1、第7章音频重放设备第第7章音频重放设备章音频重放设备7.1 音频重放设备基础知识音频重放设备基础知识 实训实训12 扬声器的频响测试扬声器的频响测试 7.2 音频重放设备相关知识音频重放设备相关知识 7.3 音频重放设备拓展知识音频重放设备拓展知识 第7章音频重放设备7.1音频重放设备基础知识音频重放设备基础知识 7.1.1音频重放设备的种类与特点音频重放设备的种类与特点对于音响设备而言，音频重放设备的主要功能是还原立体声，同时提供一定的声功率，使聆听者具有空间感、临场感的主观感觉。音频重放设备可分为无源和有源两大类。有源设备是指在工作状态下不需要向它提供电源，只需提供电信号；有源设备是指在工
2、作状态下不但要向它提供电信号，还要提供合适的电源。在同档次的前提下，后者的各项性能指标优于前者。第7章音频重放设备7.1.2耳机耳机1.耳机的分类耳机的分类耳机是将电能转换为声能的换能器件，主要用于自己聆听而不致影响他人，适用于嘈杂的环境中。大多数耳机只需少量的功率（50300mW）就能产生很强的声音。立体声耳机可以更好地再现音乐立体感，优质立体声耳机的放声音质已明显超过了扬声器的放声效果。耳机有多种分类方法，例如：按对声音的封闭程度不同可分为密闭式、开放式和半开放式。第7章音频重放设备按阻抗高低可分为低阻式(810)、中阻式(2050)和高阻式(6002000)。按佩戴方式可分为头戴式(简称
3、耳机)和插入式(简称耳塞机、耳筒机或导管耳机)。按换能方式可分为电动式、静电式、电动静电式、驻极体式、高分子压电式等。不同类型的耳机其特点也各不相同，例如电动式耳机具有灵敏度高、高频特性较好、振膜位移大、可承受较大功率等优点，它的输入阻抗较低，不需进行阻抗变换，但它的低频特性稍差。第7章音频重放设备2.耳机的性能要求耳机的性能要求耳机的最大优势是适合对立体声的聆听，聆听环境对它的影响很小，聆听自由度和人性化程度很高。因此，对高保真重放耳机，除要求其具有重放质量好、抗干扰性能强、瞬态特性好、重量轻、性价比高外，还必须满足如下基本要求：(1)输出声压频率特性在宽频率范围内应是平直的，要求有50Hz
4、10kHz范围内3dB的特性。(2)最大输出声压级要高，失真度要小。其中最大输出声压级应在110115dB，这时的谐波失真应不大于5，而且只需输入很小的功率(如100mW左右)就可以得到很高的声压。(3)音量可以由自己选择，不受外界限制。(4)左右耳机单元的特性差要小。要求在50Hz10kHz范围内不一致性不大于2dB。第7章音频重放设备3.耳机的结构和工作特性耳机的结构和工作特性耳机的种类虽然很多，但结构基本相同，主要由扬声器、吸声垫、保护罩、耳垫、外壳、头带、耳机插头和外壳等主要部件组成。扬声器是耳机放音的基本驱动单元，它的质量决定了耳机的频率响应、灵敏度、失真度等特性指标。耳垫是耳机的重
5、要组成部分，其作用是利用头带的压力将左右两个耳机单元与人耳相接触，防止低声频的频率特性下降，防止外部噪声侵入。常用的耳垫有两种，一是压在耳壳上使用的耳垫，二是将人耳全部包围起来使用的耳罩。第7章音频重放设备头带一般是成型的不锈钢带，其作用是提供合适的压力将耳机贴在人耳上，另外还可以调节其长短以适合佩戴。吸声垫一般是毛毡材料，主要作用是阻止后声波引起的“声短路”现象。耳机插头可分为立体声和单声道两种，其作用是实现与驱动电路的连接和信号的有效传输。第7章音频重放设备7.1.3扬声器扬声器1.扬声器的分类扬声器的分类扬声器的分类有多种方式，例如：按换能的方式可分为电动（动圈）式、电磁式、静电式、压电
6、式、数字式等。按工作的频带可分为高频扬声器（最佳工作频率高于5kHz）、中频扬声器（最佳工作频率为300Hz5kHz）、低频扬声器（最佳工作频率低于120Hz）及全频扬声器（最佳工作频率为55Hz16kHz）。第7章音频重放设备按扬声器振膜的形状，可分为锥形、球顶形及平板形扬声器。按扬声器振动膜(盆)的制作材料可分为纸盆、碳纤维盆、PP盆、玻璃纤维盆、防弹布盆、钛膜及丝绸扬声器。按扬声器膜边缘使用的材料可分为纸边、布边、橡皮边及泡沫边扬声器。按采用的磁性材料可分为永磁（铝镍钴合金）和恒磁（钡铁氧体）扬声器。尽管扬声器的种类很多，但在目前的家用音响设备和专业音响设备中，主要使用的是电动式扬声器。
