原创 说说音频电路的“电子分频”

2013-5-8 09:36 7019 1 3 分类: 消费电子

 

一般人常说的电子分频,多是指模拟方式的分频,分有源、无源两种,实际这种电子分频也可以叫前级分频,数字、软件、DSP等方式的分频这里不做探讨,这里只讨论模拟分频器(滤波器);为方便讨论,下面将传统接喇叭的分频器称为功率分频器。

 

电子分频的优势:

 

      电子分频一般是在前级进行的,因此来说,功放部分直驱扬声器单元,其阻尼特性(控制能力)、频响范围、功率需求都优于传统的功率分频方式,特别是控制力方面改善非常明显,音箱的弹性、力度、冲击力和透明程度可以明显提高。

 

      因为需求功率变小,功放级的失真可以明显降低---反过来说,原功率分频方式改为电子分频后,可以采用一些小功率的机器(功放)来分别推动高、低音单元,这一点很重要!首先来说同样的机型或者IC在中小音量下表现也往往优于大功率状态;其次在一些大型场馆用的扩声音箱上,如果采用功率分频方式,带来的插入损耗及对功放的功率需求增加往往是灾难性的,这个不多说了;在一些特殊应用场合更显其必要,如使用电池供电的便携式设备电量有限、供电电压较低无法获得更大功率输出等。

 

      分频精度高,幅频特性好。很多人为电子分频的元件精度更容易控制,因此电子分频方式精度更高。实际功率分频方式的阻、容、感元件离散性完全可以通过筛选来控制,电子分频方式下一样要有阻容元件,无非是以有源器件做模拟电感而已。电子分频方式精度高的真正原因是扬声器阻抗特性非线性(非恒阻),采用功率分频方式容易出现频率漂移,无论扬声器负载特性或阻抗曲线如何变化,对分频点都不会造成变化;功率分频方式的分频点很容易受负载阻抗影响(扬声器阻抗)。

 

电子分频的常见误区

 

    电子分频没有相位偏移:电子分频和功率分频,基本框架的电路结构或者说交流等效电路是一样的,无论是电子分频还是功率分频,相位偏转都是必然存在的,相位不偏转如何实现分频?这是分频的基础,区别仅仅是在功放之前还是之后罢了。

 

    电子分频档次高:功率分频和电子分频只是形式不同、调整手法不同,各有千秋,没什么高下之分,市场价几百元的有源音箱采用电子分频方式的也很多。在一些有源音箱、汽车音响中采用电子分频方式,反而能够明显降低成本。

 

    电子分频对扬声器性能要求高。对扬声器性能要求高的理由是功放直通扬声器,音色依赖扬声器自身特性。其实设计电子分频方式,所谓的幅频特性、相频特性和阻抗补偿与常规功率分频方式无异,做的好效果是一样的,只是很多人仅仅使用巴特沃兹或林奎兹滤波器简单的构成基础高、低通滤波器,完全不考虑扬声器特性,因不能达到预期效果而苛责于扬声器,实际上这是对电路了解不够深入造成的。

 

设计电子分频的几点注意事项

 

    音箱分频不仅仅是简单确定一下分频点这么简单,一般来说高音灵敏度往往比低音高3分贝以上,因此要求电子分频方式的高、低音功放调整音量控制达到高低音平衡,但是业余条件下往往缺乏测试手段,人耳受环境、节目源等因素影响较大,难以得到精准的测试结果,对扬声器参数缺乏必要的了解,这种情况下很难得到正确或预期的设计效果。

 

     2  分频器除起到分频、平衡高低音的作用外,还要调整音箱的幅频特性、相频特性、阻抗校正、抑制中小口径单元中频爬坡现象等等,优秀的设计师还可以通过调整功率分频器分频电感的线径、阻容值等离散参数来影响扬声器T/S小信号参数、以获得期望的音色,这也是同样采用KEFB110单元,但Rogers、雨后初晴、KEF、思奔达几家的LS 3/5A味道相差很大的原因所在。网上经典名箱分频器图纸很多,但是仔细看就能发现,基本上没有一款其分频网络高低音通道的阻容值取值一致。

 

        改造电子分频如果想要保持原有音色、并在此基础上增加透明度、解析力和控制力,必须详尽分析扬声器单元和原有功率分频器参数与特性,采用现有成品或通用型电子分音器取代原有功率分频器,是无法有针对性的做出相应的幅频与相频特性补偿的,也很难取得原有音色,这一点需要慎重考虑。

 

     做电子分频很成功的一个例子是altec lansing,号角箱的鼻祖之一,altec lansing的有源音箱全部是电子分频方式的,无论是选用什么口径、什么振膜材料的扬声器,最终出来的都是其固有的音色,让人一听就知道是“altec lansing”的声音!

 

几句题外话

 

      无论是电子分频还是传统的功率分频,分频器都是非常考验设计者功底的,优秀的设计师可以用各种不同扬声器获得自己满意的音色,或者用同一只扬声器得到不同的音色。

 

      电子分频和功率分频一样,必须对扬声器特性有深入了解,做最合适的修正与补偿,否则都无法达到满意的效果。常见论坛有人随意找不同品牌的高、低音扬声器,然后随意找个功率分频器装上去一样,很多玩电子分频的爱好者或自搭线路,或找现成的电子分频器成品(仅仅能调整分频点和各通道灵敏度)使用,这样做的最终结果与期望值相去甚远。

 

    这也是电子分频方式的功放不流行的主要原因,无论设计多精密、补偿多复杂的电子分频式功放,在不确认所使用的扬声器的情况下,是完全不能达到预期效果的,而反过来说,针对某款特定扬声器做了完美补偿的电子分频功放,市场面就太窄了,这样的产品在商业上来说是失败的。

文章评论2条评论)

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anahu_719040978 2013-5-8 20:07

同学,拿其它同学的东西要记得留出处哦~~本文首发于电子工程专辑的论坛,http://forum.eet-cn.com/FORUM_POST_10012_1200251425_0.HTM,已积累了不少评论,对评论感兴趣的请点击上面的链接

jenny_348940062 2013-5-8 10:13

目前很火··
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fred.chen_375994244 2013-09-06 13:00
评论:@catch2000 博客中提到的“关于C,看过的一些书”
很好的心得体会...
fred.chen_375994244 2013-09-03 15:48
评论:@电磁兼容设计及整改 博客中提到的“【转】0欧电阻的作用”
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