一般人選擇擴音機時,首先注意的當然是輸出功率大小,但兩款額定功率相同的擴音機實際的輸出能力卻可能有分別,關於這一點主要原因是兩款擴音機在設計時所留的動態餘度不同,如果一部擴音機具有較大的動態餘度,在輸出超過額定功率少許時,不會產生明顯的削波失真,仍能保持悅耳的聲音,但一部動態餘度小的擴音機只要輸出功率一超出額定限度,立刻就出現嚴重削波,所以常聽人說有的擴音機在最強音時爆不起,而有些功率相同的擴音機卻潛力充足,其實這完全是動態餘度多少的問題。

  所謂動態餘度(Dynamic Headroom)最簡單的解釋,就是在最短時間內擴音機所能輸出的最高功率超過額定功率多少,這與動態範圍的意思不同,動態範圍是指從最小至最大的輸出功率在額定失真內的範圍,而動態餘度則指超出額定輸出以上的那段功率,包括比額定失真大的失真,二者不應混為一談。

  實際上一部擴音機的動態餘度與它的額定功率有密切關係,廠方有權選擇額定功率數值的高低,只要符合FTC的規定即可,縣在有些擴音機的說明書規格中除了額定輸出功率外,還包括一項IHF動態餘度數值,它表示該擴音機在短時間輸出時實際上可以增加的能量,並且也方便與其他標示動態餘度的擴音機比較,當然非要擴音機的輸出能力優良才肯列出動態餘度,一般廠家仍然避而不談。動態餘度是用分貝(dB)表示,一般人對分貝多欠缺認識,但如果兩部擴音機的額定功率相同,而動態餘度相差1分貝,任何人都可以聽得出動態餘度較大者具有更多的輸出潛力,同時用最大音量重播時音質較為輕鬆,發生削波失真的機會也較少。

  動態餘度既然與額定輸出功率有關,到底它們之間的關係如何?我們可以用以下的例子來解釋,例如三部動態輸出功率(Dynamic Power)均為70瓦的擴音機,甲機採用比較保守的額定功率,每邊輸出40瓦,但在到達削波點前可以輸出至55瓦;乙機額定輸出功率為每邊60瓦,但達到削波點時可以持續輸出至65瓦;丙機額定功率為每邊65瓦,但持續和動態功率最高均為70瓦,雖然這三部機的動態功率相同,但動態餘度就有分別,甲、乙、丙三部機順次為2.43dB,0.67dB和0.32dB。如果乙機的廠家認為甲機有較大的動態餘度,而覺得比自己的出品更有吸引力的話,它可以採用較低的額定功率數值,若改用40瓦,動態餘度就同樣提高到2.43dB;若再減低額定功率至35瓦,動態餘度就增加至3dB,這方面可以自由選擇。其實不論用較高或較低的額定功率數值,擴音機的能量永遠是從持續輸出超過額定功率,以及峰態輸出超出額定功率二者的餘度來顯示。持續輸出功率超出額定功率愈多,表示該機的額定功率愈保守,比較兩部擴音機,如果其他各方面均相同,那麼動態餘度愈大愈好;如果兩部機的動態餘度相同,則持續功率愈大愈好。

  一般而言,擴音機有較大的動態餘度,暗示供電器的規格也比較佳,擴音機的散熱效率也是決定動態餘度多少的主要因素,如果輸出晶體管的散熱優良,擴音機在超過額定功率時工作一段較長的時間亦不致過熱損壞,若散熱不良,輸出晶體管可能在超過額定功率後很短時間便燒毀。

  影響輸出功率另一主要因素是供給輸出晶體管的直流電壓,理想的供電器應該不論由零至最高輸出時均保持電壓穩定,如果擴音機具有這樣的供電器,瞬態訊號或持續訊號都有最高的輸出功率能力,而且負荷揚聲器阻抗減一半時,輸出功率可以增加一倍,不過一般擴音機很少能做到如此理想的供電器,通常在無輸出和輸出非常小時,供電器的輸出電壓可以接近額定最高點,同時濾波電容器不斷充電來補充揚聲器的放電,保持穩定電壓,但當輸出功率增高時,該電容器的放電量多過充電,結果導致供電器的電壓下降而影響擴音機應有的輸出,因此,如要一部擴音機輸出功率高時仍然電壓穩定,供電器的規格絕不能馬虎,在傳統式供電設計的擴音機中,我們只要看看變壓器和濾波電容器的大小已能估計出該機的輸出功率是否充足。

  擴音機的輸出是與供電電壓的平方成比例,如果電壓下降百分之三十,擴音機的最高輸出就會減少一半或3分貝,一般典型擴音機在額定功率時,較無輸出或最小輸出時的電壓減少百分之十至二十,如果要使任何輸出時電壓均不變,傳統供電方法只能採用大型變壓器和濾波電容器,另一種辦法是在供電系統中裝置穩壓器,但這種設計可能影響擴音機的動態範圍,所以有些廠家不主張用穩壓器,而是願提高變壓器和電容器的規格,結果增加了體積和重量。

  現在新的供電設計已可以不用巨大的變壓器和電容器而達成穩定的電壓,例如脈衝式供電以及磁場式與X類供電,都獲得很高的效率,使擴音機減少體積和重量,不過在設計與結構上比較傳統式供電器複雜。

  前年美國Hi-Fi協會已訂定了一項新規定(IHFA-202),擴音機除了額定功率外,還需列出動態餘度,使消費者可以做更清楚的比較。

轉載音樂與音響第105期民國七十一年三月號/擴大機輸出的動態餘度 決定最高功率的能量與失真/陸頤

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