發(fā)燒歷程-----用FINE X-over與LspCAD制作分頻器

虛谷若野

以前制作過(guò)好多個(gè)分頻器，主要有：HIVI 第一代8”+1”、第二代的S8+S1”、“燒灼八方”的三分頻”S10+S8+S1、S8+S1、也買(mǎi)過(guò)廠(chǎng)家的分頻器，還做過(guò)專(zhuān)業(yè)舞臺(tái)音箱分頻器等，有用計(jì)算器用的公式算，有書(shū)刊上提供的數(shù)據(jù)繞制制作的，后面有了計(jì)算機(jī)就有網(wǎng)頁(yè)版、小軟件版的分頻器軟件的，后面有了FINE X-over和LspCAD軟件，不管啥軟件，理論與實(shí)際具體是怎樣，真實(shí)的頻率曲線(xiàn)是怎樣，就不得而知了。分頻器設(shè)計(jì)的參考公式，在實(shí)際中，分頻器的各元件數(shù)值可能與這相比有相當(dāng)大的不同，這是因?yàn)閾P(yáng)聲器的阻抗特性并不是線(xiàn)性的，而是隨著頻率的升高同樣也在上升。而且揚(yáng)聲器的頻響特性也并不是完全平直的，在它的頻響特性曲線(xiàn)上有許許多多的微小峰谷，這些都給分頻器的實(shí)際設(shè)計(jì)帶來(lái)了非常大的影響，因?yàn)楸娝苤脑?，分頻器的理論計(jì)算公式是建立在以純電阻取代揚(yáng)聲器的基礎(chǔ)上的。所以發(fā)燒也是糊里糊涂的。 　　前年制作了個(gè)音頻測(cè)試儀，有了工具，但因?yàn)橐繇懖话l(fā)燒了，所以到處胡跑亂野的，最近疫情成了“囻民”，有了時(shí)間，閑不住就鼓搗一番，把這東西搞清楚。要搞清楚：純粹理論計(jì)算、專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算、導(dǎo)入喇叭實(shí)際頻響數(shù)據(jù)到軟件計(jì)算、導(dǎo)入喇叭實(shí)際頻響數(shù)據(jù)到軟件計(jì)算后用測(cè)試儀驗(yàn)證對(duì)應(yīng)關(guān)系。 Diy的音頻測(cè)試儀，右邊的鐵盒里是個(gè)30W的環(huán)形變壓器，加了屏蔽層與鐵盒相連后接地，防止干擾。 Diy的音頻測(cè)試儀 Diy的音頻測(cè)試儀 這次測(cè)試基于此音箱，也是Diy的用的同軸12"專(zhuān)業(yè)喇叭，靈敏度100dB，就一個(gè)，用于旅途野外唱歌、演奏...... 一、純粹理論計(jì)算基于喇叭都是純8Ω（與頻率無(wú)關(guān)） 1階計(jì)算<div> </div> 2階計(jì)算將相關(guān)數(shù)據(jù)（分頻點(diǎn)、喇叭阻抗）代入公式即可<div> </div> 三、專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算　　用常用的FINE X-over和LspCAD進(jìn)行計(jì)算，打開(kāi)軟件，輸入分頻點(diǎn)、喇叭阻抗即可。下面的圖是LspCAD進(jìn)行的過(guò)程。 低音喇叭與高音喇叭正正相接（同相）的理論曲線(xiàn)。 根據(jù)電感線(xiàn)圈中的電流不能突變的原理：電感兩端電壓發(fā)生變化了，但電流變化緩慢，就體現(xiàn)電感中的電流滯后電感兩端電壓變化（相位差90°）。根據(jù)電容器兩極板間中的電壓不能突變的原理：電容兩端電流發(fā)生快速變化了，但電容兩端電壓變化緩慢，就體現(xiàn)電容中的電流超前電容兩端電壓變化（相位差90°）。