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 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算法 Hi2end 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 () 文章编号 :1671 - 6132 200509 - 0026 - 03 中图分类号 : TN 912126 文献标识码 :A 0 引言1 对分频器电路 、元件的要求 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 1 . 1 电路中电感元件直流电阻 、电感值误差越小 由各自的功放分别驱动高 、中 、低音扬声器系统 ,如 越好 。为使频响曲线平坦最好使用空心电感 。() 图 1 a所示 ,属于小信号有源分频 。而功率分频 1 . 2 电路中电容元件损耗尽可能小 。最好使用音 则是由电感 、电容 、电阻元件构成的位于功放与扬 频专用金属化聚丙烯电容 。 ( ) 声器之间的无源分频电路 ,如图 1 b所示 。 1 . 3 使各扬声器单元分配到较平坦的信号功率 ,采用功率分频的音箱系统具有结构简单 、成本 且起到保护高频扬声器的作用 。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 1. 4 各频道分频组合传输功率特性应满足图 2 要 好坏与扬声器的各项指标以及分频电路 、电感元件 ( ) 求 P为最大值 , P为对应分频点 f 的值。分频 0 1 0 的性能 、精密度有密不可分的关系 ,精确计算电感 ( 点处的功 率 与 功 率 之 间 幅 度 应 满 足 P= 0. 3 ,1 参数便是成功的关键 。 ) 0. 5P的范围 。0 图 2 两分频器组合传输功率特性 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 图 1 音响分频系统结构框图 下面以两分频分频器为例说明其参数的计算 , 如图 3 所示 。 收稿日期 :2005 - 05 - 21 () 作者简介 :姚文华 1962 - ,河南南阳人 ,讲师 ,从事电子技术与信息专业的教学和研究 。 ( ) 又分两种情形 。对与负载串联的电感 如 L , 应 2 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 L 则主要从具有足够的 1 旁路作用去确定 。 对 L 电阻影响功率损耗和 L 电阻影响旁路 2 1 作用的处理原则是相同的 , 即应使 L 、L 的电阻 R 1 2 ( ) 远小于扬声器的额定阻抗 R即 R < < R。从数 L L 学上 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 这相当于要满足条件 : R ?R/ 10 。此时 ,L 在 L 上的功率损耗已相当小 , L 对负载的旁路作 2 1 图 3 两分频电路原理图 用也已相当满意 。至于阻尼作用对 L 电阻的要 2 211 分频电感 L 、L 和分频电容 C、C计算 为1 2 1 2 求 ,可根据晶体管功放阻尼系数、 音箱馈线及功率 了简便起见 , 理论计算时可取 C = C= C, 1 2 分频电感直流电阻之间的关系及它们的典型值的 ( ) ω L = L = L 分频点频率为 f 图 2则分频点 =1 2 0 考察后确定 , 一般作为家用高保真音箱中与负载串 π 2f 。设每倍频程衰减 12dB , 负载阻抗为 R, 则0 L 联的分频电感直流电阻应小于负载阻抗的二十分 R 2 1 L 之一 , 即满 足 条 件 R ?R/ 20 , 才 能 得 到 基 本 良 好 L C = , L = 。ω ω2R L的阻尼特性 。 2. 2 实验修正 C、C、L 、L 的值 1 2 1 2 综上所述 , 可得出这样的结论 :对与负载串联 为了精 确 起 见 , 可 用 实 验 方 法 稍 微 调 整C、 1 的电 感 , 一 般 按 阻 尼 要 求 R ?R/ 20 确 定 其 电 阻 L ( ) C、L 、L 的 值 , 以 满 足 设 计 曲 线 图 2的 要 求 。 2 1 2 Ω Ω值 。例如 , 对 8的负载 , L 的电阻不应高于0. 4; 2 也即是通过实验描绘频响曲线 , 从而得到C、C、 Ω Ω对 4负载则不应高于 0 . 2。对与负载并联的电 1 2 L 、L 的最佳值 。Ω 1 2 感按 R ?R/ 10 确定其电阻值 。例如 , 对 8负载 L Ω Ω L 的电阻不应高于 0. 8; 对 4负载则不应高于 1 3 最佳电感结构概念的引入 Ω 0 . 4。按这样的要求许多名牌音响可能都达不到 ( ) 空心分频电感 简称电感的基本参数是电感 指标 。 量和直流电阻 。一般来说 , 电感量不准会使分频点 若是三分频器 , 则网络的中音分频电感可仿照 偏离设计要求并可能影响音箱的频响 , 大家都比较 此法处理 。若是多个电感串联时 , 应把用以上方法 重视 。但其直流电阻指标也不宜过大 , 否则对音质 确定的电阻均分到各个电感上去 。的影响也是不容忽视的 。