音箱制作

2024年1月4日發(作者：客戶認可和信任的句子)

第一章 設計篇

一、設計目標

“發燒”是一項個性化很強的活動，但科學“發燒”和理性“發燒”應該是燒友們追求的境界。在開始DIY之前，設定合理的目標是有必要的，可以避免出現盲目的行為。

1、預算：2000-3000元

在DIY音箱的各個環節中，具有一定素質且符合設計要求的揚聲器單元是其中的核心，投資應當占到預算的一半以上；箱體也不能馬虎，聲學效果和視覺效果都很重要；分頻器的關鍵在于設計和調試；箱內連接線、接線柱等配件可以量力而行。

2、音質要求：真實、自然、耐聽，適合重放人聲和輕音樂

滿足這些條件并不容易，需要音箱系統失真低，頻率響應平坦、寬闊，單元之間有良好的銜接，各頻段均衡連貫，不能有明顯的音染。

3、適用環境：主要在家庭環境使用

這個條件在一定程度上降低了對系統的要求，也就是說，可以不用過多地關注功率承受能力、靈敏度、最高聲壓級等指標，對指向性的要求也有所放寬。當然，在家庭聽音環境和中小音量下要做到各頻段的平衡也是很有難度的。

二、結構設計

1、分體3路3單元

為了達到平衡的聽感，充足而準確的低音是必須的，因此有必要使用10寸以上的低音單元。雖然設計良好的小型音箱系統也可以有豐富的低音感量，但是和大型系統相比，表達出來的信息會存在很大差別。

最終確定采用分體3路3單元結構。低音單元用12寸，獨立制作成大箱體，專門重放超低頻段（150Hz以下）；中低音單元采用6.5寸錐盆，和1寸球頂高音制作成可以單獨使用的小箱體。

2、箱體結構和分頻點

密閉箱和倒相箱各有特色，但根據設計目標，密閉箱在本系統里更加適合一些。雖然在低音下潛、效率等指標上不如倒相箱，但密閉箱的瞬態響應好，聲音清晰，質感真實，而且設計、調試都相對簡單，在業余制作條件下容易取得成功。

中低音單元用了6.5寸，其高頻段頻響和指向性不如小一些的單元，因此分頻點最好能取低一些。但這樣也有很多問題，比如高音單元的失真會加大，功率承受能力的要求也要提高。綜合考慮下來，分頻點初步定在2k-2.5kHz。

低音箱的低通濾波分頻點在150Hz左右。整個系統可以嘗試2.5分頻結構，也就是小箱在低頻段不作衰減，直接和大箱銜接。如果試聽結果有問題，則小箱在150Hz左右進行高通濾波。

三、單元選擇：

密閉箱要求低音單元有很好的順性和低的f0，Q值可以高一些。密閉箱內的空氣相當于在單元上附加了一個彈簧，所以裝箱后f0和Q值都會有所上升。

1、中低音

首先要確定的是音盆振膜材質，這基本上決定了整個系統的聲音走向。

紙盆的自阻尼好，個性小，音色中性自然，中頻段響應良好，善于表現人聲以及弦樂。缺點是防潮性差，一致性不易保證，剛性不足。如果表面進行涂覆處理則性能會有顯著改善。

聚丙烯盆的一致性好，響應平坦，失真低，是目前使用最廣泛的振膜材質。缺點是材質較軟，振膜面積大時聲音會變模糊，不容易很好地反映音樂細節。在聚丙烯材料中加入二氧化硅、云母或金屬粉末，可以提高剛度。

KEVLAR、碳纖維、金屬等均屬剛性材質，用這些材料制作的單元動態和順態反應都比較好，有著理想的聲音透明度和聲場再現力。但普遍在工作頻帶的上端（3k-5kHz）會存在一個很明顯的高Q值峰，除非用分頻器仔細校正，否則會造成中頻段的大量失真，業務條件下較難使用。

綜合上述情況并考慮到密閉箱的要求，最終選定了Vifa的C17WG-69-08。這是一個古老的型號，采用涂塑紙盆，泡沫邊，10年前的音響雜志上可以看見它的廣告。按目前的標準這個單元是過時的，磁鋼小，Q值高，等效容積大，基本只能用于制作密閉箱。但它的中頻甜美，在中小音量下有比較好的表現，適合本系統使用。

C17的廠家標稱指標是：阻抗8歐，f0 44Hz，Qts0.55，頻率范圍43-5000Hz，等效容積35.8l，靈敏度89db/1w1m，推薦用10-15l密閉箱。實測Q值要還高一些，其他指標接近。

2、高音

高音單元的素質非常重要，否則在分頻點比較低的情況下，很容易產生互調失真，導致在中等以上音量下的聲音劣化。在本系統中，高音的振膜首選絲膜，可以和紙盆中低音有比較好的音色銜接。其他的要求是必須要有較大的功率承受能力、較低的諧振頻率和寬闊的頻響。

