谁说声音大就一定费电?

来源 :微型计算机·Geek | 被引量 : 0次 | 上传用户:yinzhg01
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  多媒体音箱的音量越大,功耗是否越高?对于这一问题,大多数普通的消费者,就是一些老道的G eek也是一口给出了肯定的答案:“当然,音量越大,功耗越高!”于是,有些爱走极端的Geek成为了“葛朗台”,使用时甚至不敢将音量调节超过50%,好端端的一台多媒体音箱硬是被他搞得“阳痿”。对于这样的答案,这样的行为,愤怒的《Geek》不禁要问上一句:“音量越大,功耗越高”的答案一定正确吗?真理是否掌握在大多数人的手中是需要实践来检验的!
  
  
  三款多媒体音箱的功耗测
  
  30年前那场有名的大讨论告诉我们,实践是检验真理的唯一标准!即便是到了今天,它对于G e e k也同样适用—为了检验“音量越大,功耗越高”,我们将用事实说话,让海韵Power Angle在0%、50%、70%与100%音量条件下,对纳伟仕S A-308、轻骑兵X20与漫步者R1900TⅢ这三款多媒体音箱进行了实际功耗的测量。在测量过程,我们采用A X-煲箱宝宝这款软件生成1000H z的正弦波,由创新X-F i声卡在最大音量条件下输出。然后将三款多媒体音箱的音量分别调节到0%、50%、70%与100%,用Power Angle查看它们在这4个音量条件下的实际功耗,以此来检验“音量越大,功耗越高”。
  
  
  P.S.
  为什么选择这3款多媒体音箱?
  
  这三款多媒体音箱可不是《Geek》头脑发热随意选择的,而是根据市场上多媒体音箱的实际情况,认真选出的最具有代表性的多媒体音箱。其中,S A-308售价不足50元,它与同类型的多媒体音箱被市场上众多D I Y商家称之为“木质音箱”,代表了市场上最低端的多媒体音箱。而X20则代表了专为笔记本电脑、M P3/M P4播放器设计的便携式多媒体音箱,近几年随着移动产品在市场上的升温,有着不俗的销量。最后,已经更新到第三代、市场上的中流砥柱—R1900TⅢ更是代表了市场上的中高端多媒体音箱。
  
  从海韵Power Angle对三款多媒体音箱的测量数据来看,我们可以轻易发现以下两种音量与功耗的趋势:
  
  对于该趋势,S A-308与R1900TⅢ的测量数据就是典型的例子。在50%音量条件下,它们的功耗分别为3W与13W,与在0%音量条件下的3W与11W相比,功耗增加并不大。而在70%与100%音量条件下,它们的功耗增加却相当明显—S A-308由7W增加到了8W,R1900TⅢ则由21W增加到了惊人的27W。从以上的分析中,我们发现这两款多媒体音箱的确如同许多朋友所讲的—音量越大,功耗越高。
  
  对于另一款多媒体音箱X20的测量数据,我们可以看到它在50%音量条件下,功率由0%音量条件下的2W增加到了4W;而50%、100%音量条件下,这款多媒体音箱的功耗完全没有变化,始终保持在5W。从这样的测量数据中,我们如将0%~50%音量条件下增加2W的功耗变化忽略不计,那么X20音量就可以代表一种全新的趋势——音量变大,功耗相同。
  
  经过对以上两种趋势的分析,传统的观点已经被无情的事实摧毁。多媒体音箱并不一定只是音量越大,功耗越大,还可能出现音量变大,功耗相同的情况。于是,新的问题就随之而来了—什么原因造成了两种音量与功耗的趋势?
  