7、第7章音频重放设备2.扬声器的结构与工作原理扬声器的结构与工作原理1）电动式扬声器电动式扬声器又称动圈式扬声器，主要由振动系统、磁路系统和支撑辅助系统三大部分组成，其结构如图71所示。图71电动式扬声器的结构 第7章音频重放设备振动系统由音圈、锥盆（振膜）、定位支片等组成；磁路系统由磁体、上导磁夹板、下导磁夹板、导磁柱组成；支撑辅助系统由盆架、折环、防尘罩等组成，起着连接、支持和固定的作用。锥盆通常呈圆锥形或椭圆锥形，厚度为0.10.5mm。中心部分与可运动的音圈连接，音圈的圈数通常有数十圈，处在磁路的磁缝隙间。支持锥盆的是锥盆外缘的折环，支持音圈的是中心部分的定位支片，锥盆和音圈只能沿轴向运
8、动。第7章音频重放设备当处于磁隙中的音圈流过电流时，音圈就受到一个与磁力线相切方向的力的作用。若通过音圈的电流为正弦变化的音频电流，则音圈就受到一个大小与音圈电流成正比、方向随音频电流变化而变化的力，从而产生振动。锥盆在音圈的带动下随之产生振动，使周围的气压产生变化，从而向周围空间幅射声波，实现了电/声能量转换。第7章音频重放设备2）球顶式扬声器球顶式扬声器的结构和工作原理与电动式扬声器类似，但它的振膜为半球形，这样对加宽声音辐射面有利，从而使扬声器的指向性宽。球顶振膜与音圈直接相连，不需要定芯等装置，通常作为中、高音扬声器使用，但其效率一般较低。3）压电式扬声器压电（陶瓷）式扬声器是利用压电
9、材料的逆效应工作的扬声器。当音频电压加在压电片上时，压电片遵循“反压电效应”而产生机械形变，机械形变的规律与音频电压相对应。压电片的机械形变推动振膜作相应的振动，从而将声音向空中辐射。压电式扬声器的灵敏度主要依赖于压电陶瓷片的机电转换系数，频响一般为300400Hz。它是目前生产最方便，价格最便宜的一种扬声器。第7章音频重放设备3.扬声器的性能要求扬声器的性能要求1）频率响应扬声器的频率响应（简称频响）是指在重放时所能达到的频率范围，一般要求在频响范围内的不平坦度小于10dB。一般振膜的直径越大，重放的低频效果越好。2）标称阻抗扬声器的标称阻抗又称为额定阻抗，其实就是音圈的阻抗，它随信号频率的
10、变化而变化，所以是非线性的。扬声器标注的阻抗通常用1kHz（口径小于90mm）或400Hz（口径大于90mm）的测试信号进行测量，一般有4、8、16、32等几种。音圈的直流电阻小于标称阻抗，约为0.80.9倍。第7章音频重放设备3）灵敏度灵敏度是表示扬声器电/声转换的效率，是指在给扬声器输入额定频率为1W的电功率时，在参考轴上离参考点1m处产生的声压值。灵敏度越高，扬声器对音频信号中的细节响应越明显，即保真性越好。一般要求灵敏度应大于85dB/W。4）额定功率额定功率即为标称功率，它表示扬声器在长时间（国际规定为100h）工作时允许承受的输入功率。扬声器的标称功率是允许输入最大功率的1/31/
11、2。第7章音频重放设备5）非线性失真非线性失真指扬声器在放音时出现了输入信号中没有的频率成分。非线性失真包括谐波失真、互调失真和瞬态失真等。目前主要考虑谐波失真，一般要求失真系数不大于1%2%。6）指向性指向性就是扬声器在不同方向上的声辐射特性。通常，工作频率越高，指向特性越窄。另外，扬声器的口径越大，指向特性越窄。第7章音频重放设备7.1.4音箱音箱1.音箱的作用音箱的作用音箱就是将扬声器与音箱的箱体配合，实现高保真重放声音的设备。其主要作用有三个，一是消除“声短路”现象，利用箱体的障板作用对箱体内反相的声波进行适当的处理，给扬声器发声提供一个正常的路径，使低频声波更有效地传播；二是消除“声
12、共振”现象，即利用箱体的声阻抗作用消除声波的共振频率与扬声器振膜的谐振频率发生共振时将出现明显的失真；三是实现有较宽的放音频率范围，其措施是将两个或多个不同频率范围的扬声器，通过分频网络进行合理的组合。第7章音频重放设备2.音箱的基本结构及分类音箱的基本结构及分类1）基本结构音箱主要由扬声器、分频器、信号输入接线柱及内附的吸音材料组成。把高、中、低音扬声器组装在专门设计的箱体内，并且经过分频电路将高、中、低频信号分别送至相应的扬声器进行重放，就组成了音箱。在音箱内填充的吸音材料又称为阻尼材料，其主要作用是抑制低音扬声器在播放大动态信号时产生的谐振，同时改变箱体内空气的弹性。阻尼材料的品种较多，
