音箱中電子分頻器的功能及分類_音箱的結構組成詳解

　　本文首先介紹了分頻器的原理，其次闡述了音箱中電子分頻器的功能及分類，最后介紹了音箱的結構組成，分別從揚聲器、箱體及分頻器三個方面詳細介紹。

　　電子分頻器簡介

　　在音響系統中，分頻器是使揚聲器正常而有效工作的重要部件，因為電動式揚聲器在提高其放聲功率過程中，由于其結構上的特點，導致其頻率覆蓋范圍變窄，為了達到全頻段大功率放聲，必須分頻段制作揚聲器，再組合在一起放聲，分頻就是把信號分成兩個或兩個以上的頻段，它能使揚聲系統中的各種揚聲器都工作于最佳的頻率范圍內，從而提高了功放的工作效率，降低了音箱的頻率失真，實現了高保真重放聲音信號的目的，按信號頻段分，根據輸出信號頻段可分為二分頻，三分頻和四分頻，用于實現分頻任務的電路或音頻設備稱為分頻器。

　　分頻器的原理

　　根據分頻器所處的位置不同，可分為功率分頻器和電子分頻器兩種，功率分頻器設在功率放大器和揚聲器之間，將功率放大器輸出信號分為高頻段，中頻段，低頻段等頻段信號，然后送到相應的揚聲器中，如圖7-29所示，功率分頻器通常由無源LC網絡組成，其優點是電路簡單，接線容易，成本低。缺點是非線性失真較大，頻率特性均勻性差，和揚聲器不一匹配，并且分頻器本身會消耗一部分聲功率，同時使揚聲器的阻尼變差，圖7-30所示為兩種三分頻功率分配器。

　　用電子線路方式實現分頻任務的音頻設備稱為電子分頻器。

　　電子分頻器位于功率放大器之前，如圖7-31所示，他將音頻信號分頻后再分別由各自的功率放大器進行放大，推動各自的揚聲器單元放音，電子分頻器通常由運算放大器及RC有源網絡組成，因而調整方便，能得到較高的電聲指標，并且具有可調的增益，可克服功率分頻器的上述缺點。

　　音箱中電子分頻器的功能及分類

　　目前的揚聲器還未能做到在整個音頻范圍（20Hz-20kHz）內獲得比較均勻的重放頻響特性，因此，只能用兩只揚聲器（一只高音、一只低音）或三只揚聲器（高、中、低音）采取類似“接力”的辦法來獲得良好的音響效果。這樣一來就需要設置一個專門的電路（稱為分頻器或分音器）以便把音頻全頻帶分成兩個或多個頻段，分別送到不同的揚聲器去放音。

　　如前所述，分頻器分為功率分頻（后級分頻）和電子分頻（前級分頻）兩大類。功率分頻是在音箱內部裝設由電感、電容組成的分頻網絡，因而結構簡單，連接方便，通用性強，在家用音箱和小功率專業音箱中廣泛采用。但是功率分頻網絡要用大電流的電感元件，調整困難，分頻點不易準確，功耗也較大，各頻段輸出功率大小的比例難以調整。因此在功率較大、要求較高的專業音響系統普遍都不用或少用功率分頻而采用電子分頻。近年在家庭影院等一類家用音響中，需要產生超重低音效果時也都采用電子分頻電路。

　　電子分頻系統的核心部分是電子分頻器，它的任務是在功率放大器之前，把音頻信號按高、低兩個頻段（稱為2分頻）或高、中、低三個頻段（稱為3分頻）分別輸出，送至各頻段專用的功率放大器，以驅動各頻段的揚聲器。

　　音箱的結構組成詳解

　　音箱（揚聲器系統）一般主要由揚聲器、箱體和分頻器等組成。

　　1、揚聲器

　　揚聲器（俗稱喇叭）的作用是將功率放大器輸出的電信號轉換成聲音信號再輻射出去。

　?。?）揚聲器的分類

　　揚聲器有多種分類方式：按其換能方式可分為電動式、電磁式、壓電式、數字式等多種；按振膜結構可分為單紙盆、復合紙盆、復合號筒、同軸等多種；按振膜形狀可分為錐盆式、球頂式、平板式、帶式等多種；按重放頻帶可分為高頻、中頻、低頻和全頻帶揚聲器；按磁路形式可分為外磁式、內磁式、雙磁路式和屏蔽式等多種；按磁路性質可分為鐵氧體磁體、釹鐵硼磁體、鋁鎳鈷磁體揚聲器；按振膜材料可分為紙質和非紙盆揚聲器……

　?。?）電動式揚聲器

　　電動式揚聲器是民用音響系統中應用最多的一種，它是利用音圈與恒定磁場之間的相互作用力使振膜振動而發聲的。電動式的低音揚聲器以錐盆式居多，中音揚聲器多為錐盆式或球頂式，高音揚聲器則以球頂式和帶式、號筒式為常用。