選擇的結果是Seas的 H881，即27TFFC。廠家標稱指標是：阻抗6歐，f0 900Hz，頻率范圍2000-30000Hz，長期承受功率80W（3kHz 12db/oct高通濾波），靈敏度91db/1w1m。實際測試結果是f0更低，只有600Hz左右，這當然更加有利于分頻器設計。

3、低音

由于本系統中低音單元的工作頻段很窄，重要性相對不高，因此不準備過多投入。最后選用了朋友收藏的一對廣州國光生產的“珠江YD300”，12寸紙盆，泡沫邊，阻抗8歐。實際測試結果：f0 23Hz，Qts0.42，等效容積380l，參數適合制作密閉箱。可惜國光廠好像不再生產“珠江”品牌產品，看來給別人代工比自己維護品牌要容易得多。

四、箱體設計：

對于密閉箱而言，品質因素Q值是一個反映低端諧振情況的關鍵指標。理論上，Q=0.5左右時，瞬態好，但低頻響應不理想；Q=0.71是大多數密閉箱的設計目標，可以兼顧瞬態和低頻響應；高于0.71則處于欠阻尼狀態，雖然低音有所加強，但瞬態逐漸變差，聲音變渾濁，偶爾會用于一些特殊的設計，比如著名的LS3/5A好像就把Q值調到了1.2，以彌補5寸單元的低音不足。

為了使箱體不至于過大，本系統大小箱的目標Q值都取為0.8，理論凈容積分別為145升和35升（計算過程略），目標諧振頻率分別為44Hz和64Hz。

箱體的實際容積取值比上述理論值略小，分別取115升和26升，這樣做的原因是密閉箱可以在箱內填充大量的吸音材料以消除駐波，相當于降低了音箱內的聲波傳播速度，會導致Q值下降10%至20%，正好抵消因箱體小于理論值而造成的Q值上升。值得注意的是，倒相箱是不宜大量填充吸音材料的，因為這樣會破壞亥姆赫茲共振條件，影響倒相口的低頻響應。

為了便于制作，箱體采用了長方體結構，大小箱內部三圍凈尺寸分別是（高×寬×深）：600×400×480mm、336×210×378mm，都是可以有效避免產生駐波的比例。單元開孔左右鏡像對稱，所有單元都略微偏向外側。

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本主題由 wzy728 于 2010-12-13 22:07 加入精華

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martin

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發表于 2007-10-20 09:23 | 只看該作者 | 發短消息

第二章 制作篇

一、箱體材料

制作音箱的材料必須要有高密度和高阻尼。目前最常用的纖維板是一種把木

質粉碎至纖維狀態后加膠熱壓而制成的人造板材，其力學性能接近木材，材質細密、性能穩職業俠客 當前離線

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定、價格低廉、加工方便、阻尼特性出色。密度在500-880公斤/立方米的叫中密度纖維板，適宜用來制作音箱箱體，本系統也是選用了這種材料；密度高于880公斤/立方米的叫高密度纖維板，生產工藝復雜，市場上不常見。

刨花板和纖維板有所不同，是用木刨花顆粒加膠料壓制而成，因其中含有木質長纖維，更多地保留了木材的結構，密度與纖維板接近，抗彎曲性能及握釘力優于纖維板，是目前櫥柜箱體的首選材料，也是一種上好的音箱制作材料。

厚度15mm以上的多層膠合板是另一種非常適合制作箱體的材料，具有堅固、易加工、防潮等特點，但價格偏高，在市場上受到纖維板、木工板的沖擊，現在很少有企業生產。

桃木、花梨木、棗木等硬質原木也具有很高的聲學價值，主要缺點是價格昂貴，加工繁瑣，有開裂的風險，常用于制作高檔小體積箱體。現在市場上由小塊木材通過指接方式拼合而成的實木板應該也具備了原木的主要特點，但其粘合面的強度是否適合音箱的工作環境還有待考證。

混凝土、石材、金屬材料等均可用于制作箱體，但是否合適爭議很大。姚洪波、王以真合編的“惠威揚聲器制作指南”中寫到：“（如果使用這些物料），聲箱面需要比木制品厚兩到三倍，借以抵消這些物料較弱的彎曲性”。這句話有點晦澀，按我的理解，用硬質材料必須要解決兩個問題。一是材料要厚，硬質材料并非不會諧振，只是諧振頻率和木質箱不同而已，只有通過增加材料厚度來徹底杜絕箱振；二是阻尼要足夠，硬質材料本身是缺乏阻尼的，因此箱體內部必須要進行聲學處理，否則聲波的能量只能通過更多次的反射來消耗掉，容易引起駐波，甚至于反作用到揚聲器的振膜上，導致聲音劣化。相對來說，這樣做的成本、加工難度和箱體重量都會大幅上升，但有條件的愛好者還是值得嘗試的。

