技術分享|限幅器:基本概念以及設置方法

這篇文章的主旨是幫助廣大用戶更好的理解如何使用Powersoft功放DSP當中不同種類的限幅器。這篇文章所描述的內容適用於Powersoft以下產品型號:X系列,T系列,Otto/Quattro/Due Canali DSP+D系列,Mezzo系列以及Loto DSP。

  選擇合適的限幅器不是一個簡單的事情,這需要考慮到許多方面的因素;例如,可能遇到的一個難題是,如何決定啟動閾值和時間常量的數值來使得揚聲器既得到了應有的保護而又依然保持着該有的音質表現,因此對限幅器做的每一個調整都需要基於你對所保護的揚聲器組件有更加廣氾的了解,在這個基礎之上纔有可能正確使用限幅器。

  限幅處理也會被認為是某種“藝朮”處理手段,對此很多人都會有自己的觀點和理論。出於以上原因,本文只是為用戶提供關於限幅器參數設置方面的指南,以及在Powersoft的設備當中如何恰當的使用它們。

  注:Powersoft不對因誤用本文所包含的信息或者因不正確的限幅器設置而導致揚聲器或造成其他損坏的後果承擔任何責任。本文作為一個通用指南,其在實際中的具體應用取決于具體環境。

  2限幅,音箱的損坏以及功率壓縮

  在擴聲系統當中,限幅處理這一手段是用來保護揚聲器免受意外情況帶來的內部元件損坏;因此,限幅器起到的的作用是對抗那些過度的信號峰值以及過度的長期平均功率。

  需要注意的是。對揚聲器來說,限幅的手段不僅是預防突發情況帶來的損坏,它的首要功能是保証揚聲器的壽命得以延長。

  揚聲器限幅器的設計人員通常不會考慮限幅器如何施加聲染色,而是更關心是否能保護揚聲器。下面列舉了幾個限幅器在音頻鏈路中典型的應用:

  控制信號的能量

  控制信號的峰值電平

  減小信號的動態範圍

  要知道,在擴聲系統中我們處理的是功率信號(也就意味着高電壓以及強電流),那麼我們設置限幅器的主要目標就是防止揚聲器的驅動單元受到來自兩方面的損坏:

  過度拉伸:一個送入揚聲器的脈衝信號之所以能夠對揚聲器造成損坏是因為音圈過度拉伸的運動軌跡造成的,音圈的振動幅度已經超出了物理的限制範圍。這種情況下,與音圈相連的振膜會發生形變或破損。過熱:向揚聲器長時間傳遞高功率信號有可能會引起揚聲器內部部件(比如銅線繞制的音圈、線圈架、磁鐵、懸挂部件以及紙盆)溫度過高。由此帶來的另一個影響則是功率壓縮,這在低頻揚聲器當中尤為明顯。功率壓縮是由於音圈內部阻值升高所導致的功率下降,進而導致感知響度的下降。圖2:線圈過熱

  3限幅器的種類:RMS、Peak和Clip

  使用兩種類型的限幅器可以避免機械及溫度上的變化給揚聲器所帶來的損坏:

  RMS限幅器:RMS限幅器的作用是當過大的功率被長時間持續的施加在揚聲器上時,保護揚聲器免受高溫導致的損坏。溫度的升高會導致揚聲器內部過熱,甚至燃燒起來。設計者應該知曉揚聲器在安全範圍內能夠承受的 長期功率(AES額定功率)。一個使用RMS限幅的有趣方法是通過揚聲器線圈溫度來觀察揚聲器工作溫度升高時阻抗曲線的峰值如何發生變化。

  在圖3中我們能夠看到阻抗曲線與溫度之間的關係:綠色的曲線為揚聲器內部溫度處在26℃時測得的,意味着揚聲器內部組件處於“涼爽”的狀態。橘黃色的曲線為揚聲器內部溫度處在38℃時所測得的。我們能夠看到,當揚聲器內部溫度開始升高時,峰值阻抗數值會變得比之前更高且在頻率上會有少許偏移。因此,實時監控阻抗的變化可以在一定程度上判斷揚聲器內部溫度是否上升,這可以幫助我們對揚聲器實施保護。

  對揚聲器驅動單元極限的全面了解可以使我們將揚聲器的工作溫度保持在一個安全的數值範圍內,這樣不僅可以避免不必要的設備損坏,而且也能將揚聲器維持在一個“線性的”工作區當中,不會出現功率壓縮的情況