[科普中国]-储备功率

储备功率是指音响系统所要求的功率放大器最低输出功率以上的功率部分，或达到所需要最大声压级的功率以上的功率。音响系统（一般指功放和音箱）的功率储备越大，播放出的声音越厚实丰满、底气越足、动态就越大；反之，再现强大、突变的声音效果时，听起来会有声嘶力竭和沉闷之感，在一般情况下，功率放大器的功率应超过音箱功率的1.5倍，但有时可以达到音箱功率的3倍。

经典理论关于储备功率有一个经典的“理论”，用通俗的话来讲就是：在20平米的房间，有1/20W的声功率，响度就够了，由于音乐讯号的波形很复杂，讯号中不时会出现一些暂短的但幅度很高的脉冲讯号，该讯号如被功放削波，就会出现严重的削波失真，为了防止削波失真，必须将功放的最大不失真功率加大到放音功率的5到10倍。即便如此，仍会有少量脉冲讯号被削波，因此，专业功放应有10倍以上的储备功率。

储备功率归纳起来，大致分为三个流派：一是以专家学者为代表，他们主张放音功率为RMS功率的1/5到1/10，这样可尽可能地减少功放出现削波失真；二是以音响生产厂家为代表，他们将功放的放音功率定为RMS功率的1/2左右，在此功率下放音，既可保证有1倍的储备功率又可有足够的功率来推动扬声器，还可以提高音响设备的可靠性；三是音响消费者，他们大多将音量开到RMS功率的8/10至9/10。至于功放瞬间削波失真，由于时间很短，往往并不介意，这也许是因为听音者在多变而艰辛的社会生活中学会了宽容的缘故。

标称功率在声频工程中功率放大器的主要功能是放大信号并提供负载（扬声器系统）足够的功率。功率放大器对音质的影响主要取决于输入信号能否在不失真的状态下得到放大与伟输，给负载以足够大的功率。功率放大器放大和传输的节目信号不同于简谐信号，是一个瞬时变化的复杂信号。它具有很多尖峰，它们的能量不大，但是峰很尖、很高。这此示威峰对响度的贡献很小，但对音质的影响却很大。如果发生削波，则放大的声音听起来让人感到发燥、发硬。如果只注意能量的传输（对应的量为响度），而不注意传输过程中波形的变化，那么，我们有可能听到的声音很响，但是不好听。

根据多种乐器和不同剧种节目信号的调查结果，在部分节目信号的最大均方根功率（即节目信号的峰——峰值在负载上的功率）与平均均方根功率（即节目信号在负载上的平均功率）之经为3—10，最高达12.7。如果功率放大器的额定功率对应于节目信号的平均均方根功率，那么功率放大器的最大输出功率应为其3—10倍方能保证输出信号不出现削波。这就是为什么我们选用功率放大器的功率要比放大节目信号的平均均方根功率大得多的缘由，这也是我们通常说的功率储备。

功率放大器的功率与扬声器的功率不是同一概念1。功率放大器的输出功率一般是指一定失真限制条件上的正弦输出功率。例如，厂家规定的总谐波失真为0.1%，当功放在额定负载上的输出信号达到该失真时的输出电压称为最大输出电压，用这电压来计算功率放在器的输出功率，就是功率放大器标称的输出功率，这也可以理解为该功放的最大输出功率。而扬声器的标称功率，厂家经常提供的是粉噪功率，它是指在扬声器额定频率范围内，馈给以规定的模拟节目信号，连续工作100小时而不产生热和机械损坏的功率。显然，这两个功率是从完全不同的角度作出的规定和测试的，两者是不可比的。如果厂家能提供扬声器的正弦功率（指用正弦信号作为测试信号时馈给的功率），则两者有可比性，然而，厂家一般不提供这一数据。那么，对扬声器而言，扬声器的粉噪功率与正弦功率是否有一定的对应关系呢？正确的答案是——没有！扬声器的粉噪功率和正弦功率对于不同结构，不同材料和不同规格的扬声器完全不同，后者还与频率有关。因上我们可以在声频工程中用功率放大器的功率与扬声器标称功率作比较以表征其功率储备的方法是不可取的。

在声频工程中所需的扬声器的功率与听众区所需的声压级，声源的指向特性，声源覆盖的范围以及扩声场所的声学环境等有关。而所需的功放的功率与扬声器的辐射效率，被放大的信号的特性和对音质的要求等有关，并不是千篇一律地选用1-2倍的扬声器的标称功率就能满足所有演出的需求。

