音響系統的配接與穩定性
音響系統各個部件之間的配接（互連）十分重要，如果配接不好，就會明顯影響整個系統的放聲質量，嚴重時會損壞部件或使整個系統無法正常工作。通常，由一個廠家生產的套裝組合音響，因對各部件的配接要求已作考慮，故配接問題不大；對於不同廠家組合而成的組合音響，則必須對系統的配接問題給予足夠的重視。
關於音響系統的配接，國際上有IEC268-15的《聲系統設備部件互連的優選值》，我國也有相應的標準——《家用聲系統設備互連配接要求》(GB9031-1988)和《聲系統設備互連的優選配接值》等。
一、常用配接插頭、插座和接線
(1)兩芯或三芯插頭、插座
有直徑φ2.5mm、φ3.5mm和φ6.3mm三種，一般用於傳聲器輸入、外接揚聲器輸出或耳機輸出等。兩芯的用於單聲道或不平衡接法，三芯的用於立體聲或平衡接法。
(2)TX型同心插頭、插座
又稱蓮花插頭、插座，或稱電唱盤插頭、插座，因最早用於電唱頭輸出線而得名，目前應用很廣。除了電唱盤外，還可供調諧器、錄音機和其他音響設備以及揚聲器等作輸入、輸出使用。總之，它主要用於音頻電平在IV左右的各種音響設備輸入、輸出的連接。
(3)YC型五芯插頭、插座
又稱德國DIN標準插頭、插座，一般用於盒式錄音機與放大器之間的配接，作錄音機的線路輸入、輸出使用。
(4)卡儂(Canon)插頭、插座
多用於調音臺及其周邊設備、功放的輸入／輸出連接。通常卡儂插頭、插座用於平衡接法，其各端子的接法是：1端為屏蔽接地．2端為信號(+)端，3端為信號（一）端，而且公插和母插的端子序號方向正好相反。如果將卡儂插頭接成不平衡接法，則可將3端與l端用導線接通。 關於配接用連線，除了功放與音箱之間的揚聲器連接線可用一般沒有屏蔽層的塑料線外，其他各種信號連線都戍採用單芯、雙芯或多芯屏蔽線，以避免串入交流聲或其他高頻干擾。信號傳輸用的屏蔽線以75Ω同軸電纜用得最為普遍。五芯DIN插頭用的屏蔽線是一種專用的五芯屏蔽線，如果沒有的話可用兩根有屏蔽的雙芯線代替。
揚聲器連接線屬於大信號的功率線，在要求不高的場合雖然一般可選用多股（最好是20股以上）塑料線，但在高保真放聲場合，揚聲器連接線對音質的影響不可忽視，因此國外有專用的揚聲器連接線提供，以便獲得最佳的音響效果。由於現代功放的輸出內阻～般都很小，只有0.05～0.2Ω，因而揚聲器接線電阻對阻尼係數有很明顯的影響，所以一般要求揚聲器連接線粗而短，以減小接線電阻。
二、系統的配接考慮
一個音像系統能否發揮各種設備的性能，其配接是很重要的。如果配接不好，就會明顯地影響系統的放聲和圖像質量，嚴重時會損壞部件或使整個系統無法工作。為了實現正確的配接，必須注意：一是要保證各設備之間在阻抗、電平、功率、頻帶等方面達到匹配；-是是注意信號的傳輸方式，是採用平衡方式還是不平衡方式；三是要正確選用傳輸線和接插件。
1．阻抗匹配
在電工學中曾講過，當負載阻抗與信號源內阻抗相等時，負載從信號獲得的電功率取得極大值，此時稱為阻抗匹配。然而，在音響系統中阻抗匹配具有更為廣泛的意義，如果作為信號源的設備輸出阻抗和作為負載的設備輸入阻抗的取值，能使設備以及整個系統較好地工作，我們就認為達到了阻抗匹配。這裡，信號源和負載之間並非有最大的功率轉換。在音響系統中，通常信號電平低，為了進行高質量傳輸，要求負載阻抗應遠大於信號源內阻抗，這是因為信號源內阻抗小，則信號源內消耗的功率就低，輸出同一電平值時要求信號源的開路輸出電壓也較低。更重要的是信號源內阻抗低時，可以加大信號的有效傳輸距離，改善傳輸的頻響。這可以從圖11-68所示等效電路看出，圖中設Rs為信號源內阻，RL為負載阻抗，C為傳輸電纜與負載端輸入電容的總電容，這是一個低通網絡，其高端截止頻率，式中R=Rs//RL。可見減小信號源內阻抗對頻響有利。按照國際上和我國規定，一般要求設備的信號源內阻抗（輸出阻抗）與負載阻抗之比應為1:5，或者信號源內阻抗更小一些。
