制作一块自己用的低音炮低通前级，带相位调整，带BTL适配器。

degame

     低音炮效果好不好，不光看箱体设计合不合格，还要看配套的炮放好不好，还有炮放的前级电路是否已针对该炮箱做过适配调整。
这也是为什么那些名牌的效果好的低音炮都是有源炮，有源炮里面的炮放电路都是厂家已针对他自己的炮箱做过优化调整的。
也就是说，如果你的有源炮功放坏了，想另外买个炮放来推，那么不管你买到多高级多贵的炮放，都不如原箱上的炮放推得好，原因就是这样，别的炮放没有做过针对这个炮箱的优化调整，无法发挥出该炮箱应有的最佳效果。
     一直以来制作过也调整过很多低音炮，都是使用的网上购买的低通前级电路，买回来再自己针对炮箱修改并调整电路就可以用了，使用这些低通前级确实很便宜很方便，但总有一些不尽人意的地方，直到前段时间受到坛友的启发，萌发了何不自己制作一块自己的低音炮前级的想法，功能不要求很多，能提供一些基本功能就行，最重要的是能保证效果就好。
    说干就干。
    首先，既然是全新设计，而且是完全按照我自身的需求来设计，那就要有个设计大纲之类的来规范指导之后的设计思路才行，我总结了一下思路如下：
1、电路要简洁明了，保证效果，使用的元器件也要常见易找。
2、为之后针对不同的低音炮箱做适配，电路要方便调整。
3、尽量适配不同的功放板和机箱，以方便DIY。
4、PCB板尽量往小型化设计，有多小就做多小的。本来还想着要不要使用贴片元件来使PCB板缩得更小，但后来想了想，贴片元件确实很不适合DIY，首先焊接就是个问题，本人也有点手残，另外也不方便之后的调整需求。
     好了，下面开始设计，首先把电路图画出来：

功能都在图纸上分区好了，我就随便说说思路吧：
1、第一级使用了反相加法器来混合立体声信号，这样做的好处就是完全消除了左右声道信号相互串扰的问题，保持了原左右声道的立体感及声场感。值得注意的是这一级没有使用耦合电容，这就要求接入的音源输出机器自带有耦合电容，好在一般音源的输出级都会自带有耦合电容。
2、两级低通，需要根据自己的音箱的输出曲线来调整元件参数，所以图中并没有标出具体的参数。
关于这一级，我的调整思路是这样的：
首先第一个低通电路我是用来调整曲线的，比如我的一个低音炮箱体，把箱体调试好后输出曲线是这样的：

可以看到原始曲线的低频端是缓慢下降的。
接下来就可以使用第一个低通电路来调整这个曲线，在LSPCAD音箱模拟界面中打开滤波器选项，新建一个低通滤波器：

尝试各种滤波器的参数，最终目的就是把音箱的输出曲线在工作范围内调到平直，我的这个音箱最终使用如上图的参数可以把曲线调平，调好的曲线变成如下图：

这样我就可以得出第一个低通电路上的各个元件参数了，先把参数填入电路图中：

可以得出R4、R5使用10K的阻值，C1、C2使用100nF的电容。
第一个低通电路就调试好了，最终电路参数就是截止频率159.2Hz，Q值为0.5
下面是第二个低通电路，这第二个电路的目的就是调整分频点，以及使得中高频切除得更干净一些，调整方法差不多：
在滤波器界面再增加一级低通：

这级低通与上一级基本一样，不同的是串入了电位器来获得可调的电阻，两颗电容用来控制Q值，由于电容不可变，因此电路的Q值一旦确定就不能变了。
由于音箱的输出曲线已经通过上一级低通调平了，因此这第二级低通就不用考虑曲线问题，直接使用传说中的最平直滤波器Q值=0.7071。
如上图所示，我使用的电容值为220/110nF即可实现Q=0.7071
那么元件参数就确定为如下图所示：

R6、R7使用4.7K的阻值，C3用220nF，C4用110nF，图中C4标错了，110nF可以使用一颗104和一颗103并联获得。
电位器用双联的B10K，要注意前面的B表示线性电位器，阻值会均匀变化的电位器，只用10K就好。
那么我们调整这颗电位器就可以使电路的低通截止频率做线性变化了，
但音箱最终的截止频率会与电路的截止频率有所不同。
我们可以在软件中不断调整电位器的阻值就可以观察到这个音箱的最终截止频率的变化：

上图是电位器扭到头，阻值为0的时候，音箱的工作频率范围就是红圈处：37.69Hz~146.59Hz，
然后我们再模拟反扭电位器到头，阻值达到最大值10K，加上原4.7K的电阻就是差不多到15K，曲线变这样：

