喇叭分頻器與相位移問題

ㄧ、電容電感的阻抗

被動型喇叭分音器基本上是由電感與電容組成，由于...

頻率越高時電容器的阻抗會越小，反之亦反

頻率越高時電感器的阻抗會變大，反之亦反

兩者功能互補關系很適合用來設計分音器。

例如:高音喇叭串聯(lián)一顆1uF的電容器時其阻抗在各種頻率時為Xc=1/(2x3.14x f xC )所以

10Hz時是2.4K歐姆

100Hz時是240歐姆

1KHz時是24歐姆

3KHz時是8歐姆

10KHz時是2.4歐姆

20KHz時是1.2歐姆

所以3KHz以下的音頻會被電容器的高阻抗阻擋不能產(chǎn)生電流。3KHz以上則暢通產(chǎn)生電流振動紙盆發(fā)出聲音。

同理低音喇叭串聯(lián)0.4mH電感時其阻抗為XL=2 x3.14 x f x L

10Hz時是0.026歐姆

100Hz時是0.26歐姆

1KHz時是2.6歐姆

3KHz時是8歐姆

10KHz時是24歐姆

20KHz時是48歐姆

所以3KHz以上的音頻會被阻擋不能產(chǎn)生電流，3KHz以下則暢通，產(chǎn)生電流振動紙盆發(fā)出聲音。

如此一來聲音就會被分為兩股，分別流入不同喇叭。

二、主流分音器設計有三種

一階型分音器

就是高音喇叭串一顆電容，低音喇叭串一顆電感的最簡結構。這種分音法頻率響應很平坦。它的衰減率是..

6dB/octave或20dB/decade

6dB/octave是2進位值，表示頻率2倍時聲音會衰減4倍

20dB/decade是10進位，表示頻率10倍時聲音會衰減100倍

octave就是八度音，也就是頻率2倍或1/2倍的意思。例如:

分音點是3KHz的話，1.5KHZ或6KHz的功率就會衰減到剩原來的1/4。

decade是10倍的意思，也就是頻率10倍或1/10倍時功率就會衰減到剩原來的1/100。例如:

分音點是3KHz的話，300HZ或30KHz的功率就會衰減到剩原來的1/100

這種分音法適合小喇叭，但因分工顯然不夠銳利，兩只喇叭共同工作的頻率區(qū)域?qū)嵲谔珜?。兩個喇叭為同一個頻率，同時振動時，相位不一致的問題很多。聲音自然會覺得有點混濁。

二階型

高音喇叭串聯(lián)電容，并聯(lián)電感。低音喇叭串聯(lián)電感，并聯(lián)電容。這種方法衰減斜率會增至

12dB/octave 40dB/decade。

12dB/octave頻率2倍時衰減12dB=16倍

40dB/decade頻率10倍時衰減40dB=1萬倍

這種分音方式，喇叭分工會更清楚，共同區(qū)域會減少，但因為高音移相+90°低音移相-90°，兩者正好相差180°，所以有人主張必須將高音單元反接，以使其相位一致。其實中音反接也可以，意思一樣。在三喇叭系統(tǒng)時，則是高低音喇叭保持正接，只有中音喇叭反接。

三階型

高音串兩個電容，中間接一個電感接到負極。

低音串兩個電感，中間接一個電容接到負極。

這也就是射頻濾波器常用的PI型濾波器。用這種方法濾波，斜率會增至18dB/octave即60dB/decade

它是所有高級喇叭分音器的主流作法，因為高音移相+180°，低音移相-180°

（180-（-180））=360°）=0°

繞一圈后相位變一樣。所以他就沒有喇叭需要反置的擔憂，頻率響應也很平坦。

18dB/octave頻率2倍時衰減18dB=63倍

60dB/decade頻率10倍時衰減60dB=100萬倍

這種分音方式，頻率切割已經(jīng)非常銳利，兩只喇叭同時為同樣頻率發(fā)聲只有很窄的區(qū)域，紙盆震動相位不協(xié)調(diào)造成的困擾幾乎都消失了，設計師只要將分頻點調(diào)到兩個喇叭震動完全同相，就大功告成了。這也是喇叭制造廠的重要KNOW HOW。不輕易告訴別人。但是這種濾波器，數(shù)學上是不對稱的。要用技巧克服，方法當然是商業(yè)秘密。

四階及更多階

越多階的分音器頻率切換越銳利，分音點越?jīng)]有問題，但是其它問題卻很多，所以用的人不多。

三、自己設計分音器

你如果想自己用計算機輔助，設計分音器，就會發(fā)現(xiàn)，所有分音器電路都是假想兩只喇叭的阻抗都是8歐姆，或2/4/6/8 歐姆，但是只要看看喇叭的阻抗曲線就知道喇叭只有在1KHz時是8歐姆。在其他地方及分音點例如：3KHz時，從來不是8歐姆。高音喇叭的阻抗在分音點可能是2歐姆，中音喇叭的阻抗可能是20歐姆，低音喇叭可能是100歐姆，根本沒有一個是8歐姆。套8歐姆怎能算出有用的數(shù)字。套用公式后會發(fā)現(xiàn)，計算機跑出來的電容/電感值與原廠的實際數(shù)值差了3倍，而百思不得其解。