技术分享|限幅器:基本概念以及设置方法

这篇文章的主旨是帮助广大用户更好的理解如何使用Powersoft功放DSP当中不同种类的限幅器。这篇文章所描述的内容适用于Powersoft以下产品型号:X系列,T系列,Otto/Quattro/Due Canali DSP+D系列,Mezzo系列以及Loto DSP。

  选择合适的限幅器不是一个简单的事情,这需要考虑到许多方面的因素;例如,可能遇到的一个难题是,如何决定启动阈值和时间常量的数值来使得扬声器既得到了应有的保护而又依然保持着该有的音质表现,因此对限幅器做的每一个调整都需要基于你对所保护的扬声器组件有更加广泛的了解,在这个基础之上才有可能正确使用限幅器。

  限幅处理也会被认为是某种“艺术”处理手段,对此很多人都会有自己的观点和理论。出于以上原因,本文只是为用户提供关于限幅器参数设置方面的指南,以及在Powersoft的设备当中如何恰当的使用它们。

  注:Powersoft不对因误用本文所包含的信息或者因不正确的限幅器设置而导致扬声器或造成其他损坏的后果承担任何责任。本文作为一个通用指南,其在实际中的具体应用取决于具体环境。

  2限幅,音箱的损坏以及功率压缩

  在扩声系统当中,限幅处理这一手段是用来保护扬声器免受意外情况带来的内部元件损坏;因此,限幅器起到的的作用是对抗那些过度的信号峰值以及过度的长期平均功率。

  需要注意的是。对扬声器来说,限幅的手段不仅是预防突发情况带来的损坏,它的首要功能是保证扬声器的寿命得以延长。

  扬声器限幅器的设计人员通常不会考虑限幅器如何施加声染色,而是更关心是否能保护扬声器。下面列举了几个限幅器在音频链路中典型的应用:

  控制信号的能量

  控制信号的峰值电平

  减小信号的动态范围

  要知道,在扩声系统中我们处理的是功率信号(也就意味着高电压以及强电流),那么我们设置限幅器的主要目标就是防止扬声器的驱动单元受到来自两方面的损坏:

  过度拉伸:一个送入扬声器的脉冲信号之所以能够对扬声器造成损坏是因为音圈过度拉伸的运动轨迹造成的,音圈的振动幅度已经超出了物理的限制范围。这种情况下,与音圈相连的振膜会发生形变或破损。过热:向扬声器长时间传递高功率信号有可能会引起扬声器内部部件(比如铜线绕制的音圈、线圈架、磁铁、悬挂部件以及纸盆)温度过高。由此带来的另一个影响则是功率压缩,这在低频扬声器当中尤为明显。功率压缩是由于音圈内部阻值升高所导致的功率下降,进而导致感知响度的下降。图2:线圈过热

  3限幅器的种类:RMS、Peak和Clip

  使用两种类型的限幅器可以避免机械及温度上的变化给扬声器所带来的损坏:

  RMS限幅器:RMS限幅器的作用是当过大的功率被长时间持续的施加在扬声器上时,保护扬声器免受高温导致的损坏。温度的升高会导致扬声器内部过热,甚至燃烧起来。设计者应该知晓扬声器在安全范围内能够承受的 长期功率(AES额定功率)。一个使用RMS限幅的有趣方法是通过扬声器线圈温度来观察扬声器工作温度升高时阻抗曲线的峰值如何发生变化。

  在图3中我们能够看到阻抗曲线与温度之间的关系:绿色的曲线为扬声器内部温度处在26℃时测得的,意味着扬声器内部组件处于“凉爽”的状态。橘黄色的曲线为扬声器内部温度处在38℃时所测得的。我们能够看到,当扬声器内部温度开始升高时,峰值阻抗数值会变得比之前更高且在频率上会有少许偏移。因此,实时监控阻抗的变化可以在一定程度上判断扬声器内部温度是否上升,这可以帮助我们对扬声器实施保护。

  对扬声器驱动单元极限的全面了解可以使我们将扬声器的工作温度保持在一个安全的数值范围内,这样不仅可以避免不必要的设备损坏,而且也能将扬声器维持在一个“线性的”工作区当中,不会出现功率压缩的情况