可以看到音箱的工作频率范围变为：36.24Hz~77.73Hz，
那么按照这个参数做出来的低音炮，工作频率范围就是：下潜36Hz左右，分频点就是77Hz到146Hz可调。
然后整个电路中第二级低通电路就算是调试好了。
以上过程就是使你的低音炮前级与你的炮箱相互适配的过程，看起来复杂和麻烦了点，但你要想让自己的低音炮效果达到最佳，此步骤就必不可少。


3、下面说一下电路的相位调整部分，也没什么可说的，由于低音炮都是工作在很低的频段内，我一直觉得相位调整并不是很重要，我之前试过在试听各种低音炮的时候，特意把低音炮线正接和反接不断试听对比，基本听不出什么区别，也或者是我木耳了。总之之前坛友也希望能加入这个相位调整电路，我模拟试着加入这个电路发现对最终曲线、群延、瞬态等指标没有什么影响，于是放心加入这个电路，这个相位调整电路出处在这里：https://sound-au.com/project103.htm 里面有详细的介绍，不过全是英文。里面大概的意思就是K1可以控制相位反转180°，VOL3电位器可控制相位在180°到0°之间调整，所以该电位器也需要使用线性的电位器，还有看起来电位器已经可以实现相位调整了，那么K1控制相位反转的是不是显得多余了？原文中也提到这点，说：“Because of the way the phase control works, interactions from crossovers and subwoofer placement may require that there is a full phase inversion as well as phase shift.   See

Phase Control - Myth or Magic

for more.”
意思就是说由于相位电路的工作方式，我们有可能需要全相反转及移相，有关更多信息请点击蓝色字体查看更多。感兴趣的朋友可以去看看，然后把理解到的内容跟大家分享分享。

4、电路最后一级，就是个BTL适配器，也就是个非平衡转平衡输出的电路，可以直接接普通双声道功放来组成BTL功放，功率翻倍。当然，我会在最终的PCB板设计中尽量把电路分区好，如果不需要这一级，可以不安装这级的元件就好了。这个非平衡转平衡电路出处在这：https://sound-au.com/project87.htm 里面也有详细的介绍和说明，不过都是英文，我也懒得介绍多了，感兴趣的可以带上翻译软件去看看。

     另外，大家也许也发现了，我这个电路里面并没有加入高通电路，很多网上能买到的低通前级都会有一级高通电路，按常规的做法，高通电路可以实现超低频切除及调整曲线低端响应的作用，似乎必不可少，但我在大量的实践中发现，高通电路对低音炮最终的效果特别是对低音炮的群延和瞬态指标有着不可忍受的劣化作用，最终出来的低音也会变得浑浊不堪，具体可以查看我以前发过的一个帖子：http://bbs.hifidiy.net/forum.php?mod=viewthread&tid=1406025&extra= 里面有关于高通电路对最终效果产生的影响分析，感兴趣的也可以去看看。所以我这个电路最终也未加入高通电路。
     好了，电路介绍完毕，下面开始设计PCB板，

零件摆好后开始布线，布线是个费时费力的工作，整个PCB版尺寸如图所示，宽35mm，长119mm，非常小，要在这里小的空间内挤下所有零件，还要保证布线不凌乱，尽量不飞线，确实很费脑啊。
另外，电位器的间距我尝试做了机箱面板的匹配，适合目前网上大部分DIY功放机箱面板，其中右边的音量电位器也做了一些兼容设计，主要兼容09型电位器和16型电位器，还兼容24间距和35间距的机箱面板，方便调试好后装入功放机箱内，安装的时候只需要固定好三个电位器的螺丝就好，非常方便。

K1相位切换开关我用了小型立式的拨动开关，本来想用那种直按式自锁开关，但那种开关体积太大了，差不多横穿了整个电路板，而且那种开关不耐用，用久了经常弹不出来。

好了，先到这里，我去布线了，好了之后再更新吧。








补充内容 (2019-10-27 10:43):
电路中的电容，比如104J，要使用带后缀名“J”的，这个后缀名的意思就是精度5%，不要用带“K”的，K的意思是精度10%，为保证分频点的精度，这点要注意。

补充内容 (2019-11-10 15:27):
电路板已经打样回来了，具体使用方法和调试方式请看第四页的65楼。

补充内容 (2019-11-26 21:26):
但是这块板子目前发现有两个小BUG，不影响使用。一个BUG是第四页所说的相位开关的问题。

补充内容 (2019-11-26 21:28):
还有个BUG是电源指示灯的限流电阻忘记连线了，造成指示灯不亮，如果需要自己接个跳线就好。其他BUG暂未发现。

OP37

很赞，对楼主的思路很赞同。

OP37

我有个想法，音箱设计时故意抬升低频扩展低频下限，电路设计时用高通滤波压制，综合后得到一条下限扩展的低频曲线。

爱车很久

不错不错，非常有想法的设计。如果能够让坛友自行安装调试，针对自己的设备调试就好了

80508550

楼主玩的是10寸及以下的喇叭吧？

347776338

楼主是玩炮高手，学习学习

degame

OP37 发表于 2019-10-23 14:52
我有个想法，音箱设计时故意抬升低频扩展低频下限，电路设计时用高通滤波压制，综合后得到一条下限扩展的低 ...