13、一般有专用吸声棉、玻璃棉、毛毡、泡沫塑料及海绵等。扬声器安装在音箱内后，可以利用音箱内部的声音的传播特性，扩展扬声器低频重放范围，使重放声产生较宏大的声场。第7章音频重放设备2）音箱的分类音箱的种类很多，分类方法各不相同。按分频方式可分为单扬声器音箱、二分频音箱、三分频音箱、四分频音箱、多分频音箱及超低音音箱(低音炮)等。按用途及性能可分为落地式音箱、书架式音箱、有源音箱、环绕音箱、监听音箱、影剧院用音箱及舞台用音箱等。按内部结构可分为密闭式、倒相式、迷宫式、前置号筒式、空纸盆式、对称式、克尔顿式及哑铃式音箱等。第7章音频重放设备图72常见音箱的结构 第7章音频重放设备3.常见音箱的工作原理常
14、见音箱的工作原理1）密闭式音箱密闭式音箱是指将扬声器安装在一个完全封闭的箱体中，用箱体将扬声器前后的声辐射隔开，以防止声短路。密闭式音箱内的空气对于扬声器来说好比是一个弹簧，从而改善了扬声器的低频响应。但是，由于箱体中的空气与外界隔绝，振膜的推动会使它产生反复的压缩、膨胀过程。因此，箱体深、宽、高尺寸的比例有严格的要求（1 1.41 1.618），而且材料、工艺的要求也很严格，各部分如不具有相当的强度，就容易产生箱板振动而影响特性。密闭式音箱的特点是结构简单，重放声音的失真低，阻尼大，但效率较低，低频特性由音箱容积和所用扬声器共同决定。第7章音频重放设备2）倒相式音箱倒相式音箱又称低频反射式音
15、箱。其特点是在音箱的面板上安装了一个倒相管（导声管），当扬声器工作时，其背后辐射出的声波经过倒相管后辐射到前方，与扬声器前面的声波相叠加，然后共同向前辐射，使低频效果增强。因此，倒相式音箱的声音传输效率高于封闭式音箱。倒相式音箱的特点是可以利用箱体和管道的共振，在扬声器的声压不变的情况下，扩展低频，与相同容积的封闭式音箱相比，其低声频下限频率可降低0.6倍。另外，倒相式音箱和重放同一频率的密闭式音箱相比，其体积比密闭式音箱小70%，因此倒相式音箱是一种用较小箱体就可以重放较丰富低音的音箱，但倒相式音箱的瞬态特性较密闭式音箱的差，且结构比封闭式音箱复杂。第7章音频重放设备3）空纸盆音箱空纸盆音箱
16、又称无源辐射音箱或牵动纸盆音箱。它是在倒相式音箱的基础上发展起来的放音系统。它由一个扬声器和空纸盆组成，空纸盆代替了倒相式音箱的倒相管的位置。空纸盆音箱的工作原理是利用了扬声器纸盆振动后，箱内空气的弹簧作用使空纸盆振动，与扬声器形成共振。倒相式音箱在工作时空气会不断地从倒相管中排出和吸进，而空纸盆音箱在扬声器工作时，空纸盆会顺箱体内空气的变化而进行前后移动，箱体内的空气并不泄漏出去，因此空纸盆音箱的灵敏度较高。同时，空纸盆音箱不像倒相式音箱那样，由于倒相管空气大量地进出容易产生共振而出现驻波。在较低频段工作时，空纸盆音箱接近于密闭式音箱的工作状态，因而可以有效地减小扬声器的振动幅度。第7章音频
17、重放设备4）对称式音箱对称式音箱是密闭式音箱由于各种原因而不能做到小型化时采用的一种加强音箱对空气的振动力度的音箱。它是利用指数形开口的障板来增强低频声波的。同时，它是将两只扬声器重叠安装在一起，当音频信号输入时，两个扬声器进行同相振动，因此重放时对空气的振动力度增加，其低频效果和较大容积的音箱的重放效果一样。但在实际的重放试听时，感觉重放声的声像定位略差。第7章音频重放设备5）迷宫式音箱迷宫式音箱顾名思义是其内部的结构较为复杂，好似迷宫一样，使扬声器后面所发出的声波经过一段长的曲径后再从前面辐射出去。迷宫式音箱是在扬声器的后面利用具有吸声作用的隔板作为声学导管，该导管的长度为重放时低频波长的
18、1/2，使导管的开口处的声波辐射与扬声器向前辐射的声波相叠加，从而使音箱的声波的辐射得到了增强。但是，如果导管的长度为低频波长的1/4时，也会产生逆共振现象。第7章音频重放设备6）克尔顿音箱克尔顿音箱是由美国人发明的，它是将一只低音扬声器安装于箱体内，低频声音的传输经过了若干个小孔，相当于给低频部分加装了一个带通滤波器。这种音箱的工作频段选择在扬声器的低频下限频率处，能够进一步展宽低频重放效果。7）哑铃式音箱传统的三分频音箱的扬声器安装时由上至下分别为高音、中音和低音扬声器，因而会出现各种频率音源的重放声高度不一致的现象，当欣赏者靠近音箱时会产生一种各种音源频率的分离感。第7章音频重放设备哑铃
