分频器的设计.docx

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分频器的设计

分频器的设计

首先讲一下单元：

一般情况下，我们对单元按频率会划分为超高音，高音，中高音，中音，重低音，低音，超低音

超高音：

負責22kHz以上的頻率

高音：

負責5000Hz~22kHz頻率.

中音：

負責1500~5000Hz頻率

低音：

負責1500Hz以下頻率

超低音（增加）負責200Hz以下頻率

也有网友提出其他的划分标准

以A音（C调的“哆来咪法嗦啦西”的“啦”音，频率为440赫兹）为基准音，以倍频的形式向下三个八度向上五个八度，把全音域分为八个八度，一个个八度就是音响上常说的一个倍频程（1oct）。

具体的划分是这样的：

55－110赫兹，110－220赫兹，220－440赫兹，440－880赫兹，880－1760赫兹，1760－3520赫兹，3520－7040赫兹，7040－14080赫兹，共八段（八个八度）。

这样就很清晰的看出频段的划分了。

110赫兹以下－超低频；

110－220赫兹－低频；

220－440赫兹－中低频；

440－880赫兹－低中频；

880－1760赫兹－中频；

1760－3520赫兹－中高频；

3520－7040赫兹－高频；

7040赫兹以上－超高频。

还有两种频段划分方法

以“E”音划分

-20次低频

20-40极低频

40-80低频下段

80-160低频上段

160-320中频下段

320-640中频中段

640-1280中频上段

1280-2560高频下段

2560-5120高频中段

5120-10240高频上段

10240-极高频

以“C”划分

-63极低频

63-125低频下段

125-250低频上段

250-500中频下段

500-1K中频中段

1K-2K中频上段

2K-4K高频下段

4K-8K高频上段

8K-极高频

分频器的主要元件：

电阻，电感，电容

电阻在分频器中的作用：

调整灵敏度

电感：

其特性是阻挡较高频率，只让较低的频率通过

电容：

其特性与电感刚好相反，也就是阻挡频率通过

电容器：

当电容器两端加载电压的时候，两端就会感应并存储电荷，所以电容器是一个临时的储存电能的器件，当电容器两端电压变化很快的时候【即高频】，由于电压变化太快导致两端感应电荷也同步地变化，也就等效于有电流流过电容器，而当频率很低的时候，电容器两端电压变化很慢，近似没有电流流过。

所以说电容器是阻低频通高频的。

线圈[电感]：

当有电流通过的时候，如果电流的大小和方向发生变化，线圈会产生感应电动势【电压】，它与原来的电压方向相反，即线圈是阻碍变化的电流通过的，当电流变化很快的时候，线圈产生的负电压会很大【根据公式伏电压和频率成正比】，所以线圈是阻高频通低频的。

【因为频率很低的时候近似负电压很低或为0，即可以让低频电流顺利通过】

所以音箱分频器采用了上图结构，具体分析：

连接高音喇叭的电路：

让电流先流过电容器，阻止低频，让高频通过，并且喇叭与一个线圈并联，让线圈产生负电压，那么这个电压对于高音喇叭来说正好是一个电压补偿，于是可以近似地逼真还原声音电流。

连接低音喇叭电路：

电流先流过线圈，这样高频部分被阻止，而低频段由于线圈基本没有阻碍作用而顺利通过，同样，低音喇叭并联了一个电容器，就是利用电容器在高频的时候产生一个电压来补偿损失的电压，道理和高音喇叭端是一样的。

