经典实例浅谈两单元两阶书架箱分频设计（ATC SCM12和SCM20书架箱）

aomei

aomei 发表于 2016-3-22 14:49
分频器高音单元灵敏度衰减——T型衰减电路计算公式

还是用atc scm20书架箱的分频器来举例：在前面， ...

分频器高音单元灵敏度衰减——T型衰减电路计算公式

还是用atc scm20书架箱的分频器来举例：在前面，已经说过，这个分频器是采用对称型T型衰减电路，故输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=设定的7.2欧姆（大致和低音单元一致）
1、计算衰减量A：高音单元的灵敏度是91db（经查证是91db而非89db），低音单元接入分频电路后的灵敏度是83db，故高音单元灵敏度衰减量A=高音灵敏度-中低音单元接入分频后的灵敏度=91-83=8db；
2、根据上面的公式，α=10^(A/10)=10^(8/10)=10^0.8=6.3
3、Rp=2×（根号内αZ1Z2）/（α-1）=2×（根号内6.3×7.2×7.2开平方根）/（6.3-1）=2×18/5.3=6.8欧姆！
4、Rs1=Z1×（α+1）/（α-1）-Rp=7.2×（6.3+1）/（6.3-1）-6.8=3.12欧姆，实际取值3.3欧姆比标准计算出的3.12欧姆大0.18欧姆，故灵敏度会下降更多一点点，导致中频会更浓郁一点点，高频偏暗一微微。
5、Rs2=Rs1，同理第4点，实际取值3.3欧姆。

从上面的计算结果可以看出，atc scm20书架箱的灵敏度只有83db，而标准的阻抗是7.2欧姆而非8欧姆，且高音单元衰减比中低音单元还要略低一点点，故整体声音略微偏暗也就不难理解了。所以atc scm20灵敏度又低、阻抗也低、高音衰减的也低，所以难推就不难理解了！

朋友们，至此，我已经把T型衰减电路的精髓都已经用实例讲解的非常清楚了，是不是觉得非常简单，非常有意思啊！

那天没有夕阳

aomei 发表于 2016-3-22 14:49
分频器高音单元灵敏度衰减——T型衰减电路计算公式

还是用atc scm20书架箱的分频器来举例：在前面， ...

楼主您是在回复我么？ 以您的经验楼主能否直接给个图和元件参数?

aomei

那天没有夕阳 发表于 2016-3-22 16:05
楼主您是在回复我么？ 以您的经验楼主能否直接给个图和元件参数?

你这个中低音喇叭灵敏度很低，为85db，如果加入无源分频器之后，其灵敏度还会降低大约2到3db，就变成了整个音箱的灵敏度大约是83db的样子！关于如何计算T型衰减电路，我在21楼有精准的描述，你可以参考一下。如果不明白，可以再讨论。

再说了，你如果采用电分三分频方案，如果系统本身已经音量平衡了，那你还要在加入衰减电路干什么？如果再加入衰减电路之后，整个系统的高音单元和中音单元就不会音量与低音单元音量不平衡。

如果你的电分没有功率控制功能，那么加入T型衰减电路倒是很有必要，但是如你所说直接串联一个电阻，是否可行？我不能说这不可行，担不是最佳的办法，因为直接串联电阻来降低灵敏度，相当于阻抗变大，会导致分频点下移，同时由于是串联电阻的缘故，音乐信号是不固定的信号，那么分频点也会飘忽不定。

故最佳的方法是稳定各分频通道的阻抗，比如T型衰减电路。

那天没有夕阳

aomei 发表于 2016-3-22 16:18
你这个中低音喇叭灵敏度很低，为85db，如果加入无源分频器之后，其灵敏度还会降低大约2到3db，就变成了 ...

不加无源分频，所以没有插入损耗，应该按85db算就可以了。

电子分频加入无源器件是为了高、中、低都是8欧，这样容易推，同时只要微调增益就行了，有利于保持频段平衡。

另外为了防止插错分频器与功放的插头而烧高音，所以加电容是为了保护高音，同时衰减电阻也能起一定的保护作用。

aomei

那天没有夕阳 发表于 2016-3-22 16:26
不加无源分频，所以没有插入损耗，应该按85db算就可以了。

电子分频加入无源器件是为了高、中、低都是 ...

