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分頻�
閱讀�5078�(shí)間:2017-03-31 09:14:15

  模擬分頻�是音箱內(nèi)的一種電路裝置,用以將輸入的模擬音頻信號分離成高�、中�、低音等不同部分,然后分別送入相應(yīng)的高、中、低�喇叭單元中重�。之所以這樣�,是�?yàn)槿魏螁我�?a href="http://www.06jpkg.cn/11399.html" target="_blank">喇叭都不可能完美的將聲音的各�(gè)頻段完整的重放出��

用�

  分頻器是指將不同頻段的聲音信號區(qū)分開�,分別給于放大,然后送到相應(yīng)頻段的揚(yáng)聲器中再�(jìn)行重�。在高質(zhì)量聲音重放時(shí),需要�(jìn)行電子分頻處��
  分頻器是音箱中的“大腦”,對音�(zhì)的好壞至�(guān)重要。功放輸出的音樂訊號必須�(jīng)過分頻器中的過濾波元件處理,讓各單元特定頻率的訊號通過。要科學(xué)、合�、嚴(yán)�(jǐn)?shù)卦O(shè)�(jì)好音箱之分頻器,才能有效地修飾喇叭單元的不同特�,優(yōu)化組�,使得各單元�(yáng)長避�,淋漓盡致地�(fā)揮出各自�(yīng)有的潛能,使各頻段的頻響變得平滑、聲像相位準(zhǔn)�,才能使�、中、低音播放出來的音樂層次分明、合�、明�、舒適、寬�、自然的音質(zhì)效果�

原理

  從電路結(jié)�(gòu)來看,分頻器本質(zhì)上是由電容器和電感線圈構(gòu)成的LC濾波�(wǎng)�(luò),高音通道是高通濾波器,它只讓高頻信號通過而阻止低頻信號;低音通道正好相反,它只讓低音通過而阻止高頻信�;中音通道則是一�(gè)帶通濾波器,除了一低一高兩�(gè)分頻�(diǎn)之間的頻率可以通過,高頻成份和低頻成份
  都將被阻歀在�(shí)際的分頻器中,有�(shí)為了平衡�、低音單元之間的靈敏度差異,還要加入衰減電阻;另外,有些分頻器中還加入了由電�、電容構(gòu)成的阻抗�(bǔ)償網(wǎng)�(luò),其目的是使音箱的阻抗曲線心理平坦一�,以便于功放�(qū)�(dòng)�
  位于功率放大器之后,�(shè)置在音箱�(nèi),通過LC濾波�(wǎng)�(luò),將功率放大器輸出的功率音頻信號分為低音,中音和高音,分別送至各自�(yáng)聲器。連接簡單,使用方便,但消耗功�,出�(xiàn)音頻谷點(diǎn),產(chǎn)生交叉失�,它的參�(shù)與揚(yáng)聲器阻抗有的直接�(guān)�,而揚(yáng)聲器的阻抗又是頻率的函數(shù),與�(biāo)稱值偏離較�,因此誤差也較大,不利于�(diào)��
  將音頻弱信號�(jìn)行分頻的�(shè)�,位于功率放大器�,分頻后再用各自�(dú)立的功率放大�,把每一�(gè)音頻頻段信號給予放大,然后分別送到相應(yīng)的揚(yáng)聲器單元。因電流較小故可用較小功率的電子有源濾波器實(shí)�(xiàn),調(diào)整較容易,減少功率損�,及�(yáng)聲器單元之間的干�。使得信號損失小,音�(zhì)�。但此方式每路要用獨(dú)立的功率放大�,成本高,電路結(jié)�(gòu)�(fù)�,運(yùn)用于�(kuò)聲系�(tǒng)�

