杂谈音箱系统的功率分频、电子分频、DSP分频还有监听音箱 [复制链接]

“近几年也设计过一些音箱，总的经验是能用功率分频解决的问题就尽量用功率分频，如果非要用电子分频的话，能用模拟电子分频解决的问题就不要轻易动用DSP数字分频”。
请教楼主，你为何首推功率分频，而不是选电子分频？

在“中国音响DIY论坛”上看到一篇谈论各种分频方式的文章，贴上来补充一下楼主所讲的内容；http://bbs.hifidiy.net/thread-1259144-1-2.html

辨别Hi-End音箱真伪之——绕过分频器的坑

高保真音响
原创3月14日
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本文分频器专指功率分频器而非信号分频器（也叫电子分频器）。功率分频器分布在功率放大器之后，扬声器单元之前，属于扬声器系统的一部分子系统。信号分频器或电子分频器分布在功率放大器之前，属于音响系统的前级放大信号分流子系统。功率分频器是将功率放大电流分流提供给扬声器，所以它必须能承载功率放大器输出的能量并为扬声器提供无损电场条件。

电子分频的尴尬

如果从原理上看，较功率分频器失真更低的是电子分频器。但在实际应用中，由于电子分频器元器件及其工艺，以及相对应的功率放大器品质控制存在诸多问题：一是电子分频器负载的是弱电信号，元器件及其设计与做功工艺稍有不当，其产生的恶劣影响会被后一级的功率放大器放大几十倍；二是采用几段分频就必须对应几个功率放大器，成本剧增；三是凡装置电子分频器的音箱（有源音箱）是不能换置功放的，这使用户没有更多的选择；四是还要看到：如果扬声器单元本身素质不高，频率响应特性不佳，可以通过电子分频的带阻器等方式调整扬声器频响特性曲线而使音响效果能达到很平坦。但是这种方法毕竟是将一个正确的信号变成不正确的信号来实现的，即把来自于音源原值信号处理成变形的信号后再由功率放大器放大，这使音箱曲线平坦了，但也使原值信号损毁了。这是典型的“削足适履”。所以大多数电子分频的有源音箱（包括所谓监听音箱）听起来总是不自然，原因很可能是因为削足适履。上述一二三四表明了大多数Hi-End音箱不采用电子分频的原因。

“改善”误区

人们长期以来对分频器有个极其错误的解读：认为品质好的电容、电感、电阻会改善声音的品质。这种认为错在哪里呢？错就错在“改善”二字。“改善”两个字中，要“改”才能“善”。其中“改”就错了：只要有所“改”，就必然有所“变”，其“变”未必就是“善”。“改”就是没有忠于信号原值，就是用牺牲原值的代价换取耳朵主观之“善”（好听），这不是掩耳盗铃吗？

本着“改”的目的未必能“善”。其中，用电容来改的太多，被较为普遍地应用于当下所谓Hi-End音箱。尤其是采用德国某著名品牌电容。这个品牌的电容并不是因为高保真性能而著名，而是因高染色著名。只要分频器采用该电容，音色立刻变了，谐波成分多了很多，几乎更多的是电容谐振的音色。对于重放音乐中千变万化的音色，到这里就变成一成不变的音色，可以说大大地降低了音乐重放的真实性。所以，未必是“善”。

用分频器来“改善”音质的做法都是错误的，实际上就是用分频器来染色而已。如果一个产品从技术到品质都是自信的，哪里还需要分频器来染色呢？唯有保持重放音乐原味的做法才是Hi-End技术之道。除非你的系统很烂，不需要高保真，只需要“装保真”。

至于功率分频器，“装保真”的就层出不穷了。

电容骗子

就拿分频器常用的无极电容来说吧。它是用金属薄膜间隔绝缘薄膜卷绕，并在卷绕轴向两端焊接电极板，电极板上焊接引脚做成的。

所卷绕的薄膜都存在寄生电感（ESL）与电磁波互相感应。容量大的电容寄生电感越大。而且寄生电感与电容本身呈串联关系，其与电磁波互感混合就产生了电容自谐振。这种电容自谐振产生的噪音也叫颤噪音。它会叠加进功率信号中，形成声染色。如果卷绕不够紧密，自谐振的幅度就越大；电容器的物理尺寸越大，自谐振点频率越低。