19、式音箱则较好地解决了上述问题。它采用二分频完全对称的形式，两只低音单元扬声器的型号一样，采用并联或串联连接，重放时两只低音单元的振幅及相位完全一样。在两只低音单元的中间安装了一只高音扬声器，这样在重放时所产生的声源位置定位于两只低音单元的对称点上，即高音单元的位置。哑铃式音箱在大动态信号工作时的非线性失真较小。由于低音单元采用并联或串联接法，因此在一定的输入功率时，与普通的音箱相比，其扬声器的振幅只有普通音箱扬声器的1/2，所以它可以承受较大的输入功率。同时，哑铃式音箱的重放声的低频力度感较好。第7章音频重放设备4.家庭影院系统中的音箱配置家庭影院系统中的音箱配置为了使家庭影院重放的整体声场具
20、有逼真的临场感，一般通过多个声道进行重放，这样就需要由多个不同的音箱来组成音箱系统。家庭影院系统中一般包括主声道音箱、中置音箱、环绕音箱和超重低音音箱。1）主声道音箱在家庭影院的音箱系统中，位于前方左、右的两只主声道音箱在重放的声场中担任了主声场的角色，它主要表现了整个声场的宏大、深度及规模。由于左、右主声道的声场包含了整个重放声场中的信号，因此要求左、右主声道的音箱，能够重现全部频率的宽度，具有较好的频谱特性，并提供足够的声功率输出，以保证达到一定的响度，而且还应具有较低的失真。第7章音频重放设备2）中置音箱位于前方左、右声道主音箱之间的为中置音箱。在家庭影院重放过程中它主要担负着表现剧情中
21、人物的对白重任，使人物对白的声场与画面相吻合，得到声像合一的效果。3）环绕音箱位于后方左、右的两个环绕音箱产生的声音主要给欣赏者产生一种立体的空间感和声场的包围感，使欣赏者在一种具有临场效果的气氛中得到较完美的享受。比如，在重放某些移动的画面时，当某一物体从画面的正前方移动至后方时，重放声会随着物体的移动产生从主音箱移动到后置的环绕音箱的效果，使欣赏者有身临其境的感觉。第7章音频重放设备4）超重低音音箱超重低音音箱是将左、右主声道信号中的低频成分进行放大后达到输出超重低音重放效果，它主要是加强重放声场的低频力度，渲染重放中大场景出现时的排山倒海的气势。主声道音箱、中置音箱和环绕音箱都是全频音箱
22、，超重低音音箱的频带只有全频音箱的1/10，因此，家庭影院中重放的音箱主要讲究各类音箱之间的相互配合。由于家庭影院的重放不仅具有声音的重放，而且要通过电视机进行画面的重放，左、右声道的主音箱较靠近电视机，特别是中置音箱一般是置于电视机的上方，因此必须对主声道的音箱及中置音箱中的扬声器进行防磁辐射的处理，以防止扬声器上的磁体使电视机的显像管磁化。第7章音频重放设备实训实训12扬声器的频响测试扬声器的频响测试1.实训目的实训目的（1）熟悉扬声器部件结构与作用。（2）掌握扬声器的基本检测与频率响应特性的测试方法。2.实训设备与工具实训设备与工具锥盆式扬声器1只，低频信号发生器1台，双踪示波器1台，功
23、率放大器1台，直流稳压电源1台，万用表1只，全频音箱1只。第7章音频重放设备3.实训内容、方法与步骤实训内容、方法与步骤锥盆式扬声器的检测具体如下：（1）结构检测：直观法检查锥盆式扬声器的锥盆、盆架、防尘罩、折边、引出线和接线柱是否正常。（2）阻抗检测：用万用表的R1挡测量扬声器的输出电阻值，其参考值应为0.80.9倍的标称阻抗。第7章音频重放设备（）灵敏度检测：用万用表的R1挡瞬碰扬声器的“”、“”接线端，正常时应能听见声响，正常时声响越大、越尖锐，灵敏度越高。用万用表的V0.1挡并接在扬声器的“”、“”接线端，按动锥盆观察指针是否摆动。正常时按动锥盆的力度和速度越大，指针摆动幅度越大；相同
24、状态下，指针摆动幅度越大，灵敏度越高。第7章音频重放设备（4）线性检测：将被测扬声器代替原音箱接入功率放大器，并用示波器监测；低频信号发生器输出1000Hz单频信号，送入功率放大器；调节低频信号发生器输出大小，使扬声器输出波形为最大不失真。记录此时低频信号发生器输出值Ui和扬声器的输出值Uo。将低频信号发生器的输出逐渐减小，使扬声器声强降低，观察示波器的指示值是否随之改变，正常时应与输入信号的大小成正比。记录当Uo每降低1/10时的Ui值。要求：以幅值和时间为坐标，画出Uo与Ui的变化曲线，记录并分析是否为线性变化。第7章音频重放设备(5)频响检测：调节低频信号发生器输出Ui的大小，使扬声器输