可以看出，分频器充分利用的电容器和线圈的特性达到分频。

但是，线圈和电容器在各自阻碍的频率段内终究还是消耗了电压的，所以电路分频器会损失一定的声音，其补偿措施也有很多，由于笔者知识不够，难以说的很清楚。

而电子分频就解决了这个问题，当声音输入到功放之前就先分频，然后对不同的频段使用专门的放大电路进行放大，这样的话声音失真小，还原逼真。

但是电路复杂，造价昂贵

以前以为2阶就是2路，所以也说一下概念，免得初烧的网友跟我以前一样理解

分频器的“路”，也就是分频器可以将输入的原始信号分成几个不同频段的信号，我们通常说的二分频、三分频，就是分频器的“路”。

分频器的“阶”，也称“类”。

　　一个无源分频器，本质上就是几个高通（电容）和低通（电感）滤波电路的复合体，而这些滤波电路的数量，就是上面所说的“路”。

但是在每一个滤波电路中，还有更精细的设计，换句话说，在每一个滤波电路中，都可以分别经过多次滤波，这个滤波的次数，就是分频器的“阶”。

　　因此有“双路一阶分频器”，“双路二阶分频器”。

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2009-7-3016:

43:

07

扬声器的构造原理

a1.jpg

a3.gif

a2.gif

a4.gif

从世界上最简单的分频器开始慢慢往复杂了说：

2路1阶分频

2路2阶分频

2路3阶分频

2路4阶分频

3路1阶分频

3路2阶分频

3路3阶分频

3路4阶分频

什么样的单元，用几阶分频，原理是什么，效果怎么样，这是淫者见淫的，也请大家提提自己的看法

单元灵敏度调整

单元某频段增益，衰减

更为复杂的请老烧们补充。

2路当然是高音，低音

根据电感和电容的工作原理，在高音电路中串一个高通（电容C，把低频的信号过滤掉），在低音的电路中串一个低通（电感L，把高频过滤掉）

C=0.159/RHF

L=RL/6.28F

式中的:

RH=高音阻抗值

RL=低音阻抗值

F=分頻點

当然参数是可以微调的，就和我们用电视搜信号一样，从模糊的图像慢慢变清晰，然后再慢慢变模糊的过程。

1.gif

先人2路2阶的几种不同参数搭配

宁克-锐

C1=0.0796/RHFL1=0.3183RL/F

C2=0.0796/RFFL2=0.3183RH/F

贝塞尔

C1=0.912/RHFL1=0.2756RL/F

C2=0.0912/RLFL2=0.2856RH/F

巴特沃斯

C1=0.1125/RHFL1=0.2251RL/F

C2=0.1125/RLFL2=0.2251RH/F

契比雪夫

C1=0.1592/RHFL1=0.1592RL/F

C2=0.1592/RLFL2=0.1592RH/F

式中的:

RH=高音阻抗值

RL=低音阻抗值

F=分頻點

2.gif

  上面多次提到阻抗。

我就已我理解的历程来说，以前一直停留在直流电的世界里，把阻抗理解为电阻。

所以认为单元上大多印有4欧，6欧，8欧，就是它们的恒定电阻，所以看到阻抗曲线的时候自己傻了，电阻怎么会变？

阻抗=元件本身的直流电阻+感抗（电感对电流变化的阻碍作用）向量（向量就是有方向性的，有正负的）值+容抗（电容对电流变化的阻碍作用）的向量值。

  每一个额定电感量和额定电容量的电感和电容对某一个频率的信号变化的阻碍作用是不一样的，所以在信号的频率发生变化的时候，单元的阻抗就会呈现出曲线。

因为单元的音圈本身就是一个电感，电感当然自身也有直流电阻。

  一般来说高音单元的阻抗曲线较为平直，低音单元在某一个频段的阻抗会表现出明显的峰值。

因此低音在分频电路中总是需要被特殊照顾。

当然设计是建立在参数的基础上的，很多参数是建立在测量的基础上的，本贴着重探讨的是设计。

当然光有测量也无济于事，对于一个单元，测量出它的频响曲线不完美，我们可以通过设计激励或衰减电路来改善它的不完美。

因为我们毕竟不是每个人都有很多米，可以随便买大厂比较完美的单元。

楼主的频段划分出处？

看到有人说：

音响的高频是指那些频段？

低频又是指那些频段？

各个频段都是包含什么样的频率范围？

可能有些人就概念模糊，或者说法不统一了，下面我来给大家讲解一下，把概念搞清楚。

音响其实是和音乐密切相关的，音乐上，以A音（C调的“哆来咪法嗦啦西”的“啦”音，频率为440赫兹）为基准音，以倍频的形式向下三个八度向上五个八度，把全音域分为八个八度，一个个八度就是音响上常说的一个倍频程（1oct）。

