从放大器到音箱的双线、三线分音的理论分析 [复制链接]

从放大器到音箱的双线、三线分音的理论分析

首先，我在这里转贴一篇文章作为引子：

Bi Wired的迷思

许多消费者在购买音箱时，除了价格、音质与外观之外，通常关切的问题还包括了是否配备有Bi-Wired（双线输入）或Tri-Wired（三线输入）端子。其实会使用双线接驳的消费者并不多，大多数的音响迷多半使用厂家随机附上的跳线（jumper铜片或是粗铜线），而店家在介绍扬声器时，也会特别强调它的Bi-Wired端子配备（所以卖你贵一点是应该的）。我想，可能有些店家都搞不清楚，Bi-Wired的好处为何？但是一想到可以多卖一对喇叭线，当然就会特别强调Bi-Wired装置。

如果扬声器是以Tri-Wired设计，强调多线输入优点的音压肯定超过96dB（注1）。问题是，高级扬声器是否就一定要具备Bi-Wired或Tri-Wired端子？具有多线输入的扬声器，音质就一定比单线输入（Single-Wired）来得好吗？笔者也常被问到这个问题。现在，就让我们来探讨一下Bi-Wired设计方式的优缺点为何，以及我们使否能藉此发挥扬声器的特性与潜能。
多线接驳

Bi-Wired的定义是什么？它的中文解释为：双线接驳（也可称为『双线分音』或『双线输入』）。如果我们查看扬声器背板的接线处，会发现二组接线端子配置其上，同时标示着高通「Hi-Pass」、低通「Low Pass」，或是高频「Hi-Frequency」和「低频Low-Frequency」的字样。这种设计代表的意义，就是分音器高通及低通线路是完全分开的；如果是Tri-Wired设计，那么高音、中音和低音的分音器部分就各自独立。

就分音器来说，Bi-Wired和大多数的Single-Wired最大不同处，在于地线的连结设计。一般而言，Single-Wired的地线接驳是各音域共享的，但是这样的接法却很容易产生串音（试想，工程师千方百计用高级零件且精密的计算零件数值，就是要让单体在设定的音频内工作，如果产生串音，那不是很冤枉吗？）。某些扬声器的设计，是将高音单体的正极接到分音器的负极去，若是如此，那真的是提到肉粽头 － 一大串了：当二个单体除了分音器区隔的频率以外，再混入串音所造成的另外一只单体负责之频率，此时单体本身已有频率加倍或抵消等电能转换为声能后，又和另一只单体互相干扰进而造成音质的渲染。

音质的无形杀手

反过来看，多线输入的高音和低音分音器是完全分开的，各自拥有专属的地线，分层负责。从输入端以后就独立分频，其中并无任何零件相连，所以可以大幅降低串音干扰，音质也会相对的提升。但是这样的设计，王子和公主就可以各自独立快乐的生活吗？让我们更进一步的观察。一般的分音器（无论是Bi-Wired或Tri-Wired），都建构于同一块电路板上，或多或少都还是会产生电气性串音。举个例子来说，当我们检视一只具有Bi-Wired的扬声器时（高通和低通电路共享一片电路板），假若我们将高音单体与分音器间的接线、Bi-Wired的跳线或短路棒通通拿掉，再从背板上的高音端子输入讯号，这时因为高音已断路，理论上是不会发出声音的；但是我们却可以从低音单体听到相当轻微的声响，这就是所谓的「电气性串音」。那么，这种「电气性串音」要如何排除呢？其实很简单，只要我们把电路板切开成二半，再将二片电路板分隔10公分以上，如此一来就可以大幅降低「电器性串音」。但是，不管你用什么方法处理（切、锯、剪、割、雷射、水刀……），当你动手修改或是「升级」以后（注2），你就自动放弃原厂保固的权利。唯一可靠的办法，是先把原厂的分音器取出，画下原设计之线路图并标示零件数值，另外制作一个分音器，而原厂的分音器千万要保留起来，假使扬声器不慎故障，还可加以还原。

电磁性串音

好了，现在王子和公主终于可以各自独立生活了吗？还早呢！为什么？因为我们磁场大哥，不时还会施以干扰，因为当感应电流运行时，会生成磁场（同时电容器和电阻也会有磁场发生，但可以用零件材料来解决）（注3），进而影响旁边的电感，我们称之为「电磁性串音」。要解决这个问题也不难，只要把零件相距15公分以上，就可以将电磁性串音大幅降低。虽说有些扬声器的内部空间不大，实行上会遇到困难，可是也有解决的办法，只要记得把零件相互以90度错开就行了。

另外，分音器的位置对电磁性串音也有相当程度的影响，最好尽量将其远离喇叭单体，因为单体的磁场也会影响分音器正常工作。如果您是使用书架型扬声器，尽量不要将分音器安置于底板上，因为市面上的脚架都是使用铁为材质，虽然分音器位置远离了喇叭单体，但是铁脚架却会被喇叭单体感磁。这时候，如果分音器放置在底部，就会因为脚架的感磁现象而对分音器产生不同程度的干扰。当然，若是使用木制脚架，或将喇叭直接摆放在书架上，就可避免这个问题。

