淺談超重低音音箱的製作

tags:    時間:2014-03-12 02:51:34
淺談超重低音音箱的製作簡介
    超重低音音箱,俗稱低音炮,對營造震撼的氣勢效果具有非常重要的作用.大部分牌號以AV功放加五隻音箱與低音炮組成套餐形式推銷家庭影院產品中,低音炮已經是必不……
淺談超重低音音箱的製作正文

    超重低音音箱,俗稱低音炮,對營造震撼的氣勢效果具有非常重要的作用.大部分牌號以AV功放加五隻音箱與低音炮組成套餐形式推銷家庭影院產品中,低音炮已經是必不可少的配置了,實際上,設計規範、製作精湛、效果出色的低音炮.其在家庭影院系統音頻重放中的效果相當迷人.只可惜市場上的低音炮效果出眾者價位令一般人難以接受.價位實惠者效果卻難以令人接受,世間的事往往就是不能令人如意.不過,善於動手的影音愛好者卻“自已動手,豐衣足食”,基於此,本文擬就低音炮的設計原理做簡單的介紹,供有興趣音參考。
    一般而言,從低音炮的構成來講,低音也分有源與無源二大類,所謂有源低音炮指包含功率放大器的低音炮,其中電路部分除功率放大外.通常還具有音頻頻率濾波(濾去低音以上的音頻頻率成分),相位調整。音量調整等單元;而無源低音炮即與一般音箱無二,由單元與無源功率分頻器組成,其中分頻器是一低通濾波器而已。使其重放頻率範圍僅為超重低音音頻。下面就低音炮的-大單母音箱,功率放大分別做以介紹。

一、低音炮箱體設計原理和分類
    就低音炮設計原理,可大致分三大類,即密閉式音箱、倒相式音箱以及帶通濾波式音箱
1、  密閉式音箱
    顧名思義,這種音箱箱體是完全封閉的,與一般的所謂閉箱結構上一樣,見圖1。
 
    密閉式音箱的特點是結構簡單,瞬態響應比較好.即聽感深沉、清晰。不足是,在相同的體積下,與其它類型的音箱相比,其低頻下潛截止頻率要高於其他音箱,因此,如果要獲得更低的低頻下潛頻率,通常需要較大的箱體容積並選用口徑較大的喇叭單元,而且音箱的效率即靈敏度要低於其他類型音箱。
    在箱體容積設計方面,有一個工程設計數據供參考.當喇叭單元的諧振頻率Fs低於50Hz時,箱體容積最好能夠大於1.4立升。Fs大於50Hz時,箱體容積最好能夠大於2立升。
    閉箱在製作、調校時通常還需要在箱體內填充大量吸音棉,材料以玻璃纖維,長纖維羊毛為主,能夠改善音箱的柔順性,也可達到等效增加箱體容積的效果,理論上達40%,實用上可以按等效增加容積15%-24%進行計算,相當於減少箱體的容積。另外,填充吸音棉,也可提高音箱的效率,正確的填充量,最大可提高音箱效率達15%,吸音棉的多少通常需要通過反覆試聽來決定填充量的多少,以聲音不渾濁(量偏少),沉悶(量過多)為原則,其它類型音箱也是如此。
    對於閉箱型低音炮,對單元的要求相對其它類型音箱要嚴格一些,其中希望Fs以低於40Hz為好,Qts應該在0.3-0.6,Fs/Qts≤50。除此之外單元口徑最好大於20cm ,而且屬於長衝程設討。
2、倒相式音箱
    是市場上最多的一類音箱,音箱上設計有倒相管,即所謂的低音反射式設計,見圖2。
 
    倒相式音箱,在單元工作於諧振頻率Fs以上錐盆位移相對較小,因而功率承受能力較高,諧振失真較小,但在諧振頻率以下,錐盆位移量大幅度增加,諧振失真增加,在相同容積與單元條件下,倒相式音箱可以獲得較閉箱更低的低頻下潛截止頻率。另外,理論上倒相式音箱的效率可以做到大於閉箱約3dB。
      當然,倒相式音箱包括倒相管的設計、製作、調校難度要大於閉箱。倒相式音箱內部也需要填充適量的吸音棉,通常比閉箱少一些。
    在單元選取上,Fs以低干45Hz為好,Qts應該小於0.5,而Fs/Qts取值應該在100左右為好,單元口徑應該大於17cm,為獲得較大的聲壓功率,與閉箱一樣,宜選用長衝程設計的單元。
3、帶通濾波式音箱
    這種音箱比較少見,參見圖3、圖4,由圖可以看出,它是在閉箱與倒相式音箱的基礎上發展而來的.既有閉箱的設計痕迹,也有倒相式音箱的特徵,其中圖3所示音箱也有稱四階帶通式音箱,圖4所示音箱可以稱之為六階帶通式音箱。
 