所以最后需要喇叭反接（相差180°） 高音喇叭反接（反相）這是把負(fù)載（喇叭）當(dāng)做純電阻運(yùn)算后的曲線(xiàn)（左上），可以看出很平直，而相交的分頻點(diǎn)卻出現(xiàn)了圓滑的波峰，是因?yàn)榉诸l點(diǎn)的電壓高低頻疊加造成的，可以把二個(gè)高低音分頻點(diǎn)拉開(kāi)一定的數(shù)值就平了。 三、專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算（導(dǎo)入喇叭頻響曲線(xiàn)數(shù)據(jù)和阻抗曲線(xiàn)）　　手里只有LspCAD5.25版本和基于此軟件的音頻測(cè)試儀。LspCAD是個(gè)分頻器計(jì)算軟件，里邊捆綁有justMLS，這個(gè)軟件是測(cè)試軟件，測(cè)試?yán)葘?shí)際的頻率特性，可以打開(kāi)后獨(dú)立運(yùn)行，下面先對(duì)喇叭的響曲線(xiàn)數(shù)據(jù)和阻抗曲線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，導(dǎo)出TXT的數(shù)據(jù)。 這是一個(gè)同軸專(zhuān)業(yè)喇叭的高頻喇叭的頻響曲線(xiàn)<div> </div> 這是一個(gè)同軸專(zhuān)業(yè)喇叭的高頻喇叭的阻抗曲線(xiàn)<div> </div> 這是一個(gè)同軸專(zhuān)業(yè)喇叭的低頻喇叭的頻響曲線(xiàn)<div> </div> 這是一個(gè)同軸專(zhuān)業(yè)喇叭的低頻喇叭的阻抗曲線(xiàn)<div> </div> 這是廠(chǎng)家提供的頻率特性曲線(xiàn)，與自己測(cè)試的結(jié)果基本對(duì)應(yīng)，但看起來(lái)不一樣是因?yàn)檐浖煌?，還有就是曲線(xiàn)的濾波不一樣 廠(chǎng)家的提供的數(shù)據(jù) 喇叭外形，12寸同軸專(zhuān)業(yè)舞臺(tái)返聽(tīng)喇叭 這是導(dǎo)出的數(shù)據(jù)<div> </div> 導(dǎo)入數(shù)據(jù)<div> </div><div><div> </div><div> </div><div> 導(dǎo)入數(shù)據(jù)后頻響曲線(xiàn)就不一樣了。軟件根據(jù)要求的分頻點(diǎn)計(jì)算出元器件的值，根據(jù)這結(jié)果就可制作分頻器 </div></div> 分頻點(diǎn)2500 模擬計(jì)算后的曲線(xiàn)（高頻喇叭反接），約1200Hz有個(gè)深谷。 分頻點(diǎn)2500 模擬計(jì)算后的曲線(xiàn)（高頻喇叭正接），曲線(xiàn)大體平的，但有毛刺。 四、專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算后的驗(yàn)證 　　用LspCAD里的justMLS進(jìn)行測(cè)試，按要求進(jìn)行聲卡校正、話(huà)筒與喇叭距離調(diào)整、脈沖同步等一系列流程后測(cè)試。 分頻點(diǎn)2500 實(shí)測(cè)的曲線(xiàn)（高頻喇叭反接）可見(jiàn)1000Hz有一波谷<div> </div> 分頻點(diǎn)2500 實(shí)測(cè)的曲線(xiàn)（高頻喇叭正接）曲線(xiàn)比較平滑（最終版分頻器誕生）<div> </div> FINE X-over的界面，從后面驗(yàn)證的結(jié)果來(lái)看，其計(jì)算內(nèi)核是一樣的。<div> </div> 接下來(lái)就是制作分頻器了 第一次制作的分頻器高低音分頻點(diǎn)都是2500,1KHz有波谷，經(jīng)驗(yàn)不足。 