1.分頻器的作用
音響分頻器也稱為分頻網(wǎng)絡(luò)。分頻器的功能是將全頻帶的聲頻信號分成不同的頻段,并將其發(fā)送到相應(yīng)工作頻率的揚(yáng)聲器中,以便它們能夠獲得適當(dāng)頻帶的激勵信號,然后重放。例如,在二分頻揚(yáng)聲器中,高頻揚(yáng)聲器通過高通濾波器分離,低頻揚(yáng)聲器通過低通濾波器分離。分頻網(wǎng)絡(luò)的具體功能包括:
(1)展寬帶,改善頻響。例如,低頻揚(yáng)聲器在1.5~3kHz左右有大峰谷,分頻網(wǎng)絡(luò)可以保證在1.2kHz上述能量發(fā)送到中間,高頻揚(yáng)聲器單元不發(fā)送到低頻單元,使揚(yáng)聲器本身的頻率響應(yīng)要求不那么苛刻,可以避免揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)上的大峰和低谷,使整個揚(yáng)聲器保持寬而平坦的頻率響應(yīng)。
(2)提高效率。也就是說,不要把高頻能量浪費(fèi)在不產(chǎn)生高音的揚(yáng)聲器上。
(3)保護(hù)中高音揚(yáng)聲器不受損壞。由于人耳對中高頻聲音敏感,低頻需要更多的能量,即使用更多的能量來推動低頻揚(yáng)聲器。如果向中高頻單元輸入低頻大信號,這些單元的膜片會過度振動,導(dǎo)致失真,甚至損壞音圈和隔膜。因此,在保護(hù)中,高頻單元也是使用分頻網(wǎng)絡(luò)的重要原因。
2.分頻器的類型
分頻器的類型可以根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)、分頻的頻段數(shù)、分頻器的衰減率以及與揚(yáng)聲器的連接方式進(jìn)行分類。
(1)根據(jù)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分。根據(jù)電路結(jié)構(gòu),分頻器可分為兩類。一種是功率分頻器,也稱為被動分頻器或無源分頻器;另一種是電子分頻器,也稱為主動分頻器或有源分頻器。①功率分頻器。功率分頻器位于功率放大器后面,設(shè)置在揚(yáng)聲器中,由電容器和電感濾波器網(wǎng)絡(luò)組成。其特點(diǎn)是在功率放大器和揚(yáng)聲器之間設(shè)置分頻網(wǎng)絡(luò)
功率分頻器的優(yōu)點(diǎn)是:一是使用方便,結(jié)構(gòu)簡單,成本低。無需調(diào)整即可與揚(yáng)聲器安裝;第二,它更容易連接系統(tǒng)。只要向功率放大器輸入全頻信號,并將功率放大器與揚(yáng)聲器連接,即可實(shí)現(xiàn)全頻放大器;第三,所需的功率放大器很少。一般來說,一個雙通道功率放大器可以攜帶兩個全頻被動分頻揚(yáng)聲器,因此系統(tǒng)成本較低。功率分頻器的缺點(diǎn)是:首先,分頻網(wǎng)絡(luò)需要消耗功率,導(dǎo)致音頻點(diǎn)和交叉失真。其參數(shù)與揚(yáng)聲器阻抗直接相關(guān),揚(yáng)聲器阻抗為頻率函數(shù),與標(biāo)稱值偏差較大,誤差較大,不利于調(diào)整,計算困難;第二,功率放大器輸出的功率音頻信號通過電容器和電感器濾波器后,必然會因電容器和電感器的非線性而失真,聲音失真是不可避免的;第三,從功率放大器輸出的音頻功率信號會導(dǎo)致每個電容器和電感器件的功率信號損失,因此被動分頻的功率信號損失較大;第四,分頻衰減率不能太高,一般***大值為12dB/雙頻率和分頻交叉區(qū)域的干擾太大。這是因為被動分頻器提高分頻衰減率的方法是增加電容器或電感器的數(shù)量,即濾波階數(shù)。然而,增加電容器或電感器的數(shù)量意味著增加信號失真和功率損失,提高分頻衰減率的結(jié)果帶來了更多其他問題
