模拟分频器是音箱内的一种电路装置,用以将输入的模拟音频信号分离成高音、中音、低音等不同部分,然后分别送入相应的高、中、低音喇叭单元中重放。之所以这样做,是因为任何单一的喇叭都不可能完美的将声音的各个频段完整的重放出来。

 

分频器的分类 分频器的工作原理

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1、被动式

被动式分频网路(Crossover Network),国内习惯称为“分音器”,其设计受到相当多的变数与考量因素所影响,因而是一项很复杂的工作。

 

被动式分音器“功能、用途”是介于扩大器与喇叭之间,由于单一喇叭无法达到“全频段响应”(全频段即是20HZ-20KHZ,为人耳听觉范围),因而利用喇叭单体尺寸不同的物理频宽响应,来达到要求的“全频段响应”之目的,也因此产生了多种尺寸单体运用在同一声道上的方式。被动式分音器功能就是负责将扩大器全频段输出后,分割成不同频段的声音,分别送到不同尺寸喇叭单体上,表现其应有的特质。由此出现的多音路喇叭组合或称为“分音喇叭”,从一音路喇叭到多音路喇叭均有其用途与多重之选择。

 

被动分音器的元件组成:L/C/R,即L电感、C电容、R电阻,依照各元件对频率分割的特性灵活运用在分频网路上。

 

L电感:其特性是阻挡较高频率,只让较低的频率通过,也就称为“低通滤波器(Low Pass Filter)”。通过较低频率的多少是由该“L电感”之电感量来决定,其感抗单位为“μH、mH”代表。电感材质常见有:空心电感、铁淦氧电感、矽钢片电感等。铁淦氧电感、矽钢片电感通常只在需要高电感值而无法由空心电感来获得低直流电阻的场合下才使用,由于铁心电感具有磁饱和而在大电流的场合造成失真的天性,所以铁心电感是一种妥协下的产物。

 

C电容:其特性与电感刚好相反,也就是阻挡低频率通过,让较高的频率通过,称为“高通滤波器(High Pass Filter)”。高频率通过多少由C电容的电容量决定。其单位为“μF”。电容材质种类繁多,但用于被动式分音器中则使用无极性电容。

 

电容在被动式分音器中用于中音域及高音域材质上的考量必须慎重,因为与音质有绝对的相关性,选择电容的材质通常由喇叭单体特性和电容损失因素、相位损失以及价格而决定。

 

中高音域不超过30μF的电容可采较佳的材质。

 

R电阻:并无切割频率的特性,而应用在被动式分音器中是与电感、电容混和搭配,针对特定的频率点和频带来做修正、等化曲线、灵敏度增减的用途。

 

喇叭分音器可分为串联式分音器、并联式分音器两种。并联式分音器以绝对多数成为喇叭分音器最佳的选择,其优点在于多音路系统中都可视为独立的个体,而且任何一个元件的改变都可能影响到高通或低通的特性。

 

被动式分音器常用的斜率可分为4种:一阶斜率6dB、二阶斜率12dB、三阶斜率18dB、四阶斜率24dB。

 

2、主动式

又称为主动式电子分音器。因为车内空间形体、喇叭安装指向,在实务运用上有其无法变更的因素存在,所以由电子分音器灵活的特性可在各类段上之分频点、相位、Q值变动几时到最理想的频段调整,来克服各种车内变数,以达到车内最佳聆听环境之目的。

 

电子分音器是由低通、带通、高通滤波器所组成。

 

主动式电子分音器装置于车用主机与扩大器之间,电子分音器可由二音路到多音路型态,但是所分出来的每一音路讯号都不得必须经过一个扩大器,如果音路分得越多,扩大器也就相等增加。

 

分频器工作原理

从电路结构来看,分频器本质上是由电容器和电感线圈构成的LC滤波网络,高音通道是高通滤波器,它只让高频信号通过而阻止低频信号;低音通道正好相反,它只让低频信号通过而阻止高频信号;中音通道则是一个带通滤波器,除了一低一高两个分频点之间的频率可以通过,高频成份和低频成份

 

都将被阻止。在实际的分频器中,有时为了平衡高、低音单元之间的灵敏度差异,还要加入衰减电阻;另外,有些分频器中还加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿网络,其目的是使音箱的阻抗曲线平坦一些,以便于功放驱动。

 

位于功率放大器之后,设置在音箱内,通过LC滤波网络,将功率放大器输出的功率音频信号分为低音,中音和高音,分别送至各自扬声器。连接简单,使用方便,但消耗功率,出现音频谷点,产生交叉失真,它的参数与扬声器阻抗有直接的关系,而扬声器的阻抗又是频率的函数,与标称值偏离较大,因此误差也较大,不利于调整。

 

将音频弱信号进行分频的设备,位于功率放大器前,分频后再用各自独立的功率放大器,把每一个音频频段信号给予放大,然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现,调整较容易,减少功率损耗,及扬声器单元之间的干扰。使得信号损失小,音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器,成本高,电路结构复杂,运用于专业扩声系统。

 

分频器优点

1、提高动态范围

2、改善暂态表现能力

3、对超低音喇叭得到较佳与扩大器相容性和十足功率

4、喇叭单体间灵敏度不同的问题容易受到控制

5、扩大器工作在固定的频带上过截失真可降低许多

6、阻抗变化较低,可得到较佳的分类表现