比如德国某金银箔油浸0.1μF电容（耐压1000V），用在音箱分频器上并非绝对保真。



油浸工艺是工业机器大功率使用降温的工艺，降温可以保持容值稳定且更耐压。油浸电容的制造要求在金属膜卷绕之间留有缝隙，没有缝隙就不能油浸。缝隙越大损耗角越大，电容自谐振（颤噪效应）就越大，颤噪效应就会叠加在功率信号中，改变原值信号的染色程度就越高。

这种电容是根本不能用于音箱分频器的。它有意夸大电容的自谐振波，让其叠加在功率信号中，实则金玉其外，败絮其中。这种电容更多地是让人听到电容的染色声，而且，使千变万化的音乐音色变成了单一的电容音色。这完全是用“商道”替代高保真的技术之道。

进一步说，它标称1000V耐压，能耐压1000V就需要油浸降温，这种电容通电后用耳朵贴近就能听见嗡嗡声。

再进一步讲，耐压高虽有利于承载高电压功率输出，但是电容制造时其介电常数与面积就要相应提高，而介电常数与绝缘介质厚度相应，如果绝缘介质加厚与面积增大，损耗角值就会随之加大，其结果对电容自谐振颤噪音有放大作用，会形成更严重的声染色。这也许就是发烧友说电容越“高级”声染色更严重的原因。

这种所谓“改善”音质的电容多数是天价。所起到的作用就是“装保真”。遗憾的是这种所谓天价电容还被较多号称Hi-End音箱的分频器使用。但这种应用，表明其保真价值已经很低了。

用商业价值替换产品性能的很多。说实在，业界若有10%的音箱厂家是冲着人类健康而来、冲着文化传播而来已经是人类的万幸了。遗憾的是绝大多数音箱生产商，是为了银子而来，所以可以对声学技术不敬，对自己从事的职业不敬，对消费者不敬。比尔盖茨就买的是噪音最大、失真最大的音箱。除非消费者个个都是合格的发烧友，那么“装保真”的产品以及以商业价值替代技术价值的音箱就卖不出去，厂商才会从根本上尊重职业、尊重科学、尊重技术、尊重消费者。

染色电容用到低端音箱无所谓，但是号称做的是Hi-Fi或者Hi-End，就必须将技术应用于高保真而非“装保真”上。否则，你就是骗子。

中国音响DIY论坛上的这篇文章的后半部分在前面的帖子里没贴全,补充一下:

绕线电感

在Hi-End音箱领域是不能采用铜丝绕线电感与磁芯电感的。磁芯电感容易产生磁饱和，造成滤波移频或阻值爆升，很容易电流失真。大家都知道，不多说。

为什么说Hi-End音箱不能采用铜丝绕线电感呢？



绕线电感

第一，热效应。铜线圈电感（包括空心电感）采用的是漆包铜线，铜线外表涂覆一层很薄很薄的绝缘介质——漆（俗称）：按绝缘材料耐热温度等级:Y(90℃)，A(105℃)，E(120℃)，B(130℃)，F(155℃)，H(180℃)，V(180℃以上)，其E、B级漆包线主要品种是缩醛、聚氨酯和聚酯三类，F、H级漆包线主要品种有聚酯亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯-酰胺亚胺等类。这层“漆”在额定温度下可以正常绝缘，如果超过额定温度，漆膜就会软化成粘流态——就像糖浆一样流动。铜线与铜线之间是有一定应力或压力的（金属的弹性造成相互的挤压），如果漆膜处于粘流态，则受压力的漆包线之间的漆膜会因压力而导致漆膜被压迫向其他方向流动，导致绝缘层变薄，从而导致绝缘性能下降。如果温度再次下降，漆膜又从粘流态恢复到高弹态，再恢复到玻璃态，从而恢复绝缘性能。如果恢复中漆膜流态没有回到原来的位置，绝缘就彻底失效，导线之间接触短路，电感就会被击穿。

电感也称低通，就是将较高频率电流阻挡住，让较低频率电流通过。所以电感器也是一个电阻器，即通过把电能转换成热能，从而阻挡较高频率电流通过。因此，电感器的热承受能力一定要很强。

