一道練習題：一個音箱是 350瓦16歐，請問，這個音箱MAX承受功率，MAX承受電壓分別是多少？  答案我就不說了，因為簡單到等會我又要吐。

【根號下】這個東西應該還有同學不曉得的嗎？就是【開平方】。百度應該有的。

接下來

      我們又要認識一下什么是【功放的功率】

    功放標  8歐 2×600瓦  是什么意思？

就是 這個功放有2個通道，每一個通道 接【8歐的東西】的時候，能夠MAX的釋放出600瓦的功率。

  那么是不是，功放一打開，每一個通道就能釋放600瓦功率？當然不是拉，傻瓜都知道，它后面接的音箱沒有放出聲音的情況下，功放幾乎不輸出功率，音箱聲音很大的時候功放輸出的功率才會比較大。

              功放放出的聲音是大小變化的，因為音樂在變化

            宏觀上：大多數歌曲音樂分成很多段落，有些段落，聲音激昂壯闊，有些段落，聲音委婉輕柔

             微觀上：音樂里面的每一毫秒，電壓值起起伏伏。大起大落，密集的跳變。

那么

    功放的輸出功率是變化的，對吧！  對的

    我們不知道它‘當前輸出功率’是多少，對吧！對的

    這臺功放的每一個通道，MAX輸出功率是600瓦，對吧!   對的

總結：   8歐 2×600瓦的功放

      這臺功放有兩個通道，每個通道當前輸出功率是實時變化的，我們認為，它接【8歐的東西】的時候，MAX能夠釋放出600瓦功率。

    功放的當前輸出功率是變化的。

    我們不知道它‘當前輸出功率’是多少。

    這臺功放的每一個通道，MAX輸出功率是600瓦。

     實時的具體輸出多少功率，鬼知道，因為它是變化的，但是MAX能夠輸出多少功率，我們知道，600瓦，在【接8歐的東西】的情況下。

    一般情況下，一般情況下，一般情況下，功放有一個peak燈（或者是clip燈），當這個燈亮起來的時候，說明，此時功放達到MAX輸出功率，即600瓦。

三大反問再來一波：

  功放的輸出功率是變化的，對吧！  對的

  我們不知道它‘當前輸出功率’是多少，對吧！對的

  這臺功放的每一個通道，MAX輸出功率是600瓦，對吧!   對的

    這個peak燈（或者是clip燈）也不是常亮的，只是偶爾的跳一下，對嗎

那么，它只是偶爾跳一下的輸出達到600瓦，對把，它不是時時刻刻都是600瓦對吧！  

它不是時時刻刻都是600瓦對吧！  

它不是時時刻刻都是600瓦對吧！  對的，對的，不是時刻都600瓦。

    那我接4歐的東西呢，怎么算？

    答，我也不知道，因為缺少條件，它只講了8歐情況下，沒有講4歐，所以我不知道，要去問廠家哦。

都是要靠廠家提供的，我不是算命的。

    如果廠家只提供了  8歐2×600瓦這樣的數據，你讓我告訴你4歐多少瓦，這個算不出來，因為我目前還沒有學《算卦》，前面說過玄學領域我是不擅長的。玄學領域里面我就是個狗。

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這個時候，‘噴友’又要來了，我是又要防噴友，又要把事情給廣大初學者講清楚，注意：我們這里僅僅只考慮 功放輸出功率，不考慮功放自身消耗功率，

這個MAX輸出功率，是RMS功率，我們只考慮理想狀態，不考慮它怎么來的，我知道噴友們會說，這個功率要考慮多少Hz，多少失真度下，多少負載情況下，測量MAX電壓，但是，你這不是給初學者看的東西，功放的制造，自然有人去做，自然有人去講，我們講的是終端用戶的操作問題，是基礎原理，沒有基礎原理，你就是把古今中外，上下5000年講一遍，他們還是不會懂的，懂了的人自然不需要你去說。

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   那么，我想問，你這個600瓦要怎么樣才能釋放出來呢？

   把聲音開大一點唄，這個問題是不是賊簡單

   把哪個聲音開大啊？

   1.功放電位器打到MAX，2.功放輸入的信號開大

   會不會爆炸，不會的，怕死你就趁早轉行，你那雙水靈靈的小眼睛死死的盯著功放那個peak燈（或者是clip燈），但小眼睛不要被它亮瞎了，燈一跳那么功放輸出就是600瓦。

