分频器通常用于带高音和低音的单元,或带中音单元的扬声器。没有分频器,多单元扬声器无法播放不同频段的声音。而且分频器的类型和质量的不同也影响到扬声器能否播放出更好的声音性能。本文首先介绍了扬声器分频器的电路和功能,然后介绍了扬声器分频器的工作原理,最后阐述了扬声器如何呈现高低声音以及分频器在扬声器中的详细说明。
扬声器分频器电路
扬声器分频器可以将声音信号的频率进行分离,区分出不同频段的声音信号,然后进行放大,发送给相应高低频带的扬声器,从而达到不同音质的效果。
扬声器分频电路的功能
1.播放音乐时,由于扬声器单元自身能力和结构的限制,很难用一个扬声器覆盖所有频段。如果全频带信号不经分配直接发送到高、中、低音单元,单元频率响应范围外的本地“冗余信号”会对正常频带内的信号恢复产生不利影响,并可能损坏高音和中音单元。为此,设计人员必须将音频频带分成几个段,不同的频带应该使用不同的扬声器停止播放。这就是分频器的由来和作用。
2.分频器是扬声器中的“大脑”,对音质至关重要。功放输出的音乐信号必须经过火频装置中各个滤波元件的处理,才能让各个单元特定频率的信号通过。需要科学、合理、严谨地设计扬声器的分频器,从而有效地修改扬声器单元的不同特性,优化组合,使每个单元扬长避短,充分发挥潜力,使每个频段的频率响应平滑,声像相位准确,使高、中、低音演奏的音乐清晰、合拍、清晰、温暖、宽广、自然的音质。
3.在实际的分频器中,有时为了平衡高低音单元的灵活性差异,需要参与衰减电阻;此外,一些分频器还参与由电阻和电容组成的阻抗补偿网络,其目的是使扬声器的阻抗曲线在心理上更加平滑,以便于功率放大器的驱动。
扬声器分配器的工作原理
从工作原理来看,分频器是由电容和电感组成的滤波网络。高音通道只允许高频信号通过,阻挡低频信号;低音通道正好相反,只让低音通过,挡住高频信号;中音通道是带通滤波器,只是一低一高两个分频点之间的频率可以通过,高频分量和低频分量都会被阻断。
看似简单,但在实际的分频器中,为了平衡上下音单元的灵活度差异,厂商需要根据不同的条件参与不同大小的衰减电阻或电阻电容组成的阻抗补偿网络。不同的设计和消耗过程自然会使分频器这个看似无关紧要的部件在扬声器中产生不同的效果。这些细节是所有HIFI设备所必需的,是HIFI和普通民用设备的根本区别。
扬声器如何在扬声器中呈现高低音分频器
分频器有什么用
高音单元和低音单元的频率响应曲线都不平坦,高音和低音扬声器都会在两端衰减,因此低音频响应的上衰减部分可能与高音频响应的下衰减部分重叠甚至交叉,导致频带重叠,无法形成直线曲线,从而声音质量不会很好。
如果你想让他们协同工作,并不是简单的对接,而是分频器负责完成扬声器之间频率响应的组合,达到更好的效果。分频器将功放输出的音乐信号通过滤波后的原件进行处理,让每个单元的特定频率信号通过。简单来说,就是把原始信号分成几个频段,由分频器挑出最适合对应单元播放的频段分配,实现多个扬声器的协同工作。
分频器的需求由扬声器本身的设计决定。双分频器分为两段,三分频器分为三段,通常称为“两路”和“三路”。根据分频器的工作原理来划分,它有多种实现方式,分为不同的设计类型,但我们经常看到两类:功率分频器和电子分频器,这也是大家经常能听到的概念。
以电子元器件为核心的功率分频器
功率分频器是在功率放大器之后设计的,主要由电容和电感元件组成,所以也叫电感电容分频器。由于电感和电容具有滤波功能,所以可以通过电感和电容实现低通和高通,最终达到分频的目的。这种分频器设置在音箱内部,功放输出的音频信号通过LC滤波网络分为高、中、低三种,然后分别送到各个发声单元。
最简单的功率分频是电容分频,即在高音单元后面串联一个电容,实现分频。稍微复杂一点,每个电路都可以用电容和电感来实现更精确的分频。但是功分器的安装非常简单,有源和无源扬声器都可以应用。功率分频在分频后的频段也有衰减现象,衰减曲线的斜率一般与滤波次数有关。
但是功分器的缺点很明显,消耗功率,产生音频谷值和交叉失真。此外,功分器的参数与扬声器单元本身的阻抗有直接关系,因为单元的阻抗是频率的函数,与标称值偏差很大,所以误差很大,不利于调谐,可能需要足够的经验和技术才能在功率分频中取得良好的效果。
用音频信号工作的电子分频器
与功率分配器不同,电子分配器位于功率放大器之前。电子分频器对微弱的音频信号进行分频,然后用自己独立的功率放大器放大各个频段的信号,再传送到扬声器单元,实现分频效果。比如一个双通道扬声器使用电子分频,双通道信号会被分成四个通道,所以后端放大器需要四个通道才能完成输出。
电子分频技术优势明显。首先,它不像功率分频器那样有功率损耗。它的电流很小,可以用较小功率的电子有源滤波器实现。它的功率损耗不明显,甚至可以忽略不计。电子分频器的扬声器单元之间的干扰会更小,信号损失会更小,音质会稍微好一点。当然,它的调优更加直观方便。
当然,电子分频器也有短板。由于工作原理,电子分频器的每个电路都需要使用独立的功率放大器,成本较高,电路结构的设计也会更加复杂。然而,与目前功率分频器价格昂贵的黄铜相比,它仍然具有成本优势。而且由于电子分频器一般是和功放系统集成在一起的,所以对于DIY音箱播放器来说,电子分频器的可玩性并没有那么高。
结论
有了分频器,多单元扬声器可以清晰准确地播放高、中、低三种声音。而且分频器的质量只是代表了厂家的技术实力,只有经验丰富、技术过硬的厂家才能生产出高质量的分频器。毫无疑问,分频器是扬声器背后的英雄。
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