純手工Diy，由于手頭無(wú)分頻電容，使用電解電容同極性串聯(lián)后使用，容量減半，不夠的用CBB電容并聯(lián)，衰減電阻用300W電爐絲繞與1K瓷電阻上使用。這個(gè)由于經(jīng)常變換參數(shù)，最終版的電容需要更換為專(zhuān)用電容，剛來(lái)了快遞的電話(huà)，分頻器專(zhuān)用電容已到樓下…… 組裝后，對(duì)曲線(xiàn)還是不很滿(mǎn)意，1kHz的頻率有個(gè)谷，而且不甘心這么快就結(jié)束，繼續(xù)“折騰”，最后通過(guò)比對(duì)與模擬計(jì)算又找了個(gè)個(gè)分頻方案。 徒手繞制的電感，使用了鐵芯（硅鋼片）鐵芯，現(xiàn)成配套的骨架與鐵芯，幾元錢(qián)。 這是幾個(gè)軟件計(jì)算及測(cè)試的對(duì)比圖<div> </div> 做了6個(gè)不同感抗的電感線(xiàn)圈，黃色的是新到的無(wú)極分頻電容 組裝中 測(cè)試中 最后的圖紙（看見(jiàn)與前面的圖紙區(qū)別），圖中的開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)：全頻（高低音都工作）與低頻（只低頻喇叭工作）的切換，后面高音喇叭的二個(gè)電阻是衰減器，因?yàn)檫@款同軸的高音喇叭靈敏度是105dB，低音喇叭靈敏度是99dB，相差6dB，所以加了5dB的衰減器，軟件里有此功能，輸入想衰減的值就會(huì)有相應(yīng)的值。圖紙手繪的，塞在分頻器里，已備遺忘……這時(shí)的分頻點(diǎn)已是：低頻780Hz高頻點(diǎn)1500Hz。 理論與實(shí)際是不一定相符的，電腦模擬后的數(shù)據(jù)與曲線(xiàn)很好，但組裝后再測(cè)，就不一定了，所以要在各種結(jié)果中找一個(gè)比較理想的結(jié)果，最后做了各種文件近百個(gè)了。 裝箱前 裝箱后的曲線(xiàn)，專(zhuān)業(yè)喇叭與HIFI喇叭的區(qū)別，HIFI喇叭很平，專(zhuān)業(yè)喇叭（此款）起伏較大。 裝箱后的曲線(xiàn)1/3倍頻，低音頻段比高音頻段要高一些，原因是因?yàn)榉块g小，形成空腔諧振效應(yīng)的緣故。 在測(cè)試中出現(xiàn)一些問(wèn)題，耗時(shí)許多，最終解決。1、用LspCAD里的justMLS進(jìn)行測(cè)試時(shí)不定時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)死機(jī)藍(lán)屏。2、以為是計(jì)算機(jī)有問(wèn)題，換了Win7測(cè)試卻是好的。接下來(lái)就是找Xp的問(wèn)題，最終判定是Xp補(bǔ)丁造成的，所以安裝完Xp后不打補(bǔ)丁。3、用GHOST做Xp系統(tǒng)啟動(dòng)后又藍(lán)屏，經(jīng)過(guò)“艱苦卓絕”的折騰，問(wèn)題：?jiǎn)?dòng)時(shí)調(diào)用顯卡驅(qū)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，解決方法：GHOST安裝時(shí)有個(gè)驅(qū)動(dòng)安裝界面，選擇不裝顯卡驅(qū)動(dòng)，可能是GHOST文件自帶的驅(qū)動(dòng)有問(wèn)題。系統(tǒng)裝完后自己手動(dòng)安裝顯卡驅(qū)動(dòng)。 　　經(jīng)過(guò)幾天的測(cè)試與計(jì)算，分頻器制作與調(diào)試獲得了很多的知識(shí)。