　　錐盆式揚聲器的結構簡單，能量轉換效率較高。它使用的振膜材料以紙漿材料為主，或摻人羊毛、蠶絲、碳纖維等材料（或涂膠），以增加其剛性、內阻尼及防水等性能。新一代電動式錐盆揚聲器使用了非紙質振膜材料，如聚丙烯、云母碳化聚丙烯、碳纖維編織、防彈布、硬質鋁箔、CD波紋、玻璃纖維等復合材料，性能進一步提高。

　　球頂式揚聲器有軟球頂和硬球頂之分。軟球頂揚聲器的振膜采用蠶絲、絲絹、浸漬酚醛樹脂的棉布、化纖及復臺材料，其特點是重放音質柔美；硬球頂揚聲器的振膜采用鋁合金、鈦合金及鈹合金等材料，其特點是重放音質清脆。

　　號筒式揚聲器的輻射方式與錐盆揚聲器不同，它是在振膜振動后，聲音經過號筒再擴散出去。其特點是電聲轉換及輻射效率高、距離遠、失真小，但重放頻帶及指向性較窄。

　　帶式揚聲器的音圈直接制作在整個振膜（鋁臺金或聚酰亞胺薄膜等）上，音圈與振膜間直接耦合。音圈產生的交變磁場與恒磁場相互作用，使帶式振膜振動而輻射出聲波。其特點是響應速度快、失真小，重放音質細膩、層次感好。

　　2、箱體

　　箱體用來消除揚聲器單元的聲短路、抑制其聲共振，拓寬其頻響范圍，減小失真。

　　音箱的箱體外形結構有書架式和落地式之分，還有立式和臥式之分。箱體內部結構又有密閉式、倒相式、帶通式、空紙盆式、迷宮式、雙腔雙開口式、1／4波長加載式、對稱驅動式和號筒式等多種形式，使用最多的是密閉式、倒相式和帶通式，如下圖所示。

　　3、分頻器

　　分頻器有功率分頻器和電子分頻器之分，主要作用均是頻帶分割、幅頻特性與相頻特性校正、阻抗補償與衰減等作用。

　　功率分頻器也稱無源式后級分頻器，是在功率放大器之后進行分頻的。它主要由電感（L）、電阻（R）、電容（C）等無源元件組成濾波器網絡，把各頻段的音頻信號分別送到相應頻段的揚聲器中去重放。其特點是制作成本低，結構簡單，適合業余制作，但插入損耗大、效率低、瞬態特性較差。

　　電子分頻器也稱有源式前級分頻器，是由各種阻容元件與晶體管或集成電路等有源器件組成，它是置于前置放大器和功率放大器信號線路中的一種模擬電子濾波器，能把前置放大器輸出的音頻信號分成不同頻段后，再送人功率放大器進行放大處理。其特點是各頻段頻譜平衡、相互干擾小、輸出動態范圍大，本身有一定的放大能力，插入損耗較小。但因電路復雜一些，業余制作的難度較功率分頻器要大。

　　分頻器按分頻頻段可分為二分頻、三分頻和四分頻。二分頻是將音頻信號的整個頻帶劃分成高頻和低頻兩個頻段；三分頻是將整個頻帶劃分成高頻、中頻和低頻三個頻段；四分頻將三分頻多劃分出一個超低頻段。業余條件下制作音箱，以二分頻和三分頻為主。

　　分頻點與分頻斜率是直接影響分頻器的分頻頻率（交叉頻率）。

　　分頻點是指兩個相鄰揚聲器（如二分頻中的高音與低音，三分頻中的高音與中音、中音與低音）的頻響曲線在某一頻率上的相交點，通常為兩個揚聲器中功率輸出的一半處（即一3dB點）的頻率，要根據音箱和每個揚聲器的頻率特性和失真度等參數決定。通常二分頻分頻器的分頻點取lkHz～3k之間，三分頻取250Hz～1kHz和5kHz兩個分頻點。

　　分頻斜率（也稱濾波器的衰減斜率）用來反映分頻點以下頻響曲線的下降斜率，用分貝／倍頻程（dB／oct））來表示。它有一階（6dB／oct）、二階（12dB／oct）、三階（18dB／oct））和四階（24dB／oct））之分，階數越高，分頻點后的頻率曲線斜率就越大。較常用的是二階分頻斜率。高階分頻器可增加斜率但相移較大，低階分頻器能產生較平緩的斜率和很好的瞬態響應，但幅頻特性較差。決定高、低音濾波的階數主要應考慮到揚聲器本身在分頻點處相位的良好銜接問題。