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1、1设计分频器时的注意事项(1)相位纠正。组合扬声器的性能与分频器和扬声器的安装位置而引起的相移有着密切关系。如果设计中不注意相移问题，组合扬声器的其它性能而再好也是没用的，最终将会产生失真，使频响曲线出现较大的峰谷.通常情况下，由安装位置造成的相移为：6dB/oct分频器在分频点fc时的相移为900；12dB/oct分频器在分频点fc时的相移为1800；18dB/oct分频器在分频点fc时的相移为2700；第1页/共47页2 6dB/oct型的分频器可通过调整高、低音扬声器辐射面在辐射方向上的声程差来使高音扬声器产生900的延迟，以达到高、低音在辐射方向上为同相辐射状态。12dB/oct型的分
2、频器由于在分频点fc时的相移为1800，因此在连接时，把高、低频扬声器的相位反接，就可以保证同相辐射了。第2页/共47页3(2)阻抗补偿。在计算分频器频率时，要用到扬声器的额定阻抗Zc。前面对分频器分析所给出的频率特性就是在额定阻抗Zc为恒定值的前提下得到的。实际上，扬声器的Zc并非恒定值，而是随着工作频率的变化而变化，且变化较大，在最低共振频率f0时扬声器的阻抗曲线产生一个大峰值，而从中频段开始向高频段呈上升趋势。设计分频器时的注意事项第3页/共47页4 因此必须通过补偿将低频的阻抗峰值降下来，同时将中、高频段的阻抗也要压下来成为一个与频率无关且恒等于额定阻抗的阻抗特性，这样就能保证分频器的
3、良好特性。这种方法称为阻抗补偿。1.低频段阻抗补偿为了控制低频扬声器在谐振频率f0处的阻抗上升，可以在低音扬声器上并联一个RLC串联谐振电路，使之固有谐振频率和扬声器的谐振频率f0相同。第4页/共47页52.高频段阻抗补偿为了抑制高频部分的阻抗上升，常采用的方法是：将RC串联回路并接在扬声器两端。第5页/共47页6(3)扬声器极性的确定。在制作、维修、选购扬声器时，要特别注意扬声器的正负极。在装配音箱时，如果把“+-”极接反，扬声器就会产生相位失真。扬声器必须按正确极性接入分频网络。一般来说，红正黑负。但在维修扬声器和音箱时，会经常见到国内外的扬声器生产厂家的标识不一致。设计分频器时的注意事项
4、测试方法：将万用表拨在1mA档上，表棒接扬声器两端子，用手指轻微而缓慢压振膜，使万用表指针向正方向偏转。这时可规定，接正表笔的一端为扬声器的正极，另一端为负极。第6页/共47页7(4)分频器中的电感和电容。要求绕制分频器电感的导线损耗要尽可能小，所以，一般选取的导线相对粗一些，线圈的直流电阻不能大于扬声器阻抗的十分之一，通常用0.81.5mm直径的漆包线绕成空心线圈。当电感量要求较大时，为了获得足够低的直流电阻，应采用截面积足够大的铁氧体，以保证线圈的失真尽可能小。还应注意多只电感的放置应使磁芯互相垂直，以尽量减小相互耦合作用。设计分频器时的注意事项 分频器中使用的电容器误差应控制在5%内，且
5、损耗要小。分频器使用的较为理想的电容器应是无损耗、无极性电容，如金属膜纸介电容和塑料薄膜电容等。第7页/共47页8 在组合扬声器系统中，根据不同的用途就要选取不同类型的扬声器单元，如果扬声器单元选择不好，就会影响音响效果。1.电影用组合扬声器单元的选择 电影胶片上的声音信号的特点是频带不太宽，对扬声器的要求是功率要大一些，灵敏度要高，失真要小，指向性要好。电影系统扩声用组合扬声器系统一般只用到二分频方式。为了提高低音效率，要求低音扬声器单元的口径要大，一般选口径为380460mm的且功率大、失真小的复合边纸盆扬声器比较多见；为了提高高音的效率和指向性，高音扬声器一般选用大功率号筒扬声器。第8页
