菜鸟发一点对扬声器Q值的理解，请高手指正，兼请教相关的一个胆石问题

赵雷

小弟菜鸟一枚，最近想DIY音箱，自己瞎琢磨得出对喇叭的一点理解，发出来求高手指正。

因为不爱看书，基础知识薄弱，我的描述和采用的术语可能都不准确，请大家包涵。

首先说这个Q值。不知道这个值的定义是什么，不过感觉是和二阶系统里面的阻尼比ζ相反的一个东西。在二阶系统里能耗环节比其他两个储能环节对整个系统起的作用的大小决定了系统的阻尼特性。能耗环节大，储能环节小，就是阻尼比大，Q值小，储能环节中储存的能量会比较快的被能耗环节消耗，系统振动容易停止，幅频特性比较平坦；反之就是阻尼比小，Q值大，能量在比较长的时间内在两个储能环节中反复转换，被能耗环节消耗得慢，系统振动起来不易停止，幅频特性在谐振频率处会有峰。

说回喇叭。一直知道喇叭有机械Q值、电Q值和总Q值这三个Q值。之前一直不求甚解，前两天出差没事瞎琢磨，好像想到了它们直接的关系。

首先喇叭的机械系统是一个典型的二阶环节，第一个储能环节是振动系统的惯性（储存动能），第二个储能环节是悬挂系统的弹性（储存弹性势能），能耗环节则是各种摩擦损耗。这个系统的传递函数应该可以表示为（驱动力到振盆移动速度）：



其中m是振动系统质量，c是粘性阻力比率，K是悬挂系统劲度系数（不知道用的字母是不是正确）。这个式子里m和K的值决定了谐振频率，c决定了Q值。c越大，Q越小，反之亦然。

在喇叭接到放大器之后，实质的等效电路应该是功放输出电平、喇叭直流电阻和喇叭反向电动势组成的闭合回路（忽略音圈漏感……应该是漏感吧，我认为），电路比较简单我就不画了。这时整个系统的信号图应该是：



Ui是信号源电动势，R是线路内阻（信号源内阻加上喇叭直流电阻），i是音圈电流，Kf是电磁感应力系数，F是电磁感应力，v是音圈移动速度，Ke是感应电动势系数，e是喇叭反向电动势。这个系统的传递函数是：



可以看到分母里s平方项系数和常数项没变，说明谐振频率没变；s项系数变大了，说明Q值降低了，而且R越小Q降得越低，说白了就是电阻尼的作用，在特定的喇叭下，功放的输出阻抗越低，电阻尼的效果就越明显。

实际喇叭参数里，机械Q值一般都很大，而电Q值则比较小且与总Q值接近，所以电阻尼的作用还是占主要的。

说到这里，这个电Q值时怎么定的？我猜应该是设信号源为理想电压源，也就是说信号源内阻为0，我上面式子里的R等于喇叭直流电阻时的Q值或者说阻尼特性。

于是这里就引入我的一个疑问请高手解答：如果我上面这句话猜想是对的，那么根据喇叭Qts设计音箱得到低频端预期响应，前提是使用输出阻抗足够低的功放。如果使用石机或者三极管胆机，可能能够得到设计预期的响应。但是使用多极管胆机（或是前几年流行的电流反馈石机）时，功放输出阻抗比较大，这时电阻尼作用可能变得比较弱，实际的低频响应可能会变很多。

我用LSPCAD模拟了一下。用我手头的一只S6.5的实测参数，调到二阶巴特沃兹响应的闭箱时SPL是这样的：



串上一只10欧电阻，得到的响应变成了这样：



要真是这样的话那多极管胆机就差太多了啊，真的是这样吗？

okk

通常胆机输出端接有大环路负反馈，实际输出阻抗都是较低的。

赵雷

回复 2# okk

叩谢o版回复。

不过我印象中胆机的环路反馈都比较浅，一般都在几个dB的样子，对内阻的降低应该还是有限的。我前段做过一台6V6单端。6V6工作点附近的内阻就有几十K的样子，即便加个几dB的环路反馈，对于5k的负载阻抗，阻尼系数也只有零点几，好像情况也不乐观。

不过我说这些也都是基于我自己的猜测和一些简单的仿真，还是求高手们指点！

asterkao

回复  okk

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不过我印象中胆机的环路反馈都比较浅，一般都在几个dB的样子，对内阻的降低 ...
赵雷 发表于 2013-3-20 20:15

Tube Amp. out 8 ohm to  crossover ( low pass or ....filter ) to Speaker
實際系統上每一級都是8Hz~20kHz AC signal 的連續阻抗匹配包括cable.
級 與 級之間......要共軛阻抗matching.