二、箱體制作

此處省略xx字，因為箱體是委托壇上的“重達”加工的，大箱用25mm厚中纖板，面板是36mm厚，內部縱向加了兩條加強筋，橫向加了一條加強筋；小箱用18mm厚，

面板是25mm厚。箱體內部灌了一層瀝青，表面貼木皮。

三、吸音材料

在音箱中放置適量的吸音材料能夠有效破壞箱內駐波的產生條件，減少諧振。可以用作吸音材料的東西有很多，比如玻璃纖維、聚酯海綿、晴綸棉（聚丙烯腈）、滌綸棉（pp棉）、羊毛氈、棉毛織物等等。吸音材料應均勻地固定在箱內，材質松散的要用棉布袋包裹好，箱壁和低音單元后方應重點布置。

本系統用的是做褥墊用的發泡海綿，倒不是因為它的吸音效果好，而是手頭恰好有，而且這種材料的彈性和成型性好，切割成合適大小的長方塊，比較密集地放入箱體后不易移動，不用特別進行固定。

大箱的填充比例約75%，小箱的填充比例約50%。由于單元的Q值和等效容積存在差異（低音和中低音單元均是如此），為了使左右箱體的Q值保持一致，實際填充比例左右箱并不相同。

四、其他

面板左、右、上三邊采用了倒角處理，以降低箱體表面反射聲波的影響。

大箱體安裝加強筋是有必要的，把前后板、左右板連接成整體，強度可以顯著提高。

接線最好用接線柱，塑料接線盒容易成為聲波向外輻射的通道。接線柱緊固時一定要加彈簧墊片，不然容易松掉。

喇叭的安裝襯墊最好采用略有彈性且屈服性好的軟質材料，我用的是吹塑紙。比較硬的如橡皮之類并不理想，特別是高音單元，用螺絲緊固后有可能造成面板變形。

喇叭的固定螺絲一定要墊橡皮，避免螺絲和喇叭直接硬接觸。

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martin

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發表于 2007-10-20 09:32 | 只看該作者 | 發短消息

第三章 測試篇

一、測試環境

業余制作的測試不大可能用到專業設備，只能利用計算機。測試軟件用到了

SpeakerWorkshop1.06和JustLMS1.0，輔助工具是購自本壇的測量套件，測試話筒是Panasonic職業俠客 當前離線

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的WM61a，聲卡是Creative的Sound Blaster 5.1。

二、T/S參數測試

1．單元測試

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T/S參數是音箱設計的基礎，所以這項測試是在箱體設計前就要做的。測試只需帖子

對低音單元和中低音單元進行。

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測試使用的軟件是“Sperker workshop”。這個軟件的功能十分強大，而且免費，在這里只用其T/S參數測試功能。

首先要做的是計算機音量、聲卡、測試參數（Preference）的設定以及功放、參考電阻的校準，方法可參考有關文章的說明，記住要把單位（Unit）設為公制（Metric），省得換算。這個過程雖然簡單但也容易出錯，特別是參考電阻，一定要測試準確，不然對結果的影響很大。

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新添加一個單元（Driver），并在其屬性（properties）窗口里輸入準確的振膜魅力

面積（Piston Area）、直流電阻（勾選U this DC Res）和附加物重量（勾選Added Mass）。619

振膜面積可以通過測量單元有效直徑（兩邊折環中心位置間的距離）計算出來，直流電阻可用萬HD幣

用表測量。

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附加物可以用小朋友做手工用的橡皮泥，大小、形狀可以隨意，用起來比較方便。重量根據單元尺寸可用20-50克，形狀最好捏成圓環狀，沿防塵帽一周擺放。橡皮泥中含有水分，放置一段時間重量會變輕，需要重新秤重。用銅絲、焊錫絲做成圓環也可以使用，不過要用膠帶固定好，否則測試曲線上會出現一些附加峰，影響測試結果。

準備工作都做好后，測試過程其實很簡單。把單元放在穩固的支架上，先測試自由情況下的阻抗曲線（Free Air），再測試附加重物情況下的阻抗曲線（Added Mass）。測試出的曲線上會有一些毛刺，可以進行平滑處理（Smooth），建議用1/16octave或1/10octave，如果還不滿意最好重新測量。

最后就可以計算參數了，在Estimate Driver Parameters界面填入自定義的頻率范圍（U Range），我一般用5Hz到2kHz，正常情況下就可以計算出幾個重要的參數：諧振頻率（Fs）、等效容積（Vas）和Qts。算出的其他參數并不重要，而且受測試條件和測試參數的影響比較大，建議只做參考。

C17參數：

YD300參數：

以上測試需要多做幾次，數據會有一些跳動，特別是Vas，不過變化不會太大，取一組比較可信的值作為設計依據就行了。密閉箱在后期還可以通過增減填充物來進行調節，所以允許在這里有一些測試誤差。

2．箱體測試

單元裝箱后可以用同樣的方法來測量系統的Qts和f0。測試時不要接入分頻元件，吸音材料要填充好，單元直接接到接線端子上。測出的數據可以和設計目標值進行比較，如果Q值偏高，可以增加吸音材料；反之則減少吸音材料。