  造成两种不同趋势的原因
  
  一般情况下,我们调节多媒体音箱的音量时,功耗的确会随着音量的增大而增加,但实际情况比想象的要复杂得多—实际功耗不仅与音量的大小有关,而且还与多媒体音箱内置功率放大器的效率有关。我们常说结构决定性能,既然要考查多媒体音箱内置功率放大器的效率,就必须从功率放大器的结构分析开始—它的结构不仅会影响多媒体音箱的音质,而且还对多媒体音箱的功耗起决定性的作用。
  根据功率放大器中晶体管的工作状态不同,功率放大器通常被分为5类:A类、B类、A B类、C类与D类功率放大器。其中,A类(甲类)、B类(乙类)和A B类(甲乙类)功率放大器都工作在放大状态,而D类功率放大器工作在开关状态。除此之外,由于C类功率放大器不能直接放大模拟音频信号,故不在本文涉及的范畴内。
  
  A类功率放大器
  
  
  A类功率放大器结构最为简单,具有输入-~输出线性好等优势。不过,由于A类功率放大器偏置电压较高,晶体管始终处于放大状态,静态电流大,静态损耗高。简单点讲,哪怕你将多媒体音箱的音量调至最小,它也会消耗掉不少的电能。理论上,A类功率放大器的效率最大只有50%,而实际产品效率只有25%左右,大半的电能都变成了热能。A类功率放大器最明显的特点是散热片面积很大,只有少数疯狂的桌面Hi-Fi发烧友才会去购买,所以这类产品在多媒体音箱市场上并不多见。
  
  B类功率放大器
  
  B类功率放大器采用推挽式互补对称结构,通过两只晶体管轮流导通,分别放大模拟音频信号的正负两个部分。采用这种结构的功率放大器不仅可以消除静态损耗,而且能将用电效率大幅度提高。但是,由于晶体管存在死区电压,使得B类功率放大器存在严重的交越失真,音量较小时信噪比很低或根本听不到声音。因此,这种类型的功率放大器在多媒体音箱中极少应用。
  
  AB类功率放大器
  
  
  作为B类功率放大器的改进方案,AB类功率放大器通过增加少量元件等措施给两只晶体管提供一定偏置电压的方法,消除了交越失真。因此,AB类功率放大器的线性度接近A类功率放大器,在保证较好音质的同时,极大地降低了功耗。因此,AB类功率放大器在多媒体音箱中应用得最为广泛。
  
  D类功率放大器
  
   D类功率放大器也被称作PWM功率放大器,是一种以节约电能作为出发点的设计。D类功率放大器的前置IC将音频信号调制为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,藉以控制功率放大器部分的晶体管以相应的频率饱和导通/截止,功率管输出的调制信号经低通滤波器去除高频信号后驱动扬声器发声。D类功率放大器因其晶体管处于饱和导通或截止两种状态,自身损耗极小,效率可达90%以上。
  通过对以上4类功率放大器的分析,我们知道A类、B类与A B类功率放大器由于晶体管内阻的影响,输出电流随输入电流增长的同时,晶体管自身消耗的电能也随输出电流的增大而增加。其中A类功率放大器的功耗最高,B类功率放大器功耗相对最低,而A B类功率放大器则介于前两者之间。不过,B类功率放大器由于存在严重的交越失真,并不适合多媒体音箱。所以,“音量越大,功耗越高”在采用A类或A B类功率放大器的多媒体音箱上是成立的。而在另一方面,D类功率放大器的晶体管由于只会处于饱和导通或截止两种状态,无论音量大小,功耗几乎相同。因此,“音量变大,功耗相同”在采用D类功率放大器的多媒体音箱上是成立的。这样,我们在回答“多媒体音箱的音量越大,功耗是否越高?”时,就有了第二种答案——还有“葛朗台”不敢将多媒体音箱的音量调节过50%吗?虽然D类功率放大器有着自身损耗小,效率高的优势,但是由于电路相对复杂、制造成本较高,过去在多媒体音箱上应用得较少,只在一些汽车音响或便携设备中采用。现在,随着制造成本的不断降低,采用D类功率放大器的多媒体音箱在市场已经逐渐多了起来,如轻骑兵X20、漫步者M12采用的都是D类功率放大器。当然,并不是所有的多媒体音箱厂商都会告诉你它们采用的功率放大器类型。如果想了解你的多媒体音箱是“音量越大,功耗越高”,还是“音量变大,功耗相同”我们的答案是:你最好按照我们的方法进行一次测量!
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