種類

  被動(dòng)�
  被動(dòng)式分頻網(wǎng)路(Crossover Network�,國�(nèi)�(xí)慣稱為“分音器�,其�(shè)�(jì)受到相當(dāng)多的變數(shù)與考量
  因素所影響,因而是一�(xiàng)很復(fù)雜的工作�
  被動(dòng)式分音器“功�、用途”是介于�(kuò)大器與喇叭之間,由于單一喇叭無法�(dá)到“全頻段響應(yīng)”(全頻段即�20HZ-20KHZ,為人耳聽覺范圍),因而利用喇叭單體尺寸不同的物理頻寬響應(yīng),來�(dá)到要求的“全頻段響應(yīng)”之目的,也因此�(chǎn)生了多種尺寸單體�(yùn)用在同一聲道上的方式。被�(dòng)式分音器功能就是�(fù)�(zé)將擴(kuò)大器全頻段輸出后,分割成不同頻段的聲�,分別送到不同尺寸喇叭單體�,表�(xiàn)其應(yīng)有的特質(zhì)。由此出�(xiàn)的多音路喇叭組合或稱為“分音喇叭�,從一音路喇叭到多音路喇叭均有其用途與多重之選��
  被動(dòng)分音器的元件組成:L/C/R,即L電感、C電容、R電阻,依照各元件對頻率分割的特性靈活運(yùn)用在分頻�(wǎng)路上�
  L電感:其特性是阻擋較高頻率,只讓較低的頻率通過,也就稱為“低通濾波器(Low Pass Filter)�。通過較低頻率的多少是由該“L電感”之電感量來決定,其感抗單位為“μH、mH”代�。電感材�(zhì)常見有:空心電感、鐵淦氧電感、矽鋼片電感�。鐵淦氧電感、矽鋼片電感通常只在需要高電感值而無法由空心電感來獲得低直流電阻的場合下才使�,由于鐵心電感具有磁飽和而在大電流的場合造成失真的天性,所以鐵心電感是一種妥�(xié)下的�(chǎn)��
  C電容:其特性與電感剛好相反,也就是阻擋低頻率通過,讓較高的頻率通過,稱為“高通濾波器(High Pass Filter)�。高頻率通過多少由C電容的電容量決定。其單位為“μF�。電容材�(zhì)種類繁多,但用于被動(dòng)式分音器中則使用無極性電��
  輸入和輸出部分都清晰可見的應(yīng)用分頻器
  輸入和輸出部分都清晰可見的應(yīng)用分頻器
  電容在被�(dòng)式分音器中用于中音域及高音域材質(zhì)上的考量必須慎重,因?yàn)榕c音質(zhì)有的相關(guān)�,選擇電容的材質(zhì)通常由喇叭單體特性和電容損失因素、相位損失以及價(jià)格而決��
  中高音域不超�30μF的電容可采較佳的材質(zhì)�
  R電阻:并無切割頻率的特�,而應(yīng)用在被動(dòng)式分音器中是與電�、電容混和搭�,針對特定的頻率�(diǎn)和頻帶來做修�、等化曲�、靈敏度增減的用��
  喇叭分音器可分為串聯(lián)式分音器、并�(lián)式分音器兩種。并�(lián)式分音器以多�(shù)成為喇叭分音器的選擇,其�(yōu)�(diǎn)在于多音路系�(tǒng)中都可視為獨(dú)立的�(gè)�,而且任何一�(gè)元件的改變都可能影響到高通或低通的特��
  被動(dòng)式分音器常用的斜率可分為4種:一階斜�6dB、二階斜�12dB、三階斜�18dB、四階斜�24dB�
  主動(dòng)�
  又稱為主�(dòng)式電子分音器。因?yàn)檐噧?nèi)空間形體、喇叭安裝指向,在實(shí)�(wù)�(yùn)用上有其無法變更的因素存�,所以由電子分音器靈活的特性可在各類段上之分頻�(diǎn)、相位、Q值變�(dòng)幾時(shí)到最理想的頻段調(diào)�,來克服各種車內(nèi)變數(shù),以�(dá)到車�(nèi)聆聽�(huán)境之目的�
  電子分音器是由低通、帶�、高通濾波器所組成�
  主動(dòng)式電子分音器裝置于車用主�(jī)與擴(kuò)大器之間,電子分音器可由二音路到多音路型�(tài),但是所分出來的每一音路訊號都不得必須經(jīng)過一�(gè)�(kuò)大器,如果音路分得越�,擴(kuò)大器也就相等增加�
  �(yōu)�(diǎn)
  1、提高動(dòng)�(tài)范圍
  2、改善暫�(tài)表現(xiàn)能力
  3、對超低音喇叭得到較佳與�(kuò)大器相容性和十足功率
  4、喇叭單體間靈敏度不同的問題容易受到控制
  5、擴(kuò)大器工作在固定的頻帶上過截失真可降低許多
  6、阻抗變化較�,可得到較佳的分類表�(xiàn)
  正弦分頻�
  正弦分頻器有兩種�(shí)�(xiàn)方法:利用頻率占�(jù)�(xiàn)象實(shí)�(xiàn)分頻的占�(jù)分頻器和利用正反饋原理實(shí)�(xiàn)分頻的再生分頻器�
  占據(jù)分頻
  也稱為牽引分頻或同步分頻。一�(gè)振蕩頻率為fosc的正弦振蕩器,在外加頻|<△fP率為fi的電�(dòng)勢作用下,若|fi—fosc|<△fP,振蕩器的振蕩頻率能被牽引到fi上,使fosc=fi,這種�(xiàn)象稱為頻率占�(jù)。△fp稱為占據(jù)頻帶。若fi靠近振蕩頻率fosc的N次諧波頻率,且它們的差� |fi—Nfosc|處在占據(jù)頻帶�(nèi),則振蕩器的振蕩頻率就被牽引到fi/N�,產(chǎn)生出所需的分頻電壓。當(dāng)外加電壓振幅一定時(shí),占�(jù)頻帶的大小與分頻次數(shù)N有關(guān)。N越大,占�(jù)頻帶越小,即牽引越困�。因�,占�(jù)分頻器只能實(shí)�(xiàn)低次(N=2�3)分頻�
  再生分頻
  圖中所示的為反饋系�(tǒng)�(shí)�(xiàn)分頻的電�。若�(huán)路設(shè)�(jì)合理,則能維持圖中各�(diǎn)的頻率關(guān)�。環(huán)路的輸出信號頻率f0為輸入信號頻率fi的N次分頻�,即f0=fi/N。采用不同倍頻次數(shù)的倍頻�,就可實(shí)�(xiàn)不同次數(shù)的分��
  脈沖分頻�
  利用漢穩(wěn)�(tài)電路的計(jì)�(shù)功能�(shí)�(xiàn)分頻的電�,又稱為�(shù)字分頻器。在這種分頻器中,輸入信號脈沖為�(jì)�(shù)器的�(jì)�(shù)信號。若�(jì)�(shù)器的�(jì)�(shù)模為N,則從其�(jìn)位輸出端可獲得N次分頻的脈沖信號。從各觸�(fā)器輸出端可獲得分頻比小于或等于N的脈沖信��
  改變�(jì)�(shù)器的�(jì)�(shù)模(即分頻比�,在中規(guī)模集成計(jì)�(shù)器中,可通過不同反饋�(wǎng)�(luò)反饋到清零端或置�(shù)端等方法�(shí)�(xiàn);在移位寄存器中,可通過反饋到串行輸入端的方法實(shí)�(xiàn)�
  用單�(wěn)�(tài)觸發(fā)器也可實(shí)�(xiàn)分頻。例�,在�(shí)刻集成單�(wěn)�(tài)觸發(fā)器被輸入脈沖的下降沿觸發(fā)而產(chǎn)生寬度為tw的脈沖。若tw在范圍內(nèi)(N-1)Ti ~(NTi-tR)范圍�(nèi)(tR是單�(wěn)�(tài)觸發(fā)器的恢復(fù)�(shí)間),則輸出分頻比為N的脈沖信號。與此相類似,用輸入脈沖控制多諧振蕩�,使它的狀�(tài)翻轉(zhuǎn)�(shí)刻與�(jīng)過若干�(gè)周期的輸入脈沖相同步,就能輸出整�(shù)分頻比的脈沖信號。此類分頻器可以在不改變電路�(jié)�(gòu)的情況下借助定時(shí)元件參數(shù)的調(diào)整來改變分頻�,因而又稱為任意分頻��
  在集成分頻器中有程序分頻器和�?jǐn)?shù)分頻�。前者的分頻比可通過�(yù)置碼�(jìn)行程控:后者的每N�(gè)輸入脈沖中只有M�(gè)脈沖能輸出,因而實(shí)�(xiàn)分頻比為f0/fi=M/N的分?jǐn)?shù)分頻(M,N均為正整�(shù)),但輸出脈沖往往不是等間隔的�
  此外,在通用�?qū)S玫�?shù)字信號處理器中用軟件也可�(shí)�(xiàn)分頻�

安裝方法

  一般車用分頻器上面�8�(gè)端子�
  分頻器標(biāo)注的輸入英文是“INPUT�
  接低音炮的端子是“WOOFER"
  接低音的端子是“BASS�
  接中音的端子是“MEDIAN�
  接高音的端子是“TREBLE"
  其中INPUT 兩�(gè)端子、WOOFER兩�(gè)端子、TREBLE有四�(gè)端子,一�(gè)是負(fù)極,三�(gè)是高音的增益提升及衰減接�,分別為+3db�0db�-3db�
  接法是:
  主機(jī)�(jìn)來的輸入信號� INPUT
  低音炮接 WOOFER
  低音� BASS
  高音� TREBLE
  正極 看�(gè)人試聽的感覺,接+3db�0db�-3db�

操作方法

  高保真的音箱多數(shù)都是由兩只或兩只以上的揚(yáng)聲器單元�(gòu)�,要高�(zhì)量的還原20Hz~20kHz全頻段的音頻信號,必須借助�(yōu)�(zhì)分頻器的�(xié)�.由于各自音箱的揚(yáng)聲器單元不同,分頻器也就不能簡單的代用,必須按照具體�(yáng)聲器單元的特性�(jìn)行制�.總結(jié)出一套較為完善的�(shè)�(jì)、制�、調(diào)試方�,只要求制作者備有一張內(nèi)�20Hz~20kHz純音頻測試信號的《雨果金碟�、一�(gè)話筒信號放大電路、一只話筒和一塊數(shù)字萬用表,而不需要專門的測試儀�.
  �(yè)余制作音�,建議選擇兩分頻的方式�
  一、分頻點(diǎn)頻率f的選�
  兩分頻音箱的分頻�(diǎn),可以在2~5kHz之間�(jìn)行優(yōu)化選�。一般把分頻�(diǎn)頻率f選在低音單元自上限起一�(gè)倍頻程以�,高音單元自下限起一�(gè)倍頻程以上的范圍�(nèi)�
  �、分頻器與功率的分配
  �(gòu)成音箱的高、低音單�,各自的標(biāo)稱功率是不一樣的,而在�(shí)際節(jié)目信號的功率譜中,高頻、低頻信號的比例也是不一樣的,因此將各種信號�(tǒng)�(jì)平均�,就得到了圖1所示的模擬信號功率�.將圖1的功率譜�(jìn)行計(jì)�,就得到了圖2所示的功率分配曲線.在選擇分頻點(diǎn)�(shí),一定要考慮功率的分配問�,使高音單元留有一定的余量。圖2表示20Hz~20kHz的總功率�(guī)一化為100%,把20Hz至某頻率f所占功率為總功率的百分?jǐn)?shù),應(yīng)用舉例如��
  如分頻點(diǎn)�2?5kHz的二分頻系統(tǒng),由�2的橫座標(biāo)2?5kHz到曲線相交,從縱座標(biāo)讀出百�?jǐn)?shù),則20Hz~2.5kHz的功率比例為87%�2?5kHz~20kHz的功率比例為13%。當(dāng)總功率為100W�(shí),則低音功率W�=100×87%=87W,高音功率W�=100×13%=13W�
  使用上面的功率分配關(guān)系時(shí),還請注意揚(yáng)聲器單元的功率標(biāo)�(zhǔn)。一般產(chǎn)品標(biāo)注是額定正弦功率(RMS),而有的制造廠為了商業(yè)目的�,�(biāo)注峰值功率或稱為音樂功率,但�(shù)值一般卻是RMS功率�2~4��
  三、分頻方式的選擇
  分頻方式雖然�6dB/oct��18dB/oct型�3dB降落�(diǎn)交叉型及12dB/oct��6dB降落�(diǎn)交叉型等�(shù)�,但綜合考慮它們的�(yōu)缺點(diǎn),建議使�12dB/oct��
  四、分頻網(wǎng)�(luò)
  �(shè)�(jì)分頻�(wǎng)�(luò)�(shí),如把負(fù)載單元加入RC阻抗�(bǔ)償電路,作為恒阻抗�(jìn)行設(shè)�(jì),這樣�(dāng)然是,但筆者查閱大量書刊資料后,發(fā)�(xiàn)RC阻抗�(bǔ)償電路的�(jì)算方法有多種,而得出的RC值也不相�,讓人不易選�,只好按頻點(diǎn)電阻法來�(jìn)行設(shè)�(jì)�
  首先,用�3所示電路連接,測出高、低音單元在分頻�(diǎn)處的阻�(注意不要用單元標(biāo)稱阻抗代�,否則誤差會很大,然后�(jìn)行右上表中的�(jì)算和按圖將LC元件連接,即告初步制作完成。高、低音單元的靈敏度不平衡,可用電阻衰減調(diào)節(jié)(1997年《電子報(bào)》第15期有專門文章介紹),制作時(shí)建議使用�(yōu)�(zhì)聚丙烯電�,優(yōu)化設(shè)�(jì)空芯電感,將元件用熱熔膠固定在印制板�,電感可用棉線或塑料扎扣帶加�(qiáng)固定,用搭棚焊的方法連接,做成高、低音通道各自�(dú)立的分線分音方式�
  五、調(diào)試方�
  根據(jù)聲壓級平方反比定�,�(diǎn)聲源在自由空間中,距離增加一�,聲壓級衰�6dB.利用這一定律,就可以�(jìn)行下面的�(shí)際操�.
  把音箱體和揚(yáng)聲器單元裝好,不接分頻�,用《雨果金碟》測試信�,按正常的放音方式,用固定音�2~3W,重復(fù)播放分頻�(diǎn)處頻率f,用圖4自制的簡易聲壓測試儀,�2m處測試聲�,�(diào)節(jié)話筒音量電位器使�(shù)字萬用表讀�(shù),為一容易記憶的整�(shù),記下備用.然后,接入分頻器低通網(wǎng)�(luò),將聲壓計(jì)放在1m�,測試讀�(shù)與上次應(yīng)相同,否則,按讀�(shù)�(�)增大(減小)電容�,直到讀�(shù)相同(這時(shí)分頻�(diǎn)頻率f衰減6dB).然后,將信號重新直接輸入低音單�,將測試信號調(diào)節(jié)成高于分頻點(diǎn)頻率f的倍頻程信�,用聲壓計(jì)�4m處測試聲�,記下讀�(shù)備用.,接入分頻器低通網(wǎng)�(luò),將聲壓計(jì)放在1m�,讀�(shù)與上次相�,否則,稍加微調(diào)(這時(shí)倍頻程頻率f衰減12dB),這樣,低音�(wǎng)�(luò)就調(diào)試完�.高音�(wǎng)�(luò)重復(fù)以上操作步驟,�(diào)節(jié)電感,注意第二步輸入低于分頻點(diǎn)頻率f的倍頻程信�.這樣,一套高�(zhì)量的分頻器就制作和調(diào)試完�.