對於視頻圖像系統，作為信號源設備的輸出阻抗值與作為負載設備的輸入阻抗值之比為1:1，此時才為阻抗匹配。因此，卡拉OK歌舞廳中的電視機、錄像機、激光影碟機等的射頻和視頻的輸入、輸出阻抗均為75Ω。
2．電平匹配
音像設備互連時，電平的配接也同樣重要。如果配接不好，會使激勵不足或發生過載，從而產生嚴重的失真。按IEC和我國標準，音像系統通常都有額定輸出電壓或額定輸入電壓、最大輸出電壓或最大輸入電壓、最小輸出電壓或最小輸入電雎，一般按有效值標註。要做到電平匹配，就是不僅使信號在額定狀態下電平匹配，而且在信號出現尖峰時也不發生過載。如果電平不能直接匹配，就應採取適當的變換方法，如用變壓器或電阻分壓網絡，使電平達到匹配，變換時也需同時考慮到阻抗匹配。
3．功率匹配和阻尼係數匹配
功放與音箱配接時，應考慮它們之間的功率匹配、阻抗匹配、阻尼係數匹配以及相位等問題，若匹配不好會嚴重影響放音質量和效率等。這裡著重說明一下功率匹配與阻尼係數匹配。
(1)功率匹配
從原則上說，功放的額定輸出功率應與音箱的標稱功率相一致。對於功放來說，它的輸出功率大小隻與音箱的阻抗有關，而與音箱的標稱功率無關。無論音箱標稱功率與功放的額定功率是否相同，對功放的工作都無甚影響，只是對揚聲器本身安全有影響。
一般高保真功放要有足夠的輸出功率富餘量。如果音箱的阻抗符合要求，功放的額定功率比音箱的標稱功率大，則推動功率充足，這時功放的功率富餘量較大，失真較小，尤其能充分表現音樂的低頻成分。音箱實際輸出功率可比它的標稱功率大2～3倍，瞬時安全功率可達標稱功率的4倍左右。因此功放的額定輸出功率可以比音箱的標稱功率大2～3倍，這是一種較好的匹配情況。但如果大得太多，音量開足時則可能燒燬音箱。如果功放的額定功率比音箱的標稱功率小，雖然兩者都能安全工作，但這時功放的推動功率不夠，會覺得聲音響度不足，往往發現功放已經開到飽和狀態，失真嚴重，而聲音響度仍感不足，這是一種較差的匹配方式。
音箱的標稱功率並不能視作為各揚聲器標稱功率的總和，因為對於大多數音樂信號，低音和中低音的功率能量比例明顯大於中音和高音的能量比例。因此，如果音箱是由單隻人口徑全頻帶揚聲器構成，則音箱的標稱功率就是該揚聲器的標稱功率：如果是組合音箱，其標稱功率可簡單地認為是低音揚聲器的標稱功率加上中音、高音揚聲器標稱功率的一半。
(2)阻尼係數匹配
功放的輸出內阻實際上對揚聲器的發聲起著電阻尼作用，阻尼係數是指音箱的標稱阻抗Zo與功放輸出 內阻Ro（包括接線電阻）之比值，即阻尼係數。一般來說，希望阻尼係數人些為好。當阻尼係數小時，揚聲器的輸出聲壓頻率特性（尤其是低頻特性）和諧波失真特性都要變壞，圖11-69表示不同的阻尼係數值的頻率特性的變化。由圖可見，一般要求阻尼係數DF≥3，高保真放大器阻尼係數DF≥10，專業音響要求阻尼係數DF更人，有時甚至要求高達200以上。為了提高阻尼係數DF值，應減小音箱和接線電阻的接觸電阻，故功放輸出與音箱之間不用轉換開關，而採用截面積大、直流電阻低的多芯導線連接。