A、四階帶通式音箱
    在閉箱腔內增加了一個開口腔,其中一部分工作於閉箱模式,另一部分工作於倒相式模式,因此,這種音箱既具有閉箱的優勢,也具備倒相式音箱的特點,它的效率高於純粹的閉箱,低頻下潛截止頻率與倒相式音箱相近,可以用較小口徑的單元獲得較低下潛截止頻率。另外,它的帶通頻率可以調整,因而分頻器可以簡單化,因為音箱本身就相當於自然分頻器。
    在單元選取上,原則上與閉箱相似,但由於效率略高於閉箱,而且錐盆位移量比較小,可以使用較小口徑、短衝程的單元。
B、六階帶通式音箱
    在四階帶通式音箱的閉箱部分腔內又增加了一個開口腔,即有二個開口腔,其中一個開口腔工作於較低的頻率,另一個工作於較高的頻率,二者合成具有一定帶寬的頻率響應,與上述四階帶通式音箱相比,效率與帶寬的可調性更加靈活,而且可以利用更小口徑的單元獲得更低、更深沉的低音效果,同時、錐盆位移量更小、諧振失真更低。
    在單元選取上,基本上與倒相式音箱相近,但Qts該掌握在0.4左右比較好,單元口徑基本上沒有嚴格的要求,如果要獲得高聲壓功率、低失真輸出,單元口徑當然還是盡量大一些比較好。
    由於帶通式音箱的倒相孔在工作時的氣流、聲壓通常比較大,尤其是在大動態、超低頻信號時,因此,不論是四階帶通式音箱,還是六階帶通式音箱,倒相管在可能的情況下,應該盡量大一些,以避免在工作時出現氣流聲。
    在箱體設計上,其容積的取值在實際應用中並不是依據理論計算而來的,尤其是商品箱,主要是以美觀、尺寸的協調方面為準,電聲指標靠倒相管、吸音棉的調整來達到最佳水準即可,當然,其容積越接近工程計算值,性能越能達到最好的水準。另外,在箱體製作上,內部加強筋的作用不容忽視,在箱體接縫處以及大板中間加一些加強筋利於降低音箱的諧振,所以箱體重一些總是有好處的。(錄入編輯:電路圖電路網www.dltdl.com)

二、電路的構成
    低音炮在家庭影院系統中得到廣泛的應用,其中的原因在於影片音頻解碼還原過程中獲得了一個超重低音信號,不論在模擬杜比系統還是現今非常流行的數字環繞系統中,既然有超重低音信號,必然就需要專門的音箱來重放。
    就低音炮電路構成來分析,一般由前級放大、低通濾波、相位調整、功率放大、保護以及電源等部分組成,就其作用來說,前級放大就是將AV功放輸出的超重低音信號進一步放大到足以驅動功率放大部分滿功率輸出的幅度,因為各個牌號的AV功放提供的超重低音信號電壓不一樣,一般從0.3-1伏不等,所以前級放大還是必要的,前級電路還有一個重要的作用就是起隔離緩衝的意義,因為各個牌號的功放輸出的超重低音信號存在差異,有的廠家在設計上偷料,致使其輸出內阻很高,如果直接驅動低音炮的功率放大單元,有可能效果非常不好;低通濾波是低音炮內電路部分一個比較重要的單元,它的作用就是將混雜在功放輸出的超重低音信號中的低頻以上的信號進一步濾除,一般設計將80-180Hz(很多高檔產品將濾波器低端截止頻率設計成連續可調的),如果屬於固定頻率的濾波器,一般取值大約在110-150Hz左右,過低音箱容易產生混降聲,過高,容易混入人耳可辨的音樂信號;用於各個牌號的AV功放輸出的超重低音信號是反相還是正相沒有統一規定,因而,相位調整就是在低音炮擺放時根據系統連接的需要將低音炮正相或反相使用,視效果而定,一般也必不可少;功率放大單元就不用羅嗦了,是有源低音炮的核心所在了,同樣,為保護低音炮安全工作並在異常時保護器材不被損壞貴重部件或將故障擴大化,保護電路一般也是必要的;電源是各個電路單元工作的動力,是基本組成部分。需要補充的是,近來一些低音炮還設計了電源自動控制功能,使低音炮在無信號時自動關閉低音炮的主電源。
    本文提供一種設計比較完善的超重低音前級信號處理部分電路,其中第一級為信號放大,根據需要可調整本級放大倍數,第二級為50Hz以下超重低音的提升電路,這是一般低音炮電路所沒有的,第三級為頻率可調低通濾波器,調整範圍為80Hz-200Hz,第四級為隔離緩衝級,第五級為0-180度相位連續調整電路.這也是一般低音炮所沒有的功能單元,很有特色,最後一級也屬於隔離緩衝級,最後面為音量調整電位器。製作方而、其三塊雙運放可採用一般4558即可,供電電源為穩壓電源±12-18V,由於電流很小,可由功率放大級電源經電阻降壓取得,以簡化設計製作難度。對此電路感興趣者,可以根據需要予以適當的刪減。
 
    至於功率放大以及保護、電源部分電路與一般功放沒有什麼區別,為節約篇幅略去,不過,用於低音炮工作與超低頻段,就功放而言非常消耗功率,要求功率放大部分提供足夠功率輸出,根據音箱的效率,一般要求輸出功率要大於80W,同樣,電源功率儲備足夠也是必要的,否則,在大動態時功放輸出的失真加大且輸出功率受到制約,而影響低音炮的效果,至於分立元件還是用功率集成塊,應該都是可以的、有一點是毫無疑問的,對於低音炮來說,變壓器以及功率放大的輸出功率越大越好。
    需要補充說明的是,音箱製作看似簡單,但要做出效果、聽感出色的音箱還真不是件容易的事。在業餘條件下更是比較困難,如果廠家提供的單元參數比較規範且提供了參考箱體設計指南,那在業餘條件下製作音箱相對容易些,低音炮更是如此。當然,這並不影響一些資深音響人士憑著一股精神,經過反覆試驗、調試以及驚人的聽力製作出效果出眾的音箱。

Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “淺談超重低音音箱的製作