音箱功率音箱音质的好坏和功率没有直接的关系。功率决定的是音箱所能发出的最大声强，感觉上就是音箱发出的声音能有多大的震撼力。

根据国际标准，功率有两种标注方法：额定功率(RMS：正弦波均方根)与瞬间峰值功率(PMPO功率)。前者是指在额定范围内驱动一个8Ω扬声器规定了波形持续模拟信号，在有一定间隔并重复一定次数后，扬声器不发生任何损坏的最大电功率；后者是指扬声器短时间所能承受的最大功率。美国联邦贸易委员会于1974年规定了功率的定标标准：以两个声道驱动一个8Ω扬声器负载，在20～20000Hz范围内谐波失真小于1%时测得的有效瓦数，即为放大器的输出功率，其标示功率就是额定输出功率。通常商家为了迎合消费者心理，标出的是瞬间(峰值)功率，一般是额定功率的8倍左右。所以在选购多媒体音箱时要以额定功率为准。

音箱的功率由功率放大器芯片的功率和电源变压器的功率两者主要决定，考虑到其他一些因素，可以算出如果变压器的额定功率是100W的话，它实际能顺利带动的功放芯片的功率要在45W以下，所以通过算音箱变压器与功放的功率关系也可以验证音箱的实际额定功率是否能达到标称值。2

用储备功率保护音箱和提高音色质量措施为了避免在功率放大器这一个单元中产生削波失真，提高音色的质量，并保护音箱的安全，就要在音响系统选用功放时留有一定的储备功率。一般家用音响系统中，储备功率选在额定功率的2～4倍，所以家庭音响系统的音量控制旋钮通常应开在相当于时钟9～12点的位置，此时音量的响度就应该感到适度。一般音量控制旋钮都不要开到12点以上，也就是不超过1/2的位置。如果这个刻度还是推不动音箱，则说明功放功率不足。

专业音响系统储备功率应选在额定功率的1.5～3倍为佳。 储备功率越大，失真度越小，噪声越低，信噪比越大，音质也就越好，但是其造价也就相对越高。所以要在经济条件允许的情况下，保证足够的储备功率。

在一些高档次的音响系统中，以及高质量的功率放大器里，都设置了很大的储备功率。例如：日本的 DENON POA—Sl 功率放大器，它的电子电路中采用50 W一只的单晶硅管，共用48只，制作了一台单声道的 Hi-Fi（高保真度）功率放大器，造价为人民币27万元。设置一套立体声音响系统，选两台POA—Sl 功放，造价人民币 54 万元。这两台功放曾在北京音乐厅举行音乐欣赏会时使用，其失真度极小，噪声极低，音色极佳，音响效果非常好。

改进一般要根据其经济实力来选择储备功率的大小，另外，在调音操作过程中也要注意以下一些细节。

（1）音响师要经常观察功率放大器的工作状态，看看是否有由于工作时间过长，功放管温度升高，功放输出功率降低，音量变小的现象。如果此时音响师提高功放的输入电平，使音频信号电平超过了功放的动态范围，就会产生削波失真，使音色变差，而且容易损坏音箱高音单元的音圈。所以在演出过程中，不要轻易地提高功放的输入信号电平，以免产生失真信号。

（2）在演出过程中，不要对功放以前的任何跨接线进行插拔的操作，这些工作应在演出以前的准备工作中完成，严禁在演出当中进行插拔信号的跨接，防止插拔连接而产生的强大的脉冲信号击中音箱的高音单元而造成损坏。

（3）在演出过程中，更换文艺节目时，要重新摆放传声器，调整传声器的距离、 高度、 角度，或者在更换传声器的型号时，应关闭此路传声器音源通道的“Fader”（混音调节器或称衰减器），以防止“咔咔”的冲击声出现。

（4）在演出过程中，经常有舞蹈节目，有时需要使用舞蹈伴奏录音带，音响师应将每一个舞蹈制作一盘录音带，不要在演出过程中进行倒带，因为倒带时输出信号中会产生尖叫声，这个高音信号会损害高音头。如果演出过程必须进行倒带时，必须关闭卡座这路通道中的“Fader”推子。

（5）音响师在演出过程中要机警、灵敏、精神集中，严格控制由于各种原因而产生的啸叫，因为这种声反馈如果不能及时、 迅速地加以控制，则会立刻烧毁音箱高音头的音圈。3

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学