高品质电子分频有源音响系统制作教程DIR [复制链接]

以上是音控资料

我也来学习.....

强烈支持并表达敬意！如此无私奉献和有点小伎俩就如获至宝的小JS比，那真是天上地下之别。

谢谢各位捧场！主要是目前的音响市场太萧条，希望提供这些设计资料促进音响市场发展起来。中国的音响市场一直都是有发烧友推动着，厂家不过是看到市场有赚头才参与进来掀一把。

在中国音响DIR网站看到一个机箱设计图，很漂亮，特以它设计了一份外观效果图供大家参考。

关于听感上的速度快慢误区纠正
有人说LM3886的表现好在速度上，这乃是一个十分错误的理解。
须知道，在音源不变的情况下用不同功放进行重放，同一声音的播发速度都完全相同！人们在听觉上产生出的快慢不同感受，其实是因为失真程度不同，导致人体听觉神经处理起来的容易程度差异表现。请了解一点基本常识：人体听觉神经对和谐的声音处理起来很容易，对不和谐的声音处理起来比较困难。而对某些声音根本就不愿接受，例如用金属小勺刮搪瓷碗发出的声音，就会使人感觉如同牙齿要掉落的难受！人们不会去制作发出使人难受的乐器，能够发出使人难受声音的东西属于刑具或伤人的声音武器。所以，无论是木管乐，弓弦乐、铜管乐，还是打击乐，都是把使人感觉舒服作为创作目标。对和谐自然的习惯声音，人体听觉神经能轻松自如的处理，感觉上就显得慢。而对不和谐的刺激声音或似是而非的混浊声音，人体听觉神经首先是分辨那是什么物体发出的声音。当人体听觉神经系统长时间处于先要分辨出那是什么物体发出的声音状况下，就来不及处理听到的声音细节，于是声音的变化就超过人体的听觉神经反应速度，感觉上就会显得快。原本和谐自然的铜管乐或交响乐，由于重放失真严重或混进了杂乱“嚓嚓”声时，人体听觉神经系统就处于总是先要分辨出那是什么物体发出的声音状况下，来不及处理声音细节，于是就会以为声音被加快了变化速度。明明是功重放系统存在严重缺陷，反而被不知真相的未入门道者当成了优点。而那些不动装懂的胆机玩家经常发表用不同器材会有不同的播发速度外行话，从而被某些从事“枪手”职业的人士利用来误导蒙蔽学业不精的大众。
请记住，器件具有的转换速率只影响重放声音带宽，不会对声音的重放快慢产生影响。转换速率低，意味着高声频将被衰减，泛音会受影响。从器件特性上来看，大功率场效应管的开关速度在几十ns级，比大功率三级管要快至少1个数量级，完全可以做出几百KHz频响的功率放大器。由于实际上没有这个必要，一般只把频带上端做到50KHz～80KHz。使用大功率三级管制造功率放大器，用国产3DD6、3DD15大功率三级管制作的功率放大器频带上端仅能达到6KHz，而且输出功率在15W之内。到80年代中期，随便用当时最一般的进口集成功放，如HA1392双功放IC，频带上端就达到16KHz，输出功率也达到6W＋6W，以BTL方式推8欧喇叭可达12W。