具体的划分是这样的：

55－110赫兹，110－220赫兹，220－440赫兹，440－880赫兹，880－1760赫兹，1760－3520赫兹，3520－7040赫兹，7040－14080赫兹，共八段（八个八度）。

这样就很清晰的看出频段的划分了。

110赫兹以下－超低频；

110－220赫兹－低频；

220－440赫兹－中低频；

440－880赫兹－低中频；

880－1760赫兹－中频；

1760－3520赫兹－中高频；

3520－7040赫兹－高频；

7040赫兹以上－超高频。

既然多次提到频响曲线，就来说说频响的概念。

因为这个概念延伸出来的内容比较复杂，我搜索了搬过来。

。

。

    在电子学上用来描述一台仪器对于不同

　　频率的信号的处理能力的差异。

同失真一样，这也是一个非常重要的参数指标。

一个“完美”的

　　交流放大器，应该在频响指标上具有如下的素质：

对于任何频率的信号都能够保持稳定的放大

　　率，并且对于相应的负载具有同等的驱动能力。

显然这在目前技术水平下是完全不可能的，那么

　　针对不同的放大器就有了不同的“前缀”，对于音频信号放大器（功率放大器或者小信号放大

　　器）来说，我们还应该加上如此的“前缀”：

在人耳可闻频率范围内以及“可能”影响到该范围

　　内的频率的信号。

这个范围显然缩小了很多，我们知道，人耳的可闻频率范围大约在20～20KHz，

　　也就是说只要放大器对这个频率范围内的信号能够达到“标准”即可。

实际上，根据研究表明，

　　高于这个频段以及部分低于这个频段的一些信号虽然“不可闻”，但是仍然会对人的听感产生影

　　响，因此，这个范围还要再扩大，在现代音频领域中，这个范围通常是5～50KHz,某些高要求的放

　　大器甚至会达到0.1~数百KHz。

　　但是，上述要求表面上好像是比“完美”低了很多，却仍然是“不可能完成的任务”，目前我们

　　连这样的要求也不可能达到。

于是，就有了“频响”这个指标。

（附言：

指标本身就代表着“不

　　完美”，如果一切都“完美”了，指标也就没有存在的理由了。

）

　　放大器有两种失真：

线性失真和非线性失真。

我们通常把后者叫做“失真”，而把前者用其它方

　　式表达出来。

非线性失真我们已经知道了是一种什么情况了。

而线性失真就是指频率和相位方面

　　的“误差”，即频率失真和相位失真。

　　频率失真及其产生原因

　　频率失真是一种“线性失真”，意思是说，发生这种失真时放大器的输出信号波形和输入波形仍

　　然是“相似形”，它不会使放大器对要处理的信号产生“形变”。

一个单纯的频率失真可以看成

　　放大器对于不同频率的信号放大倍数不同，例如，1个十倍放大器，对1KHz的信号的放大倍数是10

　　倍，而对于10KHz的交流信号可能放大倍数就变成了9.99倍，于是，我们就可以说这台放大器有频

　　率失真了。

在电声学上，我们把这种现象称为“频响曲线的不平直”，这里面的“曲线”我们稍

　　后再讲。

　　对于一台放大器来说，产生频率失真的原因非常多。

和多放大器的内在特性都会影响到这个参

　　数，甚至失真也会插进来一脚（这是测量方法所导致的，后谈）。

总的来说，有如下一些情况会

　　导致频率失真：

　　1、元器件的固有频率特性决定，这是最根本的原因，后面的一些原因实际上都源于这里。

　　2、采用负反馈技术放大器的开环特性以及负反馈电路本身的频响特性决定。

　　3、放大器的非线性失真对于测量方法引入的“测量误差”

