閉路迴路系統


為什麼大多數重低音喇叭無法精確地重現音樂呢?其中一個主要的原因是喇叭單體失控了。傳統的重低音喇叭是一個開路迴路系統,而在直藕伺服重低音喇叭中的伺服迴授電路會形成閉路迴路,其結果對音盆的移動有一定程度的控制和精準度,它無法使用其他方法來解決。

傳統的重低音喇叭本身有相當多的限制來阻止它產生真實的原音,這是因為傳統的重低音喇叭是一個開路迴路系統。放大器僅能保證在送出訊號時,訊號是低失真的。放大器的輸出與重低音喇叭單體之間有一對喇叭導線,導線的阻抗就變成是放大器與負載間的隔離器,阻抗越高,隔離就越高。

Open loop non-servo subwoofer

圖1.0 - 傳統的重低音喇叭 - 開路迴路圖
上圖顯示傳統的重低音喇叭單體接收來自放大器的輸出,但沒有迴授電路。

喜歡使用粗大喇叭線的玩家會認為,使用大尺寸線材可讓負載獲得到更多的控制,然而現實情況是,線材本身的阻抗並不能決定隔離度,相反地,是線材與音圈總阻抗決定了隔離度。

為了能更明白地解釋這一現象,我們可以假設重低音喇叭單體是一個理想單體,且音圈沒有任何阻抗,很明顯,線材與音圈總阻抗就等於是線材單獨的阻抗。如果喇叭單體是理想的,且無失真,那隔離不會構成任何問題。然而,當喇叭產生失真時,它會產生失真電流,這失真電流會形成音圈與喇叭線材之間的壓降,它就變成是一個額外的失真來源。

總而言之,開路迴路的傳統重低音喇叭會受下列失真所苦:

  1. 記憶效應(機械和熱)。
  2. 頻率響應會受音圈的溫度和信號電壓所影響。

非伺服重低音喇叭的頻率響應會受喇叭的Thiele/Small參數影響,而這參數會隨著信號的電壓變化而改變,這種依賴於T/S參數的現象對音質有極大地損害。例如,開孔式重低音喇叭的單體為了能有所謂「正確」的總品質因數(Qts)值,廠商在音圈上往往會使用過多的銅導線。這種作法不僅會因為磁隙的擴大而削弱音圈的運動強度,它也會增加音圈的重量與電感值,這樣的設計會降低聲音的品質。如果對音質有影響,為什麼廠商還要繼續使用這樣的技術呢?因為單體是使用在非伺服重低音喇叭上,只要字面上有好看的Qts值,就能說服客戶去認為這是對的喇叭單體設計,而不管它們是如何做的。

直藕伺服重低音喇叭

下圖顯示直藕伺服放大器與喇叭單體之間的連接方式。有個伺服(或速度)迴授訊號從喇叭單體回傳至放大器而形成一個閉路迴路系統,本系統可以讓音盆的運動速度保持線性,而不僅僅只是放大器的輸出修正。在任何時候,只要音盆速度信號偏離預期值,放大器就會調整其輸出以作為彌補,其結果是,這樣的安排可以減少失真的發生,這在開路迴路系統中是無法做到的。

Direct Servo closed loop

圖1.1 – 直藕伺服重低音喇叭的閉路迴路圖
上圖說明直藕伺服重低音喇叭的迴授所形成的閉路迴路。

對喇叭T/S參數的低敏感性正代表輸出的一致性與低失真。

Direct Servo closed loop

圖1.2 - 直藕伺服重低音喇叭的頻率響應圖 - 2.1立方英尺的密閉式箱體

Direct Servo closed loop

圖1.3 - 直藕伺服重低音喇叭的頻率響應圖 - 4立方英尺的密閉式箱體
請注意,頻率響應與前圖一致,代表伺服的校正可用在不同容積的箱體。

上面的圖表(分別為2.1立方英尺與4立方英尺密封箱體)不是模擬出來的值,而是我們DS1200型號的直藕伺服重低音喇叭近距離測量的值。對傳統的重低音喇叭來說,這兩條曲線可能有很大的不同,這意味著頻率響應本因變於箱體尺寸(正比於箱體容積大小)。然而在伺服迴授的閉路迴路裡,我們重低音喇叭的頻率響應在不同容積的箱體中幾乎一模一樣,這清楚地展示閉路迴路伺服電路有校正的能力。因為喇叭單體的調教與箱體大小的調教結合成整體的調教,上述的測量可證明伺服閉路迴路的效果可大幅減少調教時的衝擊。雖然喇叭單體的非線性可視為音盆位置(或偏移)的調教變數,但上述的測量說明伺服閉路迴路有減少失真的能力,其結果是在同一個時間裡,有一致的頻率響應與低失真。

對我們每一個型號的重低音喇叭,我們建議使用一定的箱體容積,以避免音盆過度偏移。該建議可放寬至+/-10%,而不影響喇叭的頻率響應。

至頂