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Hi-end高保真系統(tǒng)音箱分頻器的精確設(shè)計計算法
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第 ４ 第卷９期 ２
０５年 ０月９
南
陽 范師學(xué) 院 學(xué) 報
ｕＪ ｆＮａａ ｙｎ ｅ ｃｅ ｓＣ ｌ ｇ ｏ ｌｏ ｒ ａｎ ｇ ａＴ ｒｈ�。铮� ｎｅｅ
Ｖｏ
． ４１ Ｎｏ．�。� ｐＳ． ２ ５ ０ ０ ｅ
Ｈｎ－ｉ 高ｄ保 真系統(tǒng) 音箱 分 頻器 的 精確設(shè) 計計 算法 ｅ 姚
文 華 張 ，國 芳
（ 陽師范 學(xué) 院 理物 ，系 南陽南 ３４ ６ 河南７ ０）
１
摘
要 ：級 ｈｅｄ高保真音 響 系統(tǒng) ， 音 響 統(tǒng) 系的最 高等 級 頂 ｉ， ｎ 為 －與 搭之配 的 音 箱 要 需很 高的 技有術(shù) 平水 ，為 ｈｄ系ｅ 成ｉｎ —
的 喉 舌統(tǒng) 本 。 文改 變以 比往 理較論 化設(shè) 的計方 法 ， 用 一種 更合 、理采 更科 學(xué) 實驗、化 的 計設(shè)計 算 方 法，為 成 功 設(shè) 計制 造更 實
分 頻 的 關(guān) 器鍵
關(guān) 鍵 詞 ： 感 ； 頻器 ；頻 點 電 分 分
中
圖 分類號 ： Ｎ ９２ ２ Ｔ １ ６．
文獻(xiàn)
標(biāo)識 碼： Ａ
文 編 章 號： ６ｌ ６３ （０ ５ ０ ０ ２ １７ 一２１ ２０ ９） — ０６０ —
３
０引 言
音 響 分的 器頻 分 前為級 分頻 率、分 頻 兩 類 。 功前級分 頻 是前級 電路 中 由電 子件元 產(chǎn) 生的頻分 ，再 由各 自 的放 分 功別 驅(qū)高 、動 、 揚音 聲器系統(tǒng)， 中低 如 １圖ａ 示所 ，于小 信 號 有 源分 頻 而。 功 分率 頻 （ 屬 則）是 由 感 、 電電容、 電阻 元件 構(gòu) 成 的位于 功放 與揚
聲器 間之的 無 源 分頻 電 路， 圖１ｂ 所 示。 （如）
ｌ 分對 頻器 路 、電件 的 求要 元�。�
１ 電路 中 電 感元 件直 流 阻電、 ． 感 值電誤 差 越小 越好 為。使 響 頻線平 曲坦 好 使用最 空心電 感。 ２１電 中路電容 件 元損 耗盡 可 小 能。最好 用音使 ． 頻專 用 金屬 聚化丙烯 電 容 。
１
３ 使各 揚 聲器 元單分 配 較 到 坦平的 信號功率 ， ． 且起
保 護(hù) 到高揚頻 器聲 作的 用 。 １ ４ 頻各 道分 頻組 合傳輸 率功性 特滿 足應(yīng)圖 要２ �。� 求（。 Ｐ最為大值 。， Ｐ 為 對分頻應(yīng)點 廠ｎ的 ） 值。分
．
頻
采 功率用分頻 的音 系 統(tǒng)具箱 有結(jié)構(gòu) 簡 單 本 、成低 ，
且又 獲 能 很 高 得 的 放音質(zhì) 量 特的點 ，而 在 因