在電視圖像系統中也有功率匹配問題，它是指作為輸出設備的射頻額定輸出功率與作為負載的多臺設備的射頻額定輸入功率之和相適應。例如，一臺錄像機要配接5臺電視機時，加上饋線損耗，會感到錄像機輸出的射頻信號功率不足，如果中間加一臺天線放大器將信號適當放大後，再由分配器分配給各電視機，就能達到功率匹配。此外，在電視圖像設備中，也經常用到阻尼的概念，只不過在系統的設備配接時不涉及這個問題，故不再討論。 4．平衡與不平衡連接方式
平衡與不平衡也是音響系統設備互連時需要注意的一個問題。平衡接法是指一對信號傳輸線的兩根芯線對地阻抗相等；而不平衡接法是指兩根信號傳輸線中，其中一根接地。當有共模干擾存在時，由於平衡接法的兩個端子上所受到的干擾信號數值相差不多，而極性相反，干擾信號在平衡傳輸的負載上可以互相抵消，所以平衡電路具有較好的抗干擾能力。在專業音響系統（特別是使用調音臺的系統）中，一般除揚聲器饋線外，大多采用平衡輸入、輸出；而在家用音響系統中，為了降低成本，往往採用不平衡輸入、輸出。平衡電路有的採用傳輸變壓器（帶中心抽頭接地的和不帶中心抽頭的），也有用差分放大電路的。當不平衡電路與平衡電路連接時，就破壞了傳輸的平衡，但這有時是不得已的，因為有些設備採用不平衡輸入或輸出方式。但是設備的差分電路輸出不能與設備的不甲衡輸入相連接，因為這時差分電路的一個輸出端與地短路，電路不能正常工作。當設備的不平衡輸出與設備的差分輸入相連時，只要不破壞差分電路的直流工作點，則雙端輸入的差分電路就變成了單端輸入的差分電路，可以正常工作。
在電視圖像系統中，由於天線（半波振子天線或摺合半波振子天線）都是對稱的，故採用平衡連接方式。而在其他部分，一般都採用同軸電纜傳輸信號，即為不平衡連接方式，其特性阻抗為75°。
三、音響調整
在音箱和音響系統正確佈局後，還要注意音響系統的調整或校正。對於立體聲音響系統，除了一般的音量、響度、音調等調節外，在這裡著重是聲道校正、相位校正、平衡校正和頻響校正等。
1．聲道校正
聲道校正主要是檢查左、右音箱是否相應地接在左、右功放輸小上以及聲道間有無串音存在。藉助於"聲道平衡"旋鈕可進行簡單測試。例如將平衡旋鈕向左旋到底，左音箱音量應明顯增大，右音箱應無聲；反之將此旋鈕向右旋到底，右音箱應發聲，左音箱應無聲。若檢查結果與此相反，應將左、右音箱接線交換。對於沒有平衡旋鈕而設有左、右聲道音量電位器的機器，可分別調節兩電位器進行檢查。
串音檢查最好用分別只錄有左聲道信號和右聲道信號的試聽唱片或磁帶進行。在放送左聲道信號時，應只有左音箱發聲，右音箱應無聲，這說明沒有串音和串音衰減很大。一般立體聲系統要求串音衰減大予20dB。
2．相位校正
立體聲重放系統要求左、右聲道從聲源（磁頭、唱頭、調諧器）到音箱的相位一致。可使用同一單聲道信號（如重放單聲道唱片或磁帶）輸入到左、右聲道，並按以下三種方法巾的一種測試和校正相位。
①站在左、右音箱的中垂線上聆聽，若感到聲像處於兩音箱的中點上，說明左、右聲道同相；若感到聲像跳到音箱外側或後側去，則相位相反。這時將一個音箱的接線極性顛倒即可。
②聽者在兩音箱前從左邊緩步走到右邊，此時如果感到聲音是平滑變化的，則兩者同相；如果感到聲音由一音箱突然跳躍到另一音箱，則兩者反相。 ③把兩個音箱靠攏在一起，此時如果左、右聲道反相，聆聽者聽到音樂中的低音會大大削弱，總的響度也會降低很多。
3．平衡校正
