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
南
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）
１
摘
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
中
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 —
３
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 。
１
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
．
频
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
１
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
，
Ｕ
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
而
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
４
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
６
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
ａ
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 ，
ｉ
８． 厂 ：７１ ｖ
３：
１
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。
计
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
制
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 （：．
０
］［杨 森 ． 扬只声 器的 组合 方式 ［］ 电 子 世 界，９ ３５ 多 Ｊ ．８ １
（ｏ １ １ ）： ．
２Ｍ ｅ
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
ｇ
（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
ｅ ｃ ｅ ｅ．ｉ ｎ ｙｕ ｄｃ ｖ
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
Ｋｅ
ｒ ：ｎ ｕ ｓｔｎ ｅ； ｐｒ—ｒ ｑ ｅ ｃｅ ｉ； ｅ ｐ—ｒ ｒ ｑｅｃ ｏ ｎｙ ｏ ｗｄｉｄ ｃ ａ ａ ｃｆ ｔ ｕ ｎ ｄｙ ｃｖ ａ ｅｔｆ ｎ ｕｙｐ ｉ ｅ
ｔ
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