HA1392很好用，但有一个弱点，电源接反立即损坏。后来推出的TDA2030要求在正负电源端到输出中点反向并接二极管，主要作用就是避免电源接反时损坏IC。在TDA2030A推出后，集成功放的频带上端已达到150KHz，远远超过重放声音的要求。日本推出专用于音频功放的“三肯牌”大功率三级管后，用分离元件制作的功率放大器频带上端也已经远超过20KHz。在80年代，国产低频大功率三级管性能很差，虽然采用3AD型高频大功率三级管做功率放大器，频带上端能超过20KHz，但当时的高频大功率三级管只能输出0.5A电流，必须用多只并连使用，输出功率才能做大。而当时的国产高频大功率三级管价格很贵，正品在十几元以上。人们的月工资才50元左右，岂能玩的起。那时，高频大功率三级管主要是用在工厂设备中，如线切割机里的方波电脉冲电路，使用高频大功率三级管制作要用多达8块相同的板并联输出才能得到需要的4A电流！大功率场效应管正式推出后，我采用一只大功率场效应管就能输出更大的电流，而且波形更标准。设计要点是大功率场效应管有较大的结电容，需要有10mA的充放电流才能使之达到最高响应速度。而在制做音频功率发大器时，并未提供有足够的充放电流，才使它的频带上端只达到50KHz～80KHz。不是不能进一步提高，而是没有必要。如果需要输出10HKz方波电压的话，自然会采用相应的设计方式。简而言之，在额定输出状况下已经达到50KHz的正弦波，再提高频带上端毫无实际意义。决不会因为转换速率存在相差，就会使重放声音出现快慢区别。
NS公司的LM3886及其孪生双功放IC存在的问题是热保护误动作，具体反映为在输出信号中叠加上许多不规则的爆破“开花”杂波。以单一频率正弦波信号进行检测，用示波器观察可以发现输出的正弦波不再是清晰的曲线，而是在一到几个位置出现炸开的开花杂波，从喇叭可以听到明显的“嚓嚓”声。严重时波形一塌糊涂，“嚓嚓”声超过播放的声音只能关机。可惜98年做实验时没有把示波器上的观察图象拍成照片发表，才让NS公司的产品推销人员继续采用似是而非的自欺欺人方式蒙没有学好专业技术知识的大众上当。
LM3886推出已经有15年时间了，NS公司还不想办法研制出更好的功放IC，这是说不过去的事情。在90年代初还说的过去，那时非利普公司推出的TDA1514宣称能输出40W，实际连15W都超不过，超过就进行限制保护，而且是以关闭半波输出的方式使功耗降低下来。半波输出，喇叭还能发出声音，但很难听。LM3886比TDA1514表现要好，只要把散热器加巨大，或者做强制风冷或水冷处理，确保器件工作温度别升高超过60℃，LM3886即可正常工作，不发生热保护误动作。但是在SGS公司推出TDA7294系列产品功放之后，再叫人们这么干就不行了。保护功能再好，如果连起码的输出功率指标都达不到，又有何意义？