6、/共47页92.收音机用扬声器的选择 收音机一般选用小口径扬声器，以165mm以下口径的扬声器为主，而且要求灵敏度高，高频不能太高，一般到4000Hz就可以了，纸盆最好选用硬度较高的硫酸盐或亚硫酸盐纸盆。对于体积较大的各式收音机可以用130mm以上的复合边扬声器以展宽低频响应.其扬声器一般是开口箱式组合扬声器。低频扬声器的谐振频率f0为150250Hz，其中250Hz适用于袖珍式收音机。第9页/共47页10 音箱是整个音响系统的喉舌，对音箱的正确选用非常重要。在选购音箱之前，有两点必须明确：一是音箱与其他音响设备的选购一样，必须是价格和性能二者一起考虑。单只专业音箱的价格可以从几百元到几万元，
7、进口的高档音箱售价高达几十万元的也有。这些高档音箱的性能当然比一般大众化的产品优越得多，不能将两者简单比较；二是形式与用途的考虑，也就是说，按不同的使用目的选购不同的音箱。对于一对音箱的最初了解，可用“观、掂、敲、认”的步骤来鉴别：即一观工艺，二掂重量、三敲箱体、四认铭牌。第10页/共47页111 选好性能指标查阅音箱说明书中的有关技术参数，如有效频率范围，灵敏度，额定功率，失真等。注意：有的厂商只标出了频率响应的范围，而不提供频率响应曲线的变化情况，例如有一对音箱标明频响范围30Hz20KHz，但实际上低频在70Hz以下就明显衰减，而高频也只能平滑伸展到14KHz。相反，另一对音箱频率响应范
8、围标明4016KHz3dB，尽管看上去后一对音箱的频响范围没有前一对宽，但事实上后一对因为频响曲线表明的不平坦度很小，因而平滑性好。在选购音箱时，一般要注意以下几点：第11页/共47页121 选好性能指标在功率指标上也要注意。有的国家或有的厂 标明的是最大噪声功率，峰值功率等，因此数值比额定噪声功率大许多，不可混淆。并且，音箱的功率还要考虑听音响的环境。根据厅堂房间的大小要有一定的功率储备，以免大功率放音时引起失真。音箱灵敏度一般选100dB/W/m左右的声压级或更高一点。第12页/共47页132 音箱灵敏度与放大器功率之间的关系一般成品音箱背后贴有一张技术指标签：内容包括音箱的频率范围、灵敏
9、度、承载功率及阻抗几项。其中灵敏度是音箱最重要的指标，在很大程度上决定了该箱应该选配什么样的功放，需要多大的功率去推等等。大多数鉴听级家用音箱的灵敏度均在86-92dB之间，对同一台功放而言，在同等音量下（如音量旋至10点钟），灵敏度越高就意味着声音越大，音箱对功放的功率索取和要求就会越低。灵敏度不是越高越好，事实上，灵敏度超过92dB的扬声器都是振盆比较轻、薄的金属盆、PP盆之类，会导致功放驾驭喇叭的控制力受损，从而导致音质偏薄、偏靓、偏夸张、偏硬朗，少了许多音乐的细节和韵味。第13页/共47页14 决定音箱输出声压级有三项重要的因素：音箱的效率，音箱的承受功率和放大器的输出功率。音箱的效率
10、越高，放大器推动扬声器发声就越省力，露天演唱会现场所用的音箱就是高效率音箱，音量相当大。举例来说，在800立方米的空间，音箱声压级至少要有110dB。若音箱的灵敏度为95dB/W/m，放大器也必须要有2000W的输出功率才能使该音箱推出如此大的声压级。若音箱的灵敏度为105dB/W/m，放大器只要有200W的功率就可以了。与前者相比，放大器的最低输出功率要求及音箱的承受功率都只需要前者的十分之一。第14页/共47页15音箱还有一个指标是阻抗值，一般以8为其标称值，绝大多数二分频书架箱的阻抗值均为8，多单元多分频的落地式音箱也有6、4的。阻抗值越小，需要推动的电流就越大，要求的功放功率也相应高一
