LS3 5A扬声器的效率、阻抗与动态●梁中锷●2003-06-16经由十余年来多次的接触,我发现消费者在选购扬声器时,常会询问:它的效率是多少?阻抗是多少?但却鲜有人问:它的最高音压是多少?音响史上确实有几款著名喇叭以低效率闻名,例如Rogers的LS-3/5a及AR-3a。
二十年前,当我还是杂志社小编辑时,曾亲眼所见,国内音响名师林宜胜先生,谈到3/5a时,脸上竟泛起一阵神光说:它的效率其低!但当日在板桥陈正修先生(音响闻人,早已移民旧金山)家里,有三对小喇叭的试听比较,3/5a上阵还不到五分钟,就被另外一位音响闻人高真民先生一阵xxx给开骂、炮轰了下来!更早之前,那时只有LP没有CD,我到上扬唱片公司买唱片。
在挑选唱片时,觉得背景音乐怪怪的,男高音Domingo怎么感冒了?鼻音这么重!问清楚后,才知一切都是「闷葫芦」3/5a搞的鬼─当时Rogers喇叭是由上扬公司进口销售。
我对3/5a的恶感就是这样而来,没想到全球闻名的BBC-3/5a,竟然是个「闷」葫芦。
等到试作DaLine后,才知BBC并未将KEF单体性能发挥极致,LS-3/5a的好处只是体型小、售价低,难怪有人会卖了3/5a换用我的DaLine传输线喇叭。
道理很简单,依3/5a低音单体B-110之规格计算,根本不能装在那么小的音箱里!这点有必要说明,其实英国BBC并非不会设计喇叭,而是为了携带方便,不得不将喇叭音箱设计得很小,这是没办法的妥协。
当初BBC是想设计出比例为十分之一的喇叭,这样测试的方法比较简单,也比较便宜,于是就诞生了LS-3/5a。
低效率喇叭确实曾风光过,但CD开始逐渐流行后,就有人对低效率喇叭抱着怀疑态度,名乐评家、莹升公司负责人曹永坤先生,就曾经说过CD的高动态会自然淘汰低效率喇叭。
晶体管机的瓦=真空管机的瓦经过20年,CD系统已渐趋成熟,但低效率喇叭依然存在于市场,而且低效率=高音质的观念好像并未动摇;直到最近这几年才有了些许改变。
真空管又回头了,老厂新厂纷纷出笼,但管机后级的输出功率普遍比晶体机低。
有音质至上,非WE300B不用,而且还只要单端不要推挽。
300B做单端只有7至8W 左右的输出,7W能推什么喇叭?当然,也有人用不到10W的管机后级推ATC喇叭─那是有声音,却无法呈现ATC应有的动态。
古早时代的Altec、JBL、EV…等大型落地式喇叭都是高效率,因为它们的亲蜜伙伴就是管机。
所以当管机推Altec A7「剧院之声」时,气势就大大的不同,有谁能说管机后级没啥动态?Watt就是Watt、瓦就是瓦,所以管机的7W差不多完全等于晶体机的7W─差异性是管机有输出变压器,输出功率较不易随负载阻抗变化而改变。
因此若有人说管机的7W比晶体机的7W够力,那是无稽之谈,因为事实的真相是:晶体管机的7W,大多时候会比真空管机的7W够力,绝不骗你。
有两个特例,一是OTL无输出变压器管机后级,另一就是著名的LS-3/5a小喇叭。
喇叭的效率是用dB值表示,但与阻抗有关联。
故效率完全相同,但阻抗不同的两对喇叭,其需求电压也不相同。
因为8Ω喇叭的1W是输入2.83V电压,而4Ω喇叭的1W是2V输入电压。
因此效率相同、阻抗不同的两对喇叭,接上同一台晶体后级也必定会有不同的声音表现。
扩大机输出功率|8Ω负载|4Ω负载───────────────────────1W--2.83V--2V 2W--4V--2.83V 3W--4.9V---3.47V 4W---5.66V---4V 10W---8.95V---6.33V 4Ω喇叭的需求电压虽然比8Ω低,但需求电流却比较高,以4W 输出为例,8Ω喇叭是0.7A,而4Ω喇叭则吃1A电流,因此大家都说低阻抗喇叭比较难推。