1、高低音喇叭的分頻點(diǎn)并不一定要一致，因?yàn)槔阮l響特性不同，某個(gè)頻點(diǎn)聲壓上說(shuō)不定疊加、說(shuō)不定互相抵消，所以......2、FINE X-over與LspCAD二個(gè)軟件使用過(guò)程中各有特點(diǎn)，F(xiàn)INE X-over調(diào)整分頻點(diǎn)方便，用鼠標(biāo)撥輪就可改變數(shù)值大小，同時(shí)可以看見(jiàn)頻響曲線(xiàn)的變化。而LspCAD就很死板，必須要用鍵盤(pán)輸入相應(yīng)的值，結(jié)果不直觀(guān)，所以同時(shí)用這兩個(gè)軟件，F(xiàn)INE X-over用于精細(xì)調(diào)整，用LspCAD進(jìn)行驗(yàn)證。3、justMLS測(cè)試的環(huán)境很重要，喇叭周?chē)奈锲穼?duì)頻響曲線(xiàn)影響很大，聲音發(fā)出后在房間空間里折射、反射、衍射產(chǎn)生不同的頻點(diǎn)疊加或相消，人耳聽(tīng)不太出來(lái)，但計(jì)算機(jī)“聽(tīng)音”是分毫畢現(xiàn)。解放了、有空了去野外的幽靜地方找個(gè)草地測(cè)一下看看有何不同，車(chē)上裝備齊全有220V電源。4、專(zhuān)業(yè)喇叭與HiFi喇叭區(qū)別很大（1）專(zhuān)業(yè)喇叭靈敏度高，同樣1W的功率，專(zhuān)業(yè)喇叭在1m的距離可以測(cè)到100dB的聲壓，而HiFi喇叭一般只有90dB,很多還有87dB的差3dB功率就差1倍，就是說(shuō)：1W的功率給90dB的喇叭，87dB的喇叭若要發(fā)出與90dB的喇叭一樣的聲音大小就要2W的功率。（2）HiFi喇叭的頻響曲線(xiàn)比較平直，而專(zhuān)業(yè)喇叭一般為了大聲，頻響曲線(xiàn)都比較曲折（當(dāng)然也有平直的高級(jí)專(zhuān)業(yè)貨）。5、分頻器電感分頻器電感有空心、鐵芯（硅鋼片）、鐵氧體幾類(lèi)，空心電感相同感抗下所需的線(xiàn)材較多（銅貴、有用銅箔電感、無(wú)氧銅利茲線(xiàn)的）、Q值低、成本大。鐵芯（硅鋼片）相同感抗下所需的線(xiàn)材少，高頻應(yīng)該是差一些，Q值高。鐵氧體介于它倆之間。很多專(zhuān)業(yè)器材基本都是鐵芯或鐵氧體芯的分頻器，空芯電感多用于HiFi系統(tǒng)。6、分頻器與喇叭是要配套的，除非喇叭本身頻響曲線(xiàn)與阻抗曲線(xiàn)很理想化。每種喇叭（要求高的話(huà)是每個(gè)）都有自身的特性，所以市售的分頻器拿來(lái)就用是不一定符合“理想”的。7、買(mǎi)喇叭時(shí)最好看看廠(chǎng)家提供的頻響曲線(xiàn)，這個(gè)喇叭廠(chǎng)家提供的頻響曲線(xiàn)在過(guò)了1000Hz后有一個(gè)深谷，雖說(shuō)當(dāng)時(shí)看了曲線(xiàn)，認(rèn)為可以通過(guò)分頻器調(diào)整過(guò)來(lái)，但是太麻煩了，折騰了四天，終于調(diào)整好了，以前調(diào)HIFI喇叭的分頻器，計(jì)算后搭接電路，驗(yàn)證測(cè)試基本沒(méi)有問(wèn)題。 用LspCAD里的justMLS進(jìn)行測(cè)試時(shí)不定時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)死機(jī)藍(lán)屏，補(bǔ)丁補(bǔ)到??屁眼上了？ 接下來(lái)：有空了把車(chē)?yán)锏睦纫布觽€(gè)分頻系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)不是大家經(jīng)常見(jiàn)的車(chē)載分頻，而是獨(dú)一無(wú)二的全頻2.2系統(tǒng)。在車(chē)載音響中是聽(tīng)感不一樣的。