你的说法是正确的。如果只是对中音单元和高音单元增加T型衰减电路，那么音箱系统的整体灵敏度还是中低音单元的灵敏度即是85db，建议在中音单元和高音单元增加T型衰减电路，三个目的：
一是起到衰减的目的，确保高中低三个单元的响度平衡；
二是重新匹配和稳定分频通道的阻抗，使得分频点更稳定，而不会随音乐频率而飘忽不定！
三是加入T型衰减电路之后，中频韵味更浓郁，定位更精准！

那天没有夕阳

aomei 发表于 2016-3-22 16:30
你的说法是正确的。如果只是对中音单元和高音单元增加T型衰减电路，那么音箱系统的整体灵敏度还是中低 ...

谢谢楼主的指教和耐心的回复，非常感谢！

大致算了一下高音和中音单元比低音高出5db（高音高5.4db)，和楼主举例中衰减6db很接近，那是否我可以直接套用3.3欧、6.8欧、3.3欧的T型参数？

aomei

那天没有夕阳 发表于 2016-3-22 16:38
谢谢楼主的指教和耐心的回复，非常感谢！

大致算了一下高音和中音单元比低音高出5db（高音高5.4db)， ...

不能直接套用！
如果你的高音喇叭标称阻抗是4欧姆的话，那就不能直接套用，因为我举例的高音单元是6欧姆阻抗！

你的电分音箱系统如下：


就拿你的电分三分频来举例说明T型衰减电路的技术：只对中音单元和高音进行T型衰减，衰减量设定为5.4db，采用对称型T型衰减电路，故输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=设定的8欧姆（取值与低音单元保持大体一致）
1、计算衰减量A：高音单元的灵敏度是90.4db，低音单元的灵敏度是85db，故高音单元灵敏度衰减量A=高音灵敏度-低音单元接入分频后的灵敏度=90.4-85=5.4db。
2、根据上面的公式，α=10^(A/10)=10^(5.4/10)=10^0.54=3.47
3、Rp=2×（根号内αZ1Z2）/（α-1）=2×（根号内3.47×8×8开平方根）/（3.47-1）=2×14.9/2.47=12欧姆！
4、Rs1=Z1×（α+1）/（α-1）-Rp=8×（3.47+1）/（3.47-1）-12=2.48欧姆。
5、Rs2=Rs1，同理第4点。

补充内容 (2016-3-22 22:13):
上述第5点的计算是基于输出阻抗8欧姆来计算的，而实际输出阻抗只有高音单元的4欧姆，不足8欧！故要在Rs2和高音单元中间再串入一个4欧电阻，使其满足输出电阻=8欧姆的设定条件，或在rs2上再加上4欧姆=6.48欧姆也可以

补充内容 (2016-3-23 09:33):
本楼举例设定的输出阻抗条件错的，原设定位输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=8欧姆，这是错误的。
因选的高音只有4欧，故正确的设定参数应为：输入阻抗=8欧姆。输出阻抗取值5欧姆（略高出高音单元1欧）。
正确计算方法见36楼

补充内容 (2016-3-23 09:36):
本楼举例设定的输出阻抗条件是错的，原设定的输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=8欧姆，这是错的。
因选的高音只有4欧，故正确的设定参数应为：输入阻抗=8欧姆。输出阻抗取值5欧姆（略高出高音单元1欧）。
正确计算方法见36楼

纯甲类

学习了！顶顶顶

那天没有夕阳

aomei 发表于 2016-3-22 16:43
不能直接套用！
如果你的高音喇叭标称阻抗是4欧姆的话，那就不能直接套用，因为我举例的高音单元是6欧 ...

