扬声器阻抗与功放输出功率的关联

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扬声器阻抗与功放输出功率的关联



各位朋友大概会发现看功放的标称规格时，输出功率的规格不只一个数字。我们就以日本Accuphase E-270功放为例，标示的规格是：4欧姆负载 120W/每声道、8欧姆负载90W/每声道。

我们会发现两件事情：1.扬声器阻抗至少有8欧姆与4欧姆两种规格、2.输出功率是随着扬声器的阻抗而有所变化的。为什么会这样？这要回到两个很基本的物理电学公式：

P＝I×U也就是功率＝电流×电压
但I＝U/R就是电流＝电压/电阻

所以当功放输出电压固定的情况下，扬声器阻抗愈低也就是电阻愈低的，电流就会愈大，因此乘上电压之后功率也会随着阻抗的降低而提高。当然按公式的算法，阻抗由8欧姆减为4欧姆时电流倍增，理论上功放的功率应该是「倍增」的，也就是8欧姆负载时100W输出的功放，在4欧姆负载时就应该能200W输出。不过大家应该也发现实际上绝大部份的功放，都没有办法在负载阻抗减半时得到倍增的功率，这又是为什么呢？



大多数扬声器都会在背板的铭牌上标示额定的阻抗值提供使用者作为参考。

这是因为要「输出电流倍增」在功放制作上是一件高成本的事情，有两个部份会决定功放的输出电流，第一个部份是「电源」，包括电源变压器与滤波电路的容量，都会影响供电的电流；第二个部份就是输出功率晶体的电流容量，一对晶体电流不够就并联配置，需要输出更大的电流量就要并联更多晶体。但为考虑成本一般功放制作时，都不会配置在4欧姆负载时足够容量的电源与输出晶体，只是设定成在4欧姆负载时不至于过载烧机能「安全工作」的配置而已，当然4欧姆负载的输出功率还是会比8欧姆负载时稍大。



出愈大的电流，就需要并联更多的晶体管来取得足够的电流容量，否则就有烧毁功率晶体的风险。

不过如果换成真空管功放情况又不同了，真空管是电压组件工作在高电压之下，但输出电流有限不适合一般扬声器低至10欧姆不到的负载，因此都会配置「输出变压器」来进行阻抗匹配，以利与扬声器耦合。通常会在输出变压器抽出适合4、8甚或16欧姆的输出端来匹配扬声器，因为已经经过阻抗匹配，因此输出功率就不再受扬声器阻抗的影响，所以真空管机的输出功率是完全不受扬声器阻抗所影响的。
图片这是一款采用输出变压器的功放，可以见到有2、4与8欧姆三种阻抗匹配的输出接线端子，不同阻抗端子输出的功率都相同。

最后要回到扬声器本身的阻抗特性，由于喇叭单体是藉由电气讯号通过音圈所产生的磁动力与单体磁力系统互动而动作，再加上分频网络也是由电容、电感与电阻串并联构成，因此扬声器的阻抗也会随频率而起伏，阻抗高时可至数十欧姆，但低时通常仅3-4欧姆，变化相当剧烈。一般扬声器规格上标称的阻抗就是大致上最低阻抗的数值，但对于一般功放来说不论标称的阻抗是8或4欧姆负载与驱动上都不会有问题。

至于真空管功放，一般是建议依照扬声器标称的阻抗来接驳功放的输出端，但建议玩家朋友不妨也试试看将扬声器接驳在不同阻抗的输出端，比较一下音色表现的差异，再以听感上的喜好来决定要如何接驳，以取得最满意的音色表现。晶体管功放虽然没有阻抗选择的问题，但接驳扬声器务要注意避免让功放正负极输出端发生短路现象，虽然目前市面上的功放都已设有保护电路，但毕竟短路时趋近于0的阻抗是会让功放的输出晶体甚或电源过载，保护电路只是立时切断负载降低风险，所以还是尽量避免短路为宜喔！