楊世明 肖韓鳳 重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

家用音響中二階三分頻功率分頻器的設(shè)計(jì)與制作

楊世明 肖韓鳳 重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

音箱分頻器在音響系統(tǒng)中有著重要的作用，由于分頻器放置于音箱的箱體中，很多生產(chǎn)廠家為了節(jié)約成本，往往不注重分頻器的品質(zhì)，由此形成制約音響系統(tǒng)的瓶頸，針對(duì)這種情況，本文探討了如何自制分頻器來(lái)替換原本不是很滿(mǎn)意的產(chǎn)品。

分頻器 參數(shù) 確定 制作

在家用音響系統(tǒng)中，要想還原出清晰、逼真、令人陶醉的聲音，在選擇音響器材時(shí)，從音源，連線(xiàn)、功放一直到音箱都要精挑細(xì)選，合理搭配，即使這樣，有時(shí)買(mǎi)回的音響還是不能達(dá)到滿(mǎn)意的效果，原因是什么呢？原來(lái)一個(gè)重要原因在分頻器上。因?yàn)榉诸l器藏于音箱的箱體中，人們?cè)谔暨x音箱時(shí)，注意力放在了音箱的外觀、箱體的材質(zhì)以及揚(yáng)聲器的品牌上，而忽略了箱體中的分頻器。很多廠家為了節(jié)約成本，一般都不會(huì)著力打造藏在暗處的分頻器，以至于很多音箱中的分頻器簡(jiǎn)單粗糙。分頻器是串于功放與音箱之間的器件，它的好壞直接影響音響的頻響，聲像的相位以及功放的阻尼系數(shù)，所以很多人將其稱(chēng)為音箱的大腦，可見(jiàn)其在音響系統(tǒng)中的作用。為此，我們完全可以自己設(shè)計(jì)制作一款適合自己的分頻器。下面以二階三分頻功率分頻器的設(shè)計(jì)及制作為例，談?wù)勛约旱闹谱黧w會(huì)，以期與同行們分享制作過(guò)程的樂(lè)趣。

1 根據(jù)高，中、低音揚(yáng)聲器的頻率特性曲線(xiàn)確定分頻點(diǎn)

確定分頻點(diǎn)的原則是：低頻信號(hào)的分頻頻率應(yīng)低于低頻揚(yáng)聲器上限截止頻率的一個(gè)倍頻程；高于中頻揚(yáng)聲器下限頻率的一個(gè)倍頻程。高頻信號(hào)的分頻頻率應(yīng)低于中頻揚(yáng)聲器的上限截止頻率一個(gè)倍頻程，而高于高頻揚(yáng)聲器下限截止頻率一個(gè)倍頻程。按照這個(gè)條件，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，三分頻器的低頻分頻點(diǎn)選在人聲及樂(lè)聲頻率范圍500—5KHz之外的400Hz左右，而高頻分頻點(diǎn)則應(yīng)選在2KHz左右比較恰當(dāng)。當(dāng)然這個(gè)值也不是固定不變的，在實(shí)際使用中可以根據(jù)使用的揚(yáng)聲器不同，以及個(gè)人的偏好做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但總的要求是：輸出的聲壓在整個(gè)頻段內(nèi)（20Hz—20KHz）幾乎是平坦的。

2 根據(jù)電路確定元件數(shù)值

常用的二階三分頻經(jīng)典電路如圖所示

在該電路中需滿(mǎn)足：C1=C4、C3=C2、L1=L3、L4=L2由于該電路為二階三分頻，所以在分頻點(diǎn)附近的衰減為12dB/倍頻程，如果低端分頻點(diǎn)取f1=400Hz，高頻分頻點(diǎn)f2=2KHz，揚(yáng)聲器的阻抗取Rl=8Ω，則：

以上數(shù)值只是理論數(shù)據(jù)，在實(shí)際制作過(guò)程中由于元件存在誤差，為了滿(mǎn)足輸出特性曲線(xiàn)平坦的幅頻特性曲線(xiàn)，需要通過(guò)實(shí)測(cè)進(jìn)行修正。有了正確的理論計(jì)算就該說(shuō)說(shuō)電容的選擇，電感的制作。

3 電容的選擇

電容在分頻器中起著信號(hào)的耦合或者衰減的作用，為了讓信號(hào)耦合、衰減點(diǎn)準(zhǔn)確，要求電容的容量必須準(zhǔn)確，且需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，在使用過(guò)程中其參數(shù)應(yīng)基本保持不變，要達(dá)到這一要求，選擇電容一定要慎重，其選擇原則是：

從使用經(jīng)驗(yàn)看，應(yīng)選擇信譽(yù)良好的品牌電容；

從使用過(guò)程看，盡量選擇聚丙烯、聚苯乙烯等無(wú)感薄膜電容，盡量不選參數(shù)變化大的電解電容。

使用前需經(jīng)過(guò)元件的老化處理，且老化處理的時(shí)間必須足夠。處理后的電容應(yīng)該進(jìn)行漏電測(cè)試與容量測(cè)試，在確保無(wú)漏電和容量不變的情況下才能使用。

4 電感的選擇與制作

在功率分頻器中，一般不使用鐵芯電感與磁芯電感，因?yàn)殍F芯，磁芯的導(dǎo)磁率比較高，功放在工作中輸出峰值電壓高、峰值電流大。大的電流容易產(chǎn)生磁飽和而造成音頻信號(hào)的失真，所以分頻器的電感一般采用空心電感。制作電感的銅線(xiàn)應(yīng)該選用純度高、斷面反光好的無(wú)氧銅作為制作的材料。在制作過(guò)程中，為了使分頻點(diǎn)與設(shè)計(jì)分頻點(diǎn)吻合，需要電感線(xiàn)圈的電感量必須準(zhǔn)確，制作的過(guò)程中需要測(cè)試，測(cè)試好了之后才剪斷漆包線(xiàn)。在分頻網(wǎng)絡(luò)中與揚(yáng)聲器串聯(lián)的電感如果直流電阻大，一方面會(huì)消耗功放的輸出功率而影響音響的響度，同時(shí)功放內(nèi)阻對(duì)低音單元的阻尼作用也將減弱。況且與中音單元并聯(lián)的電感線(xiàn)圈如果直流電阻大，則會(huì)影響對(duì)低頻信號(hào)的衰減而導(dǎo)致信號(hào)分離不徹底，從以上兩個(gè)方面看：線(xiàn)圈的直流電阻越小越好，理論分析應(yīng)使與揚(yáng)聲器串聯(lián)線(xiàn)圈的直流電阻小于揚(yáng)聲器阻抗的十分之一，與揚(yáng)聲器并聯(lián)的線(xiàn)圈直流電阻應(yīng)小于揚(yáng)聲器阻抗的十分之一，為了達(dá)到要求，在不出現(xiàn)制作困難的情況下，導(dǎo)線(xiàn)盡量選擇粗一點(diǎn)的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選擇直徑為0．8----1．5mm的銅線(xiàn)。最后還要說(shuō)明一點(diǎn)，在制作的過(guò)程中不能劃傷漆包線(xiàn)，如有劃傷應(yīng)在制作完成后，澆注兩次絕緣漆，待干后再使用。

電感參數(shù)的確是可以按如下的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：

式中b為繞組線(xiàn)圈的長(zhǎng)度（高度），L為設(shè)計(jì)電感量，R為希望電阻值，

確定了以上參數(shù)后就可以按如圖所示的形狀繞制。

[1]唐道濟(jì). 音響發(fā)燒友進(jìn)階第1版 . 北京：中國(guó)電力出版社，2016.