②電子分頻器。電子分頻器的電路形式。它是一種將音頻弱信號分頻的設(shè)備,一般由有源電子線路分頻系統(tǒng)組成。其特點(diǎn)是分頻系統(tǒng)位于功率放大器之前。全頻帶的音頻弱信號分頻后,將兩個分頻器的低音和高音或三個分頻器的低音、中音和高音信號分別發(fā)送到各自的功率放大器(簡稱功率放大器),然后由功率放大器輸出到低音、高音或低音、中音和高音揚(yáng)聲器。這種方法稱為主動分頻。由于工作在弱信號條件下,可以使用小功率電子有源濾波器來實(shí)現(xiàn)分頻。
電子分頻器的優(yōu)點(diǎn)是:一是采用電子線路組成的有源電子濾波器對弱信號進(jìn)行分頻處理,聲音信號損失小,失真小,復(fù)制音質(zhì)好;其次,分頻衰減率可高于被動分頻率,達(dá)到24dB/雙頻很容易,分頻交叉區(qū)比被動分頻小很多,基本克服了低音單元聲音之間的干擾;第三,可調(diào)性好,電聲指數(shù)高。
電子分頻器的主要缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于主動分頻模式高,中低音分別使用獨(dú)立的功率放大器,成本高,投資大,一般用于要求高的專業(yè)擴(kuò)聲系統(tǒng)。
(2)根據(jù)分頻頻段進(jìn)行評分。分頻器根據(jù)分頻頻段進(jìn)行評分。常見的有兩種類型:二分頻和三分頻。二分頻器實(shí)際上是高通和低通濾波器的組合,而三分頻器在中間增加了帶通濾波器。它們都利用電感元件L通低頻阻高頻和電容元件C通高頻阻低頻的性質(zhì)來達(dá)到濾波或分頻的目的。
應(yīng)根據(jù)所用揚(yáng)聲器的頻率特性來選擇分頻點(diǎn),選擇原則是保證每個揚(yáng)聲器在頻率響應(yīng)***平穩(wěn)的部分工作。***簡單的分頻是二分頻,將聲音分為高頻和低頻。分頻點(diǎn)需要高于低音揚(yáng)聲器上限頻率的1/2,低于高音揚(yáng)聲器下限頻率的2倍。一般分頻點(diǎn)為800Hz~3kHz之間。三分頻是將聲音分為低音、中音和高音,有兩個分頻點(diǎn)。低音分頻點(diǎn)一般取300~5000Hz,也有取200Hz高音分頻點(diǎn)一般為2~5kHz,取什么頻點(diǎn)取決于揚(yáng)聲器單元的頻率特性和失真。一般來說,在考慮分頻點(diǎn)時,揚(yáng)聲器頻響曲線上的扁平部分應(yīng)盡量保持,并在分頻點(diǎn)外取明顯的大峰谷和失真點(diǎn)。對于中、高頻揚(yáng)聲器,不要在其低頻截止頻率處選擇分頻點(diǎn),因為在共振頻率以下失真很大。每個揚(yáng)聲器的阻抗***好是一樣的,否則就要設(shè)計不同輸出特性的分頻器來匹配。如果阻抗相同,功率不同或中、高音太大,則應(yīng)在低功率揚(yáng)聲器分頻網(wǎng)絡(luò)后或高通網(wǎng)絡(luò)后添加衰減器進(jìn)行平衡。
(3)根據(jù)分頻器的衰減率進(jìn)行劃分。分頻器的衰減率是指分頻點(diǎn)以外的曲線的斜率。斜率越大,衰減率越大。根據(jù)分頻點(diǎn)以外的曲線,分頻器的斜率(衰減率)為-6dB/Oct,-12dB/Oct,-18dB/Oct,-24dB/Oct有幾種類型,其中前兩種是常用的。每個通道對應(yīng)的元件數(shù)是一個(或一組),兩個(或兩組)LC元件。-18dB/Oct分頻器衰減率大,分頻后不必要的頻帶被徹底切除,音質(zhì)也好。但由于元件數(shù)量增加,調(diào)整困難,插入損耗大,因此使用不多。dB/Oct分頻器的衰減率更為罕見。
(4)按分頻器與揚(yáng)聲器的連接方式進(jìn)行劃分。根據(jù)分頻器與揚(yáng)聲器的連接方式,分為串聯(lián)式和并聯(lián)式。串聯(lián)式是指揚(yáng)聲器在分頻網(wǎng)絡(luò)的回路中串聯(lián),并聯(lián)式是指揚(yáng)聲器連接到分頻網(wǎng)絡(luò)的輸出端。