分频电路

分频电路

在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件，而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。尤其在中、高频部分，分频电路所起到的作用就更为明显。

分频电路-作用

分频电路作用如下：
1、合理地分割各单元的工作频段；
2、合理地进行各单元功率分配；
3、使各单元之间具有恰当的相位关系以减少各单元在工作中出现的声干涉失真；
4、利用分频电路的特性以弥补单元在某频段里的声缺陷；
5、将各频段圆滑平顺地对接起来。
显然，分频电路的这些作用已被人们所认识和接受。

分频电路-分频点
 
脉冲分频电路
1·分频点指分频器高通、带通和低通滤波器之间的分界点，常用频率来表示，单位为赫兹。分频点应根据各频段扬声器单元或音箱的频率特性和功率分配来具体确定。

2·分频点的选择：
1）、考虑中低单元指向性实用边界频率f=345/d（d=单元振膜有效直径）。通常8”单元的边界频率为2k，6。5”单元的边界频率为2。7k，5”单元为3。4k，4”单元为4。3k。也就是说使用上述单元，其分频点不能大于各单元所对应的实用边界频率。
2）、从高音单元谐振频率考虑，分频点应大于三倍的谐振频率。也就是说从高音单元的角度出发，通常分频点应大于2。5k。
3）、考虑中低音单元高端响应Fh，通常分频点不应大于1/2Fh。实际上，二分频音箱上述条件很难得到同时满足。这时设计者应在这三者中有一个比较好的折中选择。但必须强调的是，第一个条件即实用边界频率应该优先满足。
4）、三分频的情况下，通常应将两个分频点隔得愈远（应在三个倍频程以上），组合后的系统响应会变得愈好。否则，将会出现复杂的干扰辐射现象。
5）、低音与中音的分频点应考虑人声声像定位的问题。应使人声的重放尽可能由中音单元来承担，以避免人声的声像定位音色发生过大的变化。这一点往往容易被设计者所忽视。通常这一分频点应为200-300Hz。

分频电路-分频方式
人可以听到的声音的频率范围是在20Hz—20kHz之间，祈望仅使用一只扬声器就能够保证放送20Hz—20kHz这样宽频率的声音是很难做到的，因为这会在技术上存在各种各样的问题和困难。所以，在通常情况下，高质量的放音系统为了保证再现声音的频率响应和频带宽度，在专业范畴内大都采用高低音分离式音箱放音。而采用高低音分离式音箱放送声音时，就必然要对声音按频段分离，将声音按频率分段的个数就是声音分频数。

声音的分频主要是受扬声器的控制，因为绝大多数扬声器都有自己最适合的频率范围，真正的高质量全频扬声器非常少见并且价格极端昂贵。同时为了克服不同频率声音扬声器引起的切割失真和减少同一音箱中的不同扬声器之间产生的声音干涉现象，必须对声音进行分频，将不同频段的声音送入不同的扬声器。

从分频方式看可以分为两种，一种是主动分频（PassiveCrossover），或者叫电子分频，也可以叫外置分频、有源分频；另一种是被动分频（AcTIveCrossover），或者叫功率分频，也可以叫内置分频、无源分频。主动分频是指分频器不在音箱内部，而在功率放大之前，由于此时声音信号很弱，因此容易将声音彻底分频，缺点是相应的电子线路分频点较为固定，不容易和不同扬声器配合，常见于高端和专业音响，随着多路功放的普及，主动分频方式比以前普及很多。被动分频是指分频器在音箱内，此时声音信号已经经过放大，分频电路会造成一定干扰，但音箱可以适用于不同功放。

最简单的分频就是二分频，将声音分为高频和低频，分频点需要高于低音喇叭上限频率的1/2，低于高音喇叭下限频率的2倍，一般的分频点在2K到5K之间。但是这样分频对低音照顾仍然不够完善，因为低音为了获得更好效果，往往需要单独处理，并且扬声器的切割失真对低音的影响也最大，因此近些年三分频逐渐流行起来。三分频是将声音分为低音、中音和高音，有两个分频点，低音分频点一般在200Hz以下，或者120Hz，甚至更低，高音分频点一般为2Hz－6KHz。此外也有少量的四分频或者多分频系统。显然更多分频数理论上更有利于声音的还原，但过多的分频点会造成整体成本上升，并且实际效果提升有限，因此常见的分频数仍然是二分频和三分频。