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2007/7/6 14:34:47

关于听感上的速度快慢误区
有人说LM3886的表现好在速度上，这乃是一个十分错误的理解。
须知道，在音源不变的情况下用不同功放进行重放，同一声音的播发速度都完全相同！人们在听觉上产生出的快慢不同感受，其实是因为失真程度不同，导致人体听觉神经处理起来的容易程度差异表现。请了解一点基本常识：人体听觉神经对和谐的声音处理起来很容易，对不和谐的声音处理起来比较困难。而对某些声音根本就不愿接受，例如用金属小勺刮搪瓷碗发出的声音，就会使人感觉如同牙齿要掉落的难受！人们不会去制作发出使人难受的乐器，能够发出使人难受声音的东西属于刑具或伤人的声音武器。所以，无论是木管乐，弓弦乐、铜管乐，还是打击乐，都是把使人感觉舒服作为创作目标。对和谐自然的习惯声音，人体听觉神经能轻松自如的处理，感觉上就显得慢。而对不和谐的刺激声音或似是而非的混浊声音，人体听觉神经首先是分辨那是什么物体发出的声音。当人体听觉神经系统长时间处于先要分辨出那是什么物体发出的声音状况下，就来不及处理听到的声音细节，于是声音的变化就超过人体的听觉神经反应速度，感觉上就会显得快。原本和谐自然的铜管乐或交响乐，由于重放失真严重或混进了杂乱“嚓嚓”声时，人体听觉神经系统就处于总是先要分辨出那是什么物体发出的声音状况下，来不及处理声音细节，于是就会以为声音被加快了变化速度。明明是功重放系统存在严重缺陷，反而被不知真相的未入门道者当成了优点。而那些不动装懂的胆机玩家经常发表用不同器材会有不同的播发速度外行话，从而被某些从事“枪手”职业的人士利用来误导蒙蔽学业不精的大众。
请记住，器件具有的转换速率只影响重放声音带宽，不会对声音的重放快慢产生影响。转换速率低，意味着高声频将被衰减，泛音会受影响。从器件特性上来看，大功率场效应管的开关速度在几十ns级，比大功率三级管要快至少1个数量级，完全可以做出几百KHz频响的功率放大器。由于实际上没有这个必要，一般只把频带上端做到50KHz～80KHz。使用大功率三级管制造功率放大器，用国产3DD6、3DD15大功率三级管制作的功率放大器频带上端仅能达到6KHz，而且输出功率在15W之内。到80年代中期，随便用当时最一般的进口集成功放，如HA1392双功放IC，频带上端就达到16KHz，输出功率也达到6W＋6W，以BTL方式推8欧喇叭可达12W。HA1392很好用，但有一个弱点，电源接反立即损坏。后来推出的TDA2030要求在正负电源端到输出中点反向并接二极管，主要作用就是避免电源接反时损坏IC。在TDA2030A推出后，集成功放的频带上端已达到150KHz，远远超过重放声音的要求。日本推出专用于音频功放的“三肯牌”大功率三级管后，用分离元件制作的功率放大器频带上端也已经远超过20KHz。在80年代，国产低频大功率三级管性能很差，虽然采用3AD型高频大功率三级管做功率放大器，频带上端能超过20KHz，但当时的高频大功率三级管只能输出0.5A电流，必须用多只并连使用，输出功率才能做大。而当时的国产高频大功率三级管价格很贵，正品在十几元以上。人们的月工资才50元左右，岂能玩的起。那时，高频大功率三级管主要是用在工厂设备中，如线切割机里的方波电脉冲电路，使用高频大功率三级管制作要用多达8块相同的板并联输出才能得到需要的4A电流！大功率场效应管正式推出后，我采用一只大功率场效应管就能输出更大的电流，而且波形更标准。设计要点是大功率场效应管有较大的结电容，需要有10mA的充放电流才能使之达到最高响应速度。而在制做音频功率发大器时，并未提供有足够的充放电流，才使它的频带上端只达到50KHz～80KHz。不是不能进一步提高，而是没有必要。如果需要输出10HKz方波电压的话，自然会采用相应的设计方式。简而言之，在额定输出状况下已经达到50KHz的正弦波，再提高频带上端毫无实际意义。决不会因为转换速率存在相差，就会使重放声音出现快慢区别。
NS公司的LM3886及其孪生双功放IC存在的问题是热保护误动作，具体反映为在输出信号中叠加上许多不规则的爆破“开花”杂波。以单一频率正弦波信号进行检测，用示波器观察可以发现输出的正弦波不再是清晰的曲线，而是在一到几个位置出现炸开的开花杂波，从喇叭可以听到明显的“嚓嚓”声。严重时波形一塌糊涂，“嚓嚓”声超过播放的声音只能关机。可惜98年做实验时没有把示波器上的观察图象拍成照片发表，才让NS公司的产品推销人员继续采用似是而非的自欺欺人方式蒙没有学好专业技术知识的大众上当。
LM3886推出已经有15年时间了，NS公司还不想办法研制出更好的功放IC，这是说不过去的事情。在90年代初还说的过去，那时非利普公司推出的TDA1514宣称能输出40W，实际连15W都超不过，超过就进行限制保护，而且是以关闭半波输出的方式使功耗降低下来。半波输出，喇叭还能发出声音，但很难听。LM3886比TDA1514表现要好，只要把散热器加巨大，或者做强制风冷或水冷处理，确保器件工作温度别升高超过60℃，LM3886即可正常工作，不发生热保护误动作。但是在SGS公司推出TDA7294系列产品功放之后，再叫人们这么干就不行了。保护功能再好，如果连起码的输出功率指标都达不到，又有何意义？
实验波形图见上效果图，有心者可以自己验证。千万别用错器件。