第二，趋肤效应。不光是电感功能性质决定了它会发热，它的材料形状——圆截面导体也会导致较多的趋肤效应令其发热。

当交变电流通过导体时，电流集中在导体表面流过，这种现象叫趋肤效应。圆截面积的导体，也就是铜线圈电感的铜丝，最容易产生趋肤效应。随着电压、频率的升高，导体截面积中心往边沿扩散的阻值也升高，中心部位到边沿电流通过量越小，直至电流全部跑到导体表皮。这种情形下已经发生功率失真了。

第三，微短路效应。漆包线严格说，在额定绝缘状态上其绝缘水平也是不高的。绝缘层太薄，介电常数低，对电荷的束缚有限。如果绕线之间过于疏松电阻会很高，如果绕线之间过于紧密绝缘又不佳。所以，通常绕线电感都处于微短路状态。

第四，等效电容分布效应。虽然空心绕线电感由于没有了骨架而减少了介质损耗，对电感品质因素Q（感抗XL与其等效的电阻的比值）的提高有好处，但是任何电感线圈，匝与匝之间、层与层之间，都存在一定的电容，这些电容称为电感线圈的分布电容。若将这些分布电容综合在一起，就成为一个与电感线圈并联的等效电容。分布电容的存在使线圈的Q值降低，从而性能的稳定性变差。正是基于此，圆截面积的铜线导体由于是“圆”，相对如箔带式绕线电感每一股的表体面积为最大值，也就相当于最大程度地“放大”等效电容分布效应，不可能获得一个理想的品质因素。

第五，电磁波效应。任何电导体一旦电流通过都会产生电磁辐射（电与磁本声就是一家人），电磁波对导体自身的作用叫“自感”；电感器绕制在一起的导体虽然是一根线，但是匝与匝之间，层与层之间紧密挨着，临近的圈层导体会受到电磁波的相互作用叫“互感”。电感靠这个原理工作，但同时电磁波作用下又会扰乱电流通过所建立的电场。电感器对于Hi-End技术而言是一个非常矛盾的器件。为什么通常功放等电子器件使用变压器时要加装屏蔽罩，就是为了避免线圈产生强烈的电磁辐射干扰其它部件正常工作。电磁波辐射会形成磁波共振，使功率放大器正常输出的电流信号得到变性，再把这种变性电流经由扬声器线圈通过回路反馈给功放，磁波共振引起的声染色就严重了。所有线圈器件都有这个问题：电磁波效应。

而电磁波共振引起的声染色，相比较而言，线绕电感比箔带式绕制电感要严重得多。道理如上，圆截面积的导体是用导体最大表体面积产生的电磁辐射来互感的，电磁辐射自感与互感同时最大化。

也就是说，这类电感一通电即失真。所以说Hi-End音箱不能采用铜丝绕线电感。无论是空心的、骨架的、还是磁芯的。

电阻的缺陷

包括当前号称Hi-End音箱在内的分频器，普遍采用单个电阻器以串联或并联方式在分频网络中进行电流衰减或电路补偿，这种方式的技术缺陷也会因趋肤效应而降低分频器的电学质量。

音箱分频器常用电阻器都是无感水泥电阻。



这是当前普遍采用的水泥电阻结构。其中，A型的引脚太细，φ0.6~0.8mm，容易产生趋肤效应。水泥电阻的优点是体积大，易散热，能承受较大功率。所以被音箱分频器广泛使用。但是精密度差（±5%~20%）、稳定性差，这就带来音乐重放细节的损耗。尤其是随频率升高、功率升高时，引脚所产生的趋肤效应，使传输电流损耗较大，引起失真。

从听感上讲，水泥电阻器的线性很差。也就说其导电过程中时常处于脉冲状态，就像数字功放的开关频率特性一样，高频听起来嘈杂。而恰好电阻器应用于分频器大多都是处理较高频段的电流衰减。因此，类似电阻器用于Hi-End音箱分频器是不适宜的。

