分频扬声器系统分频器电感的精确设计

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1、三分频扬声器系统分频器电感的精确设计1引言扬声器系统的分频器分为前级分频和功率分频2类。前级分频是前级电路中由电子元件产生的分频，再由各自的功放分别驱动高﹑中﹑低音扬声器系统，如图（1a）所示，属于小信号有源分频。而功率分频则是由电感、电容、电阻元件构成的位于功放与扬声器之间的无源分频电路，如图（1b）所示。采用功率分频的扬声器系统结构简单、成本低，而且又能获得很高的放音质量，因而在现代高保真放音系统中应用最为普遍。其性能的好坏与扬声器的各项指标以及分频电路、电感元件的性能、精度有密不可分的关系，精确计算电感参数便是成功的关键。2对分频器电路、元件的要求（

2、1）电路中电感元件直流电阻、电感值误差越小越好。而且为使频响曲线平坦最好使用空心电感。（2）电路中电容元件损耗尽可能小。最好使用音频专用金属化聚丙烯电容。（3）使各扬声器单元分配到较平坦的信号功率，且起到保护高频扬声器的作用。（4）各频道分频组合传输功率特性应满足图2所示特性曲线的要求（P0为最大值，P1为对应分频点f1、f2的值）。分频点处的功率与功率最大值之间幅度应满足P1（=0.3～0.5）P0的范围。（5）整个频段内损耗平坦，基本不出现“高峰”和“深谷”。3分频电感电容参数值的计算下面以三分频分频器为例说明其参数的计算，如图3所示。1）计算分频电感

3、L1，L2，L3，L4和分频电容C1，C2，C3，C4。为了得到理想的频谱特性曲线，理论计算时可取：C1=C4，C3=C2，L1=L3，L4=L2，分频点频率为f1，（f2见图2），则分频点ω1=2πf0，ω2=2πf2。并设想高、中、低扬声器阻抗均相同为RL。每倍频程衰减12dB。2）实验修正C1，C2，C3，C4，L1，L2，L3，L4的值为精确起见，可用实验方法稍微调整C1，C2，C3，C4，L1，L2，L3，L4的值，以满足设计曲线﹙见图2﹚的要求。即通过实验描绘频响曲线，从而得到C1，C2，C3，C4，L1，L2，L3，L4的最佳值。如果没有实验

4、条件，这一步也可不做。求出电容电感的值后就可计算电感值了。4最佳结构电感的作用4.1最佳结构电感的提出空心分频电感（简称电感）的基本参数是电感量和直流电阻。一般来说，电感量不准会导致分频点偏离设计要求并可能影响扬声器系统的频响，大家都比较重视。然而其直流电阻不宜过大，否则会对音质产生影响。通常人们对此电阻在电路中的影响及其定量要求不甚了解，因此未引起足够重视，对此特作以下简要分析。以图3的分频网络为例，由于低音单元的分频电感L2与负载R（L低音单元额定阻抗）相串联，因此若L2的阻抗过大，功放输出功率在其上的损耗将增大。同时，功放内阻对低音单元的阻尼作用也将

5、大大减弱。前者影响功放的有效输出功率，后者对音质的影响却无可挽回。由于分频网络中L2的电感量最大，且随分频点的降低而增大，所以L2的直流电阻的影响相当突出。至于高音单元的分频电感L1，因它未与负载串联，就不存在L2那样的功耗和阻尼问题。但是仍希望其阻抗尽可能小些。因为它与负载并联，起着旁路来自C1的残余低音频成分的作用。若阻值过大，就会影响高音分频网络对低音频的衰减陡度。综上所述，电感直流电阻的数值在理论上是越小越好，实际应用中对电感直流电阻数值的要求，应从减小它对电路的影响方面去考虑。具体说又分2种情形，对与负载串联的电感（如L2），应从允许的功率损耗和

6、有足够的阻尼两方面去考虑；对与负载并联的电感（如L1），则主要从具有足够的旁路作用去考虑。对L2电阻影响功率损耗和L1电阻影响旁路作用的处理原则相同，即应使L1和L2的阻抗R远小于扬声器的额定阻抗R（L即R<

7、，才能得到良好的阻尼特性。对于C3，C4，L3，L4组成的中音分频电路，则因需满足图2的频谱特性，已取C3=C2，C1=C4，L1=L3，L4=L2。故可不予分析，只照图连接即可。若是多个电感串联时，应把用以上方法确定的电阻均分到各个电感上去。综上所述，可得出这样的结论：对与负载串联的电感，一般按阻尼要求R≤RL/20确定其电阻值。例如，对8Ω负载，L2的电阻不应高于0.4Ω；对4Ω负载则不应高于0.2Ω。对与负载并联的电感按R≤RL/10确定其阻抗值。例如对8Ω负载，L1的电阻不应高于0.8Ω；对4Ω负载，则不应高于0.4Ω。按这样的要求可能许多著名的扬

8、声器系统都达不到指标。对同一电感量，其绕组结构可任意多。因此空心电