谢谢楼主，真的受教了，感谢您的无私指导！

另外还有个事情没弄清，是否高音和中音接了衰减网络，整体阻抗就变为4.6欧（Z=2.47+12×（2.47+4）/（12+2.47+4），如果我想变成8欧要怎么算？

aomei

那天没有夕阳 发表于 2016-3-22 19:48
谢谢楼主，真的受教了，感谢您的无私指导！

另外还有个事情没弄清，是否高音和中音接了衰减网络，整 ...

你算错了吧，整体电阻计算应为6.67欧=Z=2.47+12×（2.47+4）/（12+2.47+4）。

实际上，在音频里面，上面那个6.67欧姆应该是接近直流电阻的概念，而其在音频范围内的平均阻抗是不是约等于8欧姆？大家可以讨论。

其实，6620高音虽然标称4欧姆阻抗，实际上在有些频段则超过了4欧姆！可能在音频范围内其平均阻抗大于5欧姆呢。欢迎大家讨论。

具体原理，大家可以参考如下链接：
http://wenku.baidu.com/view/d534 ... b2.html?from=search

补充内容 (2016-3-22 22:14):
27楼第5点的计算是基于输出阻抗8欧姆来计算的，而实际输出阻抗只有高音单元的4欧姆，不足8欧！故要在Rs2和高音单元中间再串入一个4欧电阻，使其满足输出电阻=8欧姆的设定条件，或在rs2上再加上4欧姆=6.48欧姆也可以

补充内容 (2016-3-22 22:20):
如此说来，则输入阻抗（指的是高通整体阻抗）Z=2.47+12×『2.47+（补足输出阻抗4欧姆+高音4欧姆）』/（12+2.47+补足输出阻抗4欧姆+高音4欧）=8欧姆！

补充内容 (2016-3-23 09:37):
本楼举例设定的输出阻抗条件是错的，原设定的输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=8欧姆，这是错的。
因选的高音只有4欧，故正确的设定参数应为：输入阻抗=8欧姆。输出阻抗取值5欧姆（略高出高音单元1欧）。
正确计算方法见36楼

那天没有夕阳

aomei 发表于 2016-3-22 20:57
你算错了吧，整体电阻计算应为6.67欧=Z=2.47+12×（2.47+4）/（12+2.47+4）。

实际上，在音频里面， ...

楼主不仅水平高，还很谦虚！实在难得。

看来我数学水平也只能是体育老师教的了，非常感谢，解决了一直困扰我的问题。

aomei

那天没有夕阳 发表于 2016-3-22 19:48
谢谢楼主，真的受教了，感谢您的无私指导！

另外还有个事情没弄清，是否高音和中音接了衰减网络，整 ...

在说明问题之前，先说明一下输入阻抗和输出阻抗是什么意思？

输入阻抗Z1，指的是高通部分的整体阻抗；
输出阻抗Z2，指的是高音单元的标称阻抗！因为高音单元是负载嘛，所以输出阻抗也就是高音单元的负载阻抗，如果高音单元标称阻抗是4欧姆，而设定的高通输出阻抗是8欧姆，则要在高音单元串入一个4欧电阻从而补足8欧输出阻抗的设定条件。
在你的案例中，我设定的输入阻抗和输出阻抗都是8欧姆。

请看T型电路原理图：









理解了上述两个概念，下面再来计算高通部分的输入阻抗，也即高通部分的系统整体阻抗：
27楼第5点的计算是基于输出阻抗8欧姆来计算的，而实际输出阻抗只有高音单元的4欧姆，不足8欧！故要在Rs2和高音单元之间再串入一个4欧电阻，使其满足输出电阻=8欧姆的设定条件！或在Rs2上再加上4欧姆使得Rs2=2.47+4=6.48欧姆也可以。

如此说来，则输入阻抗（指的是高通整体阻抗）Z=2.47+12×『2.47+（补足输出阻抗4欧姆+高音4欧姆）』/（12+2.47+补足输出阻抗4欧姆+高音4欧）=8欧姆！


我不知道我是不是讲清楚了？



补充内容 (2016-3-23 09:37):
本楼举例设定的输出阻抗条件是错的，原设定的输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=8欧姆，这是错的。
因选的高音只有4欧，故正确的设定参数应为：输入阻抗=8欧姆。输出阻抗取值5欧姆（略高出高音单元1欧）。
正确计算方法见36楼

aomei

那天没有夕阳 发表于 2016-3-22 16:26
不加无源分频，所以没有插入损耗，应该按85db算就可以了。

电子分频加入无源器件是为了高、中、低都是 ...