而現(xiàn)代
高保 真放 音 統(tǒng)系 中 用應(yīng)最 為 遍 。其性 普能的 壞 好與揚 器聲 各 的指項標(biāo) 及分以頻 電 路 、電感 件元 的 能 性、 度密 有 密不 分可 的關(guān) 系 確，汁算 電感 精 精
參 便數(shù) 是功 的成 關(guān)鍵 。
點處
的 功 與 功 率 率 間之幅度 應(yīng)
滿 足Ｐｌ ０３ ～＝（ ．�。�
５Ｐ 范 圍的 。． ） ｎ
Ｐ ｆ ｗ�。�
高 功音放
高音 揚 聲 器
前 置Ｈ
分器 中 功頻 音放
低 音功 放
中音 揚 聲 器
１ 尸
低 音 揚
聲 器
０ｆ
功 率）分 結(jié)頻 構(gòu)框圖 高 音ａ 揚
聲器
ｆ Ｈｚ
）圖 兩 ２ 頻 分器組 合 輸 傳 功率 特 性
申 音 揚
聲器
低 音 揚 聲 器
１
在５整 頻個段 內(nèi)損 耗 平坦， 本 不出 現(xiàn)“峰 ” ． 基 高
和“ 谷 ” 深 。
ｆ） 級 電 子 頻分 構(gòu)結(jié)框 圖 前
ｂ２
分 頻 電 感電 容參 數(shù) 的計 算
下面以兩 頻分 頻分 器例為 說明其 參 數(shù)計的算 ， 如
圖 ３ 所示 。
圖 ｌ 音 響分 頻系統(tǒng) 結(jié) 框 圖 構(gòu)
收 稿期日：０ —５５—２ ２ ０ ｌ０
作簡者 ：介姚文 華９（２）一河南 陽南人， １６ ， 講師 從，電子技 事術(shù)與信息專的業(yè)學(xué)和研教究
。
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第９期
姚文 華等 ｉｎ： Ｈ－ｄ 高 保真 系 統(tǒng)音箱 分頻 器 精 確 的設(shè) 計 算汁 法
又 分ｅ兩種情 形 對 與。 負(fù) 載串聯(lián)的 電 感（ 如 ：， 應(yīng)�。⿵� 允許 的 功 損 耗 率和足 夠 的阻有 兩方尼面去 確 定 ； 對 與 負(fù) 載并 聯(lián)的電 （感 如． 主則 從具要 有足 的 夠） 旁 路作 去用確定 。 Ｌ對 電阻 影響 功率 損 耗和 ，阻電影 響 旁路 ，�。� ．
作 的處 用 原則理 相是 同 的 ，應(yīng) 使即 ， 的、電 尺 Ｊ 阻２ ｌ 遠(yuǎn)小
揚于聲 的額 器定 抗阻 Ｒ Ｒ＜ ，即 （＜Ｒ．從 �！�(shù) ，
）學(xué)上 析 分 相 這于當(dāng) 要滿足 條件 Ｒ≤ Ｒ ：／０ 時此 ，１， 。
在 上 的功
率損 已相 耗當(dāng) ，小對 負(fù) 載 旁的 作路 �！D
３ 分兩 頻 路電原 理 圖
用 也
相已當(dāng) 滿 意 。 至 于 尼 阻作用 對電 阻， 的要
２ １頻 分感 電 ｌ和分頻電 容 Ｃ ２ ． 、、 ｌ ２ Ｃ計算
了為簡 便起 見， 論計 算時 可 取 Ｃ＝Ｃ ＝ Ｃ 。理 ｌ２