平衡校正主要是校正左、右聲道輸出的平衡度，它包括放大器增益的差別、音箱靈敏度差別和房間對稱性的差別等。校正的方法是：重放一段單聲道音樂，站在兩音箱中乖線上的聽者應感到聲像在兩音箱的中點上；若偏離一側，說明兩聲道不平衡，應調節平衡旋鈕，將聲像移到中點上來。
4．頻響校正
這裡的頻響指的是包括房間聲學特性在內的左、右聲道的總的頻響。頻響校正是通過調節左、右聲道中的圖示均衡器（又稱多頻率補償器）來實現的。校正時，可用音頻信號發生器給左、右聲道輸入33Hz、100Hz、330Hz、1kHz、3,3kHz、10kHz等單音頻信號，調節圖示均衡器中相應的電位器，使各個單音頻的重發聲像都處於兩音箱的中點上，這時可認為左、右聲道的頻響基本一致。
四、擴聲系統的聲反饋抑制
1．聲反饋的產生
擴聲系統中影響音質的最重要因素是聲反饋，對它的抑制是設計和使用擴聲系統應該注意的重要問題。使用擴聲系統時，會突然聽到一些顫抖聲或連續的嘯叫聲。這是由於擴聲系統放大量過高，揚聲器輻射的聲能反饋到傳聲器超過一定限度引起的。嘯叫現象的存在，輕則使人們聽不清聲音，重則使擴聲系統無法正常工作，只能在降低擴聲系統的放大量後才能恢復正常，這種情況表明聲反饋限制了系統放人量的利用。實際上，在產生嘯叫以前，擴聲系統就有失真了。嚴重的聲反饋使擴聲系統放大量無法充分利用，擴聲設備不能滿負載使用，在聽眾區不能獲得需要的聲壓級，傳輸響應也產生失真，並能在某些頻率上感覺到一種類似房間內的混響感覺，從而降低聽眾區的語言可懂度和音樂的音質。
當使用擴聲時，由於聲源和放聲的揚聲器同處於一個區域內，來自傳聲器的聲音經電聲系統再由揚聲器輻射，經室內表面反射，再次反饋到傳聲器，這就是聲反饋。最簡單的聲反饋系統包括傳聲器、音量調節器、放大器和揚聲器，如圖11-70所示。從揚聲器到傳聲器的聲波傳播路程構成聲反饋迴路。如果擴聲系統是線性放大通路，聲源產生的聲壓作用到傳聲器，轉換成電信號，經系統放人後由揚聲器重發，而揚聲器輻射的聲波經路程r反饋到傳聲器。在一般情況下，聲源作用到傳聲器的聲壓po和揚聲器在傳聲器處產生的聲壓p之間的相位關係可以形成正反饋和負反饋。基本信號和反饋信號同相，振盪的幅度逐漸增大，產生自激振盪的頻率就是使p和Po同相位的頻率。通常擴聲系統的使用頻率範同很寬，因此，常常是正反饋和負反饋同時存在。如果系統的放大量足夠大，總含有一些頻率滿足正反饋條件，而使擴聲系統產生嘯叫。實際擴聲系統的使用極限不是決定於反饋嘯叫點，在擴聲系統開始產生自激振盪前，已經會引起頻率畸變和再生混響干擾，因此，擴聲系統必須遠離自振點工作。需要遠離自振點的程度用穩定度來描述，它定義為降低通路輸出電壓比值的分貝數。
在室內聲場擴散的條件F，室內聲壓p為 式中，p是揚聲器發出的直達聲和多次反射聲作用到傳聲器的聲壓；Po是聲源作用到傳聲器的聲壓；μ是考慮室內傳輸狀態在內的聲反饋環路的總聲反饋係數：K為電聲系統的增益；a是室內表面平均吸聲係數。電聲系統增益及室內平均吸聲係數都是頻率的函數，這個表達式反映了室內的傳輸特性。 當μ=1時右邊數字為無窮大。表明室內聲壓p無限大，也就是說只要室內有點聲音，就會產生無限大的室內聲壓，將會導致自激振盪，從而產生嘯叫。因此μ＜l是室內擴聲系統穩定工作的條件。即使穩定工作，由於存在一些聲反饋，也會使室內頻率傳輸響應發生畸變以及混響時間加長，從而影響音質。為了改善音質，聲反饋的抑制對提高音質起著重要的作用。
2．聲反饋的產生原因