11、些。家用音箱最好选8阻抗的较为好配功放。第15页/共47页16 由于扬声器及音箱是一个整体，故而厂商是以音箱系列推向市场。如美国的ALTEC，詹姆斯.B.辛格（JBL），电声（ElectroVoice，简写EV），博士（Bose），百威（PEAEY）等。意大利的Chario（卓丽）、Guarneri Homage（名琴），英国皇牌ATC。第16页/共47页17JBL on time漫步者 E20第17页/共47页18第第3 3章章 音频功率放大器音频功率放大器 3.1 3.1 音频功率放大器基础音频功率放大器基础 3.2 3.2 功率放大器功率放大器 第18页/共47页19第第3 3章章 音频
12、功率放大器音频功率放大器 功率放大器是扩声和重放系统中的一个重要的单元。调音台输出信号声音处理器功率放大器扬声器压缩限幅，频率均衡，效果处理第19页/共47页20放大器前级放大(前置放大)安排在调音台部分,将音频信号进行初步的电压放大，以便其它电路对音频信号进行处理.后级放大(音频功率放大)经过调音台处理后的信号进行功率放大，以提供足够大的功率去推动音箱工作。3.1 音频功率放大器基础音频功率放大器基础 从功能上比较，功放比前置放大电路简单，但消耗的功率比前置放大器大。功率放大器的实质是将直流电能转化为音频信号的交流电能。第20页/共47页21 3.1.1 功率放大器的基本组成及作用输入级:缓
13、冲作用，其输入阻抗较高以减小本级电路对前级电路的影响。引入一定的负反馈以增加整个功放电路的稳定性并减小噪声。第21页/共47页22预激励级：控制激励级和功率输出级两推挽管的直流平衡，并提供足够的电压增益，以推动激励级和功放级正常工作。激励级：给功率输出级提供足够大的激励电流及稳定的静态偏压。第22页/共47页23 3.1.1 功率放大器的基本组成及作用功率输出级：提供保护电路、功率指示电路控制信号，以及提供负反馈信号。激励级和功率输出级则向扬声器提供足够的激励电流，以保证扬声器正常工作。第23页/共47页24电源电路：为放大器提供动力。电源电路要有充足的能量储备，可以提供放大器所需要的大电流和
14、直流电压，抗过载能力强。保护电路：如负载短路保护，负载过荷保护，过压保护，过流保护和过温保护等。当功放过载或负载端短路时，放大器的保护电路会自动动作，并将其输出端断开。第24页/共47页25保护电路：保护电路还具有开机延时功能。即放大器开机时，为了防止对扬声器的冲击，由保护电路进行控制，延时数秒钟，待放大器稳定后，再与负载接通。第25页/共47页26 一个好的放大器，要求能准确地放大来自各声源的声音信号，并能反映出该声音信号的音量、音调和音色，力图恢复该声源音质状况的本来面貌。3.1.4 功率放大器的技术指标静态技术指标动态技术指标第26页/共47页27静态技术指标输出功率最大不失真连续功率：
15、功率放大器在配接8欧姆的负载RL时，在20HZ20KHZ范围内，输出信号总谐波失真小于1%条件下，所能输出的最大功率。衡量输出功率的指标有最大不失真连续功率、音乐功率和峰值功率等。U1:负载两端测出的1KHz的正弦波电压第27页/共47页28静态技术指标频率响应 频率响应即有效频率范围，它是用来反映放大器对不同频率信号的放大能力。放大器的输入信号是由许多频率成分组成的复杂信号，由于放大器存在着阻抗与频率有关的电抗元件及放大器本身的结电容等，使放大器对不同频率信号的放大能力也不相同，从而引起输出信号的失真。频率响应通常用增益下降3dB以内的频率范围来表示。一般的高保真放大器为了能真实地反映各种信