求 ，根據(jù) 體 晶管 放 功 尼阻 系數(shù)、 箱 饋線 及功 率 可 音 分頻 電 直感流電 阻 間 之 關(guān)的系及 們它的典 型值的 考 察后確定 ， 一般 作 為用 家高 真音 保箱 中與負(fù) 載串
聯(lián) 分 的頻電感 直 流電 阻 應(yīng)小 于 負(fù) 阻載抗 的 二十 分
Ｌ�。蹋剑剑� 分 點 頻 頻率為 ＿ （ ２則 分 頻 點 ， �。欤� 廠圖 ）０ ５ ０＝２ｆ 。設(shè) 倍 每頻 衰減程 ｄ１ ， ｏ ｒ ２７ 負(fù)Ｂ載阻抗 為 Ｒ ，
ｃ：則 ／Ｌ尺 ２ Ｌ
，
Ｕ
２Ｒｔ Ｌ ，
：￣一
，
之 。一即滿 足 條 Ｒ≤ 件�。遥� 才 能 得
到 基 本好良 ，２ ，
的 ／尼 阻特 性
，。
∞
。
２ 實驗２ 正修 Ｃ、 ２Ｌ 、２ ． ｌ Ｃ 、 ｌＬ 的值 為了 精 起確 見， 實 驗 用方 稍法微 調(diào) 整 ｃ、 可
綜 上
所 述 ，得 出這 樣 結(jié) 的 論：與 負(fù) 串 聯(lián) 載可 對
電的 。 感 般 阻 按尼要 求 Ｒ≤ Ｒ 一２， ０確 定 電其 阻 ／值 例 如 ，８ 對１ １ 的負(fù) ．載的 阻電不應(yīng) 高 于０ ＂４ ＂ ， ．１；１ 對 １４１ 負(fù)載則不 應(yīng) 高于 ０２ １＂ ． １ 對。 與負(fù)載并 聯(lián)的 電＂ 感按 ＲＲ�。薄� ， 確 定 其 ０阻 電值。 例 如 ， ８１ 載�。� 對 負(fù) ＂１。
Ｃ、 ＩＬ Ｌ 、２２的 值 ， 滿 足 計設(shè) 線 （ 曲２的 要 求。以 圖 ）
也 即是通 過 實 描 驗繪頻 響 曲線 ， 而 得 到 、Ｃ！ 。從Ｃ、
，
，、Ｊ ， 的 最佳 值。。 Ｊ
３最 電 佳 結(jié)感 構(gòu) 概念 的 引入
心空分 頻電 感（ 簡稱電感 ）的基 本 參 數(shù) 是 感 電量 直 流電 和。阻 般來 一說 ，電 感量不 準(zhǔn) 會分 使點頻 偏離 設(shè) 計求要 可并能 響 影箱音的 頻 ，響家都 比 較
大 視 重 。但其 流直電 阻指 標(biāo)也 不 宜過 大 ．則 對 音 質(zhì) 否 的 影響也 是 不容 忽視 的 通 常 人 們 對。此 電 阻 在 電路 的 中 影響 及其 量定要 求 不甚 解了， 此 未引 起 足 因夠 重視， 此特 作 以下簡 要 分析 。 對
電的阻不應(yīng) 于高 ０ ８對４１ 載 則 不 應(yīng)高 于 ．�。�；１ 負(fù)＂
４０．Ｑ 。 按這 樣的 要 求 許 多 名 牌 音 響可 都能 達(dá) 到不 標(biāo) 。指 若 是三 頻分器 網(wǎng)，絡(luò) 的 中 音 分 頻電 感可 仿 照則
此法
理處 。若 多是個電 感串 聯(lián) 時 ，應(yīng) 用把以上 法 方確 的定 阻均電分 到 各 個 感電 去 上�！� 對 同一 電感 量 ，組繞結(jié) 構(gòu) 可任意 多 因。此 其 心空 電感 線圈必 然存 一在個 最 結(jié)構(gòu) 尺佳寸 ， 應(yīng) 使 它電
