坛歌
发表于 2005-11-12 10:52:00
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业余制作高质量的分频器
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高保真的音箱多数都是由两只或两只以上的扬声器单元构成，要高质量的还原20Hz～20kHz全频段的音频信号，必须借助优质分频器的协助。由于各自音箱的扬声器单元不同，分频器也就不能简单的代用，必须按照具体扬声器单元的特性进行制作。总结出一套较为完善的设计、制作、调试方法，只要求制作者备有一张内含20Hz～20kHz纯音频测试信号的《雨果金碟》、一个话筒信号放大电路、一只话筒和一块数字万用表，而不需要专门的测试仪器。 f) q i6 R. H
7 Z u7 G( ?9 [' }4 r* x: u; s 业余制作音箱，建议选择两分频的方式。6 u0 a# C8 i) p
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一、分频点频率f的选择
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两分频音箱的分频点，可以在2～5kHz之间进行优化选择。一般把分频点频率f选在低音单元自上限起一个倍频程以下，高音单元自下限起一个倍频程以上的范围内。& a2 b& z' k% H+ S. d/ A
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二、分频器与功率的分配5 Z4 t; R2 b1 F1 F! @
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构成音箱的高、低音单元，各自的标称功率是不一样的，而在实际节目信号的功率谱中，高频、低频信号的比例也是不一样的，因此将各种信号统计平均后，．就得到了图l所示的模拟信号功率谱。将图l的功率谱进行计算，就得到了图2所示的功率分配曲线。在选择分频点时，一定要考虑功率的分配问题，使高音单元留有一定的余量。图2表示20Hz～20kHz的总功率规一化为100%，把20Hz至某频率f所占功率为总功率的百分数，应用举例如下。
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' i5 `" e: f2 c& p; M& p% E 如分频点为2.5kHz的二分频系统，由图2的横座标2.5kHz到曲线相交，从纵座标读出百分数，则20Hz～2.5kHz的功率比例为87%，2.5kHz～20kHz的功率比例为13%。当总功率为100W时，则低音功率W低=100×87%=87W，高音功率W高=100×13%=13W。* N7 s" v5 O8 E3 H
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使用上面的功率分配关系时，还请注意扬声器单元的功率标准。一般产品标注是额定最大正弦功率(RMS)，而有的制造厂为了商业目的，标注峰值功率或称为音乐功率，但数值一般却是RMS功率的2～4倍。) M9 d5 p) K! R) u
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三、分频方式的选择
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分频方式虽然有6dB/oct型、18dB/oct型、3dB降落点交叉型及12dB/oct型、6dB降落点交叉型等数种，但综合考虑它们的优缺点，建议使用12dB/oct型。9 j! J+ l0 ]/ l- u. t P Y' A* D8 Q
6 W9 Z% H( K' @1 x) g 四、分频网络
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设计分频网络时，如把负载单元加入RC阻抗补偿电路，作为恒阻抗进行设计，这样当然是最好。但笔者查阅大量书刊资料后，发现RC阻抗补偿电路的计算方法有多种，而得出的RC值也不相同，让人不易选择，只好按频点电阻法来进行设计。0 V, e/ T: `. z" ]5 F
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首先，用图3所示电路连接，测出高、低音单元在分频点处的阻值（注意不要用单元标称阻抗代替，否则误差会很大），然后进行右上表中的计算和按图将LC元件连接，即告初步制作完成。高、低音单元的灵敏度不平衡，可用电阻衰减调节（1997年《电子报》第15期有专门文章介绍），制作时建议使用优质聚丙烯电容，优化设计空芯电感，将元件用热熔胶固定在印制板上，电感可用棉线或塑料扎扣带加强固定，用搭棚焊的方法连接，做成高、低音通道各自独立的分线分音方式。
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五、调试方法) U8 w/ D& O$ c" c, N% p3 b
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根据声压级平方反比定律，点声源在自由空间中，距离增加一倍，声压级衰减6dBo利用这一定律，就可以进行下面的实际操作。. K2 f; d z; n) C9 y/ A
/ ^/ H0 \+ J5 ?4 N/ L 把音箱体和扬声器单元装好，不接分频器，用《雨果金碟》测试信号，按正常的放音方式，用固定音量2．一3W，重复播放分频点处频率f，用图4自制的简易声压测试仪，在2m处测试声压，调节话筒音量电位器使数字万用表读数，为一容易记忆的整数，记下备用。然后，接人分频器低通网络，将声压计放在1m处，测试读数与上次应相同，否则，按读数大（小）增大（减小）电容量，直到读数相同（这时分频点频率f衰减6dB)。然后，将信号重新直接输入低音单元，将测试信号调节成高于分频点频率f的倍频程信号，用声压计在4m处测试声压，记下读数备用。最后，接入分频器低通网络，将声压计放在1m处，读数与上次相同，否则，稍加微调(这时倍频程频率f衰减12dB)，这样，低音网络就调试完毕。高音网络重复以上操作步骤，调节电感，注意第二步输入低于分频点频率f的倍频程信号。这样，一套高质量的分频器就制作和调试完成。$ @5 c- W0 K6 J, ?3 b5 f+ n! g
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