小箱參數：

大箱參數：

3．其他

用這個軟件來測試電感和電容是非常方便的，可測試的容量范圍也很大。

只要按上述測試方式測出待測電感或電容的阻抗曲線，稍作平滑處理后，一般都會有一段曲線的阻抗落在幾歐到十幾歐之間，比如1mh電感在1kHz處其阻抗為6.28歐，20μ電容在1kHz處的阻抗為7.96歐。只需把鼠標停留在曲線上的這些區間，窗口右下方的狀態條里就會自動顯示出當前的頻率、電阻值、電容值或電感值。制作分頻器所需的電容、電感基本都可以用這個方法進行測量。

電感測量（注意右下角數字）：

三、頻響曲線和阻抗曲線測量

在利用LspCAD軟件進行分頻器設計時，需要用到中低音單元和高音單元的阻抗曲線和頻率響應曲線。這一步的測量需要單元安裝在箱體上進行，不要裝分頻元件。測試環境盡可能開闊，測試話筒用三腳架固定好。

測試軟件是JustLMS，首先當然還是得進行參數設定和校準，采樣率盡可能用48k，MLS長度用8192或16384都可以。

用JustLMS測量阻抗曲線比用Sperker workshop略簡單，只要把參考電阻值設定準確就可以了。測出的阻抗曲線可以“導出”為txt文件供LspCAD使用。

在測量遠場頻率響應時，測試距離可在60-100cm，采樣窗口長度盡量用小一些，比如2ms，以減少環境反射聲波的影響；近場測量時，測試距離應小于5cm，采樣窗口長度不要超過50ms。

中低音單元的近場頻率響應和遠場頻率響應合成后（頻率合成點可取600-700Hz，障板效應頻率可取200-500Hz），可以得到其完整的頻率響應曲線。當然，低端頻率響應對分頻器設計影響不大，所以不測近場數據也是可以的。頻率響應測好后，同樣可以“導出”為txt文件供LspCAD使用。

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martin

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發表于 2007-10-20 09:38 | 只看該作者 | 發短消息

第四章 調試篇

調試實際上包括箱體的調試和分頻器的設計和調試。前者比較簡單，能調節的只是吸引材料的多少而已。經調試后的實際測試結果顯示，左右大箱和左右小箱的Q值都在0.7-0.8

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之間，諧振頻率也和設計值相近。

本節主要探討的是分頻器的設計和調試。

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一、一些概念

1、聲波的干涉

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聲波是聲源發生振動而引起的空氣振動，以正弦波的形式向外傳播，具有幅度，頻率，相位等物理要素。我們可以認為揚聲器發出的聲音是由無數不同頻率的正弦波組成的，這些聲波被人耳接收后，在人腦中還原出整體的聲音效果。

當系統中只有一個聲源時（比如裝在密閉箱內的一個全頻單元），一切都很簡單，這可能是全頻單元受到熱捧的原因之一。但當聲源是兩個時（比如兩分頻的音箱系統），情況就復雜化了，因為兩個聲源發出的相同頻率的聲波要相互干涉。對于固定的聲音接收點（如人耳）而言，某一頻率聲波干涉的結果有可能是聲音增強了（對應相位差小于90度的情況），也有可能是聲音減弱了（對應相位差大于90度的情況）。

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以低音單元為例，如果沒有裝在箱體或大的障板上，那么低頻聲波由于波長長，指向性弱，因此不僅從振膜正面出來，還會從振膜反面繞射過來，而且相位和正面出來的正好相619

反！這就相當于存在兩個相位完全相反的聲源，低音就會互相抵消。音箱的主要作用就是阻斷振膜反面的聲源。

如果一只音箱的兩只單元200

更麻煩的是揚聲器單元出來的聲波并不是單一頻率的，發出的聲波在有的頻段是同相的，有的頻段是反相的，則效果是同相的頻段增強，反相的頻段減弱。

那怎么知道哪些頻段是同相、哪些頻段是反相，相位差又是多少呢？當然可以用理論計算，公式也不復雜。還有更好的辦法就是實際測試，用JustLMS測試出的頻響曲線中就包括了幅頻特性和相頻特性，LspCAD軟件會利用這些數據自動計算出不同頻段的合成效果。

2、形成相位差的因素

先不考慮分頻器的影響，并假設揚聲器的固有頻率響應在分頻點附近都是平直的。如果高音單元和低音單元處于同一個發聲位置（比如同軸單元），而且電信號同時進入這兩個單元，那么從兩個單元發出的相同頻率的聲音應該是同相位的，呈現的效果就是聲音增強。

但實際情況中，高低音單元的發聲位置往往是不同的，這會造成相同頻率的聲音到達聽眾位置時產生相位差。例如2.5kHz聲波的波長約為13.6cm（波長=聲速/頻率），如果高低音單元的發聲點距聽眾位置相差3cm，就會產生約80度的相位差！這種相位差是隨頻率變化的，頻率越高，相位差越大，好在我們只要關注分頻點附件的情況就可以了。