dB是分贝,它的计算式会因功率或电压、电流之倍数会有所不同,喇叭的效率是以功率计算。
我们现在以阻抗变化甚大的某喇叭为例,说明大多数情况下,7W的晶体机的比7W的真空管机来得有力─重点就是低抗时的电流。
喇叭阻抗│晶体管机功率│真空管机功率8Ω--7W--7W 4Ω--14W---7W 2Ω--28W---7W只要驱动电流够,晶体机的输出功率会随着喇叭阻抗的降低而提升,故不只是7W 而已。
但管机有输出变压器交连,功率不随喇叭阻抗变动。
所以此时是不是晶体机的7W比真空管的7W够力?这就是最简单的奥姆定律。
3/5a既是低效率又兼高阻抗具恒阻特性的喇叭并不多,因此当喇叭阻抗猛往下降时,管机就可能使不上力,所以管机后级推Dynaudio喇叭比较不容易发出好声,因此时喇叭欲吃电流,但真空管却是电压组件,无法提供电流;可是换成LS-3/5a就不一样了。
3/5a阻抗|晶体机功率|管机功率───────────────────────15Ω--3.7W--7W 11Ω--5W--7W 8Ω---7W--7W 7W的晶体机接上第一代3/5a就只剩大约3.7W,接第二代3/5a也不过是5W;可是管机就一直维持7W输出。
故遇到3/5a这对高阻抗喇叭时,管机的7W就比晶体机的7W来得够力。
因此就晶体机言,高阻抗喇叭较不好推。
但为何3/5a的阻抗会高至11~15Ω?它采用的KEF T-27A高音单体及B-110A低音单体都是8Ω。
这就是诡谲之处,依KEF单体规格设计分音器及音箱,不必讶异,你会发现LS-3/5a根本是错误的设计!若是高阻抗再加上低效率,那这对喇叭铁定难伺候,偏偏3/5a就有这种特性。
因此有人用大power推它,但3/5a又吃不下大power,功率太高就容易将它的低音推到触底─它的KEF低音单体没啥动态。
现在我们来看看喇叭效率与扩大机功率的关系,比对的喇叭是LS-3/5a及Klipsch的Klipschorn,从下表就可看出低效率喇叭较难伺候。
Klipschorn大喇叭│LS-3/5a小喇叭──────────────────────────104dB/1W--81dB/1W 107dB/2W--84dB/2W 110dB/4W--87dB/4W 113dB/8W--90dB/8W 116dB/16W---93dB/16W 119dB/32W---96dB/32W 122dB/64W---99dB/64W--?125dB/128W--?---102dB/128W--?第一行104dB与81dB是两款喇叭的标称效率,3/5a的99dB打个?号,代表3/5a 根本无法承受64W连续输入,因低音会触底,50W连续输入就已是最大值。
而Klipschorn喇叭在1W输入时,就得到104dB的音压,这是LS-3/5a打破头也无法做到的事。
至于125W加个问号,那是原厂公布Klipschorn最高连续承受功100W,故当128W连续输入时,Klipschorn也会不了。
由于Klipschorn的效率高达104dB,若扩大机的讯号杂音比(S/N)不够高,那不用转音量旋钮,喇叭就会发出恼人的嘶声和哼声。
对于扩大机的残留杂音及哼声,高效率喇叭倒是具有明察秋毫的效用。
3/5a的效率到底是多少?本文假设它是81dB,记忆中好像也是。
但1995年10月号Audio年鉴上,KEF 3/5a的效率注明是85dB,阻抗则仍维持11Ω。
