图1 闭环示意图
阻尼系数的优点
阻尼系数是喇叭的阻抗与放大器的输出阻抗两者的比例,这表示放大器能够有效开始和停止喇叭圆锥体振动的控制程度,尤其是在较低频率及瞬时期间。高阻尼系数的放大器一般可重现较精准的低音响应。
闭环放大器的输出阻抗相当低,因此阻尼系数相当高。在闭环系统中,增加电压输出可使反馈补偿放大器的输出电阻电压降低(输出阻抗的电压降幅越大,针对总和节点提供的反馈越少,因此输出电压就越大)。增加输出电压的效果等同于减少反馈放大器的输出阻抗 [1]。
为了进一步了解低输出阻抗如何更有效地控制喇叭,我们需要先了解喇叭的运作方式。假设有三个周期的 80Hz 触发模式信号传导到喇叭的终端,信号传导到终端时,会驱动电流通过发音圈而产生电动势(EMF)使喇叭圆锥体振动。理论上,一旦信号中断,喇叭会立即停止在休止位置。不过,由于在系统中增加了电能,因此必须在喇叭圆锥体停止振动前消耗或减弱电能。喇叭有两种阻尼:1) 透过喇叭悬吊及隔膜空气负载进行的机械式阻尼;2) 透过喇叭磁性进行的电子式阻尼。机械式阻尼的属性与喇叭架构及所用材质有关,而电子式阻尼的属性则直接受到放大器阻尼系数的影响。
信号中断后,喇叭会开始振动,此时会产生阻尼反向电动势( EMF),而使喇叭圆锥体停止振动。此电动势( EMF)会产生电流,经由放大器的输出阻抗从其中一个终端流向另一个终端。阻抗愈小,电流愈大,因此阻尼电动势 (EMF) 就会愈强。概括来说,低输出阻抗可产生较大的反向电动势( EMF)电流,使得振动的阻尼越强。
图2显示以 80Hz 触发模式信号驱动重低音喇叭经过三个周期的闭环放大器 (洋红色) 及开环放大器 (红色)。其中的峰间振幅为 28V,而 80Hz 信号接近重低音喇叭的共振频率。在图3中,可清楚看出闭环放大器减弱振动的速度比开环放大器快。除了阻尼较强之外,闭环放大器也能够比开环放大器更快开始喇叭圆锥体振动。
图 2:80Hz 省电模式的三个周期