音响系统中设备间连接的阻抗关系（上）

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音响系统中各设备之间的连接有一个阻抗关系问题，通常很多人将其称为阻抗匹配，但是这里所称的阻抗匹配与经典的阻抗匹配概念之间差别甚远，其实笔者以为称为阻抗配接也许更恰当，下面就阻抗配接问题谈一点看法。

1 相关基础理论

在音响系统中，从传声器输出，经过调音台、周边设备到功率放大器输入为止，设备之间的信号传输均属于信号电压传输。按照电路原理，可以将前一级设备（信号输出设备）看作信号源，后一级设备（信号输入设备）看作负载，于是其等效电路如图1所示。

图1 信号源内阻和负载电压分配

E——信号源的开路电动势，V；Z0——信号源等效串联内阻抗，Ω；ZL——负载阻抗，Ω；UL——负载上的电压，V。

负载阻抗ZL上的电压可用式(1)求得

由于一般音频设备输出级的耦合电容器的电容值都选得较大，以保证低频响应，所以可以把信号源等效串联内阻抗看作是纯阻性的电阻R。同理，一般音频设备输入耦合电容器的电容值也选得较大，所以一般情况下，可以把输入阻抗也看作是纯阻性的电阻R，于是可将式(1)改写成式(2)

由式(2)可知，在信号源开路电动势相同的情况下，负载阻抗越大，源阻抗Ro越小，则负载上得到的电压UL越大。也就是说，后级设备的输入阻抗越高，前级设备的输出内阻越低，则后级设备可以得到的信号电压就越高。

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2 设备连接的阻抗关系
信号源的源阻抗，输出阻抗，信号源内阻抗表达的是同一个内容。所谓信号源输出阻抗就是信号源内部对信号输出的阻碍力，或者说阻碍的程度，实际上是指对信号电流输出的阻碍程度，就像水流流过的路径—水管，水管的粗细、水管内壁的光滑程度、水管的弯曲程度等都对流经水管的水流畅通程度有影响，水管管径越细则对水流的阻力越大，水管内壁越粗糙则对水流的阻力就越大，水管越直对水流的阻碍程度越小。对于电路中的电流来说也存在着阻力问题，设备的输出阻抗就是从设备的输出端往里看所呈现的阻抗，但是这句话很多人都不很理解其意思，其实就是设备对流出的信号电流的阻碍程度，阻碍程度越大则输出阻抗就越大，反之，对流出电流的阻碍程度越小则输出阻抗就越小。在音响系统中除了前后两端的传声器和音箱以外，其余的每一台设备都有电压信号输入端和电压信号输出端。从设备的输入端看进去呈现的阻抗称为输入阻抗，它反映了对流入设备输入口的电流的阻碍程度；从设备的输出端看进去呈现的阻抗就是设备的输出阻抗，它反映了设备内部对从设备输出口流出电流的阻碍程度。从图2中可以看出，一套音响系统由很多台音响设备组成，音频信号从前一级设备的输出口输出，然后流入后一级设备的输入口，信号的通路就是前一级设备向后一级设备传送电压信号，从传声器输出开始逐级往后传送，直到功率放大器的输入为止，均属于信号电压传输，当然电压传输效率越高越好，要做到电压传输效率高，则从式2可知，要求前级设备的输出阻抗越低越好，后级设备的输入阻抗越高越好。


图2 一套音响系统中的一路信号传输路径示意图

3 输出阻抗和输入阻抗对信号传输的影响
事实上，任何事情都有其两面性，对输出阻抗和输入阻抗来说也有其两面性，从提高电压传输效率来说希望前级设备的输出阻抗越小越好，但是从另外的角度来说设备的输出阻抗过于小，在出现输出端被意外短路的情况下，也许由于输出电流太大而导致设备的输出器件损坏。所以不少厂家在设计设备时，有意识地在输出端电路中串接一定阻值的电阻，以使该设备输出端被意外短路时输出电流不致太大，从而保护内部的输出器件。例如大部分调音台的输出口的输出阻抗选择为150Ω（如YAMAHA的MC2404、MG32、MR842等）或75Ω（如声艺的LX7、SM20、SPIRIT 8、live4、Digita1324、RMld、 SlOs等），又如周边设备的dbx231频率均衡器的输出阻抗是平衡输出为100Ω，不平衡输出为50Ω，dhx 166压限器的输出阻抗是平衡输出为120Ω，不平衡输出为60 Ω，dbx 223分频器和dbx286专业处理器的输出阻抗是平衡输出为200Ω，不平衡输出为100Ω等，都充分说明了厂家为了设备输出端在被意外短路时得到保护，有意识地在输出端串接了电阻来限制输出电流。对于下一级设备的输入阻抗达到规定的不小于10kΩ的情况下，假定前一级设备的输出阻抗达到200Ω，对于电压传输效率的损失是很微弱的。按照公式2计算可得电压传输系数达0.98，负载上得到的电压非常接近于源电动势的大小，或者说电压传输效率非常接近于1。
从输入阻抗的角度来说，理论上按照公式2的分析可知，下一级设备的输入阻抗越大，则电压传输效率越高。同样，对于输入阻抗高低也有两面性，一方面，输入阻抗高有利于提高电压传输效率；另一方面，输入阻抗高，则输入端产生的噪声电压会大，从而降低了信噪比。

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