ㄧ、電容電感的阻抗
被動型喇叭分音器基本上是由電感與電容組成,由于...
頻率越高時電容器的阻抗會越小,反之亦反
頻率越高時電感器的阻抗會變大,反之亦反
兩者功能互補關系很適合用來設計分音器。
例如:高音喇叭串聯一顆1uF的電容器時其阻抗在各種頻率時為Xc=1/(2x3.14x f xC )所以
10Hz時是2.4K歐姆
100Hz時是240歐姆
1KHz時是24歐姆
3KHz時是8歐姆
10KHz時是2.4歐姆
20KHz時是1.2歐姆
所以3KHz以下的音頻會被電容器的高阻抗阻擋不能產生電流。3KHz以上則暢通產生電流振動紙盆發出聲音。
同理低音喇叭串聯0.4mH電感時其阻抗為XL=2 x3.14 x f x L
10Hz時是0.026歐姆
100Hz時是0.26歐姆
1KHz時是2.6歐姆
3KHz時是8歐姆
10KHz時是24歐姆
20KHz時是48歐姆
所以3KHz以上的音頻會被阻擋不能產生電流,3KHz以下則暢通,產生電流振動紙盆發出聲音。
如此一來聲音就會被分為兩股,分別流入不同喇叭。
二、主流分音器設計有三種
一階型分音器
就是高音喇叭串一顆電容,低音喇叭串一顆電感的最簡結構。這種分音法頻率響應很平坦。它的衰減率是..
6dB/octave或20dB/decade
6dB/octave是2進位值,表示頻率2倍時聲音會衰減4倍
20dB/decade是10進位,表示頻率10倍時聲音會衰減100倍
octave就是八度音,也就是頻率2倍或1/2倍的意思。例如:
分音點是3KHz的話,1.5KHZ或6KHz的功率就會衰減到剩原來的1/4。
decade是10倍的意思,也就是頻率10倍或1/10倍時功率就會衰減到剩原來的1/100。例如:
分音點是3KHz的話,300HZ或30KHz的功率就會衰減到剩原來的1/100
這種分音法適合小喇叭,但因分工顯然不夠銳利,兩只喇叭共同工作的頻率區域實在太寬。兩個喇叭為同一個頻率,同時振動時,相位不一致的問題很多。聲音自然會覺得有點混濁。
二階型
高音喇叭串聯電容,并聯電感。低音喇叭串聯電感,并聯電容。這種方法衰減斜率會增至
12dB/octave 40dB/decade。
12dB/octave頻率2倍時衰減12dB=16倍
40dB/decade頻率10倍時衰減40dB=1萬倍
這種分音方式,喇叭分工會更清楚,共同區域會減少,但因為高音移相+90°低音移相-90°,兩者正好相差180°,所以有人主張必須將高音單元反接,以使其相位一致。其實中音反接也可以,意思一樣。在三喇叭系統時,則是高低音喇叭保持正接,只有中音喇叭反接。
三階型
高音串兩個電容,中間接一個電感接到負極。
低音串兩個電感,中間接一個電容接到負極。
這也就是射頻濾波器常用的PI型濾波器。用這種方法濾波,斜率會增至18dB/octave即60dB/decade
它是所有高級喇叭分音器的主流作法,因為高音移相+180°,低音移相-180°
(180-(-180))=360°)=0°
繞一圈后相位變一樣。所以他就沒有喇叭需要反置的擔憂,頻率響應也很平坦。
18dB/octave頻率2倍時衰減18dB=63倍
60dB/decade頻率10倍時衰減60dB=100萬倍
這種分音方式,頻率切割已經非常銳利,兩只喇叭同時為同樣頻率發聲只有很窄的區域,紙盆震動相位不協調造成的困擾幾乎都消失了,設計師只要將分頻點調到兩個喇叭震動完全同相,就大功告成了。這也是喇叭制造廠的重要KNOW HOW。不輕易告訴別人。但是這種濾波器,數學上是不對稱的。要用技巧克服,方法當然是商業秘密。
四階及更多階
越多階的分音器頻率切換越銳利,分音點越沒有問題,但是其它問題卻很多,所以用的人不多。
三、自己設計分音器
你如果想自己用計算機輔助,設計分音器,就會發現,所有分音器電路都是假想兩只喇叭的阻抗都是8歐姆,或2/4/6/8 歐姆,但是只要看看喇叭的阻抗曲線就知道喇叭只有在1KHz時是8歐姆。在其他地方及分音點例如:3KHz時,從來不是8歐姆。高音喇叭的阻抗在分音點可能是2歐姆,中音喇叭的阻抗可能是20歐姆,低音喇叭可能是100歐姆,根本沒有一個是8歐姆。套8歐姆怎能算出有用的數字。套用公式后會發現,計算機跑出來的電容/電感值與原廠的實際數值差了3倍,而百思不得其解。
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原文標題:喇叭分頻器與相位移問題 (談談喇叭)
文章出處:【微信號:SONMIU,微信公眾號:笙妙高清音響】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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