High End？

Bi-Wired对声音表现真的能有所提升吗？就理论上来说，Bi-Wired的确能有效的降低串音的生成，相互干扰的程度上也能有效地抑制，所以声音是会比较好听的（注4）。但是，若要达到High End级的水准，单单具备Bi-Wired或Tri-Wired是不够的，以上的串音及干扰因素，都必须排除才能称为名副其实的High End。很可惜的是，一般扬声器都不会花费太多成本在分音器上，因为分音器放在音箱内，消费者无法一眼就看见，绝大多数的厂商宁愿多花一些成本在音箱的制作。

至此，我的结论是：喇叭内在的分音器设计，远比外在来得重要的多。近期市面上有二款扬声器，笔者认为可以视为分音器设计的最佳典范：B&W Nautilus 801与Dynaudio Contour 1.3SE，特别提出供读者们作为参考。

注1：音压96dB称为「临界音压」，当数值高于96dB时，人耳就会感到很吵。
注2：常常有人会改机，但是都没科学根据或仪器测量，愈摩声音愈坏，所以常叫做「摩迪坏」（Modified）。
注3：大部份分音器内电阻都是线绕电阻，通电后会有电感生成，但也有些品牌生产无感电阻。
注4：但是有些喇叭例外，如Thiel与新款的Avalon等，因为它们虽然只有单线输入，但是在分音器的设计上都是独立的，电气性串音和电磁性串音都能够加以避免。
——全文完


偶然在网络里读到一篇这样的文章，个人觉得有参考价值，于是将它节译供诸同好。

”双线分音”是一个争论性的主题：一些人相当确定它有可闻性的差别；另一些人却确信的它实际上没有任何差别。 这一个分析的目的是试谈”双线分音”在理论上能不能找到根据。

分析”双线分音” 的意思是：如在图 1 中的连接例子，试说明这种连接情况它可能（或不可能）对回放出来的声音产生影响。

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这是利用一对普通标准的连接导线，把放大器与音箱的高音和低音单元端子连接起来。为了简化说明，图里只显示了一个立体声道。音箱由二个驱动单元所组成，一个高频（HF）称为”高音单元”，另一个低频（LF）叫做”低音单元”。音箱通常采用一个独立的、性质不同的 ” 分音线路网络” ，指引低频率讯号输到低音单元，和将高频输到高音单元。这种独立网络的设计将高频和低频部份的线路网络分离，构成了音箱双线连接的可行性（不是所有的音箱分音线路网络的配置，不需要修改就能双线连接的)。可以双线分音的音箱后方，有额外多设了一对输入端子，当不采用双线分音的时候，必需要用一对接线（跨接器jumper）将两对输入端子连接起来。

在图 1所显示的高频和低频输入端子配置中，HF LF被一对金属导线并联，而且只有一对连接导线联接放大器与音箱单元。在大多数情形下，”双线分音” 意思要多用一对额外的连接导线（也就是另外的一对导线），因此，从放大器输送到音箱的讯号，能够通过分开的路线，分别地输送到高音单元和低音单元被。这一种双线分音配置，列举在图 2 中，导线 1 传达的讯号目的地是高音单元；导线 2 传达的讯号目的地是低音单元。

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双线分音配置的各种不同的论证中，有一些支持者，或追随者，或拥护者，或信徒认为双线分音改变了回放出来的声音。举例来说，宣称连接两对导线的每一对导线，可能优化现行负载的讯号频率音域，因而运作得更为有效。据称：将输往高音单元与低音单元的讯号分开，意思是它们不会在某种情况下彼此‘干扰’， 换言之，它们在共享相同的导线时候，会存在干扰。不幸的是，这种说法在技术理论上通常是不易理解的，并且没有任何的可靠的分析数据支持。因此，几经辩护但仍然存在可疑性。

如图 3所示，不同方案的配置可能是比传统的配置”比较好” 的说法，也是不易了解的。在图 3 配置方案中也是双线连接，但是那对导线在从放大器和音箱的两端接线端子上联系在一起。

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在图 1、2、和 3 中所示的配置方案, 在聆听时全部会产生相同的结果？"

有两个因数弄得这三个配置方案的详细分析变得困难：第一，牵涉这个项的电的性质可能是相当复杂的。用于音箱分音器的网络，有许多的组件可能含有一个复杂的个性表现。同样地实际的喇叭单元也有一个属于自己的复杂的个性表现。我们网页上也可以看到，简单并排构造的输送导线，它们的个性表现可能较我们所预期的更为复杂。

第二个问题是要做一个精密的分析的话，音箱分音器的实际细节等等，会随着音箱不同的型号到另外的音箱型号而常常改变。因此，我们所期待任何的结果，完全随音箱、导线等的选择而改变。

"可不可以对图 1至3 的配置方案之间作某些变化？" 要回答这个问题，我们观看一个简单化的例子，例中所示可能有一个差别，那么它所暗示的这个差别，可能会在较复杂的配置中出现。如果没有如此的差别显示出来，这不一定需要去解决真实的情况，但是至少必需进一步去深入的理解。紧记上述的配置方案，根据它们可以另创一个电子模型，更合理地将它们简单化，然后比较他们的计算机化个性表现。

待续