形成相位差的更重要的原因是分頻器以及揚聲器固有響應不平直而引入的相移，我們常說二階分頻會使高音單元的相位超前低音180度指的就是這種情況。實際上，簡單地從分頻器的階數來判斷相位差是很不準確的，僅僅根據這個因素來判斷兩個單元是否需要反接更是不可取。

其原因是沒有考慮揚聲器的固有響應。接入分頻器后，揚聲器的聲學響應是其固有響應和分頻器響應合成的結果。比如，某個中低音單元的固有頻率響應從3kHz開始以-6db/oct下降，如果分頻點也取為3kHz，且分頻器設計為二階即-12db/oct，那么實際的聲學效果是一個轉折頻率為3kHz的三階即-18db/oct濾波。同時，實際的相位響應也同樣是三階的，這一點很重要。

還是那句話，測試是解決問題的捷徑。如果只憑理論公式和聽感來調整，多少會有點盲人摸象的味道。

3、關于頻響曲線測試的說明

這一段應該是測試篇里的內容，但放在這里更容易說明白。

在測試供LspCAD軟件分析的高低音單元頻響曲線時，測試話筒可以在兩個單元的中間位置及其上下左右多測幾組數據，以校驗分頻器的效果。對測試位置的變動比較不敏感的分頻方案應該更加優秀。

在測試過程中，JustLMS軟件中的補償距離（Offt）要設為話筒離高低音單元距離的平均值。例如，在某次實際測試中，高音單元的Offt為96.5cm時參考脈沖和測試脈沖的起點可以對齊，而低音單元的Offt為99.5cm時參考脈沖和測試脈沖的起點可以對齊。也就是說，低音單元的發聲點要比高音單元遠3cm，這符合實際情況。但在采集數據時，切不可分別用上述Offt值，而是都要用一個折中值，如98cm，這樣測試數據中就包含了高低音單元因位置差而引起的相位差信息，LspCAD模擬出的結果才會和實際情況比較接近。

二、LspCAD使用入門

分頻器設計的輔助工具軟件用的是LspCAD5.25，該軟件最新的版本是6.33，功能更加強大，但整體上感覺還是5.25版用得順手，當然在建分頻網絡模型的時候沒有6.0以上版本來得直觀。

新建一個2路高級無源濾波器，選并聯結構。

菜單上選“揚聲器-網絡1”，對應的是低音單元的數據。在彈出的窗口中輸入Re、Le和有效振動半徑（用于計算指向性等指標，不輸入也可）。然后選擇SPL數據文件和阻抗數據文件（就是上面用JustLMS測試導出的頻響文件和阻抗文件）。同樣輸入揚聲器網絡2即高音單元的相關數據。

菜單上選“分頻網絡-網絡1”，對應的是低音單元的分頻線路。在彈出的網絡中點擊“示意圖”按鈕，可以看到“圖表/縱覽”窗口中顯示出了由信號源和揚聲器單元組成的簡單電路。在這個電路中，可以添加若干組和揚聲器單元串聯或并聯的元件（串聯還是并聯可以選擇，缺省是按串聯-并聯-串聯-并聯…的順序排列），每組元件可以是單一的R、L或C，也可以是R、L、C的串并聯組合。

雙擊“電路01”等，在彈出式菜單中選擇所需的元件。比如低通濾波器，第一組元件一般是串聯的電感，就選擇“4，R1+L”（R1為電感的直流電阻），于是“電路01”項下就出現了R1011、L1011兩個元件，元件的數值可以通過雙擊修改。把所有需要的元件都逐一加上去，可以在網絡中空出一些節點，以備增加元件。同樣設置一下分頻“網絡2”的結構。

分頻網絡配置好以后，可以按“網絡1”或“網路2”窗口中的“總頻率響應”按鈕，看看分頻后的合成效果；還可以勾選“網絡2”的“極性轉換”，對比一下某一單元極性反接后的效果。

同樣可以按“網絡1”或“網路2”窗口中的“阻抗”按鈕看看合成后的阻抗曲線。

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martin

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發表于 2007-10-20 09:38 | 只看該作者 | 發短消息

三、分頻器設計

分頻的方式可以有無數種，分頻器設計和調整是一個擇優的過程。對于具體的系統而言，一定要結合單元的特點進行分析，從分頻器設計理論出發，通過計算機仿真和不斷調整

來得到比較理想和實用的結果。一般來說，在使用了測試手段和軟件模擬的情況下，要把軸向的

職業俠客 當頻響曲線做平直是相對容易的，但這遠遠不夠。比如失真、指向性、功率承受能力等等，都需要前離線

我們在設計時通盤考慮。

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使用軟件模擬時，理論公式可以是一個好的開始，但遠遠不夠。我們必須根據目標響應和揚聲器固有響應來調整分頻器參數，也可以通過附加各種形式的電路來調整頻率響應曲2330

