เหตุใดลำโพงจึงไม่สามารถผลิตเสียงได้โดยตรงและต้องใช้บอร์ดขยายเสียง

เหตุผลหลักที่ผู้พูดจำเป็นต้องมีบอร์ดขยายเสียง (หรือเครื่องขยายเสียง) เพื่อสร้างเสียงอยู่ในไม่ตรงกันระหว่างเอาต์พุต "สัญญาณไฟฟ้าอ่อน" จากแหล่งกำเนิดเสียงและ "พลังงานสูง" ที่จำเป็นในการขับเคลื่อนชุดลำโพง-ตัวลำโพงเองก็ขาดความสามารถในการแปลงสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็กให้เป็นเสียงที่ได้ยิน ด้านล่างนี้คือรายละเอียดหลักการและความจำเป็น:

1. ขั้นแรก ทำความเข้าใจกับกุญแจสำคัญ "ช่องว่างพลังงานสัญญาณ"

สัญญาณที่ส่งออกจากแหล่งเสียงทั่วไป (เช่น สมาร์ทโฟน ทีวี เครื่องเล่นแผ่นเสียง และคอมพิวเตอร์) ล้วนเป็นสัญญาณทั้งหมดสัญญาณแรงดันต่ำ- กระแสไฟต่ำ- อ่อน(โดยทั่วไปจะมีเพียงไม่กี่มิลลิโวลต์ถึงหลายสิบมิลลิโวลต์ โดยกระแสจะอยู่ในช่วงไมโครแอมป์) แม้ว่าสัญญาณเหล่านี้จะมี "ข้อมูลเสียง" (เช่น ระดับเสียง จังหวะ) แต่ก็แทบจะไม่มีเลยขับเคลื่อนพลังงานจำเป็นสำหรับการจ่ายไฟให้กับลำโพง

ในทางตรงกันข้าม องค์ประกอบหลักของผู้พูด-หน่วยคนขับ(ประกอบด้วยแม่เหล็ก วอยซ์คอยล์ และไดอะแฟรม){0}}อาศัยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าดันไดอะแฟรมและทำให้อากาศสั่นสะเทือน(เสียงที่เรารับรู้โดยพื้นฐานแล้วคือการสั่นสะเทือนของอากาศ) หากต้องการขยับไดอะแฟรม (โดยเฉพาะหน่วยเสียงเบสกลาง-หรือหน่วยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่-) และสร้างการสั่นสะเทือนที่ได้ยินไปยังหูของมนุษย์ คอยล์เสียงจำเป็นต้องมีกระแสสลับที่แรงเพียงพอ(โดยปกติจะอยู่ในช่วงแอมแปร์) เพื่อโต้ตอบกับแม่เหล็กและสร้างแรงผลักดันที่เพียงพอ

สัญญาณที่อ่อนจากแหล่งกำเนิดเสียงนั้น "อ่อนแอ" เกินกว่าจะขับเคลื่อนวอยซ์คอยล์-โดยไม่มีการขยายเสียง ทำให้เกิดได้เฉพาะการสั่นสะเทือนเบาๆ ที่ไม่ได้ยินเท่านั้น (หรือไม่มีเลย) บทบาทสำคัญของบอร์ดขยายเสียงคือการเชื่อม "ช่องว่างพลังงาน" นี้.

2. ฟังก์ชั่นหลักสองประการของบอร์ดเครื่องขยายเสียง: "การขยาย + การจับคู่"

บอร์ดขยายเสียงไม่เพียงแต่ "ทำให้สัญญาณดังขึ้น" เท่านั้น; นอกจากนี้ยังช่วยแก้ปัญหาสำคัญสองประการที่วิทยากรไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยตนเอง:

(1) การขยายกำลัง: แปลงสัญญาณอ่อนเป็น "พลังงานที่ขับเคลื่อนได้"

วงจรหลักของบอร์ดเครื่องขยายเสียง (โดยปกติจะรวมถึงขั้นก่อน-เครื่องขยายเสียงและเครื่องขยายเสียง) ทำงานการขยายแรงดันและกระแสแบบคู่ของสัญญาณเสียงอ่อน:

ขั้นปรี-เครื่องขยายเสียง: ประการแรก มันจะ "ปรับแต่ง" สัญญาณอ่อน (ลดเสียงรบกวน ปรับโทนเสียง) และขยายแรงดันไฟฟ้าเป็น "ระดับที่ใช้งานได้เบื้องต้น" (เช่น จากมิลลิโวลต์เป็นไม่กี่โวลต์)