16、号，其频率响应通常应达到几Hz到几十kHz宽度，如图32所示。第28页/共47页29 理想的频率响应在通频带内是平直的，即放大器的输出电平沿频率坐标的分布近似于一条直线。直线平直，说明放大器对各频率分量的放大能力是均匀的。但为了改善瞬态响应和如实地反映各种声频信号的特点，对放大器往往要求有更宽的频率带宽，例如，从10Hz100kHz频带内不均匀度应小于10dB。总之，功率放大器频带越宽越好。第29页/共47页30静态技术指标信噪比信噪比是指放大器输出的有用信号与输出噪声的比值，常用符号S/N来表示，它等于输出信号电压与噪声电压之比，用dB表示，即一般来说，前置放大器的信噪比要大于100dB，功
17、率放大器的信噪比应大于90dB，而专业功率放大器的信噪比要大于100dB。第30页/共47页31静态技术指标动态范围 放大器的动态范围通常是指它的最高不失真输出电压与无信号时的输出噪声电压之比，用dB来表示。放大器的动态范围是指不失真放大最小信号和最大信号的能力。动态范围越大，放大器的失真越小。第31页/共47页32静态技术指标放大器的失真谐波失真 音频信号经过放大器之后，不可能完全保持原来的面貌，这就称为失真。谐波失真谐波失真是指信号经放大器放大后输出的信号比原有声源信号多出了额外的谐波成分。它是由放大器的非线性引起的。谐波失真又称为谐波畸变。第32页/共47页33U1f0 输出信号基波电压
18、的有效值；U2f0、U3f0 输出信号的二、三次谐波电压的有效值；HD 总的谐波失真系数。一般要求放大器的谐波失真越小越好，对于专业放大器来说，它的总谐波失真应小于1%的。第33页/共47页34静态技术指标阻尼特性（阻尼参数）阻尼特性表征功率放大器输出级内阻对扬声器所起的阻尼作用，是一项较复杂的技术指标。在音频电信号推动扬声器振动发音的过程中，当扬声器工作在低频大振幅状态时（尤其是谐振频率附近），扬声器本身的机械阻尼已无法消除音箱所产生的共振，从而使扬声器的纸盆瞬态特性变坏。当其输入信号中止之后，扬声器的纸盆并不能立即刹住，而是须过渡一段时间之后才能逐渐停止；然而，当此过渡时间较长时，前面的信
19、号就会产生较长的拖尾，并与后面的信号混杂在一起，从而造成扬声器的发音混浊不清，脱泥带水。第34页/共47页35 我们把表现这个过渡时间的特性参数称为功率放大系统的阻尼参数（Fd），Fd的值越大，信号拖尾就越短，还音效果就越干脆。为了消除这种现象，可以减小放大器的内阻，使扬声器共振时音圈所产生的感应电动势短路，由此产生的短路电流能抑制扬声器的自由振动，从而起到阻尼作用。第35页/共47页36 我们把功率放大器的额定负载阻抗Ri与输出内阻Ro之比称为阻尼系数阻尼系数的大小会影响扩音设备重放的音质。阻尼系数越大，对扬声器的抑制能力就越强。高保真扩音机的阻尼系数应在10以上。但Fd值也不是越大越好，过
20、大的Fd值会产生类似“紧急刹车”的效果，使音响效果变得生硬。不同的扬声器有着不同的Fd最佳值。一般都在15100之间。对于专业放大器来说，其阻尼系数不低于30，有的专业放大器更可高达300.第36页/共47页37动态技术指标瞬态互调失真 瞬态互调失真是指晶体管放大器由于采用了深度大回环负反馈而带来的一种失真。由于深反馈信号跨越了两级以上的放大电路，而两级间存在着电容C，当放大器输入一个持续时间非常短的瞬态脉冲信号时，由于电容C充电带来的滞后作用，使输出端不能及时得到应有的输出电压，输入端也不能及时得到应有的负反馈。在此瞬间，输出级瞬时严重过载，输出信号的波峰将被消去，从而引起失真。第37页/共