25、出为0.75Uo，记录此时的Ui值为Ui1。然后在保持Ui1不变的情况下，将输出频率分别改变为100Hz、500Hz、3kHz、6kHz、10kHz、15kHz、20kHz，记录相应的Uo值。要求：以各频率和相应的Uo为坐标，画出频响变化曲线，并分析是否符合说明书的技术指标。第7章音频重放设备4.实训总结与要求实训总结与要求记录、分析、整理实训过程和数据，并以实训内容、步骤及各种数据为资料，写出质量分析报告。第7章音频重放设备7.2音频重放设备相关知识音频重放设备相关知识7.2.1音频传输线音频传输线1音频传输线的作用音频传输线的作用音频传输线的作用是将高性能的CD唱机，影碟机、功放等与音箱系
26、统有效地进行连接，实现高性能的音频信号传输。一般的音乐音响爱好者或发烧友，往往比较重视音响设备和音乐软件(如磁带、影碟等)，但真正的“发烧友”越来越认识到音频传输线对进一步提高重放声音的质量起着不容忽视的作用。所以音频传输线又被称为“发烧线材”，被视为音响器材组合的重要部分。由于音频传输线中存在着电阻、电容和电感等，会对传输的信号产生影响，因此，对于高保真度音响设备，所使用音频连接线的线径、形状、材料、长度等要求都有比较严格的规定。第7章音频重放设备2音频传输线的种类和特点音频传输线的种类和特点普通组合音响使用的信号线和音箱线均为多股铜线，在通常情况下都能满足要求。但是，由于纯金属导线存在某些
27、缺陷，使之进一步的发展受到限制。例如，受氧化影响，使金属导线的传输性能下降；受界面（多晶体结构）影响，会产生出声音刺耳，音场失真等各种各样的边缘效应。上述不良效果，统称为交越晶体失真(CrossCrystalDistortion，CCD），它也是音频金属导线会改变原有的声音品质，出现声染色现象的主要原因之一。解决此问题的办法一般是周而复始地更新原有的连接金属线材。第7章音频重放设备为解决金属线材CCD失真的问题，世界各国都在大力研究和开发音频传输线的新产品，其中大致可以分为两类：一类是以日本为代表的高科技原材料体系，如由5N、6N、7N无氧铜制成的音频信号线、音箱线和电源线（一个N代表一个9，
28、如6N表示其纯度为999999），常用OFC表示，这类体系的线材在制作上采用了单晶拉伸的新工艺（PCOCC），在提高音乐重播的速度感和分析力等方面有很好的作用，从而改善了音响系统的高频响应和声像定位的效果，其中以日本古河电气公司的FS系列线材最具特色；另一类线材是以欧美为代表的结构控制体系，它采用5N以上纯铜为线材，配以先进的线材结构来完善音频传输线的声音表现力，其中以荷兰范登豪公司和美国卡达斯公司的线材最具特色。第7章音频重放设备下面重点介绍结构控制体系线材的特点。结构控制体系线材不采用金属导体做导线，而是采用高纯度、高饱和度的碳纤维非金属材料，其导电性能好、容易加工成线。1）碳纤维材料碳纤
29、维材料有三大特点：一是完全没有物理老化现象，可随意弯曲而不变形，每根碳纤维丝直径可做到6m（金属丝最细直径也有25m），而且机械强度高，不会受外力作用产生内部微观结构的位移和断层；二是耐高温的性能强，即使在2000高温下，也不会发生化学反应产生一氧化碳或二氧化碳；三是对各种化学反应具有很强的惰性，即使在非常苛刻、恶劣的环境中，其内部结构和性能、特性等均稳定不变。第7章音频重放设备2）线性结构碳纤维线性结构碳纤维(LinearStructuredCarbon)简称LSC，“线性”是指经碳纤维导线传输出的信号，不会出现任何失真；“结构”是指经特殊处理后的碳纤维为单晶体结构，使碳原子整齐有序地排列在
30、一个大的碳分子中，碳原子都限定在固定的晶格栅里，则碳原子排列有序，性能稳定，因此不会产生交越晶体失真。第7章音频重放设备与金属相比，LSC碳纤维具有以下优点：（1）每根直径6m的碳纤维具有自己独立的电气屏蔽性能，即在每根碳纤维导线中，自由电子在其各自的碳纤维丝通道中行进，各行其道，不会串道产生失真。（2）因LSC碳纤维具有稳定的原子结构，在其晶格栅里，碳原子紧密有序地排列在一起，没有任何外力作用能使它们分开，故物理老化和化学污染在其身上不会发生。第7章音频重放设备（3）不论电平的高低，LSC碳纤维都有其独立的电阻抗，故交越晶体失真引起的谐波失真也不会再发生。这意味着，即使是低电平信号输入，LS
