高品质电子分频有源音响系统制作教程DIR [复制链接]

后街男孩：
谢谢你的支持。其实加不加精在技术上没有意义。东西好不好，使用者自己最清楚。
这次介绍点理论基本知识。

对电子分频的二个误解概念进行纠正
1．采用分频器会产生位相移动，有人以为这会导致信号失真。
实验证明，人体听觉系统对各种音色的分辨，是以各组成频率信号的先后发出顺序和强度变化关系进行综合判别。在人体头部耳朵里，听觉细胞是一系列管径大小不同的共鸣腔，分别把受到声波震动刺激发生共鸣的听觉细胞产生的生物电流传递到与之连接的大脑具体部位去，大脑对不同的声音的处理是在几个区域进行。人们可以在国外最新出版的医学研究成果中，看到用仪器观察拍摄耳朵听觉细胞的工作原理影视资料。
由于不同频率的声波在空气中都是相同的传播速度，各种自然声音的组成频率信号先后发出顺序和强度变化关系将保持不变。故此在不同距离听到同一自然声的感受保持相同。只是各个频率的声波在空气中传播的衰减率不相同，高频率声波比低频率声波衰减程度大，因此需要根据听音距离对高音做相应地提升补偿，录音头也需要根据发声物的距离对高音做相应地提升补偿。在短距离下可以忽略衰减率不相同导致的差异，不必做补偿。
这表明人体听觉系统对声波位相不能分辨。要知道，即便从喇叭发出的声波没发生任何位相移动，在距离喇叭3.4米的位置处听音：100Hz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了1个周期360°，200Hz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了2个周期720°，… …，1KHz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了10个周期3600°，10KHz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了100个周期36000°；离开喇叭不同距离位置听音的各频率声波位相发生滞后的变化状况参见图①曲线。只要听音位置前后移动85mm，1KHz声波位相变化9°，10KHz声波位相变化90°；这意味着只要把头前后晃动一个巴掌的宽度距离，10KHz声波位相相对于1KHz声波的位相变化了81°；而把头前后晃动一个头部的前后直径距离，约等于二个巴掌的宽度距离，10KHz声波的位相相对于1KHz声波的位相变化了172°；人们实际聆听自然物发出的声音时，并没有因为位置距离发生几米变化就感到不一样。而用咪头把接受到的乐器声波电压信号放在示波器上观察，重复播放同一段信号，稍微改变咪头位置即可看到电压信号的波形位相发生了很大变化，但听到的声音没有任何不同。
在电子技术理论分析中，如果把声波信号做数学处理，采用傅氏变换，任何信号都可以分解成不同频率的连续正弦波所合成。即便是只有一个1mS宽度脉冲信号，也可以分解成若干不同频率的连续正弦波所合成，于是在数学关系上人体似乎应该能听见它。但人体对听到的声音信号存在各种判别阈值，低于判别阈值的声音将不能识别。以1KHz声波为例，人体至少要接受到2个周期信号才能对它作出识别，否则将判别为冲击噪音。所以，喇叭因惯性导致发出的声波滞后时间只要不超过2mS，就不影响人体对各个频率声音的识别。振动盆越重，反应动作就越慢。采用喇叭组合工作方式，可使喇叭发出的声波滞后时间控制在不影响听觉判别的要求之内。这便是对“群延时”的实际控制方式，它与电子分频无关。
两个同频率声波的位相只影响它们的合成波前进方向，波长远大于头部尺寸的200Hz以下低音，合成波前进方向会对皮肤产生压力变化，由皮肤判断声波的来自方向。200Hz～500Hz属于过度段。对波长远小于头部尺寸的8KHz以上高音，两个同频率声波已经不能在头部位置形成合成波，而是由左右耳朵根据听到听到的声音强度差别来判断声波的来自那个方向。对介于高、低两端之间的中音，两个同频率声波也要发生干涉。当播放一个单音频率的声音时，两个同频率声波产生的干涉峰谷位置（干涉条纹）会稳定呈现在空气中，只要改变耳朵位置就能感受出各空间位置的声音强度变化。当声波频率超过10KHz时，得用一只耳朵对着两个同频率声波的交汇区域，才能比较明显的感受到合成声波在各空间位置的声音强度变化。由于播放单频率中音时，两个同频率声波产生的干涉峰谷位置能通过耳朵感受出来，有人便以为在听不是单频率声波的自然声音时也能通过小量变换耳朵位置感受出强度上的明显不同。实际，自然声音中各个频率的信号在迅速变化，对应的声波干涉峰谷位置也在相应的发生迅速变化，从而在相当大的空间区域里呈现为均等的综合感受结果。所以，不要把播放某个单频率的听音感受与播放迅速变化的自然声音感受混为一谈。没有谁愿意长时间地聆听任何一个频率的单频率声音。