最令我大吃一惊的是:这对小喇叭竟然飙涨到US50一对!老天,KEF 3/5a有这种身价吗?如果它有1450美金的音质,那我也毫不脸红,传输线设计的DaLine一对卖2400美金!可惜卖到现在,DaLine喇叭已全数售罄。
81dB/W/m绝对是低效率,美国Apogee以生产平面式喇叭闻名,它的Duetta.2只有78dB/W/m,由于效率过低,被评为「反应迟钝」,非得用每声道250W的大power推不可。
注:英国KEF及Celestion这两家喇叭公司早就出售股权,目前的老板是香港商,因此改变营运方针;KEF高音单体T-27及低音单体B-110皆已停产。
不论有什么改进,3/5a的最高音压却仍不及Klipschorn的基本标称效率。
再计算「标称效率」至「最高音压」的范围,3/5a大约是18dB,而Klipschorn大约是21dB。
这里透露着两点,一是以300B单端每声道7W管机推Klipschorn喇叭,它的表现绝对会比40W×2的晶体后级推3/5a喇叭来得轻松自在、有魄力。
第二点则有赖大家共同研究,是不是高效率也同时代表高动态?若果真如此,曹永坤先生就有先见之明。
准此原则,吾人当选用高效率喇叭,这样后级输出功率不必动辄数百瓦。
当然,上百dB的高效率喇叭通常体型庞大,若是紧贴墙摆,又完全听不出音场、深度。
但以一般家庭聆听音乐或观赏AV用,效率似乎也应在90dB以上。
然而,低效率喇叭就代表低动态?很不幸,3/5a及本人的DaLine却是明证。
当然ATC可能会不同意,ATC的SCM20为8Ω/83dB─效率比DaLine略高,但它的连续承受功率竟然是200Wrms,因此计算其最高音压竟然高达106dB,绝非LS-3/5a或DaLine之辈能比。
晶体机驱动高阻抗喇叭会降低功率,但也有例外,McIntosh虽是晶体机,却因为有输出变压器,故其输出功率不会随负载阻抗变动而变动。
好在音响圈中特例不多,没有输出变压器的真空管机不多见,有输出output的晶体机也唯有McIntosh。
而标称阻抗高过8Ω的喇叭,这些年来也很少见。
故现代管机的输出变压器,理应只须要有4Ω及8Ω两个绕组输出。
应选用高效率、高动态喇叭接驳低效率低动态喇叭时,后级的输出功率不能太低,以免推不动;但输出功率又不能太高,以免喇叭受不了,故常两难。
「低效率低动态」六个字若不能理解,改成「低效率低最高音压」八个字就比较明显。
世上喇叭何其多,但在规格表上明确注明最高音压者,却不及百分之一。
若有最高承受功率─是连续不是瞬间,就可从效率计算过来。
例如效率86dB的某款喇叭,其连续承受功率160W,我们就可轻易计算出它的最高音压是:108dB。
利用工程型电算机按几个键,160 log×10=22,86+22=108(dB);而22dB大致上就是此喇叭的动态。
动态范围dynamic range之值以dB表示,数值愈高愈好。
音响器材性能表中有动态范围者,大概只有CD唱盘及影碟机;扬声器厂商几乎都不会注明此规格,以避免自曝其短。
动态范围可说是由最低到最高的变化、由最小到最大的变化,也由最弱到最强、由最暗到最亮的变化。
音响器材动态愈大,就愈能表现由最弱音到最强音的变化。
CD唱盘的动态甚少低于90dB,但扬声器却甚少高25dB。
这种直接比较合理吗?当然不正确,因CD唱盘的动态范围是电压倍数的变化,而喇叭的动态范围是功率的计算。
我们常说前级的十倍放大具有20dB的增益,但10W 功率却换算成10dBW,而不是20dBW,请看底下的说明。