深夜发牢骚贴希望斑竹看见顺便转载一篇分频器设计文章有阻抗补偿和衰减电路

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先发发牢骚   
      在这个论坛混了有一段时间了，基本上将音箱DIY这个版块的diy帖子全看了，发现收获不是太多，还不如我在某个小论坛上收获多，论坛上大多数人都是在晒自己的箱体和听感，很少有人分享和讲解最有技术含量的分频器设计和音箱调音，这已经形成了风气论坛上的做过很多箱子的老烧大牛很多，可是有很多老烧知道却就是不说，当然不说也没什么问题毕竟人家的实践经验是花费了很大心血得来的，不过diy技术要发展，论坛要发展都离不开分享，要想提高技术就必须要分享，让更多人参与讨论，毕竟个人的力量和学识都是有限的，任何技术的发展都是后人站在前人经验和实践的基础上实践才能发展的。说实话我也是搞技术的，在我认识的人中技术最好的人恰恰是那些最爱分享交流的。如果没有分享和技术积累，那么论坛内的技术只能保持在现在这种比业余稍微高一点，大多数人都是菜鸟的状态。现在的状态就是坛里非常多人都在做音箱，大多数人做音箱都有些经验和心得，大多数人所得到的技术和经验都只是一点点，大多数人做的音箱都不成功，如果每个人都能拿出来讨论交流，那么每个人都能得到的更多，希望有识之士能够高瞻远瞩不要丢了芝麻捡西瓜。facebook的成功关键是什么？就是让人分享，每个人都分享自己的，这样每个人又能得到别人的。希望有一天能看到这个论坛出的技术杂志，希望有一天能从这个论坛里走出世界名箱。
另外给论坛提个建议，希望论坛能够把所有的技术性的帖子和一些实践经验的帖子都保存起来或者汇聚起来，要明白只有这些技术和实践经验才是论坛的根本，只要有这些东西就会吸引更多的人来论坛，
论坛就永远不没落，希望斑竹能看到
     上面那些话可能得罪了某些人，希望能有更多人交流也希望有人拍砖，觉得好的你就顶一个觉得不好的您就拍砖，好的论坛就应该有拍砖，应该有讨论，技术就得讨论就得允许有不同的声音，拍砖是拍不死真正的好的想法的

下面是转载的一篇关于分频器的文章
------音箱设计杂谈之一
分频器的整体设计是指高低音滤波器的分频点与阶数的选取，首先综合考虑高低音单元的幅频承受功率与失真度以及指向性来选取分频点。一般原则是首先考虑高音，选取分频点以三倍或四倍于的高音单元的谐振频率为佳，这样可以有效地避免高音单元过载，声音“发破”甚至烧坏高音。并且，选取的分频点越高，采用低阶高通分频的可行性越大。

    其次考虑低音单元，一定要选取在幅频响应的平坦区内，一般情况下，幅频响应开始下降的频段意味着分割振动等不良因素开始作用，失真度等也会较大，一般以留有一定的平直频段为佳。

    除了根据单元选取以外，决定分频点还有一个原则就是均衡原则，选取分频点不可使某一单元的负担相对太重，比如两分频的话，如选分频点在5KHz的话，则高音仅承担5-20KHz，二个倍频程，而低音单元以50Hz起计就有六个多倍频程，这样低音单元负担过重，并且互调失真会明显加大，一般来说，两分频时分频在3K左右，高音单元较差时取3.2-3.5，高音单元质量好，谐振频率低时可以取到2K附近。

    对于三分频来讲选取分频点是非常考究的。其中一个重要原则是：两个分频点之间的距离足够大，高档音箱一般取10倍为宜，如300与3K、500与5K，这是为了避免两个分频点互相干扰打架，一般性的音箱也至少建议5倍以上。

    笔者是主张低阶设计的，但不一定是越低阶越好，前面已经讲过是以分而治之的手段，达致阴阳融合之目的。分而治之就是把高低音单元的互相不协调的部分和缺点去掉，保留各自的优点，以达到互补融合之目的。所以说最理想的是找到两个单元，可以不用分频器（零阶分频器），而能互补调合，当然这在实际上是不太可能的，实际中只可能根据所选取的单元取较低阶的分频器，具体讲，首先是依据所选取高低音单元选取一个合适的分频点，一般在2-4KHz之间，然后根据低音单元在分频点以上部分的频响曲线，相位响应，失真度等来决定低音滤波器的阶数。如果分频点以上频段响应较差、不平坦、失真度过大的话，就需要用二阶或三阶滤波以将影响尽量降低，如果分频点以上该段频响很好的话，就尽量用一阶，以达到高低音阴阳调合的最佳效果。