文章节选自《高保真音响》杂志2017年第2期

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高保真音响杂志

微信号：HighFidelity

运营人员： 冯玉鹏 MZ014

楼主的贴文与中国音响DIY论坛上的文章一道可以说是最全面地深挖了目前广泛使用的功率分频、模拟电子分频、数字电子分频中“理论上”可能存在的“缺陷”不足，对于其中出于“理论”猜测而没有作实际分析的有关功率分频器中的电感问题的描述，本人在一开始就不愿将其贴上来。
以前有句话说得很对，就是要“理论联系实际”，当时我初看文章中说音箱中的功率分频电感线圈会由于发热而导致铜线外表绝缘漆熔化，通常家用音箱上的分频器电感线圈中的漆包线直径最小都有1.2毫米，按照电工安全标准，可以长时间安全通过5.6安培大的平均电流，完全不会出现过热现象，这篇文章的作者完全是出于“深抠”功率分频器可能存在的理论缺陷的心态，而不顾实际情况写出来的一个段落。

功率分频器里的电感线圈铜线的交流电电流的“趋肤”效应，还有就是同样在电阻器引线上的交流电电流的“趋肤”效应，文章中也是煞有其事地拿来大说一通，犯了之前夸大分频器电感线圈铜线的“热效应”一样的错误。
作者犯错误的原因是没有作定量的分析就跟据“理论”存在，乱下“热效应和“趋肤”效应之罪的轻率结论，把好端端的科学用错了地方，让科学真理放了空炮，其后果还会误导一些不太了解电工学的烧友们误以为科学在发烧中没用，败坏了科学的名声，实际上是作者犯了认识事物方法的错误问题，也就是没有按”质变由量变引起“的原理来认识问题，分析问题和给事物定性的“哲学”错误。
说到趋肤效应的量的问题，本人曾经按电磁学中交流电流在圆柱形导线中分布的公式，用积分的方法计算出当20千周的交流电通过时，导线上的纯电阻效应比直流电时增大了60%，通常音频在10千周以上频率所占的比列很小，再加上分频器电感线圈本身的电阻数值已经很小，这60%的电阻值增量在输送大功率电信号的喇叭线路中起到的破坏作用微乎其微，因此就不象作者那样值得拿出来讨论一番。

关于电感线圈的电容效应的“危害”，文章作者应当先通过实际的测试，待拿到足够高的电容数据后再来说明绕线电感中存在“高的电容效应”危害，不应当这样先入为主地乱下“危害”结论。
这个关于电感中“电容效应”危害的描述也是犯了主官胡思乱想，缺乏依据妄下结论的认识事物的错误

最近中国音响DIY论坛上有人跟贴说这篇来自《高保真音响》杂志里的文章作者是一位卖全频音箱喇叭的商家写的，还是屁股决定脑袋的规律在起作用，为了买产品，就把对立面的产品用捕风捉影的方式“深揭狠批”了一番，动机不纯呐！！

枪文中对于自己不喜欢的功率分频器采用了偷换概念的手法来抹黑全频音箱的竞争者分频音箱，即把功率分频器中存在的“电感线圈热效应”，“电感线圈集肤效应”，“电感线圈电容效应”，“电感线圈发射电磁波效应”等不利因素夸大为危害性，对于科学素养不高的消费者就很有欺骗性，在有科学素养的读者中，看作者拿不出该类不利因素的定量数据来支持自己的结论时，一眼就能看出作者是在乱下结论。

这个dsp电子分频前级怎么样？http://www.tonewinner.com/goods.php?id=571 zsh88 发表于 2017/11/20 12:17:43

关于电子分频的论述有很多资料，其中就有楼主的关于“做分频应当首先选择功率分频的方式”的结论，认为电子分频的效果不如功率分频。

电子分频的方式在目前看来与功率分频方式相比要全面落后,功率分频可以轻而易举地达到使音箱的声压,声相位,音箱交流电阻抗一致,根据许多实践经验这样的音箱音质才最完美,听音时音场层次分明,脱箱感好,而且只需用一台功放推动.
电子分频最大的两个问题,前面已说过,其一是它处理的是弱信号,使用的电子零部件稍微有质量暇疵就会造成最后极大的失真,第二是目前的晶体管类型的电子元件都存在结电容,这个结电容会形成电信号的正反馈严重污染电信号,电子分频可以用调试的方法使各喇叭的声压一致,但无法使声相位一致,还有就是要用数台不同的功放,有几个分频就需要用几台不同的功放