線的形狀，盡可能使合成曲線變得平整。一般來說，高音單元因主要工作在高頻段，承受的功率較小，調整的余地要大一些。

1、測試數據

先觀察一下高低音單元的阻抗曲線。

低音單元是裝箱并加了Zobel補償網絡后的曲線，諧振峰在63Hz左右，與設計目標基本一致。Zobel補償網絡是并聯在單元上的RC串聯電路，可以補償因音圈電感而造成的高頻段阻抗上升。在這里R用10歐，C用10μ，直接焊接在單元的接線端子上。補償的效果是非常理想的，單元阻抗在1k-5KHz幾乎為一條直線，5KHz后略有上升。因為這兩個元件的作用已在阻抗曲線上體現，因此在后面的分頻器設計中不再考慮這個網絡的影響。

高音單元的諧振頻率在650Hz左右，但諧振峰非常寬，影響一直延伸到3kHz左右，6KHz以上由于音圈電感的作用阻抗有所上升。高音單元沒有進行諧振峰補償，因為要用RLC電路，元件多，實際試驗下來的補償效果也不理想，特別是單元阻抗會下降到4歐左右，有可能增加功放的負擔。

接著觀察高低音單元的頻率響應曲線。

低音單元的曲線在650Hz以下是近場測試合成的，考慮了障板效應，只能作為參考。650Hz以上是相對準確的，和廠家提供的典型曲線非常接近，靈敏度約在-18db（只有相對意義，可以用來和高音及合成后的靈敏度進行對比，下同）。2kHz以下比較平坦，1.5k-3kHz有5db的跌落，3-5kHz形成一個平臺，5kHz后以-18db/oct跌落。

高音單元的靈敏度約在-16db，比低音單元高2db，與廠家提供的數據一致。2kHz以上頻率響應還算平整，2KHz和15KHz有隆起，4.5kzHz有一個凹陷，2kHz以下以-6db/oct降落。

2、方案一——低音直通

雖然知道這樣做不會有什么好結果，但傳說中的低音直通還是要試一試的，高音用一階分頻。

如圖所示幾乎就是最好的結果，分頻點在6kHz。可以看出，在3.5kHz以下兩條曲線呈現出反相效果，3.5k-8kHz則是正向效果，8k-12kHz又是反相效果。這就是上面說到的不同頻率相位差不一致造成的復雜情況。

這個方案的優點是相移比較小，靈敏度高，約-19db，略低于低音的靈敏度。但實際試聽效果不理想，不耐聽，容易感覺疲勞，應該是低音單元在高頻段的分割振動引起了失真。

3、方案二——一階分頻

無論分頻點怎么取，要把高低音都調整到一階Butterworth響應是無法完成的任務，主要原因是單元的固有響應不平直而且頻響范圍不夠寬。

如圖所示是一種分頻方案，分頻點在3kHz左右。用準一階來描述可能更加恰當，因為很難看出分頻點附近的頻響降落階數。頻率響應是-21.5db±2db，似乎也還可以，但這種曲線的起伏是難以讓人滿意的。可以看出，2.5kHz以下兩條曲線反相，2.5k-7kHz則同相。這一情況和低頻直通是類似的，所以曲線難以調得平直。而且由于低音單元指向性的問題，離軸響應的變化也比較大。

看來低階分頻只能是在一些特殊設計或要求不高的設計中使用，用得好的基本前提還是單元的素質要優秀。

4、方案三——二階分頻

分頻線路如圖所示，高低音單元同向連接，分頻點在2.1kHz，頻率響應為-20db±1.5db。

高低音通道用的都是二階分頻結構，結合單元的固有響應，對分頻器參數進行了調整，使得各自在分頻點附件的頻響曲線接近二階Linkwitz-Riley響應，銜接得非常好。

這是二階分頻的合成阻抗，最低點在3k-5kHz，4.5歐左右。

5、方案四——三階分頻

分頻線路如圖所示，高低音單元同向連接，分頻點在1.9kHz，頻率響應為-20.5db±1.5db。

低音通道用的是三階分頻結構；高音通道用的是二階結構，結合高音單元的固有響應，形成三階分頻效果。二者在分頻點處可以很好地銜接。

高通網絡中用了較多的元件，其中R2011、R2052以及R2071并聯C2071的用途一方面是降低高音單元的靈敏度，另一方面可以調整高音頻響曲線的形狀，配合使用十分有效。

這是三階分頻的合成阻抗，最低為6歐，比較理想。

6、其他

四階分頻的元件數量過多，業余制作并不實用。而且軟件模擬的結果也不理想，在真正的四階響應情況下，很難得到平直的響應。其主要原因是單元的固有響應不夠寬，如果用4寸或5寸低音配合1寸高音情況可能會好一些。

再看幾個有趣的情況，首先是單元反接的情況。

以上述二階分頻為例，高音反接的合成頻響如圖所示，在1k-4.5kHz的范圍內出現了一個最深達-12db的凹陷。在幾乎所有的理論公式中，高音都是要求反接的，但在實際系統中，因為單元的位置差所引起的相位差等因素，高音卻是不能反接的。