你的案例，我帮你设计的T型衰减器，如下图示：


关于高通部分加不加一个电容的问题（电容可适当大些，比如22uf），如果站在hifi的角度上来说，我认可不加为妥，如果不是hifi用途，还是加上保险一点，毕竟安全第一。

补充内容 (2016-3-23 09:38):
本楼举例设定的输出阻抗条件是错的，原设定的输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=8欧姆，这是错的。
因选的高音只有4欧，故正确的设定参数应为：输入阻抗=8欧姆。输出阻抗取值5欧姆（略高出高音单元1欧）。
正确计算方法见36楼

那天没有夕阳

aomei 发表于 2016-3-22 22:34
在说明问题之前，先说明一下输入阻抗和输出阻抗是什么意思？

输入阻抗Z1，指的是高通部分的整体阻抗 ...

讲的非常的清楚，我好好的消化一下。

那天没有夕阳

aomei 发表于 2016-3-22 23:41
你的案例，我帮你设计的T型衰减器，如下图示：

非常感谢楼主的热心帮助，费心为我设计了阻值，您的知识和为人都需要我学习!

aomei

那天没有夕阳 发表于 2016-3-22 23:47
非常感谢楼主的热心帮助，费心为我设计了阻值，您的知识和为人都需要我学习!

特别说明，27楼的计算方法中，选择的输入阻抗和输出阻抗的设定条件有误，本楼特别予以修正。

正确的计算方法如下：
就拿你的电分三分频来举例说明T型衰减电路的技术：只对中音单元和高音进行T型衰减，衰减量设定为5.4db，采用非对称型T型衰减电路，故输入阻抗Z1=8欧姆（有利功放的阻抗，取值与低音单元保持大体一致），输出阻抗Z2=5欧姆（高出高音单元阻抗1～1.5欧姆比较合适）：
1、计算衰减量A：高音单元的灵敏度是90.4db，低音单元的灵敏度是85db，故高音单元灵敏度衰减量A=高音灵敏度-低音单元接入分频后的灵敏度=90.4-85=5.4db。
2、根据上面的公式，α=10^(A/10)=10^(5.4/10)=10^0.54=3.47
3、Rp=2×（根号内αZ1Z2）/（α-1）=2×（3.47×8×5）^(1/2)/（3.47-1）=2×14.9/2.47=9.6欧姆！实际可取值10欧姆。
4、Rs1=Z1×（α+1）/（α-1）-Rp=8×（3.47+1）/（3.47-1）-10=4.47欧姆，实际可取值4.3欧姆。
5、Rs2，按公式计算得出结果约等于0欧姆。



关于输入阻抗和输出阻抗的关系和计算公式，请见下图，从下图中可以发现，输出阻抗Rout不等于高音单元的阻抗！而是输出阻抗Rout实际上要大于高音单元的阻抗，输入阻抗Rin可以按用户需要或者是功放条件设定为8欧姆（或是6欧姆或是4欧姆）：




