2.1系統中超重低音的實現(上)

2020-12-04 華強電子網

-般超重低音是指120Hz以下的音頻，重低音是指220Hz～100Hz的音頻。無論是通俗音樂還是經典音樂，無論是自然音樂還是自然界裡的聲音，重低音和超重低音都是少之又少的，但就像味精一樣，又是必不可少的，少了它，音樂就會缺少臨場感。

    

超重低音的力度感很強，方向性卻不明顯，所以超重低音系統．一般是單聲道的。除最新的數字錄音系統中的超重低音是作為一個獨立的聲道錄製外，我們目前聽到的超重低音都是從全頻帶的聲音信號中分離出來的。所以一般2.1有源音箱的電路大致包含電源、前置放大器、分頻電路、功率放大器、音箱(喇叭)幾部分，如圖l所示。

    

1． 超重低音聲道的功率

    

不管是一階還是多階分頻，分頻點後頻率曲線都是斜的而不是陡降的直角，階數越高，斜率越大，為了獲得平直的頻率響應，每路喇叭之間的頻率覆蓋有一定的重疊。同時，錐盆喇叭的阻抗曲線也是非線性的，在諧振頻點處最大，100Hz～500Hz處最低，隨頻率的上升，阻抗隨之升高。這就意味著對不同頻率的信號，即使輸入到喇叭的功率一樣，喇叭發出的聲音強度也不一樣。要使各路喇叭產生的聲壓讓人耳聽起來與原始音樂信號大致相同，推動各路喇叭的功率放大器的輸出功率也就不能相等，要有一定的比例關係。

    

比如，一個100W的三分頻系統，分頻點為一400Hz和3kHz，那麼低音聲道需要50W．中音為35W。高音15W，必須以這個比例關係來統籌設計，並通過調整RC濾波器的插入損耗和放大器的增益來獲得整個系統的均衡。對於重低音系統，重低音聲道的功率要比主聲道大10倍左右．所以重低音聲道的放大器要求有很大的功率裕量。

    

2．分頻網絡

    

2．1有源音箱的分頻電路可以採用有源RC分頻，也可以採用無源RC分頻．還可以採用有源功率分頻。

    

(1)無源RC分頻

     無源RC電子分頻的電路簡單，具有最平直的幅頻特性和相位特性，相位失真和瞬態失真都很小，缺點是帶外衰減特性不好，只有6dB／oct，這就要求喇叭在頻率轉折點外仍然具有很好的線性，也就是要求超重低音喇叭在120Hz以上、中低音喇叭在120Hz以下仍然具有良好的線性。2.1音箱採用的都是小口徑的喇叭，剛好能夠最大限度地彌補這個缺點。

    

圖2是一階RC濾波器電路，分頻點選在120Hz．主通道加入了l0dB的衰減以平衡主通道和超重低音通道。實踐中可以對分頻點和衰減量進行調整。要求RC分頻網絡的輸入阻抗遠大於信號源的輸出阻抗，RC分頻網絡的輸出阻抗遠大於功率放大器的輸入阻抗。

    

信號源的輸出阻抗一般小於lkl-I．功率放大器的輸入阻抗一般為4'7kll，RC分頻網絡的輸入、輸出阻抗等於網絡電阻R。在圖2中，Rl一1與Rl一2之和等於網絡電阻R，R2-1與R2-2並聯後的阻值也等於R，為10ki~,，

    

分頻點的計算公式是：f0≥1／2лRC=160／RC

    

公式中的網絡電容C等於Cl-l與Cl一2之和，Rl-l與Rl-2既是分頻網絡中的網絡電阻，又是衰減網絡中的衰減電阻，與右聲道中的R3一l和R3-2相同，調整衰減量的時候要保持二者之和不變。如果Rl一2調整到比較小的數值時還不能滿足需要，可以同時調整功率放大器的增益來滿足需要。

    

如果想獲得更陡的帶外衰減特性，最好採用有源RC分頻網絡。

    

(2)有源RC分頻

     有源RC分頻電路多採用二階巴特沃茲濾波器，具備12dB／oct的帶外衰減持性，如果想獲得更陡降的特性，可以用兩級串聯的方式獲得24dB／oct的帶外衰減特性。巴特沃茲濾波器在音頻應用中要求其品質因數(Q)為0.707，RC網絡中的C值不大於0.1μF較好。圖3是增益(A0)不等於l的典型電路，圖4是增益(A0)等於l的典型電路，為了說明問題，圖中元件是按轉折頻率(f0)為120Hz取值。

    

對於增益(AO)不等於1的典型電路，業餘條件下為計算方便，可讓R1=R2，Cl=C2；對於增益(A0)等於l的典型電路，可讓Rl=
     R2，C1=2C2。這樣電路的Q值將與Rl和C2的取值無關．電路的計算和調紹就較方便。

    

在主通道中也可以採用帶通濾波器以濾除超音頻信號的影響，圖5就是這樣的二階帶通濾波的電路。

    

圖6是帶輸入隔離的2．1箱分頻電路，用了6塊雙運算放大器NE5532來完成輸入緩衝隔離、重低音信號的分離、主聲道信號與超重低音信號的分離、輸出緩衝等，性能完善，不過這個電路比較複雜，如果不嚴謹製作，會適得其反。

    

在圖6中．IClB、IC2B將左、右聲道的信號隔離緩衝後合成一路送入由IC3B組成的二階低通濾波器完成超重低音信號的分離。IClA、IC2A將左、右聲道信號隔離緩衝後分別送入IC4A、IC5A組成的帶通濾波器，濾除超音頻信號，同時起到延時作用．以保證和超重低音通道有精確同步的相位，這是本電路的一大特點。然後信號分別送入由IC4B、IC5B組成的反相器，最後送入IC6A、IC6B組成的減法器。分別與分離出來的超重低音信號相加。反相的全頻信號和重低音信號相加使得到了不含超重低音信號的左、右聲道信號，乾淨純正。這是本電路的另一大特點。這種分頻方法基本上不存在相位幹涉現象，分頻曲線不會產生在分頻點各自下跌後再相交的現象，也就不會造成合成後的曲線出現峰谷或者峰鼓現象。(續下期)

    

    

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