再看看直接根據理論公式計算結果來設計分頻器會有什么結果。

用三階Butterworth響應，分頻點2.2k，高音衰減2db，阻抗用單元在分頻點的實際阻抗。結果可以想象是很不理想的。

用二階Linkwitz-Riley響應的情況要好一些，當然前提是高音不能反接，但也難以讓人滿意。

四、分頻器制作和測試

相對而言，上述三階分頻的方案要優秀一些，但因手頭沒有所需要的電感，于是還是選用了二階分頻方案。其實在二階分頻方案中，高音單元在2kHz以下已呈現出-18db/oct即三階跌落的特性，可以有效避免因低音信號過多地進入高音單元而引起的失真。

制作分頻器的電感全部用1.2mm漆包線繞制，電容用的是MKP，低音Zobel補償網絡中的電阻用了10W水泥電阻，其他是3-5W無感電阻。如果有條件的話，在分頻器中使用一些高級元件未嘗不可，但數值準確、穩定更加重要。

電路在環氧板上搭棚焊接，直接固定在箱體中。

上圖是話筒位于高低音單元正中位置的實際測試結果，可以看出LspCAD的模擬還是很成功的，與實際測試結果很接近。

上面兩張圖分別是話筒位于低音單元軸向位置和高音單元軸向位置的實際測試結果。分頻點附近曲線形狀發生了少許改變，主要原因是，當采樣位置上下移動時，高低音單元到采樣點的距離差會發生變化，相位差也相應有了改變。另外，低音單元的指向性也會對曲線形狀產生一些影響。

上面兩張圖是分別是話筒沿水平方向移動到15度角和30度角時的測試結果。可以看出，因為高音單元的指向性，偏離15度時10kHz以上高音就有比較明顯的衰減，偏離30度時15kHz信號的衰減幅度可達5db。也就是說，實際聽音時，皇帝位的范圍是比較窄的，有必要把音箱轉到正對聽音者的位置上。

五、低音箱

為了嘗試2.5分頻，低音箱的分頻點為120Hz，比設計方案更低，采用一階分頻，簡單地串接了一只9.5mH的電感。因為電感量太大，為了使直流電阻不至于過大，只能采用磁芯電感。

低音單元和中低音單元的靈敏度接近，低音箱頻響按-6db/oct跌落，至500Hz時下降約12db，理論上正好可以彌補小箱的障板效應。可惜目前的測試對這個頻段是非常不準確的，無法進行定量分析。

六、試聽

基本達到預期目標，2.5分頻的方式尚未發現不妥，當然還需要進一步試聽才能

得出更全面的結論。

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讀圖就是要看懂一個電原理圖，即弄清電路由哪幾部分組成及它們之間的聯系和總的性能(如有可能，還要粗略估算性能指標)。電子電路的主要任務是對信號進行處理，只是處理的方式(如放大、濾波、變換等)及效果不同而已，因此讀圖時，應以所處理的信號流向為主線，沿信號的主要通路，以基本單元電路為依據，將整個電路分成若干具有獨立功能的部分，并進行分析。具體步驟可歸納為：了解用途、找出通路、化整為零、分析功能、統觀整體。下面以741型晶體管收音機電路(見圖1)為例進行說明，以期對電子愛好者的學習有所幫助。(注為了讓初學者能同時參考其他類似電路，未對圖中元器件名稱符號作變動。)

一、了解用途

了解所讀的電子電路原理圖用于何處、起什么作用，對于弄請電路工作原理、各部分的功能及性能指標都有指導意義。瀏覽圖1可知：這是一個典型的晶體管收音機電路圖，其用途是將接收到的高頻信號通過輸入電路后與收音機本身產生的一個振蕩電流一起送入變頻管內進行"混合"(混頻)，混頻后在變頻級負載回路(選頻)產生一個新的頻率(差頻)，即中頻(465 kHz)，然后通過中放、檢波、低放、功放后，推動揚聲器發聲。當然，還要求對振蕩頻率進行調節(f振－f信=465kHz)，并能調節音量的大小。

二、找出通路

指找出信號流向的通路。通常，輸入在左方、輸出在右方(面向電路圖).信號傳輸的樞紐是有源器件，所以可按它們的連接關系來找．從左向右看過去，此電路的有源器件為BG1(變頻管)、BG2與BG3(中放管)、BG4與BG5(低放管)、BG6與BG7(功放管)，因此可大致推斷信號是從BGl的基極輸入，經過振蕩并混頻后產生中頻信號，再經過兩級中放，然后由檢波器把中頻信號變成音頻信號，最后經過低放、功放后送至揚聲器，這樣，信號的通路就大致找了出來。通路找出后，電路的主要組成部分也就出來了。

