Hi-end高保真系统音箱分频器的精确设计计算法

本文核心词:音箱分频器制作。

Hi-end高保真系统音箱分频器的精确设计计算法

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第 4 第卷9期  2

05年 0月9

阳 范师学 院 学  报

uJ   fNaa yn   e ce sC l g   o lo  r an g aT rh ol nee

Vo

.   41 No. 9 pS. 2 5 0   0 e

Hn-i 高d保 真系统 音箱 分 频器 的 精确设 计计 算法  e 姚

文 华 张 ,国 芳

( 阳师范 学 院 理物 ,系 南阳南 34 6  河南7 0)

要 :级 hed高保真音 响 系统 , 音 响 统 系的最 高等 级 顶 i, n 为 -与 搭之配 的 音 箱 要 需很 高的 技有术 平水 ,为 hd系e 成in   ―

的 喉 舌统 本 。 文改 变以 比往 理较论 化设 的计方 法 , 用 一种 更合 、理采 更科 学 实验、化 的 计设计 算 方 法,为 成 功 设 计制  造更 实

分 频 的 关 器键

关 键 词 : 感 ; 频器 ;频 点 电 分 分

图 分类号 : N 92   2  T 1 6.

文献

标识 码: A

文  编 章 号: 6l 63 (0 5 0 0 2 17 一21 20 9) ― 060  ―

0引 言

音 响 分的 器频 分 前为级 分频 率、分 频 两 类 。   功前级分 频 是前级 电路 中 由电 子件元 产 生的频分 ,再 由各 自 的放 分 功别 驱高 、动 、 扬音 声器系统, 中低 如   1图a 示所 ,于小 信 号 有 源分 频 而。 功 分率 频  ( 属 则)是 由 感 、 电电容、 电阻 元件 构 成 的位于 功放 与扬

声器 间之的 无 源 分频 电 路, 图1b 所 示。 (如)

l 分对 频器 路 、电件 的 求要 元 1

1 电路 中 电 感元 件直 流 阻电、 .  感 值电误 差 越小  越好 为。使 响 频线平 曲坦 好 使用最 空心电 感。   21电 中路电容 件 元损 耗尽 可 小 能。最好 用音使 .  频专 用 金属 聚化丙烯 电 容 。

3 使各 扬 声器 元单分 配 较 到 坦平的 信号功率 , .   且起

保 护 到高扬频 器声 作的 用 。  1 4 频各 道分 频组 合传输 率功性 特满 足应图 要2  . 求(。 P最为大值 。, P 为 对分频应点 厂n的 ) 值。分

采 功率用分频 的音 系 统具箱 有结构 简 单 本  、成低 ,

且又 获 能 很 高 得 的 放音质 量 特的点 ,而 在  因

而现代

高保 真放 音 统系 中 用应最 为 遍 。其性 普能的   坏 好与扬 器声 各 的指项标 及分以频 电 路 、电感 件元  的 能 性、 度密 有 密不 分可 的关 系 确,汁算 电感 精 精

参 便数 是功 的成 关键 。

点处

的 功 与 功 率 率 间之幅度 应

满 足Pl 03 ~=( . 0

5P 范 围的 。. ) n

P f w )

高 功音放

高音 扬  声 器

前 置H

分器 中 功频  音放

低 音功 放

中音 扬 声 器

1  尸

低 音 扬

声 器

0f

功 率)分 结频 构框图    高 音a 扬

声器

f Hz

)图 两 2 频 分器组 合 输 传 功率 特 性

申 音 扬

声器

低  音 扬  声 器

在5整 频个段 内损 耗 平坦, 本 不出 现“峰 ” . 基 高

和“ 谷 ” 深 。

f) 级 电 子 频分 构结框 图  前

b2

分 频 电 感电 容参 数 的计 算

下面以两 频分 频分 器例为 说明其 参 数计的算 ,  如

图 3 所示 。

图 l 音 响分 频系统 结 框 图 构

收 稿期日:0 ―55―2   2 0 l0

作简者 :介姚文 华9(2)一河南 阳南人, 16 , 讲师 从,电子技 事术与信息专的业学和研教究

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第9期

姚文 华等 in: H-d 高 保真 系 统音箱 分频 器 精 确 的设 计 算汁 法

又 分e两种情 形 对 与。 负 载串联的 电 感( 如   :, 应 )从 允许 的 功 损 耗 率和足 够 的阻有 两方尼面去 确 定 ; 对 与 负 载并 联的电 (感   如. 主则 从具要 有足 的 够) 旁 路作 去用确定 。   L对 电阻 影响 功率 损 耗和 ,阻电影 响 旁路 , J .

