Hi-end高保真系统音箱分频器的精确设计计算法

Hi-end高保真系统音箱分频器的精确MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1715908713430_2计算法 Hi-end高保真系统音箱分频器的精确设计 计算法 第4卷第9期 2005年9月 南阳师范学院 JournalofNanyangTeachersCollege Vo1.4No.9 Sep.2005 Hi-end高保真系统音箱分频器的精确设计计算法 姚文华,张国芳 (南阳师范学院物理系,河南南阳473061) 摘要:顶级hi-end高保真音响系统,为音响系统的最高等级,与之搭配的音箱需要有很高的技术水平,成为hi—end系 统的喉舌.本文改变以往比较理论化的设计方法,采用一种更合理,更科学,更实验化的设计计算方法,实为成功设计制造 分频器的关键 关键词:电感;分频器;分频点 中图分类号:TN912.26文献标识码:A文章编号:167l一6132(2005)09—0026—03 0引言 音响的分频器分为前级分频,功率分频两类. 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1(a)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1(b)所示. 采用功率分频的音箱系统具有结构简单,成本 低,而且又能获得很高的放音质量的特点,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,精密度有密不可分的关系,精确汁算电感 参数便是成功的关键. 高音功放 前置H分频器中音功放 低音功放 fa)功率分频结构框图 高音扬 声器 申音扬 声器 低音扬 声器 高音扬 声器 中音扬 声器 低音扬 声器 fb)前级电子分频结构框图 图l音响分频系统结构框图 l对分频器电路,元件的要求 1.1电路中电感元件直流电阻,电感值误差越小 越好.为使频响曲线平坦最好使用空心电感. 1.2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. 1.3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. 1.4各频道分频组合传输功率特性应满足图2要 求(P.为最大值,P.为对应分频点. 厂n的值).分频 点处的功率与功率之间幅度应满足Pl=(0.3, 0.5)Pn的范围. Pfw) 尸1 0 图2两分频器组合传输功率特性 fHz) 1.5在整个频段内损耗平坦,基本不出现"高峰" 和"深谷". 2分频电感电容参数的计算 下面以两分频分频器为例 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 其参数的计算, 如图3所示. 收稿日期:2005—05—2l 作者简介:姚文华(1962一),河南南阳人,讲师,从事电子技术与信息专业的教学和 研究. 第9期姚文华等:Hi-end高保真系统音箱分频器的精确设计汁算法 图3两分频电路原理图 2.1分频电感l,2和分频电容Cl,C2计算 为了简便起见,理论计算时可取C=Cl=C2. L=Ll=L2分频点频率为_厂0(图2)则分频点,50= 27rfo.设每倍频程衰减12dB,负载阻抗为R,则 c:L, L:,一 ~ U2Rt , . ,/2尺L? 2.2实验修正Cl,C2,Ll,L2的值 为了精确起见,可用实验方法稍微调整c, C2,LI,L2的值,以满足设计曲线(图2)的要求. 也即是通过实验描绘频响曲线,从而得到C.,C!, ,J.,,J,的最佳值. 3最佳电感结构概念的引入 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,电感量不准会使分频点 偏离设计要求并可能影响音箱的频响,大家都比较 重视.但其直流电阻指标也不宜过大.否则对音质 的影响也是不容忽视的.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,低音单元的分频电感 由于它与负载尺,(低音单元额定阻抗)相串联, 因此,的电阻过大,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 将大为减弱.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.因此分频网络中以, 的电感量最大,且随分频点的降低而加大,所以, 的直流电阻的影响相当突出. 至于高音单元的分频电感.未与负载串联, 就不存在像,J,那样的功耗和阻尼问题.但是仍希 望其电阻尽可能小些.因为它与负载并联,起着旁 路来自C.的残余低音频成分的作用.如阻值过 大,就会影响高音分频网络对低音频的衰减陡度. 根据以上所述,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值的要 求,应从减小它对电路的影响方面去确定.具体说 又分两种情形.对与负载串联的电感(如:),应 从允许的功率损耗和有足够的阻尼两方面去确定; 对与负载并联的电感(如.)则主要从具有足够的 旁路作用去确定. 对L,电阻影响功率损耗和,J.电阻影响旁路 作用的处理原则是相同的,即应使,Jl,2的电阻尺 远小于扬声器的额定阻抗R,(即R<<R,.).从数 学上分析这相当于要满足条件:R?R,/10.此时, 在上的功率损耗已相当小,.对负载的旁路作 用也已相当满意.至于阻尼作用对,电阻的要 求,可根据晶体管功放阻尼系数,音箱馈线及功率 分频电感直流电阻之间的关系及它们的典型值的 考察后确定,一般作为家用高保真音箱中与负载串 联的分频电感直流电阻应小于负载阻抗的二十分 之一.