三大反問再來一波：

  功放的輸出功率是變化的，對吧！  對的

  我們不知道它‘當前輸出功率’是多少，對吧！對的

  這臺功放的每一個通道，MAX輸出功率是600瓦，對吧!   對的

    好的，我現在拿一個300瓦8歐的音箱，接到一個2×600瓦8歐的功放上面去，因為只有一個音箱，所以另外一個通道，我們不考慮先，對把，功放的兩個通道是獨立的，我們認為兩個通道是互不相干的。

/******噴友說，不是獨立的，橋接狀態下，兩個通道可以聯合，就算stereo狀態下還要考慮通道分離度等等等，哎，無語了，我認輸*****/

    那么你就會問，現在把功放電位器開到MAX，然后輸入信號慢慢加大，此時小眼睛看到功放正在跳紅燈了，證明功率已經輸出達到了600瓦，但是，音箱只有300瓦，會不會燒啊。

請看下圖：

      功放輸出音樂信號，是變化的，它不是每時每刻都是600瓦，對嗎？

       一個只有300瓦的音箱，偶爾去到600瓦，它到底會不會燒呢？

      答案是：憑良心。

                    如果，音箱廠，標300瓦的音箱，它自己做了老化實驗，是這樣做的，用一個300瓦的粉紅噪聲，峰值因數是6dB，連續的播放2小時，/*或者更久的時間，當然這個時間不少于一個數，你說多就多少，噴友喜歡摳細節。*/   音箱沒燒掉，說明音箱可以耐得住300瓦6dB峰值因數的粉噪。

音樂的峰值因數 大多數都在12dB 左右，做得太小了，就不好聽了，沒動態了。

那么峰值因數是什么呢？？？？？下圖的【峰值】，是指：電壓MAX值

我們看一個實際的把

 【注意：峰值因數越小，這個聲音越兇猛】

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   紅色這個波形對應的音樂，我是播放了 Good 4 Nothing翻唱McFly歌曲《DONT STOP ME NOW》 高潮時候的一個小片段，另外Good 4 Nothing是我挺喜歡的一個朋克樂隊，節奏比較兇猛，曲調直來直去，歌聲聲嘶力竭。  ******************************************/