想法不错哦，但是方法反了。
想要扩展低音炮的低频下潜其实很简单，低音炮的设计与分频主箱有所不同。

比如我在顶楼举的例子音箱，原曲线是这样的：

此时音箱的Fb是38Hz，我为了追求更低下潜，完全可以设置更低的Fb，比如我设置到25Hz的Fb，则曲线变这样：

然后我再用低通把曲线调好，调成这样：

那我是不是就获得了一个下潜低至25Hz的音箱了吗？
问题没那么简单。
仔细观察曲线你会发现，强行压低下潜的曲线效率变低了，同样是输入1W的功率，没压低下潜之前的音箱可以输出85db的声压，
压低下潜后输出降到78db。
然后我给原音箱输入100W的功率，原音箱就可以输出105db的声压。
调低下潜后我要想也输出105db的声压，则需要给音箱喂入500W的功率才行。
假设你的功放够力，能轻松输出500W的功率，那我们再看看这个调低下潜后的音箱在500W的功率下表现如何：

看上图可以发现，在500W功率下，即使喇叭的音圈能顶得住，但振膜的振幅顶不住啊，
查上图可以发现，在40Hz处，喇叭的振幅达到了20mm p-p，很少有10寸的喇叭能达到这个冲程的吧？比如惠威的D10G喇叭，其最大的线性冲程也不过16.6mm。
更不用说一些杂牌的喇叭，估计线性冲程也就12mm这样。
也就是说，对于给定喇叭的低音炮设计方案，下潜并不是越低越好，把下潜设置得越低，则音箱的效率就越低。
而且下潜越低还有另一个问题也显现出来，就是音箱的带宽也会更窄，带宽变窄低音就是失去层次感，至于具体原因我在这里就不分析出来了。
所以，一般比较成熟的低音炮设计方案，应该是在综合平衡了下潜能力、效率、功率、带宽的基础上设计出来，并不是一味的堆下潜这个属性。

degame

80508550 发表于 2019-10-23 15:39
楼主玩的是10寸及以下的喇叭吧？

目前玩过的最大喇叭也就12寸，喇叭当然是越大越好，但也要看个人经济能力还有房间的大小。

OP37

degame 发表于 2019-10-23 16:38
想法不错哦，但是方法反了。
想要扩展低音炮的低频下潜其实很简单，低音炮的设计与分频主箱有所不同。
...

受教了，我在想想

yaliang_yang

做炮的少！HIFI定义的是2.0通道！为什么不能改一下！2.1，5.1，7.1，9.1就不能HIFI了吗？

degame

OP37 发表于 2019-10-23 16:44
受教了，我在想想

对的，这就有点像我们平时玩网游，一个角色有很多属性的吧？
无脑堆攻击力这个属性并不能使你变成最厉害的角色的，要综合平衡各个属性到一个合理的范围才能让你的角色变厉害的。

degame

yaliang_yang 发表于 2019-10-23 17:01
做炮的少！HIFI定义的是2.0通道！为什么不能改一下！2.1，5.1，7.1，9.1就不能HIFI了吗？

不错，我就感觉2.1也很HIFI啊

yaliang_yang

degame 发表于 2019-10-23 17:17
不错，我就感觉2.1也很HIFI啊

对啊，超低频端也可以再现出来！

OP37

degame 发表于 2019-10-23 17:16
对的，这就有点像我们平时玩网游，一个角色有很多属性的吧？
无脑堆攻击力这个属性并不能使 ...

哈哈，很形象！功放与音箱配合设计是新玩法

爱车很久

楼主，看你这个设计，一般人想玩，都不可能吧？这个是针对既定喇叭设计调整的吧？

degame

爱车很久 发表于 2019-10-23 22:43
楼主，看你这个设计，一般人想玩，都不可能吧？这个是针对既定喇叭设计调整的吧？

都可以玩啊，每个人的低音炮箱都不一样，不可能有什么板子能兼容所有炮箱啊，想要效果好，就必须要按文中给出的调整方法来调整，否则就只能随便在网上买一块来用，然后效果不好又怪板子不好。
文中的调整方法就是针对你自己的喇叭箱体设计来调整的。

nine1999

先预订一个

degame

nine1999 发表于 2019-10-24 10:26
先预订一个

没问题！

kejie

低通还是做24db的哦

degame

kejie 发表于 2019-10-24 13:56
低通还是做24db的哦

是24的，两个二阶低通合一起就是24的。