31、C碳纤维导线仍具有高品质的声学传输效果，音色自然、柔顺、平滑，声音具有鲜活感。在整个可闻频域内，LSC碳纤维导线传输的音频信号毫无相位失真和谐波失真。也就是说，不需要通过滤波器来滤除不和谐的失真谐波。第7章音频重放设备3音频传输线的选配与使用音频传输线的选配与使用在音响器材市场上，各类线材品种繁多，选配时应遵循如下原则：一是线材的等级应与音响设备的档次相适应；二是线材的个性应与设备的特性有较好的搭配关系，起到互补的作用。如对于音色冷艳，高频过量的器材组合可选用音色柔和、温暖型的线材，而对于中低频过量、声音过脆的设备应配之速度快及中高音表现力较强的清爽冷艳型线材。在使用线材时，也应遵循如下原则：
32、音箱线长度选22.5m为宜，过长会使解析力和声音力度下降；使用硬质线材时，不宜使其过于弯曲；信号线长度选11.5m为好，信号线过长对改善音质不利；自制信号线使用免焊镀金插头时，最好不用螺钉而是用锡焊固定，这样可降低接触电阻(3m以下)。第7章音频重放设备7.2.2分频技术分频技术1.分频器的组成与作用分频器的组成与作用分频器的作用主要有两个：一是把放大器输出的全频带音频信号分成几段，然后加到相应的低、中、高音扬声器中，使各扬声器都工作在其性能最好的频段上；二是对整个音箱系统的声压频率特性、相位特性和阻抗特性等进行微调。另外，由于一般中、高频扬声器的振膜及振动系统都是以高频、小振幅来设计的，当受
33、到低频大信号激励时，振膜将产生很大的振幅，从而产生过荷失真，严重时会使扬声器损坏。加入分频器后，可使低声频加不到高音扬声器中。所以分频器相当于对中、高音扬声器单元还起到了保护作用。第7章音频重放设备2.分频器的分类分频器的分类分频器按设置位置的不同可分为电压分频和功率分频两种。电压分频又称电子分频或前级分频，它是指将分频网络设置在前置电压放大器与功率放大器之间的一种有源分频。此方式将前置电压放大器的输出信号先分频，然后分别送入独立的功率放大器，完成其功率驱动，最后送入各自的音箱。由于前级电流较小，故可用小功率的RC有源滤波器来实现分频控制，其分频效果可以做得很好。但是需采用独立的功放级，使成本
34、增高幅度较大，所以一般在特别要求高质量的放声系统中使用。第7章音频重放设备功率分频又称后级分频，属于无源分频。它是指将分频网络设置在功率放大器与扬声器之间，将功率放大器输出的信号分频后，按不同频段分配给各扬声器。功率分频一般由LC无源网络组成，方法简单、成本低，而且便于与音箱装在一起，获得广泛的应用。其缺点是分频网络要承受加到扬声器的大功率和大电流，要用较大体积的电感；而且由于它的参数与扬声器的阻抗有直接关系，而扬声器阻抗属于非线性阻抗，又是频率的函数，与标准值偏离较大，因此调整较难，误差较大。第7章音频重放设备分频器按衰减率的不同可分为-6dB/倍频程（oct）、-12dB/倍频程和-18d
35、B/倍频程三种，与此对应的每路元件数分别为一个、两个和三个LC元件。-18dB/倍频程的分频器衰减率大，分频虽然较为彻底，音质较好，但使用元件数多，调整麻烦，一般高档机应用较多。在实际应用中，常用的是-6dB和-12dB/倍频程的分频器。第7章音频重放设备分频器按频段的不同可分为二分频、三分频两种。所谓二分频，即分为低频和中高频两个频段，三分频则分为低、中、高三个频段。不论是二分频还是三分频，都要求相邻两个滤波器的特性曲线在截止频率处（-3dB处）相交，交点称为分频点。二分频的分频点为1600Hz，三分频的分频点为800Hz及6400Hz。实际中，分频点的选取要根据使用场合和扬声器单元的不同而
36、设置。三分频点的设置，一般低频在400900Hz之间，中高频在35006000Hz之间。对于二分频网络，考虑到适当减小高音扬声器的输入功率以及改善高音重放质量，可适当将分频频率选高一些，通常可取20005000Hz左右。此外，分频器还可按连接方式分为串联式和并联式两种。第7章音频重放设备3常用分频网络的电路形式常用分频网络的电路形式分频网络通常是由电感L和电容C构成的高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器组成的。其中，高通滤波器（HPF）只让高于某一频率的信号通过；低通滤波器（LPF）只让低于某一频率的信号通过；带通滤波器（BPF）只允许某两个频率之间的信号通过。由于电感线圈L具有“通低频、阻高频
