浅谈有源音箱设计中的频率修剪

fashaozg · 发表于 2008-3-29 13:35:27

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今天突然想到一个问题，觉得有必要跟大家一起讨论一下，就是频率修剪，其实这个问题在很早以前就有人提出来过了，但是大家都没有重视起来，那究竟什么是频率修剪，频率修剪的作用是什么？
频率修剪，顾名思义，就是对频率进行裁剪，保留有用的部分，去掉没用的部分，那对于音响中的放大器来说，为什么要做频率修剪呢？目前的一种发烧风气，很多人喜欢追求指标，认为低频的下限越低和高频的上限越高越好，但是他们却忽略了一个问题，就是自身，这就是为什么要进行频率修剪的一个关键的原因之一。下面我们详细来讨论一下。
首先，人耳的听力范围理论上是20HZ——20KHZ，超过这个范围，更低的，或着更高的频率人耳就听不到了，只有极少数的人可以听到这个范围外的频率，而且随着人的年龄的增大，耳朵的听觉能力也会越来越差，那既然是这样，即使把高频的延伸做到100KHZ有用吗？只会增加无谓的损耗，还可能带来音质变差和放大器工作不稳定的结果。
再者，从技术理论上来说，一般的箱子比如中小口径的书架箱，下潜都非常有限，很多5寸的书架箱低频在80HZ左右就开始衰减了，如果此时音乐中有过多频率比较低的低频，放大器对其进行了放大，消耗了一部分能量，输出到音箱，但是却由于音箱的物理限制未能表现出来，大家都知道，低频对电流的瞬间输出能力要求非常高，消耗的功率也非常大，如果放大器没有对低频过低的频段进行切除的话，那电源很大一部分的能量被白白消耗掉了，并且由于这部分被消耗的能量非常大，很有可能会影响到其他频段的能量供应，特别是在多媒体音箱中，原本的电源设计就有缩水了，加上无谓的能量消耗，原本就已经捉襟见肘的能量供应此时会雪上加霜，所以频率修剪是必须的！
那究竟应该怎么做频率修剪呢？在音响放大器中做频率修剪无非就是切除超高频和超低频，那我们就需要对这个频段进行选取，通常我们使用带通滤波器来达到选频的目的，所谓的带通滤波器通常是由一个高通滤波器和一个低通滤波器组成，实际运用中通常可以将两者结构分开来串入电路中，通过对转折频率的设定，从而选取所需要的频段，下面我们就以昨天画的1875的功放电路来举例说明。

fashaozg · 发表于 2008-3-29 13:41:50

1875功放电路
首先我们来看，信号由音源输入到放大器，最先经过的是一级转折频率为23KHZ的低通滤波器，转折频率可以通过调整RC值来相应地改变，低通滤波器的作用是让转折频率以下的频率通过，而让转折频率以上的频率做衰减，所以这一级滤波器的作用是让23KHZ以下的频率通过，而23KHZ以上的频率则被衰减滤除了，也就是滤除超高频，或者说是人耳听觉范围外的频率。然后经过音量电位器调节音量输出经过2.2UF的电容耦合后输入到运放做放大，这就是前级的基本原理，而后，由运放放大后的信号输出，经过了一级转折频率大概为42HZ的二阶高通滤波器，之所以在这里选用高通滤波器，是因为高通滤波器通过的是转折频率以上的频段，而转折频率以下的频率就会被衰减，也就是说42HZ以上的频率被通过，42HZ以下的被衰减了，用二阶滤波器的原因是因为过超低频对能量的消耗比超高频带来的影响要大得多，所以需要滤除得更彻底，二阶的滤波器带外衰减的速度比较快，所以选用二阶滤波器，同时，为了使得带外衰减更加快，将Q值调成0.7左右，或者可以更高，这样一来，带外的衰减曲线就非常陡峭，衰减非常快，还有一点需要说明的是，高Q值的高通滤波器在转折频率附近会形成一个小峰，这样还可以对低频起到提升的作用，为了避免二阶分频带来的信号大幅衰减，这里利用了1875自举来代替一般有源滤波器中的运放，实际实验证明，超低频切除后效果非常明显，低频变得干净利落，收尾非常快，饱满有力。

箱子的表现力和人耳的听觉范围并不会随着放大大器频响的拓宽而拓宽
综上所述，只需要利用初中数学交集的概念，滤除了超高频23KHZ以上的频率，滤除了42HZ以下的超低频，那保留的频段应该是42HZ——23KHZ这段频率，正好是人耳听觉范围和箱子表现范围内的频段，没有过多的浪费，也没有太多的衰减，对频响完全没有影响，反而对听感有很好的帮助，电源的利用率非常高，声音自然好。这里想说一点，现在很多的烧友在摩机的时候总会采用一些可以拓宽频响的电路，但是电路带来的不利影响也很大，比如高发热等等，利与弊只能自己去衡量，不过不管放大器频响拓得再宽，箱子的表现力和人耳的听觉范围并不会随着放大大器频响的拓宽而拓宽。

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