信号发生器驱动喇叭，能有多响？
喇叭
我有一个小喇叭（扬声器），我想测一下它能响到什么程度？
指标为 阻抗 4Ω 、额定功率 2W，体型如下：
计算一下达到额定功率时所需的电压，计算过程必须用 RMS 有效值，由：
P = Vrms ^ 2 / R
反推至：
Vrms = (P * R ) ^ (1/2) = (2 * 4) ^ (1/2) = 2.828V
再推至电压的峰峰值（Peak-to-Peak）：
Vpp = 2 * Vrms * 1.414 = 2 * 2.828 * 1.414 ≈ 8V
这是用额定功率来推算，喇叭还有一个最大功率，计算方式类似。
信号发生器直接驱动喇叭？
身边有台 Tektronix AFG3100 信号发生器（准确来说是 任意波形发生器）。
将输出波形设置为 1KHz 正弦波，电压为 Vpp = 8V，offset = 0V：
连接喇叭输出后，声音听上去非常小，像蚊子叫。
用示波器测量喇叭两端上的波形，看看什么样？
确实是 1KHz 正弦波，但是电压很小。
示波器轴向显示是 200mV/division，测量波形峰值是 300mV，峰峰值是 600mV。
为什么只有 600mV？
我们设置 AFG3100 的输出是 8V 呀。
嗯。。猜想是因为信号发生器有输出阻抗，通常为 50Ω。
如果将信号发生器 “50Ω 的输出阻抗” 考虑在内，喇叭作为负载，再推算一下喇叭上的理论电压。
根据分压公式：
Vload = Vout * Rload / ( Rload + Routput)
其中，Routput 是信号发生器输出阻抗，即 50Ω；而 Rload 是喇叭的阻抗，即 4Ω 。
Vload = 8 * 4 / (4 + 50) = 0.6V
这样，便于与示波器显示的波形一致，也就是喇叭所分配到的电压非常小。
用个“新武器”来驱动
由上述分析，可见是阻抗的问题。
那么，一个解决办法是给喇叭加“音频功放”电路模块，但我懒得翻找零件，而且找到了还要加供电，可能还要加信号偏置，我只是为了听一下喇叭的音量，不想搞得太麻烦。
还有什么办法？
碰巧，我手上有个神秘武器 —— DPA-1698，它是一个功放仪器。。。
那就用它呗，仪器用起来简单很多，供电简单，连线也简单。
下图是连线，即 信号源 -> 功放仪器 -> 喇叭：
在此罗列一下 DPA-1698 的指标：
其中，重点是：默认放大 2 倍电压；输出阻抗 ≤ 1Ω；输入阻抗没写，但应该是比较大的；功率对于喇叭来说当然足够。
这次先推一下理论数据，因为要给信号发生器设置“正确”的电压，别把喇叭干爆了。
推算过程为：
- DPA-1698 输出阻抗较小，假设电压全部分配至喇叭的阻抗。既然要求喇叭的电压是 8Vpp，那么 DPA-1698 输出也是 8Vpp。
- DPA-1698 输入阻抗较大，信号源输出阻抗相比之下很小，那么信号源的电压全部分配至 DPA-1698 输入端。
- DPA-1698 默认放大 2 倍电压，那么信号发生器输出 8Vpp / 2 = 4Vpp 即可。
好，那就将信号发生器输出电压改为 4Vpp：
再试一下效果。。嗯。。声音确实很响，像警笛声。
再看看示波器测到的电压：
这次就确实是 8Vpp。
小结
本文尝试了信号发生器直接驱动喇叭，与加了功放仪器（DPA-1698）之后驱动喇叭的效果。并通过阻抗、功率等理论计算，简单分析了信号发生器参数设置的过程。
最后补充一下：虽然信号发生器 AFG3100 具有一个 Load 阻抗的设置界面，但那个是用于方便调整输出电压，它并不会改变 AFG3100 的输出阻抗，即 50Ω。
参考资料
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