　　4、放大器的电路设计导致传输特性的非理想化

　　5、安装和制造工艺不完善，引入的外界交流干扰信号导致频响的不平直。

　　谈到这里，我们会发现，这里有很多原因似乎和“测量方法”有关，所以有必要提一下频响是如

　　何测量和定标的。

　　频率失真（频响）的测试方法与标注

　　任何可以倍写上说明书的“指标”都是必须借助仪器来测量的，这些指标必须有一个共同的特

　　点，就是“可重复性”，也就是说，只要你用同样的设备，就可以重复得到相同货相近的测量结

　　果。

我们把这一类指标称为“客观指标”，频响当然是属于此类。

　　频响的测量方法很简单，在放大器的输入端接入一个标准信号发生器，这个信号发生器可以产生

　　标准的正弦波信号，并且可以通过调节使得这个发生器的输出信号的频率发生变化，而幅度不

　　变。

在放大器的输出端接一个标准的纯阻性负载，并且接一个交流电平表，通过读取电平表的数

　　据，就可以测量该放大器的频响特性了。

测量时，为了保证测试结果的可靠和准确，要尽量多地

　　在测试频率范围内选取不同的频率，通常采用的是“对数采样法”，即从一个标准频率（例如

　　1KHz）开始，按照2倍关系向上和向下取点，例如2K、4K、8K……,500、250、125、62.5……，如

　　果嫌这个间隔太大，可以缩小倍数，例如√2，√2/2等等。

将这些对应的频率的输出电平（单位

　　是dB）记录下来，并经过统计计算就可以了。

　　这里，我们可能会忽视一个问题，就是这个放大器的放大倍数是否可以调整？

放大器的输出功率

　　应该使多少呢？

不是我要卖关子，而是这里的“玄机”非常大。

由于放大器的特性的不完美，所

　　以会导致放大器在不同的工作状态下的频响特性发生变化。

这叫“测试条件”。

我们时常发现，

　　两个质量完全不同的放大器在频响指标上“好像没什么差别”，是那个质量差的放大器在“说

　　谎”吗？

非也，是测试条件根本不同。

　　放大器在不同的输出功率下，其频响是不同的，通常输出功率越大，其频响指标就越差。

而一个

　　比较负责任的指标标注，应该指“在该放大器的最大不失真功率下测量的指标”，而一些厂家为

　　了回避大功率输出下放大器特性的劣化，使得该指标“看起来好看”，往往采用的是“标准测试

　　方式”，也就是说，在给定放大器放大倍数（增益）的条件下进行测试，而这个放大倍数通常是

　　1。

显然，多数放大器是用来“放大”的，所以这个测试方法实际上并不全面，但是“出于商业目

　　的和测试标准的允许”，这个测试仍然倍认为是“正确”的。

这样，我们就应该注意了，看指标

　　的时候不能只关心那些数值，而应该和测试条件联系起来看。

没有测试条件的指标是毫无意义

　　的。

　　标准的频响标注方法是XHz~YHz±ZdB，这里的X是指低端频率，Y指高端频率，也就是测试频率的

　　范围，Z表示的是在这个频率范围内，放大器放大倍数的差异。

　　很遗憾的是，单单看资额嘎指标还是不能完全了解这个放大器的频响特性，于是厂家又给出了另

　　一种表示形式－频响曲线。

　　频响曲线的两个重要特征

　　频响曲线是在上述的测试电路中，使信号发生器的输出信号频率发生连续变化（即通常说的“扫

　　频”）并保持幅度不变，在输出端通过示波器或者其它一些记录仪将放大器对于这种连续变化相

　　应的输出电平记录下来，就可以在一个座标上描绘出一个电平对应频率的曲线。

这个座标的纵坐

　　标是电平，横坐标是频率。

纵坐标的单位是dB，横座标的单位是Hz（或KHz）。

为了记录方便，横

　　坐标的标尺为对数型的，纵坐标则是线性的。

　　我们可以看看各个厂家提供的不同器材的频响曲线，我们会发现，即使两个看起来频响指标完全

　　相同的器材，其频响曲线也是非常不同的。

这里我们暂且不讨论频响曲线不同对音质产生的影

　　响，只看频响曲线有那些重要特征需要注意。

这里要着重注意两个特征：

平和直。

平是指放大器

