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2.1音箱系统中超重低音的实现
文章来源: 更新时间:2017/7/22 10:43:00
-般超重低音是指120Hz以下的音频,重低音是指220Hz~100Hz的音频。无论是通俗音乐还是经典音乐,无论是自然音乐还是自然界里的声音,重低音和超重低音都是少之又少的,但就像味精一样,又是必不可少的,少了它,音乐就会缺少临场感。

超重低音的力度感很强,方向性却不明显,所以超重低音系统.一般是单声道的。除最新的数字录音系统中的超重低音是作为一个独立的声道录制外,我们目前听到的超重低音都是从全频带的声音信号中分离出来的。所以一般2.1有源音箱的电路大致包含电源、前置放大器、分频电路、功率放大器、音箱(喇叭)几部分,如图l所示。

1. 超重低音声道的功率

不管是一阶还是多阶分频,分频点后频率曲线都是斜的而不是陡降的直角,阶数越高,斜率越大,为了获得平直的频率响应,每路喇叭之间的频率覆盖有一定的重叠。同时,锥盆喇叭的阻抗曲线也是非线性的,在谐振频点处最大,100Hz~500Hz处最低,随频率的上升,阻抗随之升高。这就意味着对不同频率的信号,即使输入到喇叭的功率一样,喇叭发出的声音强度也不一样。要使各路喇叭产生的声压让人耳听起来与原始音乐信号大致相同,推动各路喇叭的功率放大器的输出功率也就不能相等,要有一定的比例关系。

比如,一个100W的三分频系统,分频点为一400Hz和3kHz,那么低音声道需要50W.中音为35W。高音为15W,必须以这个比例关系来统筹设计,并通过调整RC滤波器的插入损耗和放大器的增益来获得整个系统的均衡。对于重低音系统,重低音声道的功率要比主声道大10倍左右.所以重低音声道的放大器要求有很大的功率裕量。

2.分频网络

2.1有源音箱的分频电路可以采用有源RC分频,也可以采用无源RC分频.还可以采用有源功率分频。

(1)无源RC分频
无源RC电子分频的电路简单,具有最平直的幅频特性和相位特性,相位失真和瞬态失真都很小,缺点是带外衰减特性不好,只有6dB/oct,这就要求喇叭在频率转折点外仍然具有很好的线性,也就是要求超重低音喇叭在120Hz以上、中低音喇叭在120Hz以下仍然具有良好的线性。2.1音箱采用的都是小口径的喇叭,刚好能够最大限度地弥补这个缺点。

图2是一阶RC滤波器电路,分频点选在120Hz.主通道加入了l0dB的衰减以平衡主通道和超重低音通道。实践中可以对分频点和衰减量进行调整。要求RC分频网络的输入阻抗远大于信号源的输出阻抗,RC分频网络的输出阻抗远大于功率放大器的输入阻抗。

信号源的输出阻抗一般小于lkl-I.功率放大器的输入阻抗一般为4'7kll,RC分频网络的输入、输出阻抗等于网络电阻R。在图2中,Rl一1与Rl一2之和等于网络电阻R,R2-1与R2-2并联后的阻值也等于R,为10ki~,,

分频点的计算公式是:f0≥1/2лRC=160/RC

公式中的网络电容C等于Cl-l与Cl一2之和,Rl-l与Rl-2既是分频网络中的网络电阻,又是衰减网络中的衰减电阻,与右声道中的R3一l和R3-2相同,调整衰减量的时候要保持二者之和不变。如果Rl一2调整到比较小的数值时还不能满足需要,可以同时调整功率放大器的增益来满足需要。

如果想获得更陡的带外衰减特性,最好采用有源RC分频网络。

(2)有源RC分频
有源RC分频电路多采用二阶巴特沃兹滤波器,具备12dB/oct的带外衰减持性,如果想获得更陡降的特性,可以用两级串联的方式获得24dB/oct的带外衰减特性。巴特沃兹滤波器在音频应用中要求其品质因数(Q)为0.707,RC网络中的C值不大于0.1μF较好。图3是增益(A0)不等于l的典型电路,图4是增益(A0)等于l的典型电路,为了说明问题,图中元件是按转折频率(f0)为120Hz取值。

对于增益(AO)不等于1的典型电路,业余条件下为计算方便,可让R1=R2,Cl=C2;对于增益(A0)等于l的典型电路,可让Rl= R2,C1=2C2。这样电路的Q值将与Rl和C2的取值无关.电路的计算和调绍就较方便。

在主通道中也可以采用带通滤波器以滤除超音频信号的影响,图5就是这样的二阶带通滤波的电路。

图6是带输入隔离的2.1音箱分频电路,用了6块双运算放大器NE5532来完成输入缓冲隔离、重低音信号的分离、主声道信号与超重低音信号的分离、输出缓冲等,性能完善,不过这个电路比较复杂,如果不严谨制作,会适得其反。

在图6中.IClB、IC2B将左、右声道的信号隔离缓冲后合成一路送入由IC3B组成的二阶低通滤波器完成超重低音信号的分离。IClA、IC2A将左、右声道信号隔离缓冲后分别送入IC4A、IC5A组成的带通滤波器,滤除超音频信号,同时起到延时作用.以保证和超重低音通道有精确同步的相位,这是本电路的一大特点。然后信号分别送入由IC4B、IC5B组成的反相器,最后送入IC6A、IC6B组成的减法器。分别与分离出来的超重低音信号相加。反相的全频信号和重低音信号相加使得到了不含超重低音信号的左、右声道信号,干净纯正。这是本电路的另一大特点。这种分频方法基本上不存在相位干涉现象,分频曲线不会产生在分频点各自下跌后再相交的现象,也就不会造成合成后的曲线出现峰谷或者峰鼓现象。

 
 
 
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