要怎麼不燒掉你的音箱!? ——淺談阻抗匹配(下)
▲先承認這張照片有點太誇張了，而且喇叭的部位其實不會燒起來
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承接上一篇<訊號衰減的兇手!? ——淺談阻抗匹配(上)>，我們對阻抗在訊號中的作用已經有了概略的了解。但是當訊號經過後級放大成高電流時，若是作為負載的箱體(Cabinet，本文將以CAB簡稱)和音箱頭的阻抗沒有匹配的話，輕微的話會導致不正確的音色，嚴重的話有可能會使音箱故障，直接變成一塊昂貴的磚頭。所以在搭配時還是要謹慎一點，才能避免這種令人心痛的結果。
這篇文章我們會提到箱體和負載的關係，常見的阻抗值和阻抗不匹配時會產生的影響。
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閱讀重點
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什麼是箱體(Cab)
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什麼是負載(Load)?
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阻抗不匹配
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開啟音箱時沒接Cab會怎麼樣嗎?
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常見問題
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總結
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什麼是箱體(Cab)?
吉他音箱通常可以分成1.前級 2.後級 3.喇叭單體(Speaker) 三個部位。把三個全部做進一個箱子裡的我們會稱呼他為Combo音箱；把前級和後級做成音箱頭(Head)，再把喇叭單體獨立做成箱體(Cab)的組合是Stack音箱。
Stack音箱能有許多不同品牌型號的搭配，音色的變化性更靈活，但因為Cab有不同的阻抗設計，所以在選擇時也需要考慮是否匹配；Combo類的音箱已經把Head和Cab做在一起了，所以使用者通常不用去思考阻抗匹配的問題(除非要另外接一組CAB)。
▲音箱可簡單分成Combo和Stack兩種。圖片來源為PROMENADE MUSIC
喇叭單體的運作方式是從音箱送出經過放大的電訊號，導通至喇叭上的線圈產生磁場，該磁場會隨著電流大小的變化和喇叭內的磁鐵產生強弱不等的互斥，連帶帶動振膜的震動，因此能將電訊號轉化成聲波。和麥克風的原理恰好相反。
▲通電後的線圈可以帶動振膜發出聲波。
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什麼是負載(Load)?
根據維基百科的定義，在電路中能消耗功率的元件就是負載(Load)，這些負載有些會將功率轉化成其他能量的形式(如燈泡將電能轉成光、喇叭單體將電能轉成聲音)，所以Cab可以視作聲音訊號這個電路的負載。
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阻抗不匹配
為了讓訊號能夠有效率的從訊號源到負載之間傳遞，我們會希望兩者之間的輸出和輸入的阻抗是匹配的，電吉他音箱為了放大訊號，後級放大的電流只需要比較小的負載阻抗，所以最常見的Cab阻抗是4歐姆、8歐姆和16歐姆三種。歐姆數的大小由喇叭上線圈的粗細和纏繞次數來決定。
▲音箱頭的輸出通常有不同歐姆的輸出來匹配不同阻抗的箱體。
大部分的音箱頭可以選擇要接幾歐姆的輸出孔，8歐姆的輸出孔搭配8歐姆的Cab就是很理想的阻抗匹配情形，如果8歐姆的輸出孔接4歐姆或16歐姆的CAB，那他們就是不匹配的負載(Impedance Mismatch)，
CAB的負載過高或過低會導致不同的現象，音箱的後級是電晶體或真空管的結果也會不一樣。
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電晶體:
後級的輸出功率是在特定的負載阻抗下才能計算出來。功率=電流*電壓(P=IV)，電壓=電流*阻抗(V=IR)，所以功率會等於電壓的平方/阻抗(P=V^2/R)。公式好多看起來有點可怕，但是這邊要表達的是阻抗越大的話，輸出的功率就會越小。
所以一個後級輸出100瓦、負載是8歐姆喇叭，如果把喇叭換成16歐姆，那他的功率就會變小，訊號也較不線性，除此之外就不會有太嚴重的狀況(SAFE MISMATCH)；那一定會有人好奇說是不是只要換成4歐姆，就會變成200瓦的音箱了?當然是沒有這麼美好的事情啦。電壓固定時，阻抗減半的話電流也會直接變兩倍，雖然功率確實會變大，但是音箱通常不會設計能夠承受兩倍的電流，負載不足的能量會變成廢熱，後級的功率晶體就會直接燒毀!