說這些有什么意思呢？

   我們現在再來看一看 6dB峰值因數，300瓦的粉紅噪音，再看一下，它到底是個什么鬼？

已知這個粉紅噪聲是6dB的峰值因數，這是什么意思呢？

就是說，峰值（對數形式）-RMS值（對數形式）=6dB

     那么，峰值（電壓值）÷ RMS值（電壓值）=2

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這是怎么算出來的？  

有這個式子可以了解一下  

                峰值因數=20×Lg（峰值電壓/RMS值電壓）

（或者）  峰值因數=峰值（對數形式）-RMS值（對數形式）

看到”對數“兩個字就煩，什么什么呀，看不懂了！

換兩個字，你可能就懂了

                峰值因數=20×Lg（峰值電壓/RMS值電壓）

（或者）  峰值因數=峰值（dB單位）-RMS值（dB單位）

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這個粉紅噪聲是300瓦，怎么說呢？

     首先，你要指定：被測音箱的【阻抗】，阻抗是多少，我也不知道，廠家提供的

      比如廠家提供 被測音箱 阻抗=8歐，用300瓦 6dB峰值因數的粉噪做功率實驗，持續2小時，音箱沒有燒掉，也就是，通過了老化實驗。

問題又來了：

       怎么確定粉噪就是300瓦呢？我們一般只能測到【電壓】，用電壓表測電壓啊，【功率】是不能直接測到的，首先計算一把：

            電壓=根號下（功率×電阻）=根號下（300瓦×8歐）=48.98V

// 沒錯，又是這個破公式，倒來倒去的

這個48.98V電壓，是什么玩意？算這個干什么？

          48.98V就是當前這個粉噪的電壓啊，用48.98V電壓的粉噪，給8歐的音箱，那么音箱可以達到300瓦。

        峰值因數何干之有？

那你告訴我，這個48.98V是峰值電壓，還是RMS值電壓呢？

給你3秒

1。。。。

2。。。。

3。。。。

答案是：48.98V是RMS值電壓！！！！！

             也就是用48.98V的RMS電壓的粉噪（6dB峰值因數的粉噪），給到音箱，N小時后，不燒掉，那么說明，這個音箱有300瓦【連續功率】。

猜對了嗎？

那，接下來，你知道意味什么了嗎？

對，大膽一點，不要怕！勇敢的說出來！

意味著，這個通過了300瓦6dB峰值因數粉噪老化的【音箱】，它實際上，可以瞬間承受48.98V 電壓的兩倍（粉噪情況下），也就是97.9V 。

如果換算成功率的話

     功率=電壓×電壓÷阻抗=97.9×97.9÷8=1200 瓦

      300瓦的音箱，可以承受瞬間1200瓦的功率，真的嗎？

真也是真的，同時也時水煮的，信不信？？？？？

我們又忘記一個事情了，RMS值是沒有方向的，還記得嗎？沒方向那又怎么樣呢？RMS到底是什么個情況？

//////上圖看懂的，留言打個1

這下你知道為什么了嗎，不公平啊，RMS值是正負方向相加，得到總和，峰值是一半邊啊。所以說是水煮的，這句話先放到這里，沒想明白，先不想了。

我現在來看看功放的功率怎么測！

      首先，讓功放播出一個正弦波，比如1000Hz，當然ZH每個頻率你都檢測一下，只要你有足夠的時間，不過我猜想：你沒有！

那就看1000Hz好了，【功放的功率是用正弦波的確定的】

正弦波的峰值因數是3dB，【注意：峰值因數越小，這個聲音越兇猛】

如果  一個功放標注600瓦8歐，深入理解是什么意思呢？

        就是，播放正弦波來檢測，無論播放什么頻率（當然，靠近20，20K這些頻率可以放寬一丟丟啦，畢竟耳朵聽不見了），輸出音量盡量開到MAX，但都還是一個完整的波形，沒有削波，并且失真度小于一個數值（具體我就不知道這個數值是多少了，沒時間查，問一下設計功放的工程師就知道了），此時，我們把這個正弦波的電壓測出來，當然，測出來的是RMS值。

       600瓦的功放 播放出正弦波，MAX RMS電壓 測出來，不出意外應該是：電壓=根號下（600×8）=69.28V

等等，等等，600是功率，8是怎么來的，沒說啊，8是8歐的意思，8歐到底從哪里來的呢？？？？？

    其實：就是   當你在給功放播放正弦波的時候，功放后面要接點東西把：

      不接東西=空載

      接8歐的電阻=8歐負載

      接4歐的電阻=4歐負載

      接2歐的電阻=2歐負載

就是說 ：功放接8歐的負載，播放出正弦波，MAXRMS電壓（很多條件我就不一一說明了，好吧，反正你又不是設計功放的）測出來=69.28V，

那么，我們認為，這臺功放的功率=69.28×69.28÷8=600瓦（8歐的情況下）

簡潔標明方法：  8歐600瓦  

提問，拿著這臺功放，去播放6dB峰值因數的粉噪，接8歐的東西（這個東西功率很大很大，大到沒什么功放燒得掉它），這個粉噪開到MAX，功放能輸出的MAXRMS電壓是多少呢？功放能輸出的MAXRMS功率又是多少呢？

算法如下：

     思路，都是8歐姆情況下，功放輸出的【峰值電壓】不變

      因為，正弦波是3dB峰值因數，600瓦是MAXRMS值功率，69.28V是MAXRMS值電壓

         先算出峰值電壓是多少（8歐下的）

         3dB=20×Lg（峰值電壓/RMS電壓）=20×Lg（峰值電壓/69.28）

里面之有一個未知數，所以拿下  【峰值電壓】

    怎么算，看好了

           峰值電壓/69.28 = 10的（3/20）次方

           峰值電壓 = 69.28 × 10的（3/20）次方 = 97.8V

    //都是8歐姆情況下，功放輸出的【峰值電壓】不變

好的，現在目光轉移到粉噪，6dB峰值因數

  6dB=20×Lg（峰值電壓/RMS電壓）=20×Lg（97.8/RMS電壓）

里面之有一個未知數  又可以拿下 RMS電壓

看好了    

             6 = 20 × Lg（97.8/RMS電壓）

            97.8/RMS電壓 = 10的（6/20）次方 

                                            //后面一堆東西算出來=2 

            97.8/RMS電壓 = 2

            RMS電壓 = 97.8 ÷ 2 =  48.9 V      //算出一個

            RMS功率 = RMS電壓×RMS電壓 ÷ 阻抗 

                            = 48.9 × 48.9 ÷ 8  = 299 瓦（約300瓦）

也就是，拿著這臺 8歐600瓦的功放，去播放一個峰值因數為6dB的粉紅噪聲，最多輸出300瓦的功率

那放音樂會怎么樣呢？

音樂峰值因素更大，所以，放音樂的時候，一臺600瓦的功放，輸出的功率低于300瓦

因此  一臺600瓦的功放，播放音樂，給一個300瓦的音箱，只要功放不亮clip燈（peak燈），音箱肯定燒不了，就算你播放粉噪，也燒不了。

當然，功放音箱，這些東西都是正確方法標它的參數的。