感量 ，與 其電 阻 之 尺比 ＬＲ 達(dá)到 最大 值 。這 就 是 Ｊ
／
以圖３的 分頻 絡(luò)網(wǎng)為 例， 音 元單的 頻 分感電 低 于由它 與負(fù) 尺載低 音 單元額 定 抗 ） 阻串聯(lián)， ， （ 相 因 此 ￡ 的 電 阻過大 放 輸，出 率 在功 上 的損其 耗 功 將 大 增同。時， 功放內(nèi) 阻低 音單對元 的 阻尼 作也 用將 大為減 弱。 者 前影響功放 有的效輸 出功率 ， 后 者
對音 質(zhì) 的 響影卻 無 可挽 回。因 此 分 頻網(wǎng) 絡(luò) 中 以 ，
說我們可 找 出 一 套合以 理繞 制 空 心電 線 圈感 的 經(jīng) 計算 公式 驗， 他其 方法 得出 的 結(jié) 構(gòu)尺 相 寸 ，比 相與 同的 電 值具 感有最 的小 電
阻值。 其實 電感結(jié)構(gòu) 是 否佳 最 很容易 其從 形 判外 。 別
如 果繞 組截面 大 致 呈 正 方 形 ，且 繞 內(nèi) 組徑為 繞 組
而
度 寬 即（繞組 高 度 ）倍四， 基么本上 屬最 佳結(jié) 于 的那構(gòu)。
的 感 電最 大量， 且 隨 頻分點 的降低 而 大加， 以 ， 所
直的 電阻 的影流 響 當(dāng)相突 。出
構(gòu) 結(jié)最佳 的 電感 線圈應(yīng) 該用 料省體積 小， 并 使 可感 電量 電和同阻 滿 足時 先預(yù) 定 給的數(shù)值 。 由于 對每 電感一值 和 電阻值 有 一均個 最佳結(jié) 構(gòu)尺 ， 寸應(yīng) 此舍棄 傳 統(tǒng) 的 算計方 法 求來 取 、 因 制 作電感， 傳統(tǒng)為 法方 不 經(jīng)試測修 正 難以 滿 足 最要 因佳
。 求
至 于音高 單 元的分 頻 感 ． 與 負(fù) 載 電 聯(lián)串， 未 就不存 在像 ，那樣的功 和 阻尼耗問 題 但 。是 希仍 Ｊ ， 望 其阻電盡 能可 些 小因。為它與 負(fù)載 聯(lián) 并 ，著 旁 路起 來 Ｃ自 殘的余 低 頻音成 分 的 作 。 如用 阻 值過 ．大， 影會響高音 分 網(wǎng)頻對低 絡(luò)音 頻的減衰 陡 。度 就 根 據(jù) 以上 所 ， 述感電 流 電直阻 數(shù)的值 在 理 上論 越 是越 小好 ，際 應(yīng)用 中 對 感 電直流 電 阻 值 的要 實求 ，從 小 它減對電路 的影 響 面 方去確 。具定體 說
下 應(yīng)介 面紹 用改經(jīng) 公 驗 的式算計 方 法 ，此方法 能 夠 滿 足佳最要 求，而且 對它 些 一特殊 構(gòu)結(jié) 寸尺 的 電
感 計算 確 精也度 很 高。
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２ ? ８
南 陽
師 范學(xué) 學(xué) 報 院
第 ４卷
４
佳 最結(jié)構(gòu) 電 的感 計