27楼设定的输入阻抗Z1=Z2=8欧姆，从而得出：
就拿你的电分三分频来举例说明T型衰减电路的技术：只对中音单元和高音进行T型衰减，衰减量设定为5.4db，采用对称型T型衰减电路，故输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=设定的8欧姆（取值与低音单元保持大体一致）
1、计算衰减量A：高音单元的灵敏度是90.4db，低音单元的灵敏度是85db，故高音单元灵敏度衰减量A=高音灵敏度-低音单元接入分频后的灵敏度=90.4-85=5.4db。
2、根据上面的公式，α=10^(A/10)=10^(5.4/10)=10^0.54=3.47
3、Rp=2×（根号内αZ1Z2）/（α-1）=2×（根号内3.47×8×8开平方根）/（3.47-1）=2×14.9/2.47=12欧姆！
4、Rs1=Z1×（α+1）/（α-1）-Rp=8×（3.47+1）/（3.47-1）-12=2.48欧姆。
5、Rs2=Rs1=2.48欧姆，同理第4点，不需要在Rs2和高音单元之间串入4欧电阻，因为设定的输出阻抗就是8欧姆，输出阻抗可不是高音阻抗，详见输出阻抗和输入阻抗的计算关系。


以上两种设定条件，一种是设定输入阻抗Z1=8欧姆而输出阻抗Z2=5欧姆；另一种方案是设定输入阻抗Z1=输出阻抗Z2=8欧姆，这两种方案你都可以试一试，看看哪种好。

补充内容 (2016-3-23 15:02):
1、通过深入研究，结合名箱，我发现一个结论，输入阻抗和输出阻抗两者的比值在1～1.5倍范围内才有解；
2、请各位根据输入阻抗Rin和输出阻抗Rout的计算公式来理解其定义。

补充内容 (2016-3-23 18:26):
3、推荐你优先采用对称T型衰减电路，如你所说，Rs1=Rs2=2.47欧姆，Rp=12欧姆。（只有这三个电阻，无需串入其它电阻）。

goto2003

楼主理论功底深厚，必须支持。如果能结合论坛测试实践就完美了

aomei

goto2003 发表于 2016-3-23 11:43
楼主理论功底深厚，必须支持。如果能结合论坛测试实践就完美了

千万别这样说，我也在学习和琢磨。

欢迎大家共同讨论。

我设计了一款分频器自动计算器的工具，采用excel表格制作成的，供大家互相研究，如有发现问题，请通知我修正，谢谢！
经典实例音箱分频器自动计算器.rar (156.03 KB, 下载次数: 962)

2016-3-23 15:24 上传

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江南长城

    在测量技术和计算机分频器辅助设计软件普及之前，这个计算公式有一定参考价值，但前提是喇叭要处于理想状态，即喇叭的频响和阻抗在有效频段内必段都是平直的，但可惜的是，这样的喇叭基本上不存在，因为喇叭的频响和阻抗都是随着频率而变化的，而且变化剧烈！没有测量，根本不知道在分频点处的准确阻抗和频响特性。所以，光靠理论计算来设计分频器，只能提供一个大致的数值，最终还是要靠反复试听来调整，一遍遍的试错来找到一个正确数值。如果，分频器是高阶的，再加上有RC阻抗平直电路、RLC陷波电路的话，这个试错工作量是巨大的。所以，以前厂家要设计一对箱子要历时数年才能成功！我在没有学会测量技术前，基本上都瞎子摸象，调了三年，自我感觉声音可以了，和成品箱一PK，DIY箱问题百出！
   现在有了基于数值转换模型上开发的扬声器lms测量技术和lspcad软件辅助设计，这个手工计算工作基本上可以省略了。用计算机测量好喇叭上箱后的频响、阻抗数据，用软件很快可以搭配出衰减电阻数，以及电容、电感等各种数值。当然，这里边数据的选取也需要经验，lspcad软件设计的分频器元件参数也需要靠试听来反复微调。
论坛上有不少贴子对测量技术、分频器设计技术做了详细介绍，对测量和软件设计分频器有兴趣的烧友，可以游览论雲上的相关贴子。如果要真正弄明白音箱设计和测量原理，建议看一下扬声器设计大师Vance Dickson 著的《扬声器系统设计手册》和Joseph D'Appolito著的《实用扬声器测量》这两手书。
  我的体会是，学会测量和软件设计分频器，对DIY音箱真是事半功倍！掌握测量技术和Lspcad 软件是做好一对DIY箱子的必备技能！

问心无愧188

还是买成品箱省事