เวทีเพาเวอร์แอมป์(แกนกลางของบอร์ดเครื่องขยายเสียง): ขยายกระแสไฟเพิ่มเติมให้อยู่ในระดับที่ลำโพงต้องการ (เช่น จากไมโครแอมป์เป็น 1-10 แอมแปร์) ในขณะเดียวกันก็รักษาข้อมูลเสียงต้นฉบับอย่างเคร่งครัด (เพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือน)

หลังจากการขยายเสียงแบบ "แรงดันไฟฟ้า + กระแสไฟฟ้า" แบบคู่นี้เท่านั้น สัญญาณจะมีพลังงานเพียงพอที่จะขับเคลื่อนวอยซ์คอยล์ของลำโพง ทำให้ไดอะแฟรมสั่นสะเทือนและผลิตเสียงที่คมชัดและได้ยินได้ในที่สุด

(2) การจับคู่ความต้านทาน: หลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองพลังงานและความเสียหายของอุปกรณ์

ลำโพงมีแบบตายตัวความต้านทาน(เช่น 4Ω, 8Ω ซึ่งสามารถเข้าใจได้ว่าเป็น "ความต้านทาน" ต่อกระแส) ในขณะที่แหล่งกำเนิดเสียง (เช่น ช่องเสียบหูฟังของสมาร์ทโฟน) มักจะมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตที่สูงมาก (หลายร้อยโอห์ม)- ซึ่งไม่ตรงกันเลยกับอิมพีแดนซ์ต่ำของลำโพง

หากคุณเชื่อมต่อลำโพงเข้ากับแหล่งกำเนิดเสียงโดยตรง (โดยไม่มีเครื่องขยายเสียง) สิ่งนี้จะเกิดขึ้นความต้านทานไม่ตรงกันทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงสองประการ:

พลังงานที่อ่อนแอส่วนใหญ่ที่ส่งออกจากแหล่งกำเนิดเสียงจะ "สิ้นเปลือง" (ไม่สามารถส่งผ่านไปยังลำโพงได้อย่างมีประสิทธิภาพ) ส่งผลให้แทบไม่มีเสียงเลย

วงจรเอาต์พุตของแหล่งกำเนิดเสียงอาจเสียหายเนื่องจากการ "โอเวอร์โหลด" (พยายามจ่ายกระแสให้กับลำโพงอิมพีแดนซ์ต่ำ- ซึ่งคล้ายกับ "ม้าตัวเล็กลากรถเข็นขนาดใหญ่")- เช่น ทำให้ชิปเสียงของสมาร์ทโฟนไหม้

บอร์ดขยายเสียงทำหน้าที่เป็น "อะแดปเตอร์อิมพีแดนซ์": อิมพีแดนซ์อินพุตตรงกับแหล่งกำเนิดเสียง (รับประกันการรับสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ) และอิมพีแดนซ์เอาต์พุตตรงกับลำโพง (รับประกันว่ากำลังขยายจะถูกส่งไปยังลำโพงอย่างมีประสิทธิภาพ) ซึ่งไม่เพียงช่วยลดการสิ้นเปลืองพลังงาน แต่ยังช่วยปกป้องทั้งแหล่งกำเนิดเสียงและลำโพงจากความเสียหายอีกด้วย

3. การเปรียบเทียบง่ายๆ: ลำโพงเป็น "เครื่องยนต์" เครื่องขยายเสียงเป็น "หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง"

คิดแบบนี้:

แหล่งกำเนิดเสียง (เช่น สมาร์ทโฟน) ก็เหมือนกับ "สมองของคนขับ"-โดยส่งเพียง "คำสั่ง" (ข้อมูลเสียง) แต่ไม่มี "เชื้อเพลิง" (พลังงาน) ในการขับเคลื่อน "เครื่องยนต์"

ผู้พูดเป็น "เครื่องยนต์ของรถยนต์"-ซึ่งต้องใช้ "เชื้อเพลิง" (พลังงาน) ในการทำงาน (สร้างเสียง) แต่ไม่สามารถ "สร้างเชื้อเพลิง" ได้ด้วยตัวเอง

บอร์ดขยายเสียงคือ "หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง"- ซึ่งจะแปลง "คำสั่งของสมอง" ให้เป็น "เชื้อเพลิงที่เพียงพอ" (พลังงานสัญญาณขยาย) และส่งไปยัง "เครื่องยนต์" อย่างต่อเนื่อง ทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้ตามปกติ

หากไม่มีบอร์ดขยายเสียง ลำโพงก็เหมือนกับ "เครื่องยนต์ที่ไม่มีเชื้อเพลิง"-ไม่ว่าจะซับซ้อนแค่ไหนก็ไม่สามารถทำงานได้