配合HIEND喇叭单元，电子分频的系统几乎就是“不妥协”的设计，比起那些所谓的HIEND铭器来要强得多。

再顶程老师！
168可能看不起这些“小”玩意，精华都不给？起码是一种无私的奉献呀。

后街男孩：
谢谢你的支持。其实加不加精在技术上没有意义。东西好不好，使用者自己最清楚。
这次介绍点理论基本知识。

对电子分频的二个误解概念进行纠正
1．采用分频器会产生位相移动，有人以为这会导致信号失真。
实验证明，人体听觉系统对各种音色的分辨，是以各组成频率信号的先后发出顺序和强度变化关系进行综合判别。在人体头部耳朵里，听觉细胞是一系列管径大小不同的共鸣腔，分别把受到声波震动刺激发生共鸣的听觉细胞产生的生物电流传递到与之连接的大脑具体部位去，大脑对不同的声音的处理是在几个区域进行。人们可以在国外最新出版的医学研究成果中，看到用仪器观察拍摄耳朵听觉细胞的工作原理影视资料。
由于不同频率的声波在空气中都是相同的传播速度，各种自然声音的组成频率信号先后发出顺序和强度变化关系将保持不变。故此在不同距离听到同一自然声的感受保持相同。只是各个频率的声波在空气中传播的衰减率不相同，高频率声波比低频率声波衰减程度大，因此需要根据听音距离对高音做相应地提升补偿，录音头也需要根据发声物的距离对高音做相应地提升补偿。在短距离下可以忽略衰减率不相同导致的差异，不必做补偿。
这表明人体听觉系统对声波位相不能分辨。要知道，即便从喇叭发出的声波没发生任何位相移动，在距离喇叭3.4米的位置处听音：100Hz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了1个周期360°，200Hz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了2个周期720°，… …，1KHz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了10个周期3600°，10KHz声波已经比刚从喇叭发出它的位相滞后了100个周期36000°；离开喇叭不同距离位置听音的各频率声波位相发生滞后的变化状况参见图①曲线。只要听音位置前后移动85mm，1KHz声波位相变化9°，10KHz声波位相变化90°；这意味着只要把头前后晃动一个巴掌的宽度距离，10KHz声波位相相对于1KHz声波的位相变化了81°；而把头前后晃动一个头部的前后直径距离，约等于二个巴掌的宽度距离，10KHz声波的位相相对于1KHz声波的位相变化了172°；人们实际聆听自然物发出的声音时，并没有因为位置距离发生几米变化就感到不一样。而用咪头把接受到的乐器声波电压信号放在示波器上观察，重复播放同一段信号，稍微改变咪头位置即可看到电压信号的波形位相发生了很大变化，但听到的声音没有任何不同。
在电子技术理论分析中，如果把声波信号做数学处理，采用傅氏变换，任何信号都可以分解成不同频率的连续正弦波所合成。即便是只有一个1mS宽度脉冲信号，也可以分解成若干不同频率的连续正弦波所合成，于是在数学关系上人体似乎应该能听见它。但人体对听到的声音信号存在各种判别阈值，低于判别阈值的声音将不能识别。以1KHz声波为例，人体至少要接受到2个周期信号才能对它作出识别，否则将判别为冲击噪音。所以，喇叭因惯性导致发出的声波滞后时间只要不超过2mS，就不影响人体对各个频率声音的识别。振动盆越重，反应动作就越慢。采用喇叭组合工作方式，可使喇叭发出的声波滞后时间控制在不影响听觉判别的要求之内。这便是对“群延时”的实际控制方式，它与电子分频无关。
两个同频率声波的位相只影响它们的合成波前进方向，波长远大于头部尺寸的200Hz以下低音，合成波前进方向会对皮肤产生压力变化，由皮肤判断声波的来自方向。200Hz～500Hz属于过度段。对波长远小于头部尺寸的8KHz以上高音，两个同频率声波已经不能在头部位置形成合成波，而是由左右耳朵根据听到听到的声音强度差别来判断声波的来自那个方向。对介于高、低两端之间的中音，两个同频率声波也要发生干涉。当播放一个单音频率的声音时，两个同频率声波产生的干涉峰谷位置（干涉条纹）会稳定呈现在空气中，只要改变耳朵位置就能感受出各空间位置的声音强度变化。当声波频率超过10KHz时，得用一只耳朵对着两个同频率声波的交汇区域，才能比较明显的感受到合成声波在各空间位置的声音强度变化。由于播放单频率中音时，两个同频率声波产生的干涉峰谷位置能通过耳朵感受出来，有人便以为在听不是单频率声波的自然声音时也能通过小量变换耳朵位置感受出强度上的明显不同。实际，自然声音中各个频率的信号在迅速变化，对应的声波干涉峰谷位置也在相应的发生迅速变化，从而在相当大的空间区域里呈现为均等的综合感受结果。所以，不要把播放某个单频率的听音感受与播放迅速变化的自然声音感受混为一谈。没有谁愿意长时间地聆听任何一个频率的单频率声音。