技�(shù)參數(shù)

  一般來�,分頻器包括三�(gè)基本參數(shù)�
  �(gè),就是分頻器的分頻點(diǎn),這�(gè)�(yīng)該不用多說�
  第二�(gè),就是所謂分頻器的“路”,也就是分頻器可以將輸入的原始信號分成幾�(gè)不同頻段的信�,我們通常說的二分頻、三分頻,就是分頻器的“路”�
  第三�(gè),就是分頻器的“階�,也稱“類”�
  一�(gè)無源分頻�,本�(zhì)上就是幾�(gè)高通和低通濾波電路的�(fù)合體,而這些濾波電路的數(shù)�,就是上面所說的“路�。但是在每一�(gè)濾波電路�,還有更精細(xì)的設(shè)�(jì),換句話�,在每一�(gè)�
  波電路中,都可以分別�(jīng)過多次濾�,這�(gè)濾波的次�(shù),就是分頻器的“階��
  一階分頻器也是感容分頻的結(jié)�(gòu),而二階分頻器中的每一路都�(jīng)過了兩次濾波,這�(gè)“兩次濾波”才是“二階”的真正含義�
  �(shí)際上,“二階分頻器”這樣的說法也并不�(guī)�,因?yàn)椤半A”并非是針對整�(gè)分頻器的,而是針對其中的某一“路”的,所以嚴(yán)格的說法�(yīng)該是“雙路分頻器,高低頻皆采用二階濾波�,因?yàn)殡m然并不多�,但高頻采用二階濾波而低頻采用一階濾波這樣的設(shè)�(jì)也是有的�
  除了一階分頻和二階分頻�,無源分頻器還有三階、四階乃至六階分頻。采用高階分頻的好處在于其濾波衰減斜率更�,分頻效果更�,而且也有利于�(shè)�(jì)分頻�(bǔ)償電路(�?yàn)椴⒉皇恰胺帧钡迷綇氐自礁蓛舻姆诸l器就是好分頻器,理論上說,分頻后的兩�(gè)信號曲線在疊加之�,與原曲線完全一致,這才是真正的好分頻器�,但高階分頻的功率損失大,特別是相位影響大,�(shè)�(jì)不好聲音就會亂了�。所以不是越高階的分頻就越好�
  市場上的2.0多媒體音箱,使用電容或阻容分頻的居多,使用分頻器的極�,而使用二階分頻的更少。如沖擊波SB-2000使用的是一階分頻器,而使用二階分頻的,則只有惠威T200A、M200,漫步者S2000�1900TIII等寥寥而已。(注:還有不少音箱采用的是二階分頻��

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