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真空管:
真空管和電晶體的差異在於，真空管後級會先經過輸出變壓器才進CAB，所以真空管後級的功率不會受CAB的阻抗影響。真空管後級對喇叭阻抗不匹配的容許度比較高，在常見的4、8和16歐姆的阻抗都還算合理範圍(SAFE MISMATCH)。在後級輸出比喇叭阻抗還低的情形下，電壓會上升，電流會下降，中頻些微的增加；若是後級輸出比喇叭阻抗還高時，則相反。根據知名音箱品牌H&K的建議是喇叭阻抗不要大於音箱輸出阻抗兩倍，也不要小於四分之一倍。只要在這個範圍內都可以做不同的嘗試。
小結:
電晶體音箱可以接阻抗比輸出大的CAB，不能接阻抗比輸出小的。
真空管音箱大的小的阻抗都可以接，不過建議要在合理範圍內。
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開啟音箱時沒接Cab會怎麼樣嗎?
最明顯的狀況應該是會沒有聲音(講廢話)，不過一樣是音箱空載(沒接CAB)情況，真空管後級和電晶體後級的會發生的代價可以說是天差地遠。
電晶體:
先講結論，電晶體後級沒有接CAB也不會有任何的損壞，在空載的情況下，電阻等於是無限大，不會有電流通過。
真空管:
由於真空管後級和CAB之間有輸出變壓器，所以在沒有CAB當負載的情形下，所有後級管的能量會直接砸在輸出變壓器的線圈上，然後他就死掉了，所以真空管音箱切記一定要在確定有接上CAB後再開機。
▲H&K官方直接把警語寫在輸出孔旁邊，在使用真空管音箱時請務必連接CAB。
小結:
電晶體音箱不接CAB不會故障，不過要是把這個習慣帶去別台真空管音箱就不好了。
真空管音箱不接CAB可能會導致輸出變壓器燒壞。
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常見問題
1.為什麼吉他音箱箱體的阻抗都比較低?
阻抗越高的喇叭，就需要更大的功率才能推動。吉他音箱的重點就是要大聲，所以箱體的阻抗一般不會太高。
2.4歐姆、8歐姆和16歐姆的音色會有差別嗎?
單體本身的歐姆數不會影響音色，但是用8歐姆的輸出的音箱，進8歐姆和16歐姆的CAB音色就會不一樣。
假如用同一顆音箱，用8歐姆輸出孔接8歐姆阻抗的CAB，或用16歐姆輸出孔，但是接同一個型號，只是是16歐姆版本的CAB，得到的音色差異會很小。
3.如果我半夜想要用真空管音箱頭錄音，但是接CAB又太大聲了，有什麼解決辦法嗎?
因為CAB最主要是作為音箱的負載，所以有人會使用LOADBOX，作為後級的負載的同時，直接把音箱頭的訊號完整的進到錄音介面。
但少了箱體的音色聽起來還是會有些奇怪，所以通常會搭配箱體模擬(Cab Simulator)或IR來使音色更自然。
▲以箱體模擬聞名的TWO NOTES推出的Torpedo Captor X LOADBOX。
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總結
音箱和CAB的阻抗匹配看起來很可怕，好像一堆眉眉角角沒注意到音箱就會壞掉一樣，但其實只要謹守兩個簡單的原則——1.音箱後級的阻抗寫多少歐姆就接到多少歐姆的CAB。 2.音箱開啟時確保音箱頭有接上CAB(用喇叭線，不是吉他用的樂器導線)。這兩點都有做到的話，基本上就沒有要擔心的事情了。如果你是不喜歡遵守規則、喜歡各種嘗試的壞份子，切記使用電晶體音箱時CAB的阻抗不要小於音箱輸出；使用真空管音箱時一定要接上CAB。這樣你的音箱才能跟著你長長久久喔。