設(shè)算 需 所 電感 量 （ Ｈ） 為 直 流 電 阻其 為尺 ，ｔ ｚ （ 。 先 用 下 式求 出 繞 的 結(jié) 組 構(gòu) 數(shù) ｂ參 Ｑ 。
）�。�
計算
例 ： 舉算 ｌ 、 Ｈ 阻 值 為 ８ ０ 的空 心感 電 計 電 ｍ．
線圈Ｑ 最的佳結(jié) 構(gòu)尺 寸 及 繞 制參數(shù)。
“√
６０�。剑ǎ� ） 一６ ． ０， ＾ｍ一 ０ １８’ √ ＝１．／ 一 ８ ｍ
６：２
６
７ ， 、
Ⅳ： ｌ ８ Ｌ／ ｂ＝ １ ． ８￣１ ０ ／２ １ ＝ １ ５．９ ￣ ８ ／９８ ００ １／ ８ ．（
） 匝 ｄ：，．０４ ／ ／ �。埃剑矗� １ ￣Ｎ ８６８ １×１ ２ ￣ ÷ ８． １／ １５０＝ ７．５
ａ
ｒ ）ｍ
。
參數(shù) ｂ實 際 上 就是 繞組 的 高 度 寬和度 同時， 它也決 定 了繞 組 的內(nèi) 徑 和 徑外， 以 一 旦求得 ｂ 所 即按 圖 可制４繞 組 作架骨， 中架 骨 外徑 當(dāng)適加大 其 １ ％左右， 后然 下用 列各式求 取 有關(guān)繞制 參 。數(shù) ０
（ｍ）ｍ ，
ｉ
８． 廠 �。海罚� ｖ
３：
１
７ ３ 而 麗 ＿．×８２： ２ ８５（ｍ ）０ ｍ ， １
．
Ｗ：ｂ ／３２
１＝４（２ �。� ． １／） １ ４＝ ｇ８。 １（ ）
架骨的 中 軸心外 取徑 ２＝２ｂｍ 骨 兩架 夾 板 ４ ｍ
，
距 為間ｂ ＝１ ｒ骨 架 夾 板 外徑取 ４ ２， ａ ｂｍ＝４ ｍ實 �。� ｍ（
ｂ 一 ２ — ｂ一
際 制 時作可 大加 ％１） ０。
計
算 結(jié) 果 ：＝１ｂｍ ２ ＝２ ｍ ｍ；２ｂ４ 。
ｍ：Ｎ１１ 匝５： ． ｄ８０ ：７ ｍｍ。 ５．
＝ｉ２ ５ ； ｍ ＝１８。 ０．２ Ｗ ｇ
圖 電４ 骨 架 結(jié) 構(gòu) 尺 寸感圖
如 果 用采 導(dǎo)線 直 徑 實 為 Ｄ， 用際ｋ ＝ ０ ４則． ［ �。模� ］ ， ｉ） 行 進(jìn)修 正 。（ ｄ 一ｉ ， （ ＝ｋ ｉ ＋ 作為計 算驗 ，證者 按上 述結(jié) 果制 作 了 一 支 筆１ Ｈ電 感 ｍ ，測 電感實量 １ ０ 誤 ｍ差 不 過 ５超。 ４．Ｈ ，％ 說此 法明繞制 的 電感 量 確 準(zhǔn)。本 算 法 計使 即有沒 電感
測 表量 ， 誤差 感也不 過 超５。 電
％繞組匝數(shù) Ⅳ１ ．８＝￣Ｌ ｂ匝 ）９ ８ ／ ／（ ， 導(dǎo) 線銅心 直徑 ＝０ ８ １ｄ ／４． �。危� （ｍ） ａ ｒ ｂ， 導(dǎo)線總 度 長ｉ ８． ／ ｂ ｍ， ： ７１３￣ Ｌ （ ）ｍ 導(dǎo)線 總 量 Ｗ＝重／ ｂ１４ ｇ。 ３ ２ （．
根 據(jù) 銅）心 直 徑從ｄ 線規(guī) 表 中選取 相 應(yīng) 的標(biāo) 稱
直徑 ，
由導(dǎo) 線 總重量 可 選購 足 夠 量 用 高 強 度的
漆包 。 線
另外 把