聲反饋是聲音能量的一部分通過聲傳播的方式傳到傳聲器而引起的嘯叫現象。在沒有出現嘯叫的臨界狀態，會出現振鈴聲，此時一般也認為存在聲反饋現象。造成聲反饋的原因有以下幾點。
①場地內的建築聲學特性較差，例如有共振點。
②傳聲器與音箱的擺位不正確，例如傳聲器放在音箱的前面形成對射且距離較近。
③過多地提升擴聲系統中的輸入或輸出信號的增益，例如調音臺的輸入增益、均衡器的輸出增益、壓限器和電子分頻器的輸入和輸出增益等。
④過多地提升調音臺音調電路中的某點增益，例如中頻增益或低頻增益。
⑤過多地提升系統均衡器中的某些頻點，例如200Hz～3kHz中的頻點。
⑥過多地增加傳聲器的混響成分。
⑦同時使用多種不同頻率特性和不同指向性的傳聲器，尤其是全指向、高靈敏度的電容傳聲器。
3．抑制聲反饋的方法
(1)做好聲學設計，儘量避免聲學缺陷
音響設備只能通過改善響度、頻響特性及加入混響來美化聲音等，建築物的聲學缺陷是不能靠電路設計來克服的。房間出現聲染色是導致聲反饋嘯叫的最主要的聲學原因。房間建聲條件不好，會導致嚴重的聲反饋情況。消除房間聲染色的主要方法，就是要儘可能減少簡正共振現象的發生。另外，室內存在凹面反射也是導致聲反饋的主要原因，凹面反射會引起聲聚焦現象的發生，而聲聚焦會導致聲場內局部音量過強，當傳聲器在位於聲聚焦的區域拾音時，因聲音能量的回授量很大，極有可能發生聲反饋嘯叫現象。因此，在室內設計和裝修時，一定要進行聲學設計，以減少聲學缺陷。例如應儘可能滿足長、寬、高的聲學比例，適當增設吸聲物，保持聲場均勻，儘量避免凹面反射等，從而提高系統的傳聲增益。有關聲學設計的問題在這裡不再詳述，下面主要討論在工作實踐中應注意的問題。
(2)合理佈置放音系統是減少聲反饋的有效途徑
室內傳聲增益與以下因素有關：揚聲器與聽音區之間的距離、聲源與傳聲器之間的距離、室內總表面積、室內平均吸聲係數、室內傳輸響應、揚聲器的指向性、傳聲器指向性、傳聲器指向與揚聲器軸向的夾角等。在工作中要注意如下幾點。
①合理使用傳聲器，將傳聲器儘量靠近聲源拾音，縮短聲源和傳聲器之間的距離，能提高聽眾區的聲壓級。雖然這樣不影響系統的反饋量，但由於聽眾區聲壓級提高了，也就等效於系統功率增益的提高。'
②利用指向性揚聲器和指向性傳聲器，併合理佈置它們，使來自揚聲器的聲音在傳聲器的不靈敏方向，或者使傳聲器向著揚聲器不靈敏的方向，或方向性強的傳聲器放至揚聲器後面。同時要選用頻率特性較為平坦的單指向性或雙指向性傳聲器。實踐證明，對於室內擴聲，使用心形或八字形傳聲器和全指向性傳聲器相比，可以使系統穩定度提高約5dB。對於室外擴聲，使用心形指向性傳聲器和全指向性傳聲器相比，可使擴聲系統穩定度提高約6dB。但有一點要注意，傳聲器指向特性指向角度太小會造成拾音區域也相應減小，所以在選擇傳聲器指向性時要綜合考慮，不要顧此失彼。
③在同一場合使用同一型號的傳聲器時，同時使用的數量越少越好，這樣便於控制反饋點的數量。
④合理控制傳聲器的混響比例，不僅可提高聲音的清晰度，還可減少反饋機會。
⑤合理使用調音臺的傳聲器輸入增益及調音臺各通道中的音調增益（3dB為1倍），不要過多地提升某一頻點，否則會破壞音色的平衡，導致聲反饋。 ⑥減小傳聲器通路的音量。這樣做雖然會帶來演唱或樂隊拾音量的損失，使傳聲器通路音量受到限制，演出效果受到影響，但有時我們不得不採取減小音量的下策，根據演出情況實時控制音量的大小。比如當有振鈴現象發生時，要及時將音量拉下來，以避免出現嘯叫。演員手持或佩戴傳聲器經過音箱前時也要注意控制音量，否則可能會造成嚴重聲反饋嘯叫。
