要做到將整個音頻范圍(20Hz-20kHz)的完整重地重放出來,就要求采用多個不同的揚聲器來分別重放高,中和低不同頻段的聲音。讓不同的揚聲器分別重播不同的聲音頻帶,就要使用合適的分頻網絡。分頻網絡,又稱為分音器,分頻器,或濾波器。在實際的設計中,會受到諸多變量的影響,所以是一個非常復雜的工作。
分頻器本質上是由電容器和電感線圈構成的LC濾波網絡,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號;中音通道則是一個帶通濾波器,除了一低一高兩個分頻點之間的頻率可以通過,高頻成份和低頻成份都將被阻止。在實際的分頻器中,有時為了平衡高、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阻、電容構成的阻抗補償網絡,其目的是使音箱的阻抗曲線心理平坦一些,以便于功放驅動。
揚聲器系統的分頻器電路是由L/C濾波器(電感與電容)所構成的,并聯式的分頻器設計主要采用三種基本的濾波器形式,它們的響應特性如圖所示,它們是:低通濾波器,將高頻段衰減,通常運用在低音單元;帶通濾波器,將高頻端與低頻端全部衰減,一般應用在中音單元上;高通濾波器,衰減低頻段,絕大部分運用在高音單元上。
濾波器通常可由三項基本特性描述:衰減的斜率,濾波器的中心頻率和Q值。斜率一般以每一個倍頻程(八度)的衰減量為單位dB/Octave。當L與C由不同的電路形態組合之后,濾波器的斜率可以形成每倍頻程6,12,18,24dB的衰減量。超過24dB的衰減量的分頻網絡在被動式分頻網絡里很少使用,通常應用在主動式電子分頻里。這些衰減率同時可以用斜率的階數來表示,一階為6dB/Octave,二階12dB/Octave,三階為18dB/Octave,四階為24dB/Octave的斜率,依此類推。
分頻器中的電子元件
A、電感
A、電感在揚聲器系統的分頻器中,一般使用兩種形式的電感:空芯電感和鐵芯電感。鐵芯電感是使用變壓器中的薄鐵片或其他形式的鐵氧體物質,通常只用在需要電感值較高但無法由空芯電感獲得低直流電阻的場合中使用。由于鐵芯電感具有磁飽和而在大電流的情況下造成失真,所以鐵芯電屬于一種妥協的產物。空芯電感不存在磁飽和的現象,但是由于大電感值時繞線要多,體積相對要大,成本也相對要高,但必須采用較粗的繞線,以保證不會出現電阻增加的現象。
B、電容
選擇電容的材質通常是由損失因數和價格而決定的,這也意味著中/高音域不超過20uF的電容可采用高品質的聚丙烯電容(如Macfe麥卡非電容或者是MKP電容),其它絕大部分的應用中則使用無極性的電解電容。在分頻器應用中,電容最關鍵的因素還有容差的問題,容差越小的電容,分頻器的一致性就越好。
C、電阻
現在許多分頻器應用的電阻多是白色水泥大功率電阻,電阻的功率越大,電阻體積越大。在高檔的分頻器中,在小功率的狀況下,也有采用金屬電阻,這對音質有一定的幫助。而金屬散熱電阻由于價格比較高,盡管音質最好,一般也只有在最頂級的揚聲器系統才可以看到。
D、分頻器中常用到的電子線路
分頻器中還有許多特殊設計的電子線路,如單元負載補償電路,單元的衰減電路,響應整形電路,它們的目標是用來修正喇叭的頻率響應特性等。
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