    高通滤波主要考虑高音单元的谐振频率，幅频响应特性，功率承受，失真度等问题。如果谐振频率低于分频点两个倍频程以上，而高音单元的功率承受与失真度特性都较好时，优选一阶滤波，否则只能选用二阶滤波三阶滤波，单元越差，阶数越高。

    以上只是大致定了一个范围，并且是高低音孤立地分析的，考虑到要使得整个音箱的相频响应的平直，不能不考虑相位设计，也即通过实测高低音单元的相频响应，以分频频率处两者的相位差，来进一步决定高低滤波的最终阶数，和高音单元的接法（反相亦或同相），实际上讲穿了就是一句话，目的就是使高低音单元间在分频点处的相位差为0o或180o。这样高音单元同相接法（对应于0o），或反相接法（对应于180o），即可达致分频点处相频曲线的平直。而滤波器的所引起的相移可视为±ｎ（π／２），其中n是滤波器的阶数，而低通取正，高通取负。当然这只是一个粗略的概念，实际上由于单元的阻抗的复杂性，上述的±ｎ（π／２）并不是准确的数值，必须根据实测的相频响应为准。

    根据以上原则确定了分频点与各个滤波器的阶数以后，就可以进一步设计各个滤波器的组成了，以下公式可供参考。




上述公式仅供参考，实际使用中需要根据单元的特性以及单元相互间的水平及垂直距离而调整。根据前文已经提到，由于要考虑到相位设计，以及考虑到分频点附近幅频响应曲线的上升或下降，并不是一定是高低通用同阶滤波器的。

    并且即使用同阶的高低通滤波，也要根据需要进行灵活的调整。以二阶分频来说，即使单元的相频响应、幅频响应极佳，不需要考虑的话，也需要根据经验对上述公式进行适当的修正，要修正高低通滤波的交叠点，比如巴特沃斯分频点。如果不考虑单元本身的特性，那么按公式计算出来的是-3dB点高低通交叠。而目前国际通行的做法是采用-6dB交叠的，也即把低通滤波的频率移低1.3倍，这样前述之公式变为：


对于二阶的其它分频器也存在这个问题，并且Q值越高移动越大，对L-R分频器，可以不移，相当于1，对

于Bessel分频器此值为1.1，而Butterworth分频器，此值是1.3，而对于Q=1的Chebychev分频器来说此值为1.5。

    分频器的设计还包括单元的阻抗补偿，以及各单元灵敏度不同而加入的衰减网络等。

    首先谈阻抗补偿，这包含两个方面，一是由于音圈电感影响造成喇叭阻抗随频率上升，为了保证滤波器足够的衰减斜率而对音圈电感用RC电路补偿，另一是由于高低音单元在谐振频率处有一个阻抗峰值。

    其中以音圈电感的补偿较为常见，其电路如图。

    其中R、C值由下式确定：




其中Zmin为喇叭阻抗的最低点，Rdc为喇叭的直流电阻，Lv为喇叭的音圈电感，单位为亨利。

    喇叭阻抗谐振峰补偿电路如图所示，其中：


式中：fs为喇叭谐振频率，Re为喇叭的直流电阻，

Qes、Qms分别为喇叭的电Q值或力学Q值。

      

    以上两种补偿，以电感补偿较为多见，主要用于低音单元的阻抗补偿，但是目前也常见到无补偿的设计。我个人认为，如果音圈电感不是很大，换言之单元的阻抗上升不是很陡的话，是完全可以不用补偿的，否则还是补偿一下较好，因为不仅可以减小分频低通滤波器中电感的大小，并且获得较为理想的滚降曲线，而且补偿后单元（以及音箱）的阻抗曲线会较为平坦，对于和功放的配搭也是有好处的，可以改善功放的控制力。

    而单元的阻抗峰值补偿较为少见，仅见于一些中高音球顶单元，并且一般也仅在单元的谐振频率太接近于分频点的情况下，不得已而用之。

    但是这里想提醒读者一点，上述的阻抗补偿可用可不用时少用，并且永远记着一个原则，补偿宁少勿过，永远不要补偿过度使得单元阻抗曲线的任何部分低于未补偿时的最低点Zmin。

    其次谈一下高音（或者中音）单元灵敏度衰减网络。一般选用单元时，各个单元灵敏度无可能完全一样，设计师总是选用单元按高音单元灵敏度高于低音单元的原则。这一方面是因为这样有利于保护高音不易功率过载而烧坏；另一方面更重要的原则是衰减高音较易，而衰减低音则会严重影响将来功放对音箱的控制力的。