(3)利用移頻法降低聲反饋
利用移頻法降低聲反饋的基本思路是：採用偏移頻率的方法去破壞反饋聲與原始信號的同相條件，抑制系統的自激振盪。在擴聲系統中，插入移頻器，使音箱的輸出信號相對於傳聲器信號的所有頻率都偏移一個量，這種方法可以有效地抑制聲反饋並降低頻率畸變和再生混響干擾。
當擴聲系統沒有頻移時，迴路增益極大值超過0dB系統就會產生自激。因此係統增益的最大允許值取決於傳輸響應的極大值，相應於迴路增益的極大值必須低於0dB，否則系統不穩定。插入移頻器後，系統的穩定性不再取決於迴路增益的極大值，而決定於傳輸響應的平均增益，只要平均增益低於0dB，系統就是穩定的。因此，移頻法允許擴聲系統增加的增益等於頻響上極人增益與平均增益的差值。最佳頻移量等於傳輸響應上各波峰和相鄰波谷之間的平均距離，因為此時增益峰值所產生的多餘能量會迅速地在谷值處被"吸收"。實踐證明，最佳頻移量與廳堂的混響時間T60有關，約為1/T60。更大的頻移雖然也能增加擴聲系統的增益，但是，當頻移量超過7Hz後，將會影響音質。
移頻器的使用具有一定的侷限性，在語言擴聲時使用起來效果很好，對聲音破壞很小，但是在演唱和樂器中使用就會有明顯的聲音變調感。這是因為語言的頻率範圍是在130～350Hz之間，僅僅5Hz頻率的變化不會使人們有明顯的變調感覺，但是在聲樂和器樂擴聲時就會有變調的感覺了，因為聲樂和器樂的下限頻率為20Hz左右，5Hz的音調變化人耳已經能明顯地感覺出來了。
(4)利用反饋抑制器
20世紀90年代初，美國佛羅里達州中北部的賽賓音樂中心(SabineMusicCenter)的工程師們開始研製一種全新的自動反饋抑制器。這種新裝置巾採用了帶寬更窄(1／10倍頻程)、中心頻率可調而且非常精確、吸收深度可調的數字濾波器技術。運用DSP（數字信號處理）技術可在1s內自動測定和精確設置到反饋頻率，不需任何專業人員操作，效果明顯。
自動反饋抑制器有如下幾大優點。
①吸收濾波器的帶寬不僅較窄，而且可根據節目源的內容變更，大大減少了有用信號頻譜成分的損失，它比任何其他的反饋抑制方法具有更小的信號失真。
②吸收濾波器的中心頻率可精確地自動調節到反饋頻點上，提高了反饋抑制的效果。
③吸收濾波器的吸收深度可根據需要自行設定，最大吸收深度可達-50dB。 ④可快速（1s之內）自動精確測定反饋頻點，並能把濾波器自動鎖定到反饋頻點上。 ⑤鎖定在固定反饋頻點上的濾波器稱為固定濾波器，連續自動跟蹤間隙反饋頻點的濾波器稱動態濾波器。兩種濾波器的數量可視現場的需要自行設定。 反饋抑制器可使任何擴聲系統的傳聲增益提高6～9dB，這意味著功放的輸出功率可增大2～3倍，或者說揚聲器輸出的聲壓級可提高6～9dB。 自動反饋抑制器在有效抑制擴聲系統的聲反饋和儘量減小音色損失這兩方面的確有明顯進步，但如何在擴聲系統中正確連接才能發揮最佳效果呢？反饋抑制器畢竟是以處理幅頻特性來工作的，因此將它直接串接在擴聲系統的主輸出通道中使用是不可取的，否則必然會破壞整個系統的頻率特性。反饋抑制器應該針對傳聲器使用，合理的連接方式是將它以插入方式單獨連接在調音臺某編組通道輸出母線的插入口中，並以該編組作為傳聲器的專用通道，然後再利用其通道輸出混合鍵將其編組終端信號併入主輸出通道。這樣既可明確使用聲反饋抑制器的針對性，又可避免對其他聲源信號和系統的整體頻率特性產生影響。
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