作 的处 用 原则理 相是 同 的 ,应 使即 , 的、电 尺 J  阻2 l  远小

扬于声 的额 器定 抗阻 R  R< ,即 (<R.从 。 数 ,

)学上 析 分 相 这于当 要满足 条件 R≤ R :/0 时此 ,1, 。

在  上 的功

率损 已相 耗当 ,小对 负 载 旁的 作路  。 图

3 分两 频 路电原 理   图

用 也

相已当 满 意 。 至 于 尼 阻作用   对电 阻, 的要

2   1频 分感 电 l和分频电 容 C 2 .  、、   l 2 C计算

了为简 便起 见, 论计 算时 可 取 C=C = C 。理 l2

求 ,根据 体 晶管 放 功 尼阻 系数、 箱 馈线 及功 率 可 音 分频 电 直感流电 阻 间 之 关的.系及 们它的典 型值的  考 察后确定 , 一般 作 为用 家高 真音 保箱 中与负 载串

联 分 的频电感 直 流电 阻 应小 于 负 阻载抗 的 二十 分

L L==L 分 点 频 频率为 _ ( 2则 分 频 点 ,  l2 厂图 )0 5 0=2f 。设 倍 每频 衰减程 d1 , o r 27 负B载阻抗 为 R   ,

c:则   /L尺  2 L

2Rt L ,

: ̄一

之 。一即满 足 条 R≤ 件 R0 才 能 得

到 基 本好良 ,2 ,

的 /尼 阻特 性

,。

2 实验2 正修 C、 2L 、2 . l C 、 lL 的值   为了 精 起确 见, 实 验 用方 稍法微 调 整 c、 可

综 上

所 述 ,得 出这 样 结 的 论:与 负 串 联 载可 对

电的 。 感 般 阻 按尼要 求 R≤ R  一2, 0确 定 电其 阻  /值 例 如 ,8 对1 1 的负 .载的 阻电不应 高 于0 "4 "   , .1;1 对 141 负载则不 应 高于 02 1" . 1 对。 与负载并 联的  电" 感按 RR 1≤ , 确 定 其 0阻 电值。 例 如 , 81 载 / 对 负 "1。

C、 IL L 、22的 值 , 满 足 计设 线 ( 曲2的 要 求。以 图 )

也 即是通 过 实 描 验绘频 响 曲线 , 而 得 到 、C! 。从C、

,、J , 的 最佳 值。。 J

3最 电 佳 结感 构 概念 的 引入

心空分 频电 感( 简称电感 )的基 本 参 数 是 感 电量 直 流电 和。阻 般来 一说 ,电 感量不 准 会分 使点频  偏离 设 计求要 可并能 响 影箱音的 频 ,响家都 比   较

大 视 重 。但其 流直电 阻指 标也 不 宜过 大 .则 对 音 质  否 的 影响也 是 不容 忽视 的 通 常 人 们 对。此 电 阻 在  电路 的 中 影响 及其 量定要 求 不甚 解了, 此 未引 起  足 因够 重视, 此特 作 以下简 要 分析 。 对

电的阻不应 于高 0 8对41 载 则 不 应高 于 . Q;1 负"

40.Q 。 按这 样的 要 求 许 多 名 牌 音 响可 都能 达 到不  标 。指  若 是三 频分器 网,络 的 中 音 分 频电 感可 仿   照则

此法

理处 。若 多是个电 感串 联 时 ,应 用把以上 法 方确 的定 阻均电分 到 各 个 感电 去 上。  对 同一 电感 量 ,组绕结 构 可任意 多 因。此   其 心空 电感 线圈必 然存 一在个 最 结构 尺佳寸 , 应 使 它电