　　在工作频率范围内频响的最大差距。

这里我们需要注意的是“工作频率”，对于音频设备来说，

　　我们应该关心的是20～20KHz这一段的情况，如果要求很高，可以将范围扩大到5～40KHz，这已经

　　是足够了。

我们可以看看下图：

　　图中有5条曲线，其中第一条是“理想”的放大器的频响曲线，这是完全不可能的，只能作为一个

　　理论上的东西，同样，2、3也是不可能的，没有一个放大器的频响特性会是一条完美的直线，不

　　管是平的还是斜的都不可能。

因此我们需要放宽一下要求，对于平直的概念需要做一些退让。

　　我们看到的绝大多数音响器材的频响曲线都应该和4、5图相似。

在这些曲线中，我们会看到一些

　　“峰”和“谷”，也就是放大器在这些峰谷所对应的频率下其放大能力的差异变化。

看频响曲线

　　的时候，不要被曲线的“平滑”或者“崎岖”所迷惑，首先要看看座标的标尺，改变标尺的单位

　　会使曲线看起来差别很大。

比如图4，如果把标尺加大10倍，你大概看到的差不多是一条完美的直

　　线了。

　　“直”是频响曲线另一个非常重要的特征，它指的就是频响曲线的起伏特征。

某种意义上说，我

　　们对于“直”应该比平要多重视一些，这并不是说直真的比平对音质的影响大，而是因为频响曲

　　线的不直往往暗示了这个器材的其它某些特性有问题，例如高频频响起伏过多，往往说明放大器

　　的开环特性不良，并且负反馈深度不适当，通常伴随着比较严重的瞬态失真。

　　通常我们认为，放大器的频响特性越平越直就越好，这样放大器对于信号的影响就越少。

通过观

　　察曲线，我们会认为4比5要好。

　　这里，我们还要注意的是，我们虽然要重点考察5～40KHz这个频段，但是对于不同的器材，我们

　　考核的频段实际上并不完全一样。

例如对于音箱和耳机，这个频段已经足够了，但是对于一些

　　“有源器材”（例如CD唱机、放大器），我们可能需要考核更宽的频段。

这是因为对于这些器材

　　来说，虽然这些频段的声音我们不可能听到，但是这些频段的表现可以揭示这个器材的一些内在

　　素质。

例如，对于一个放大器，如果其频响指标可以高达300KHz,并且负反馈的深度适当，可以说

　　明这台放大器的开环性能极佳，在听感上必然有所体现。

从这个意义上说，这些频段的表现好坏

　　“我们是可以听到的”。

　　频率失真对声音的影响

　　频率失真对于音质的影响是非常巨大的，很多时候它会完全左右一个人对音质的评价结果。

由于

　　频响对于主观音质评价的影响因素太多，在这里不可能一一举尽，我直挑选一些我认为影响最大

　　的方面来说。

　　1、对于乐器音色表现的影响

　　从广义的范围来说，音色也是音质的一个组成部分。

我们知道，不同的乐器具有不同的声音特

　　点，基音、泛音、共振相互作用组成了一件乐器的音色特点，音色就是这些基音、泛音、共振的

　　频率以及比例关系。

如果一套系统在频响上不够平直，那么就可能造成音色中各个组成部分的比

　　例发生变化，有些泛音可能被增强了，而另一些泛音可能被削弱甚至难以被听到，这就改变了乐

　　器的音色特征。

由于我们很多时候没有机会对比原来那把乐器的声音，所以这个改变并非极端重

　　要，但是，由于乐器“好听”与否几乎就是音色的代名词，因此，过度破坏音色特点的结果可能

　　会造成这个乐器的声音变得难听，因此对于高要求的人来说，最好不要改变音色特征。

由于频响

　　会对音色产生影响，因此一些器材设计师会巧妙利用这个现象来弥补录音的不足。

对于录音师来

　　说，这种调整也是“家常便饭”，因为他们不可能每张唱片都能“请”到那些“名琴”。

　　2、对于声场和定位的影响

　　声场是个非常复杂的电声现象，其中频响特性也会在某种程度上影响到声场表现。

由于频响的影

　　响，某些和声场表现有关的声音细节会被弱化或者加强，这就会导致所谓的声场“畸变”。

这是

　　一个非常微妙的影响，实在无法在这有限篇幅文字中完全说明，以后再说。