37、”的特点，而电容C具有“通高频、阻低频”的特点信号，因此把L和C组合起来就可以构成各种分频网络。通常，在使用L、C组成分频网络时，使用一个L、C元件时具有-6dB/oct（倍频程）的特性，称为一阶分频器；使用两个L、C元件时，具有-12dB/oct的特性，称为二阶分频器。第7章音频重放设备图73为常用的一阶分频网络电路图。图73（a）为并联式一阶二分频网络，由电感与低音扬声器串联构成低通滤波器，使低音扬声器中只有低频信号，电容与高音扬声器串联构成高通滤波器，使高音扬声器中只有高频信号。通过合理选择L、C的大小可获得对应的分频点。图74（b）为串联式一阶二分频网络，由于电感元件“通低频、阻高频”
38、和电容元件“通高频、阻低频”的特性，因此可由电感L与低音扬声器构成低频信号通路，由电容C与高音扬声器构成高频信号通路。同样的原理，若在原有的高通滤波器与低通滤波器之间增加一个由LC串联或并联组成的带通滤波器，便分别可构成如图74（c）、（d）所示的一阶三分频网络。第7章音频重放设备图73一阶分频网络电路图 第7章音频重放设备一阶分频网络具有电路结构简单、在相同分频频率下电感量小、损耗小等优点。但在有效频率范围以外的频率信号进入扬声器单元后会使声音明显失真，因此只在要求不高的场合获得应用。图74为常用二阶分频网络的电路图，其中图74（a）、（b）为二阶二分频网络，网中的低通滤波器和高通滤波器各由
39、L和C组成，每个滤波器均使用两个电抗元件；图75（c）、（d）为二阶三分频网络。第7章音频重放设备图74二阶分频网络电路图 第7章音频重放设备4.电感和电容值的估算电感和电容值的估算现以12dB/oct（6dB降低点交叉）的分频网络为例，说明电感和电容值的估算。在图74的HPF分频器中，L和C为高通滤波器，后接高音扬声器；在LPF分频器中，L和C为低通滤波器，后接低音扬声器；在BPF分频器中，L1和C1及L2和C2组成带通滤波器，后接中音扬声器，其中L1和C1为高通网络，L2和C2为低通网络。高通电路：L=170R/f（mH），C=853000/fR（F）低通电路：L=296R/f（mH），C
40、=148000/fR（F）式中，R为扬声器额定阻抗，f为转折频率点。对分频器用的电容要求采用损耗小、漏电小、误差小的无感电容；对分频器用的电感要求采用线径尽量粗、直流电阻小（小于扬声器额定阻抗的1/10）的空心线圈。第7章音频重放设备5.分频器的调整与使用分频器的调整与使用分频器的参数设计是把扬声器看做一个额定电阻RL来确定的。实际上扬声器的阻抗就是音圈L的特性阻抗，它是随信号频率而变化的。为使其阻抗基本保持恒定，必须对扬声器的阻抗特性进行校正。校正方法是在分频器的输出端并联一个RC串联网络，其值可按R=RL，C=L/RL进行选择。当高、中、低音扬声器的灵敏度不一致时，还要在中、高频的分频器输
41、出端加上适当的衰减器以调整其与低频扬声器的灵敏度和放声的平衡。常用的衰减器有固定式衰减器、可调式衰减器和抽头式衰减器等。第7章音频重放设备分频器与扬声器连接时，要按规定的相位接，即串联时按“”、“”端首尾依次连接；并联时将所有的“”端连接在一起，所有的“”端连接在一起。否则将会引起频响混乱，影响音质。分频器的调整只需改变电容的大小，即通过串、并联电容器，可以方便地改变分频点的高低及分频曲线的形状。注意：上述调整需通过实际听音来进行。第7章音频重放设备7.3音频重放设备拓展知识音频重放设备拓展知识7.3.1新型扬声器新型扬声器1微型直流音响器微型直流音响器这是一种带集成电路的电磁式音响器，是新一