感量 ,与 其电 阻 之 尺比 LR 达到 最大 值 。这 就 是 J

以图3的 分频 络网为 例, 音 元单的 频 分感电 低 于由它 与负 尺载低 音 单元额 定 抗 ) 阻串联, , ( 相  因 此 £ 的 电 阻过大 放 输,出 率 在功 上 的损其  耗 功 将 大 增同。时, 功放内 阻低 音单对元 的 阻尼 作也 用将 大为减 弱。 者 前影响功放 有的效输 出功率 , 后 者

对音 质 的 响影却 无 可挽 回。因 此 分 频网 络 中 以 ,

说我们可 找 出 一 套合以 理绕 制 空 心电 线 圈感 的 经 计算 公式 验, 他其 方法 得出 的 结 构尺 相 寸 ,比 相与  同的 电 值具 感有最 的小 电

阻值。   其实 电感结构 是 否佳 最 很容易 其从 形 判外 。 别

如 果绕 组截面 大 致 呈 正 方 形 ,且 绕 内 组径为 绕   组

度 宽 即(绕组 高 度 )倍四, 基么本上 属最 佳结 于 的那构。

的 感 电最 大量, 且 随 频分点 的降低 而 大加, 以 ,  所

直的 电阻 的影流 响 当相突 。出

构 结最佳 的 电感 线圈应 该用 料省体积 小,   并 使 可感 电量 电和同阻 满 足时 先预 定 给的数值 。  由于 对每 电感一值 和 电阻值 有 一均个 最佳结  构尺 , 寸应 此舍弃 传 统 的 算计方 法 求来 取 、  因 制 作电感, 传统为 法方 不 经试测修 正 难以 满 足 最要  因佳

。 求

至 于音高 单 元的分 频 感  . 与 负 载 电 联串, 未   就不存 在像 ,那样的功 和 阻尼耗问 题 但 。是 希仍 J , 望 其阻电尽 能可 些 小因。为它与 负载 联 并 ,着 旁  路起 来 C自 残的余 低 频音成 分 的 作 。 如用 阻 值过  .大, 影会响高音 分 网频对低 络音 频的减衰 陡 。度 就 根 据 以上 所 , 述感电 流 电直阻 数的值 在 理 上论  越 是越 小好 ,际 应用 中 对 感 电直流 电 阻 值 的要  实求 ,从 小 它减对电路 的影 响 面 方去确 。具定体 说

下 应介 面绍 用改经 公 验 的式算计 方 法 ,此方法 能 够 满  足佳最要 求,而且 对它 些 一特殊 构结 寸尺 的 电

感 计算 确 精也度 很 高。

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2  ?  8

南 阳

师 范学 学 报 院

第 4卷

佳 最结构 电 的感 计

设算 需 所 电感 量   ( H) 为 直 流 电 阻其 为尺 ,t z ( 。 先 用 下 式求 出 绕 的 结 组 构 数 b参  Q 。

) .

计算

例 : 举算 l 、 H 阻 值 为 8 0 的空 心感  电 计 电 m.

线圈Q 最的佳结 构尺 寸 及 绕 制参数。

“√

60 =(0 ) 一6 . 0, ^m一 0 18’ √ =1./ 一 8 m

6:2

7 , 、

Ⅳ: l 8 L/ b= 1 . 8 ̄1 0 /2 1 = 1 5.9  ̄ 8 /98 00 1/ 8 .(

) 匝   d:,.04 / /  0=4. 1  ̄N 868 1×1 2  ̄ ÷ 8. 1/ 150=  7.5

r )m

参数 b实 际 上 就是 绕组 的 高 度 宽和度 同时, 它也决 定 了绕 组 的内 径 和 径外, 以 一 旦求得 b 所  即按 图 可制4绕 组 作架骨, 中架 骨 外径 当适加大  其 1 %左右, 后然 下用 列各式求 取 有关绕制 参 。数 0

(m)m ,

8. 厂  :71 v

3:

7 3  而 丽 _.×82: 2 85(m )0 m , 1

W:b /32

1=4(2  2 . 1/) 1 4= g8。 1( )

架骨的 中 轴心外 取径 2=2bm 骨 两架 夹 板 4 m

距 为间b =1 r骨 架 夹 板 外径取 4 2, a bm=4 m实  8 m(

b 一  2 ― b一

际 制 时作可 大加 %1)  0。

算 结 果 :=1bm 2 =2 m  m;2b4 。

m:N11 匝5: . d80 :7 mm。 5.