本 計 法算與 以 往的圖法表比較 下 ，一可 以 體 會出 法 的優(yōu) 本點 ：用 料省 、 積 小、 繪需 制 圖 體不 表
、差 。 誤 小
用本 計采 方算法繞 制電感的經(jīng) 實驗 對 比與 ，誤 差 一 小 于 般５， 本上 滿能 足 直應(yīng) 接用的要 求。 ％基 由于以 繞上制方 法 中 ， 際 使 用導(dǎo)線 銅 心直 實 徑Ｄ總是 得 選計比 直 算 ｄ大 一些 ，徑而造成 繞 后 從
制
參 考 文 獻(xiàn)
］ ［ 全陸 ． 率 分 根頻 器 感 最電 佳結(jié) 制構(gòu)作 八 問 ［］ 無 線 �。� 功Ｊ ．
電與 電 ，視９ ３：—４ １． ９１
的 電感量
總比 計 算值 些 ，低 然， 繞 長制導(dǎo)線 長 顯加 度 即多繞 幾 匝就 可 使 實 電際 量感更 接 計 近 值算。 際實繞 制 線 導(dǎo)的 總長 度如 可求 出 ： 下 實
際導(dǎo)線 的加 長 數(shù) 系＝０ｋ４ （ ） ／ ． ］［ ｄ 一Ｄｉ ，實 繞 際制導(dǎo)線 長總度， ｉ 。 ）（＝＋ｋ ｉ 把長 ， 度 繞部入 骨 架 可即 Ｄ。為實 導(dǎo)際 線
直徑全。
］［ 鄒 鴻 ． 照種用 于 組 合 音 響的 功 率三 頻 道 頻 器分［］ ２ 一
Ｊ．
子電 世界 ，９ ８ １ ） １ �。� １ １ （：．
０
］［楊 森 ． 揚只聲 器的 組合 方式 ［］ 電 子 世 界，９ ３５ 多 Ｊ ．８ １
（ｏ １ １ ）： ．
２Ｍ ｅ
ｄｈｏ ｒｃｓ ｃ ｎｔｆｏ ｒ ｐｒ －ｒｑ ｅ �。悖� ｉ ａｅ ｏ ｏ ｔ ｐｆ ｅｅｉ ａ ｕ �。悖� �。� ｔｆ ｅ ｕ ｎｙ ｄｖ �。悖� ｔ ｔ ｎｏ ｏ �。� ｔ ｍ Ｈｆｉ ｄｅ ｈ ｅｓ ｕ ｂｄ ｓ ｘｓｅｏ － ｎ
ＹＡ０ �。� ｕ’ �。� Ｗｎ ｈ ａ ，ＡＮＧＨ ｏｆ ｎ Ｇ ’ａ ｕ
ｇ
（ｈ ｓ Ｄｓ ｐｒ ｅ ｔ ａ ｙ ｎｏ �。悖� ｅ ｓｏ ｅ ｌ，ａ ｙ ｎ ７ ０１Ｃ ｉ ａ ）Ｐ ｙ ｉｅｔ ｎ ａ ｎＮａ ｇ Ｔ ａ ｈ ｃｒｍ ｆ �。� ｇ Ｎ ｎｌａ ｇ４ ３ ，６ ｈｎ
Ａｅ ｂｔａ ｔ ｉＴ�。� ｅ ｅ�。椋� ａ ｎ ｗｍｅ ｈ ｄｔ ｏｅ ｖ ｈ ｒ ｅ ｂａｔ ｆｅ ｔｔｅ ｐ ｅ ｐｌｒｔｅ ｔｃ ｍｅｈｒｄ ，ｎ ｋ ｒｓｃ ： ｈ ｐｓ ｐ ｒｄｓ ｇ �。濉� ｔ ｏｏ ｓｒｌｅｔ ｅｐ ｌｏ�。恚瑁� ｄ ｒｉｎ ｈ ｏ ｕ ａ ｅｉ ｔｏｏｈ ａ ｄ ｍ ａｅ
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ｈｓ， ｅｍｈ ｍｄｏ �。� ｓｏ ，ｒ ｒ ｙ，ａｍｏ ｒｅａ ｏ ａ ｌ ｏｔｅ ａ ｃｕ ｏ�。� �。瑁� ｆｔｅ ｔ ｉ ｏ �。� ｒｐｅ ｉｉｎ ｏｍｅ ｅ ｅｓ ｒｓｎ ｂ ｅ�。簦琛� ｃ ｏ ｆｒｔ ｅ ｔｐｒ — ｒ— ｅ
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