42、代直流电源发音器件。它具有体积小、重量轻、功耗低、声压高、性能可靠、寿命长、使用方便等特点，广泛应用于办公电器、家用电器、汽车电器、音乐玩具、仪器仪表和安全装置中，主要作用是发出响亮清晰的提醒音响或单曲音乐。第7章音频重放设备1）构造和分类微型直流音响器是一个圆柱形的结构，直径只有1216mm，高度只有7.514mm，中间有一个小孔，形成共振腔；内部安装了一个微型发音器，由线圈、电磁铁、振膜片和集成振荡器、集成运算放大器等部分组成。工作时，振荡器通过线圈产生磁场，振动片按振荡频率周期性地被电磁铁吸引，并在共鸣腔的作用下发出相应频率的声音。微型直流音响器有自带音源和不带音源两种类型。自带音源的微
43、型直流音响器内部装有集成电路，不需要外加任何音频驱动电路，通电就能发音，使用十分方便。不带音源的微型直流音响器相当于微型扬声器，需外加音频驱动电路才能发音。第7章音频重放设备2）性能特点微型音响器是我国最新专利产品，除具有体积小、重量轻（5g）、功耗低（100mW）其电气性能也具有一定的优势。自带音源的微型音响器，其工作频率为1.53kHz，额定电压为1.512V，额定电流小于20mA，声压不小于85dB（at10m），工作温度为3075，发音规律有断续和连续两种。不带音源的微型音响器其性能特点与自带音源的基本相同，仅是需外加音频驱动，所发声响较自带音源的洪亮、悦耳。第7章音频重放设备3）选用
44、原则自带音源的微型音响器应根据其工作电压进行选择。不带音源的微型音响器要根据直流阻抗进行选择，以满足音源设备的阻抗匹配。微型音响器的直流阻抗有16、42、50等。各种微型音响器都有“”、“”两根引出线，要注意分辨。引出线有硬插针和软引线之分，两引线的间距和长度也可以根据自己的需要选择，有特殊需要时可要求生产厂定做。第7章音频重放设备2薄膜式扬声器薄膜式扬声器薄膜式扬声器是韩国（株）未来Plasma公司经过多年潜心研究于近期面世的高科技产品，全球首创并获得世界专利（PCT）。作为新一代扬声器，它与传统扬声器在结构原理上有着本质的区别。薄膜式扬声器薄如纸张（0.040.2mm），可以卷曲，结构简单
45、，只需使用正常的功放即可。在制作薄膜式扬声器时，不但可对其任意剪切，还可喷涂、粘贴各种图案而不影响音质，能满足个性化需求；同时，它的适应温度为-40+110且耐潮湿，声音可以360进行传播，音质清晰，正常使用的寿命在35年以上，有着良好的性能表现。基于薄膜式扬声器的特点，使其在家用迷你组合音响、迷你音箱、灯具、灯箱广告、电脑配套音箱、MP3&MP4音箱、音乐包、工艺礼品、汽摩用音箱等方面获得了广泛的应用。第7章音频重放设备7.3.2数字式音箱数字式音箱数字式音箱由德国Canton（金榜）公司首推，它包括一对特制的音箱和一台数码控制器。控制器跨接在音源与功放之间，组成一套利用微机来自动补偿重放声
46、曲线的互补式音响系统；音箱的中高音单元采用同轴式扬声器，使中高音处于同一点声源位置，避免了相位的相互干涉，增强了声音的透明度和声像定位的准确和稳定性；它的低频单元选用大口径的扬声器，使低音丰满、厚实、强劲。数字音箱的频率响应范围可达18Hz30kHz(0.5+5)，失真很小，动态范围很大，对交响乐有极佳的表现。第7章音频重放设备数字音箱中的数码控制器具有以下功能：（1）高精度的D/A转换器，采用了高比特的解码电路，可将数字音频信号准确无误地转换成模拟音频信号。（2）采用Canton公司发明的独特的SC新技术(SignalCorrection)的信号修正器。该修正器有两个功能：一是可自动消除低音
47、单元的低频共振和中、高音单元的分割振动带来的频响峰谷现象，大大降低了扬声器的失真；二是可以自动地进行等响度控制，即可以根据人耳听觉特性，自动地对低、高频信号进行适当提升，从而满足了人们聆听上的心理需要。第7章音频重放设备（3）设置有电子均衡电路，它可以通过微处理器对音频信号自动进行频响特性的处理和修饰，以改善家庭房间的声学特性。其基本过程是：先测量出家庭声场的实际频率传输特性（频谱测试），然后将此数据送入微处理器对音频通带进行修正，使房间的声场频率传输特性近于一条平直的曲线，从而能够理想地对音频信号进行原汁原味的重放，消除了因房间因素而产生的声音染色。这一功能，使音响设备在不同的听音环境中均能充分发挥其优良的音频重放性能，这在音箱系统中，目前还是绝无仅有的，可以说是一种类型上的突破。（4）设置有DSP数码处理器，可提供音乐厅、体育馆、电影院、Disco舞厅等10余种声场效果的选择，以适应不同听音者的爱好。