对于定位来说，情况

　　也是非常复杂，尤其是那些频率范围很宽的乐器，影响就更大。

这一点比较容易理解，距离感和

　　声音的大小有密切的关系，如果频响不平直，乐器在发出某种频率的声音的时候会感觉比发出其

　　它声音要远些或者近些，这样，我们就会感到这个乐器

　　被纵向拉长了，形体发生了变化。

当频响的不平直度严重的时候，我们会感到乐器在前后晃动。

　　3、对于整体音色的影响

　　这个话题可以非常古老了，这里就不再多说了。

器材的冷、暖，声音的密度、强度都是主要来源

　　于此（当然还有其它因素的影响，进阶篇会有探讨）。

　　正确认识器材的频响指标

　　对于厂家的频响指标，我们应该给予足够的重视。

但是我们还要记住，这个指标并非“标注”的

　　越高越好，由于我们的耳朵具有一些自身的特性，因此我们需要对频响有个清醒的理解。

　　1、我们需要的频响指标应该是整个系统的，而不是单一的器材。

单个的器材的频响平直并不意味

　　着我们一定会听到“平直”的声音，还要看系统中其它器材的情况。

　　2、甚至系统中所有器材的频响都是平直的时候，我们也不一定能听到平直的声音。

这是因为我们

　　的耳朵本身就不是“平直”的。

我们知道，人的耳朵对于高频的敏感程度在一生中会发生变化，

　　20岁左右达到最高峰，35岁左右开始走下坡路，到60岁左右会损失过半，另外还和身体健康状况

　　以及遗传有关。

因此，我们在考虑平直的时候，必须要把耳朵一起考虑进去。

在这方面，行业内

　　似乎有个心照不宣的约定，这个部分主要由音箱、耳机厂家以及录音师去完成。

　　3、我们对于频响起伏的辨别程度有限，有实验表明，0.2dB是极少数人的极限（大概几十万分之

　　一都不到），绝大多数人在1~3dB之间。

也就是说，小于1dB的频响不平直几乎没有意义，如果为

　　了追求频响的过分平直而舍弃了一些其它要素将是得不偿失的。

这个原则对于其它指标也是一样

　　的。

　　4、前面说过，不能因为某些频段我们听不到就可以去忽略它，因为那些东西可能会暗示器材的一

　　些其它特性的情况。

　　5、任何指标都要和别的综合起来看，而不能孤立起来看问题。

还有两种频段划分方法

以“E”音划分

-20次低频

20-40极低频

40-80低频下段

80-160低频上段

160-320中频下段

320-640中频中段

640-1280中频上段

1280-2560高频下段

2560-5120高频中段

5120-10240高频上段

10240-极高频

另一种，以“C”划分

-63极低频

63-125低频下段

125-250低频上段

250-500中频下段

500-1K中频中段

1K-2K中频上段

2K-4K高频下段

4K-8K高频上段

8K-极高频

2路3阶

3.gif

C1=0.1061/RHF

L1=0.1194RH/F

C2=0.3183/RHF

L2=0.2387RL/F

C3=0.212/RLF

L3=0.796RL/F

式中的:

RH=高音阻抗值

RL=低音阻抗值

F=分頻點

再讲一下电感器的工作原理：

电感器（电感线圈）是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线等）绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元器件之一，相关产品如共膜滤波器等。

（一）自感

　　当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。

当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。

（二）互感

　　两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。

互感的大小取决于电感