2．采用多单元喇叭组合工作，存在怎样使它们发出的声波合为一体的难题，于是有人把它当成电子分频的缺陷。
实际上，任何一个喇叭都具有一定的口径。假定振动体波源是理想化平面波源，人们可以根据波动理论把平面波源等效为无穷个子波源，按照波动衍射原理计算出一定距离位置接受到的声波强度分布状况。从光波的夫琅和费圆孔衍射分布图，很容易看清楚平面波源的孔经大小与波长对一定距离位置接受到的声波强度分布影响。参看图②,中间的圆亮斑称为零阶主极大区域，能量占到总输出能量的83.78%；第一个亮环斑称为一阶次极大，能量占总输出能量的7.22%；第二个亮环斑称为二阶次极大，能量占总输出能量的2.77%；第三个亮环斑称为三阶次极大，能量占总输出能量的1.46%；各个暗环为能量分布极小区，能量可作0对待。正中的圆亮斑区域即是所谓的有效辐射范围，能量分布从中心朝外逐渐降低，在圆亮斑的1/2直径处相对于中心强度降低一半，即－3dB处。波长恒定时，波源孔径越小，中间的圆亮斑直径越大；波源孔径恒定时，波长越小，中间的圆亮斑直径越大；因此，随着喇叭口径增大，高频率声波的辐射区域将减小。当然，可以在喇叭前面安装小孔板来扩展高频率声波的辐射区域，喷射式铝带高音喇叭就在前面安装了小孔板来扩展高频率声波的辐射区域。然而，任何一个喇叭都不可能把高、中、低音全部给予良好的播放，只能使用分别适合播放高、中、低音的多个喇叭分段负责播放才能把整个声频给予良好的播放，这与采用何种分频方式无关。采用分段播放，无非是几个喇叭各自确定的辐射区域不能完全对称的重叠，从而使共同的重叠区域有所减小。参看图②,假定高、中、低三个喇叭的声波圆亮斑区域相同，声波强度相对于中心下降一半的辐射夹角为10°，高音喇叭口径小放在中间可以使它与另两个的喇叭中心安装距离都约为100mm， 在2米距离位置处听音，高、中、低三个喇叭的声波辐射强度在3dB相差之内的重叠区域为0.34米。也就意味着在这个上下0.34米的空间区域里进行聆听，将不会感觉出高、中、低声音成份分别来自三个喇叭。在上下方向上有0.34米的聆听区域，任何人都可以不必把头部固定起来才能保持获得良好的听音效果。当中音喇叭和高音喇叭采用球顶振动膜时，其辐射范围会比同口径平膜的辐射范围大得多，夫琅和费球形圆孔衍射的计算公式更复杂，但结果也是类似的分布图。在高、中、低三个喇叭的声波强度相对于中心下降一半的辐射夹角扩大为30°时，高音喇叭与另两个的喇叭中心安装距离都约为100mm， 在2米距离位置处听音，高、中、低三个喇叭的声波辐射强度在3dB相差之内的重叠区域变为0.85米。而在原先0.34米的聆听区域里，高、中、低三个喇叭的声波辐射强度在变化可控制在相差小于1.5dB 之内。

人们需要分辨清楚，采用电子分频方式制作音响系统，并不是要解决喇叭组合所带来的聆听区域相对于单喇叭被减小的缺陷。那属于怎样研制出更好的喇叭课题。还有像音箱表面对喇叭发出的声波反射造成的不良影响，即所谓的隔板问题，也与采用何种分频方式制作音响系统无关。本属于怎样设计音箱所考虑的事情，不应该扯到电子分频里来。而且解决隔板问题的方案很简单，就是在喇叭安装箱面上作吸音处理。可以在音箱网罩上按照喇叭位置作出几个相应的锥形孔，锥形孔外的填入吸音棉。网罩由条状筋连接支撑，外表面为小圆弧，从喇叭发出的声波要经过网罩上填入的吸音棉才能返回到箱体表面，经过吸音棉两次吸音后的箱体表面反射声波已经被率减掉大部分能量，不能对喇叭发出的直达波形成影响。无非是要开塑料模具才能制造出需要的音箱网罩，大规模生产的工厂都不采用木板制作音箱网罩，所以算不上问题。不用音箱网罩者，直接在喇叭安装箱面贴一层厚度约8mm的工业毛毡或碳纤维毡，都能将超过200Hz的箱体表面反射声波吸收掉。毛毡或碳纤维毡表面都不光滑，加一个小孔金属网罩可以明显改善视觉效果。结果无非是怎么才能把箱体表面做漂亮！又要箱体表面光滑好看，又要避免箱体表面反射声影响喇叭发出的直达波，才去考虑做曲面结构的箱体表面。但总不能把房间内使用的家具表面都做成弧形表面吧？如果要把听音房间内也做好消音处理，投资在它上面的费用会大大超过音响电器的制作成本。

下次介绍电子分频电路元件参数的确定方法，这次先发相关曲线图片给大家参考。理论基础好的人在弄清楚前面介绍的内容后，基本上已经明白设计电子分频电路是十分简单的工作，真正的设计要点是采用仪器进行验证调试的方法。这属于具体的设计制作工艺，对工厂属于保密技术。为了达到保密目的，靠它吃饭的知情人回故意制造似是而非的悬虚“理论”把大众误导进陷井里。其结果就是要达到大众都不敢去做，只能卖厂家生产的东西。

我也喜欢用用球顶中音，T&T 的DM250。低音用的是飞乐的10吋橡皮边玻纤。高音是T&T H600Q，不知算不算合理呢？

一直想玩电子分频，可是IC功放的结构我都不喜欢，JEF互补输入、共源共基、全对称全互补、纯直流输出，这些电路结构好象都跟IC功放无缘，用分立的作电子分频又复杂过头了。

顶一野