21、47页38动态技术指标瞬态互调失真 瞬态互调失真是造成晶体管功率放大器音质不好的重要原因。在晶体管和集成电路功率放大器中，瞬态互调失真比较严重。瞬态互调失真对音质的影响是明显的，在听觉上给人以不愉快的“金属声”，高频显得刺耳而不清晰。特别是对连续的突发信号，如语言，打击乐等，使放声高音层次变差，声音定位模糊，声音不够圆润，如钢琴有“吱吱”的声音。由于人耳恰恰对这种非线性失真十分敏感，因此，瞬态互调失真是对音质影响较大的技术指标。第38页/共47页39动态技术指标互调失真 实际音响信号几乎都是由多频率信号复合而成的，这种多频率信号通过非线性的放大器时，各个频率信号之间便会相互调制，产生新的频率分
22、量，形成互调失真。互调失真也是非线性失真中的一种。互调失真的耳感是声音尖刺，有附加音，失去层次，听的时间长了会使人产生疲劳和不舒服的感觉。放大器的互调失真越小越好，专业放大器的互调失真应小于0.5.第39页/共47页40动态技术指标削波失真 放大器因输入信号过强造成输出信号削波而引起的失真。克服削波失真的方法是让放大器在有足够的储备功率下放音。动态技术指标相位失真 相位失真是指音频信号经过放大器以后，对不同频率信号产生的相移的不均匀性，以其在工作频段内的最大相移和最小相移之差来表示。第40页/共47页41动态技术指标转换速率 一台放大器能够不失真的重现正弦波，不等于能完整地放大前沿陡峭的矩形信
23、号。放大器在通过矩形波时引起前沿上升时间延迟，使输出信号产生失真的程度，通常用放大器的转换速率来描述。转换速率越高越好。转换速率表示给放大器一个输入电压后，在1us的时间内，其输出电压的变化。一般要求放大器的转换速率大于10V/us.第41页/共47页42动态技术指标转换速率 音乐重放中有许多猝发性的脉冲信号，如钢琴及许多打击乐器和弹拨乐器都具有很陡的上升沿，放大器应把这些乐器特性如实放大。当如果转换速率不够，这些乐器特有的音色就会丧失。目前，集成电路的转换速率没有分立元件构成的功率放大电路的转换速率高。转换速率低，是功率放大器产生瞬态互调失真的重要原因。为了提高信号波形的再现性和减轻瞬态互调
24、失真，放大器的高速化是完全必要的。高保真放大器的转换速率要求在20V/us以上。第42页/共47页43动态技术指标增益 放大器的增益是放大器放大能力的重要指标，也称为放大倍数。其定义为放大器的输出量与输入量之比。电压增益：电流增益：功率增益：第43页/共47页44 由于人耳对音量大小的感觉并不和声音功率的变化成正比，而是近似成对数关系，所以，放大器的增益也常用分贝(dB)来表示。第44页/共47页45动态技术指标分离度 立体声的分离度即左右声道串通衰减，是指放大器中左、右两个声道信号相互串扰的程度，单位为dB。如果串扰量大，亦即分离度低，则会出现声场不饱满，立体感将被减弱等现象，重放音乐的效果
25、差。第45页/共47页462.厅堂、剧场组合扬声器单元的选择 厅堂、剧场组合扬声器单元属于专业用的扬声器单元。这种用途的组合扬声器的特点是：功率一般为200400W，有的甚至达600800W；频率范围宽，一般在3620000Hz；失真小；方向性好。高音扬声器一般都使用大功率号筒扬声器，而且要根据指向性的要求，选择不同型号的大功率号筒扬声器。中音扬声器可以用纸盆扬声器，对要求指向性严格的产品应选用中音号筒扬声器。对低音扬声器单元来说，要求功率一般在200400W；灵敏度一般在97101dB；失真小于5%；谐振频率为2060Hz；口径一般在300500mm。第46页/共47页47谢谢您的观看！第47页/共47页