即满足条件R?R,/20,才能得到基本良好 的阻尼特性. 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?R,/20确定其电阻 值例如,对81"1的负载.,的电阻不应高于0.41"1; 对41"1负载则不应高于0.21"1.对与负载并联的电 感按R?R,/10确定其电阻值.例如,对81"1负载 .的电阻不应高于0.8Q;对41"1负载则不应高于 0.4Q.按这样的要求许多名牌音响可能都达不到 指标. 若是三分频器,则网络的中音分频电感可仿照 此法处理.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. 对同一电感量,其绕组结构可任意多.因此空 心电感线圈必然存在一个最佳结构尺寸,它应使电 感量,J与其电阻尺之比L/R达到最大值.这就是 说我们可以找出一套合理绕制空心电感线圈的经 验计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ,与其他方法得出的结构尺寸相比,相 同的电感值具有最小的电阻值. 其实电感结构是否最佳很容易从其外形判别. 如果绕组截面大致呈正方形,而且绕组内径为绕组 宽度(即绕组高度)的四倍,那么基本上属于最佳结 构. 结构最佳的电感线圈应该用料省体积小,并可 使电感量和电阻同时满足预先给定的数值. 由于对每一电感值和电阻值均有一个最佳结 构尺寸,因此应舍弃传统的计算方法来求取,制作 电感,因为传统方法不经测试修正难以满足最佳要 求. 下面介绍改用经验公式的计算方法,此方法能 够满足最佳要求,而且它对一些特殊结构尺寸的电 感计算精确度也很高. ?28?南阳师范学院第4卷 4最佳结构电感的计算 设所需电感量为(tzH),其直流电阻为尺 (Q).先用下式求出绕组的结构参数b. .7,, 6ram). 参数b实际上就是绕组的高度和宽度,同时 它也决定了绕组的内径和外径,所以一旦求得b 即可按图4制作绕组骨架,其中骨架外径适当加大 10%左右,然后用下列各式求取有关绕制参数. b一 一2b— 图4电感骨架结构尺寸图 绕组匝数?=19.88~/L/b(匝), 导线铜心直径d=0.841b/4N(ram), 导线总长度i:187.3~/Lb(mm), 导线总重量W=b3/21.4(g). 根据铜心直径d从线规 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 中选取相应的标称 直径,由导线总重量可选购足够用量的高强度漆 包线. 采用本计算方法绕制的电感经与实验对比,误 差一般小于5%,基本上能满足直接应用的要求. 由于以上绕制方法中,实际使用导线铜心直径 D总是选得比计算直径d大一些,从而造成绕制后 的电感量总比计算值低些,显然,加长绕制导线长 度即多绕几匝就可使实际电感量更接近计算值. 实际绕制导线的总长度可如下求出: 实际导线的加长系数k=0.4[(D/d)一i], 实际绕制导线总长度,=(i+k)i. 把长度,全部绕入骨架即可.D为实际导线 直径. 计算例举:计算lmH,电阻值为0.8Q的空心电感 线圈的最佳结构尺寸及绕制参数. 6: ?=1000/0.8=12(mm),"一^?8.66一一' ?:l9.88~/L/b=19.88~/1000/12=181.5 (匝), d:0.8416/~/N=0.841×12?~/181.5=0.75 (mm), i:187.3v厂 :187.3×而丽_2:20518(mm), W:b3/21.4=(12)/21.4=81(g). 骨架的中心轴外径取2b=24mm,骨架两夹板 间距为b=12ram,骨架夹板外径取4b=48mm(实 际制作时可加大10%). 计算结果:b=12mm;2b=24mm. N:181.5匝:d:0.75mm. i=20.52m;W=81g. 如果采用导线直径实际为D,则用k=0.4 [(D/d)一i],,=(i+k)i进行修正. 作为计算验证,笔者按上述结果制作了一支 1mH电感,实测电感量1.04mH,误差不超过5%. 说明此法绕制的电感量准确.本计算法即使没有 电感表测量,电感误差也不超过5%. 另外把本计算法与以往的图表法比较一下,可 以体会出本法的优点:用料省,体积小,不需绘制图 表,误差小. 参考文献 [1]陆全根.功率分频器电感最佳结构制作八问[J].无线 电与电视,1993:1—4. [2]邹鸿照.一种用于组合音响的功率三频道分频器[J]. 电子世界,1988(11):10. [3]杨森.多只扬声器的组合方式[J].电子世界,1985 (1o):21. Methodofpreciseaccountforpart-frequencydeviceasto thesoundboxsystemofHi-end YA0Wen'hua,ZHANGGuo'fang (PhysicsDepartmentofNanyangTeachersCollege,Nanyang473061,China) Abstract:Thispaperdesignanewmethodtoresolvetheproblemthatdifferentthepopulartheo reticmethod,andmake agreatprogressindesign,thismethodmoreprecision,moreeasy,morereasonabletotheaccou ntforthepart—fre— quencydevice. Keywords:inductance;part—frequencydevice;part—frequencypoint