 
分频电路的优点
电子分频（或称有源、主动分频）网络有以下优点：1.瞬态响应得到改善；2.每只放大器工作频带变窄；3.低频过载可能性降低；4.动态范围提高；5.互调失真小；6.各单元灵敏度便于控制六大优点。人们现在仅就已经掌握的资料对其中几点进行讨论。

分频电路
1.瞬态响应得到改善
首先要弄清楚扬声器的工作原理（实际也并不复杂，普通高中生也应该能明白），扬声器的最基本的理论基础就是电磁感应原理。扬声器的通电螺线圈产生磁场，与扬声器的磁场相互排斥或吸引令振膜振动发生。而当一个电信号完成它的使命消失的时候，振膜依然有惯性，通过惯性运动，导体切割磁感线也会产生感生电动势，而此时感生电流产生的磁场将会产生一个与运动相反的力矩，将扬声器振膜拉回原始位置。

以上即是扬声器完成一个信号周期运动的最理想、最简单、最基本的形式（再最理想的状态下，人们希望扬声器振膜能够完全受电磁控制，给出一个电流振膜就应该到达规定位置，不会产生多余的振动），虽然扬声器的运动远没有这么简单，但是这即是人们分析问题的基础（即使是最简单的信号，对扬声器进行冲击后也会产生二次、三次的感生电动势，原理与上面所提类似）。

在这里，感生电动势是电子分频技术的关键点，因为产生的感生电动势与扬声器加速后的最终速度有关，在产生感生电动势后，能产生多大的电流需要看功放至扬声器间的回路阻抗来决定，而这将是产生力矩大小的关键因素。阻抗小的系统，电流相对就会较大，产生的感生力矩也会更大。扬声器回复到原始位置的速度也就越快。至此人们可以得出比较清晰的结论：功放至扬声器间的阻抗越小越好。换句话说就是功放至扬声器的回路阻抗越小（高阻尼系数，高制动性），其对扬声器的控制力就越强，在听感上就会产生声音干净、瞬态反映好、速度快的特点，这是第一。

2.每只放大器工作频带变窄
由于采用了先分频再放大的电路设计，因此每组放大器所接收到的音频信号频带，相对传统的功率分频电路放大器来说都会变窄。

3.低频过载可能性降低
低频过载可能性降低的问题其实与上面的优势是相联系的，可以说低频过载可能性降低是单个放大器工作频率变窄的结果或好处之一。由于音频信号的中低频占据了整个信号能量的大部分，因此传统的放大器（假设采用的是同一款功放IC），在回放电平较大的信号时，如果先全频放大的话，很可能出现削顶失真。而先分频再放大的话，则有可能避免这一点。首先，高频信号可以不受中低频的影响单独放大；其次，截掉高频信号后，降低了放大带宽要求，功放IC在放大是，冗余度也更宽裕了，这对提升回放音质的确是有好处的。

分频电路的挑选

除了一阶分频和二阶分频外，无源分频器还有三阶、四阶乃至六阶分频。采用高阶分频的好处在于其滤波衰减斜率更大，分频效果更好，而且也有利于设计分频补偿电路（因为并不是“分”得越彻底越干净的分频器就是好分频器，理论上说，分频后的两个信号曲线在叠加之后，与原曲线完全一致，这才是真正的好分频器），但高阶分频的功率损失大，特别是相位影响大，设计不好声音就会乱了套。所以不是越高阶的分频就越好。市场上的2.0多媒体音箱，使用电容或阻容分频的居多，使用分频器的极少，而使用二阶分频的更少。如冲击波SB-2000使用的是一阶分频器，而使用二阶分频的，则只有惠威T200A、M200，漫步者S2000、1900TIII等寥寥而已。

电路图数字分频电路

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