通常人们对此电阻在电 对同一电感量 , 其绕组结构可任意多 。因此空 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 。 心电感线圈必然存在一个最佳结构尺寸 , 它应使电 以图 3 的分频网络为例 , 低音单元的分频电感感量 L 与其电阻 R 之比 L / R 达到最大值 。这就是 ( ) L 由于它与负载 R低音单元额定阻抗相串联 ,说我们可以找出一套合理绕制空心电感线圈的经 2 L 验计算公式 , 与其他方法得出的结构尺寸相比 , 相 Ω 计算例举 : 计算 1mH、电阻值为 0 . 8的空心电感 4 最佳结构电感的计算 线圈的最佳结构尺寸及绕制参数 。 μ() 设所 需 电 感 量 为 L H, 其 直 流 电 阻 为 R L / R 1000/ 0. 8 ( ) b = == 12 mm,(Ω) 。先用下式求出绕组的结构参数 b 。8. 66 8 . 66 N = 19. 88 L / b = 19. 88 1000/ 12 = 181. 5 L / R ( ) mm。b = ( ) 8. 66 匝, d = 0. 841 b/ N = 0. 841 ×12 ? 181. 5 = 0. 75参数 b 实际上就 是 绕 组 的 高 度 和 宽 度 , 同 时 ( ) mm, 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L b i = 187. 3 ( ) = 187. 3 × 1000 ×12 = 20518 mm,10 %左右 , 然后用下列各式求取有关绕制参数 。 33() ( ) w = b/ 21 . 4 = 12/ 21 . 4 = 81 g。 骨架的中 心轴外径取 2 b = 24mm , 骨架两夹板 ( 间距为 b = 12mm , 骨架夹板外径取 4 b = 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 图 4 电感骨架结构尺寸图 际 为 D , 则 用 k = 0. 4 ( ) L / b 匝,绕组匝数 N = 19 . 88 ( ) ( ) [ D/ d- i , I = i + ki 进行修正 。 作为计 算 验 () 导线铜心直径 d = 0. 841 b/N mm, 证 , 笔 者 按 上 述 结 果 制 作 了 一 支 ( ) 导线总长度 i = 187. 3L b mm, 1mH 电感 , 实测电感量 1 . 04mH , 误差不超过 5 % 。 3() 导线总重量 w = b/ 21 . 4 g。 说明此法绕制的电感量准确 。本计算法即使没有 根据铜心直径 d 从线规表中选取相应的标称 , 电感误差也不超过 5 % 。 另外把本计电感表测量 直径 , 由导线总重 量 可 选 购 足 够 用 量 的 高 强 度 漆 算法与以往的图表法比较一下 , 可 包线 。 以体会出本法的优点 :用料省 、体积小、 不需绘制图 采用本计算方法绕制的电感经与实验对比 , 误 表 、误差小 。 差一般小于 5 % , 基本上能满足直接应用的要求 。 参考文献 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 1 陆全根 . 功率分频器电感最佳结构制作八问 J . 无线 的电感量总比计算值低些 , 显然 , 加长绕制导线长 电与电视 ,1993 :1 - 4. 度即多绕几匝就 可 使 实 际 电 感 量 更 接 近 计 算 值 。 邹鸿照 . 一种用于组合音响的功率三频道分频器 J .2 () 电子世界 ,1988 11:10.实际绕制导线的总长度可如下求出 : 3 杨 森 . 多 只 扬 声 器 的 组 合 方 式 J . 电 子 世 界 , 1985 ( ) 实际导线的加长系数 k = 0. 4 [ D/ d- i , () 10:21. ( ) 实际绕制导线总长度 I = i + ki 。 把长度 I 全部绕入骨架即可 。D 为实际导线 直径 。 Method of precise account f or part-frequency device a s to the sound box system of Hi- end YAO Wen- hua , ZHANG Guo-fang ( )Physics Department of N anyang Teachers′College , N anyang 473061 , China Abstract :This paper design a new method to resolve the problem that different the popular theoretic method ,and make a great progress in design ,this method more precision ,more easy , more reasonable to the account for the part-fre2 quency device . Key words :inductance ; part-frequency device ; part-frequency point