2．采用多单元喇叭组合工作，存在怎样使它们发出的声波合为一体的难题，于是有人把它当成电子分频的缺陷。
实际上，任何一个喇叭都具有一定的口径。假定振动体波源是理想化平面波源，人们可以根据波动理论把平面波源等效为无穷个子波源，按照波动衍射原理计算出一定距离位置接受到的声波强度分布状况。从光波的夫琅和费圆孔衍射分布图，很容易看清楚平面波源的孔经大小与波长对一定距离位置接受到的声波强度分布影响。参看图②,中间的圆亮斑称为零阶主极大区域，能量占到总输出能量的83.78%；第一个亮环斑称为一阶次极大，能量占总输出能量的7.22%；第二个亮环斑称为二阶次极大，能量占总输出能量的2.77%；第三个亮环斑称为三阶次极大，能量占总输出能量的1.46%；各个暗环为能量分布极小区，能量可作0对待。正中的圆亮斑区域即是所谓的有效辐射范围，能量分布从中心朝外逐渐降低，在圆亮斑的1/2直径处相对于中心强度降低一半，即－3dB处。波长恒定时，波源孔径越小，中间的圆亮斑直径越大；波源孔径恒定时，波长越小，中间的圆亮斑直径越大；因此，随着喇叭口径增大，高频率声波的辐射区域将减小。当然，可以在喇叭前面安装小孔板来扩展高频率声波的辐射区域，喷射式铝带高音喇叭就在前面安装了小孔板来扩展高频率声波的辐射区域。然而，任何一个喇叭都不可能把高、中、低音全部给予良好的播放，只能使用分别适合播放高、中、低音的多个喇叭分段负责播放才能把整个声频给予良好的播放，这与采用何种分频方式无关。采用分段播放，无非是几个喇叭各自确定的辐射区域不能完全对称的重叠，从而使共同的重叠区域有所减小。参看图②,假定高、中、低三个喇叭的声波圆亮斑区域相同，声波强度相对于中心下降一半的辐射夹角为10°，高音喇叭口径小放在中间可以使它与另两个的喇叭中心安装距离都约为100mm， 在2米距离位置处听音，高、中、低三个喇叭的声波辐射强度在3dB相差之内的重叠区域为0.34米。也就意味着在这个上下0.34米的空间区域里进行聆听，将不会感觉出高、中、低声音成份分别来自三个喇叭。在上下方向上有0.34米的聆听区域，任何人都可以不必把头部固定起来才能保持获得良好的听音效果。当中音喇叭和高音喇叭采用球顶振动膜时，其辐射范围会比同口径平膜的辐射范围大得多，夫琅和费球形圆孔衍射的计算公式更复杂，但结果也是类似的分布图。在高、中、低三个喇叭的声波强度相对于中心下降一半的辐射夹角扩大为30°时，高音喇叭与另两个的喇叭中心安装距离都约为100mm， 在2米距离位置处听音，高、中、低三个喇叭的声波辐射强度在3dB相差之内的重叠区域变为0.85米。而在原先0.34米的聆听区域里，高、中、低三个喇叭的声波辐射强度在变化可控制在相差小于1.5dB 之内。

人们需要分辨清楚，采用电子分频方式制作音响系统，并不是要解决喇叭组合所带来的聆听区域相对于单喇叭被减小的缺陷。那属于怎样研制出更好的喇叭课题。还有像音箱表面对喇叭发出的声波反射造成的不良影响，即所谓的隔板问题，也与采用何种分频方式制作音响系统无关。本属于怎样设计音箱所考虑的事情，不应该扯到电子分频里来。而且解决隔板问题的方案很简单，就是在喇叭安装箱面上作吸音处理。可以在音箱网罩上按照喇叭位置作出几个相应的锥形孔，锥形孔外的填入吸音棉。网罩由条状筋连接支撑，外表面为小圆弧，从喇叭发出的声波要经过网罩上填入的吸音棉才能返回到箱体表面，经过吸音棉两次吸音后的箱体表面反射声波已经被率减掉大部分能量，不能对喇叭发出的直达波形成影响。无非是要开塑料模具才能制造出需要的音箱网罩，大规模生产的工厂都不采用木板制作音箱网罩，所以算不上问题。不用音箱网罩者，直接在喇叭安装箱面贴一层厚度约8mm的工业毛毡或碳纤维毡，都能将超过200Hz的箱体表面反射声波吸收掉。毛毡或碳纤维毡表面都不光滑，加一个小孔金属网罩可以明显改善视觉效果。结果无非是怎么才能把箱体表面做漂亮！又要箱体表面光滑好看，又要避免箱体表面反射声影响喇叭发出的直达波，才去考虑做曲面结构的箱体表面。但总不能把房间内使用的家具表面都做成弧形表面吧？如果要把听音房间内也做好消音处理，投资在它上面的费用会大大超过音响电器的制作成本。

下次介绍电子分频电路元件参数的确定方法，这次先发相关曲线图片给大家参考。理论基础好的人在弄清楚前面介绍的内容后，基本上已经明白设计电子分频电路是十分简单的工作，真正的设计要点是采用仪器进行验证调试的方法。这属于具体的设计制作工艺，对工厂属于保密技术。为了达到保密目的，靠它吃饭的知情人回故意制造似是而非的悬虚“理论”把大众误导进陷井里。其结果就是要达到大众都不敢去做，只能卖厂家生产的东西。

我也喜欢用用球顶中音，T&T 的DM250。低音用的是飞乐的10吋橡皮边玻纤。高音是T&T H600Q，不知算不算合理呢？

一直想玩电子分频，可是IC功放的结构我都不喜欢，JEF互补输入、共源共基、全对称全互补、纯直流输出，这些电路结构好象都跟IC功放无缘，用分立的作电子分频又复杂过头了。

顶一野