    衰减高音通常有两种作法，一种是串联单个电阻，另一种是采用L型双电阻网络。如图：



单个电阻衰减较为少用，一般仅见于衰减较小，仅用一个一欧姆左右的情况,大多数情况下都是选用双电阻L型网络。原因有二，一是单电阻衰减会增加阻抗，对于设计分频器以及对于功放控制都不利。其二是由于单电阻衰减的衰减量对于单元阻抗的变化比较敏感，会造成对于高音单元频响曲线较大的影响，以及会使得高音单元阻抗值的不一致带来音质较大的差别。对于批量生产时品质控制不利。

    对于第二点举以下例作一说明。假如一单元的阻抗曲线为8Ω（2KHz）直线上升到16Ω（20KHz），而其幅频响应为平直的90dB，如2KHz衰减3dB时，单个电阻  3.3W

    L型网络  R2=19.3W、 R1=2.344W

    以上两种衰减到20K时变为：1.63dB、 2.05dB

    可见L型网络对于单元阻抗变化的适应能力能力较强，再考虑到其功放控制力的优点，所以L型衰减网络成为通用的优选网络。

    计算L型衰减网络的公式如下：




式中：Z为单元的阻抗

          A为需要衰减的dB数（A=3意谓衰减3dB）

    调试分频器是必不可少的，一般是先设计然后测试，再调整再测试，最后再听音并进行最后的微调。但也可能听音过后推倒重来，这主要是因为设计分频器的变化因素太多。如单元的幅频响应，失真度特性，指向性，阻抗特性，单元间声中心的水平距离，以及垂直距离等等。

   目前国际上先进的方法是采用计算机辅助设计即CAD，或计算机辅助工程CAE。目前国际最著名的计算机辅助设计声学软件当属LEAP，但其售价颇昂，在此我向大家推荐另一价廉物美的软件LspCAD，售价仅2000元，但却颇为实用。关于计算机辅助测试与计算机辅助设计稍后会有专文论述。

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我就纳闷儿了  怎么图片就不能显示了呢  难道我只能插入一张图片的权限吗

平而不凡

好帖，很有同感

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回复 3# 平而不凡

楼上的能看到图片吗  怎么我这里只能显示一张图片呢  其他都全黑

平而不凡

只能逢看见公式，其它是黑色的，发图的要点可能不对

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下面是那七张图片
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

yeizhong

对于小白来说，要消化这些公式不容易呀。因为还真的不知道公式的英文代号是什么？如果有这方面的基础文章。请也给个连接呀。不过还是非常感谢你的发贴。至少我知道了什么叫一阶二阶三阶分频器的概念。

sdz83048127

希望能把图片编辑好，看起来更直观

zengde

很好的帖子

okra

另外给论坛提个建议，希望论坛能够把所有的技术性的帖子和一些实践经验的帖子都保存起来或者汇聚起来，要明白只有这些技术和实践经验才是论坛的根本，只要有这些东西就会吸引更多的人来论坛，
论坛就永远不没落，希望斑竹能看到。

……


目前国际上先进的方法是采用计算机辅助设计即CAD，或计算机辅助工程CAE。目前国际最著名的计算机辅助设计声学软件当属LEAP，但其售价颇昂，在此我向大家推荐另一价廉物美的软件LspCAD，售价仅2000元，但却颇为实用。关于计算机辅助测试与计算机辅助设计稍后会有专文论述。
voidfunction 发表于 2012-7-18 03:34

您是指这样的帖子吗？：http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... &extra=page%3D1。

上面这个帖子的内容很单薄，还有很多好帖子没有归纳。但在论坛帖子列表上方，点击“精华”就可以看到所有的精华帖。

论坛推荐的就是以CAD为基础的设计思路，欢迎您多交流。

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回复 10# okra

sorry   没看见已经有了这样的帖子了  这个版块的帖子基本都看了 还真没注意有这个帖子
昨晚半夜看帖子发牢骚 惊扰了版主 抱歉

这个帖子的图片没编辑好 我现在已经没权限编辑了  如果版主能编辑一下就好了

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我这个是转载转载   原转载在这里http://hi.baidu.com/cdhifi/blog/ ... 9621ab86d6b66b.html

samlee

mark

zengde

楼主转帖的这些基础还是很不错的，开始做箱子也是按照这些理论和公式来计算，但调试很麻烦，声音不对路时一直找不着调整的方向，后来在坛上学习CAD后，感觉做箱子要方便很多了
但如果用计算出的分频数据，套入CAD后很不对路，与计算数据差距很大，感觉还是用CAD可靠一些

lf00516

这些理论很有用，缺点就是不实际。

9255

记号学习下

biqi2

好帖，记号。

好日子

很好的基础理论知识，我觉得本坛最大收获是测量和LSPcad，科学DIY！

hifi1024

科学DIY！

火百合3368

lf00516 发表于 2012-7-19 00:06
这些理论很有用，缺点就是不实际。

高人