據各基本單元分成若干具有細程度與讀者掌握電路類型的多少及經驗有關。

根據上述通路可清楚地看出，整個電路可分別以BZ1及D1(2AP9)為界分成三部分，我們稱之為變頻級、中放級(包括檢波級)和低功放級(輸出)。

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四、分析功能

劃分成單元電路后，根據已有的知識，定性分析每個單元電路的工作原理和功能。

1．輸入回路和變頻級

該部分的任務是將接收到的各個頻率的高頻信號轉變為一個固定的中頻頻率(465kHz)信號輸送到中放級放大。它涉及到兩個調諧回路：一個是輸入調諧回路，一個是本機振蕩回路。輸入調諧回路選擇電感耦合形式(磁棒線圈B1)，本機振蕩回路選擇變壓器耦合振蕩形式(B2)。

由于雙連可變電容器(C1a、C1b)可同軸同步調諧輸入回路和本機振蕩回路的槽路頻率，因而可使二者的頻率差保持不變。

變頻級電路的本振和混頻由 只三極管BG1擔任。由于三極管的放大作用和非線性特性，所以可獲得頻率變換作用。從圖1中可以看出這是一個振蕩電壓由發射極注入、信號由基極注入的變頻級。兩個信號同時在晶體管內混合，通過晶體管的非線性作用再通過中頻變壓器BZ1的選頻作用，選出頻率為f振－f信=465kHz的中頻調幅波送到中放級。

2．中放級(含波）

1)中頻放大級

中放級采用的是兩級單調諧中頻放大。變頻級輸出的中頻調幅波信號由BZ1次級送到BG2的基極進行放大，放大后的中頻信號再送到BG3的基極，由BZ3次級輸出被放大的信號，三個中頻變壓器都應準確調在465kHz。

中頻放大級的特點是用并聯的LC調諧回路作負載。其原因是：并聯諧振回路同串聯諧振回路一樣，能對某一頻率的信號產生諧振，不同的是在諧振時，串聯諧振回路的阻抗很小，電路中的電流很大，阻抗越小，Q值越高；而并聯諧振回路在諧振時，阻抗很大，回路兩端電壓很高，并聯阻抗越大，損耗越小，Q值越高。

由于中頻放大器采用了諧振于465kHz的并聯回路作負載，因此用了中頻放大器后，大大提高了整機的選擇性。

2)檢波級

在超外差式收音機中，雖然經過變頻級把高頻信號變成了中頻信號，但是中頻信號仍然是調幅信號，因此需要依靠檢波器把中頻信號變成低頻信號(音頻信號)，BZ3次級送到檢波二極管的中頻信號被截去了負半周，變成了正半周的調幅脈動信號，再選擇合適的電容量濾掉殘余的中頻信號，即可取出音頻成分送到低放級。

檢波輸出的音頻脈動信號經R7、C13濾波得到的直流成分作為自動增益(AGC)電壓，饋入第一中放管BG2基極，以達到自動穩定中放增益的目的。

3．低功放級

1)低放電路

從檢波級輸出的中頻信號，還需要進行放大再送到揚聲器。為了獲得較大的增益，通常前級低頻放大選用BG4、BG5兩級。

BG4、BG5采用直接耦合方式。BG4基極的偏置電壓取自于BG5發射極電阻R14上的電壓，因此對直流工作點有強烈的負反饋，有利于穩定工作點。低放級與功放級之間的激勵采用的

是變壓器(B3)耦合方式。

2)功放級

功放級采用兩只相同類型的NPN管子BG6、BG7組成OTL對稱式電路，兩管輪流工作，使負載(揚聲器)上得到完整的正弦波電壓。

R16、R17組成BG6的偏置電路，R18、R19組成BG7的偏置電路，與負載耦合的電容器C21起著重要的作用，利用它的充放電過程代替一個電源的效果，從而減少一個電源(詳細原理這里不再贅述)。

R15、C12、C16組成電源濾波電路，電容C19用來改善音質。

六、統觀整體

先將各部分的功能用框圖表示出來(可用文字表達式、傳輸特性、信號波形等方式在框圖中注出)，然后根據它們之間的關系進行連接，畫成一個整體的框圖(如圖2)，從這個框圖就可以看出各單元電路之間是如何互相配合來實現電路功能的。圖中標出了各基本單元的名稱、相互聯系和所對應的電路符號。

至此，電路的基本情況就大致清楚了，需要指出的是：對于不同水平的讀圖者或不同的電路，所采取的具體步驟可能是不一樣的，上述方法僅供參考。至于電路中的次要部分和調整哪些元件的參數能改善哪些技術指標，以及對各部分電路的性能進行定量估算以進一步得出整個電路的性能指標等，則完全根據讀圖者的能力自行分析了。

最后順便給出概括讀圖的口訣：弄清用途，化繁為簡，抓住兩頭，找出電源。以管為主，從左到右，分析電位，揪住地線。抓住兩頭，是指抓住輸入、輸出兩頭，分析信號的輸入回路和最后輸出的控制對象；找出電源，是指搞清楚各部分所用電源電壓的極性和大小以及它們的來源：分析電位、揪住地線，是指分析管子和某一節點的電位變化時，