=i2 5 ; m =18。 0.2 W g

图 电4 骨 架 结 构 尺 寸感图

如 果 用采 导线 直 径 实 为 D, 用际k = 0 4则. [  D/) ] , i) 行 进修 正 。( d 一i , ( =k i  + 作为计 算验 ,证者 按上 述结 果制 作 了 一 支 笔1 H电 感 m ,测 电感实量 1 0 误 m差 不 过 5超。 4.H ,%   说此 法明绕制 的 电感 量 确 准。本 算 法 计使 即有没 电感

测 表量 , 误差 感也不 过 超5。 电

%绕组匝数 Ⅳ1 .8= ̄L b匝 )9 8 / /( ,   导 线铜心 直径 =0 8 1d /4.  N4 (m) a   r b, 导线总 度 长i 8. / b m, : 713 ̄ L ( )m 导线 总 量 W=重/ b14 g。 3 2 (.

根 据 铜)心 直 径从d 线规 表 中选取 相 应 的标 称

直径 ,

由导 线 总重量 可 选购 足 够 量 用 高 强 度的

漆包 。 线

另外 把

本 计 法算与 以 往的图法表比较 下 ,一可  以 体 会出 法 的优 本点 :用 料省 、 积 小、 绘需 制 图  体不 表

、差 。 误  小

用本 计采 方算法绕 制电感的经 实验 对 比与 ,误  差 一 小 于 般5, 本上 满能 足 直应 接用的要 求。 %基   由于以 绕上制方 法 中 , 际 使 用导线 铜 心直  实 径D总是 得 选计比 直 算 d大 一些 ,径而造成 绕 后  从

参 考   文   献

] [ 全陆 . 率 分 根频 器 感 最电 佳结 制构作 八 问 [] 无 线  1 功J .

电与 电 ,视9 3:―4 1. 91

的 电感量

总比 计 算值 些 ,低 然, 绕 长制导线   长 显加 度 即多绕 几 匝就 可 使 实 电际 量感更 接 计 近 值算。  际实绕 制 线 导的 总长 度如 可求 出 : 下 实

际导线 的加 长 数 系=0k4 ( ) /  . ][ d 一Di ,实 绕 际制导线 长总度, i 。 )(=+k i   把长 , 度 绕部入 骨 架 可即 D。为实 导际 线

直径全。

][ 邹 鸿 . 照种用 于 组 合 音 响的 功 率三 频 道 频 器分[]  2  一

J.

子电 世界 ,9 8 1 ) 1  8 1 1 (:.

][杨 森 . 扬只声 器的 组合 方式 [] 电 子 世 界,9 35 多 J .8 1

(o 1  1 ): .

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dho   rcs   c ntfo r pr -rq e  ce i ae  o o  t pf eei a u  co  a tf e u ny dv  cs t t   no  o  y t m   Hfi de h es u bd s xseo   - n

YA0  e u’  Z Wn h a ,ANGH  of n  G ’a u

(h s Ds pr e t  a y no  ce e so e l,a y n 7   01C i a )P y   iet n  a nNa g T a h crm f  C g N nla g4 3 ,6 hn

Ae bta t iT a e e in 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    e  t  oo srlet ep lo mht d rin   h o u   a ei  tooh a d m ae

gae t p orsn d sg   r a  g er s   i e inq

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hs, emh mdo  c so ,r r  y,amo rea o a l  ote a cu o n  ha fte  t   i o  t rpe iin ome e es   rsn b e th  c o frt e tpr ― r― e

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