如何自己制作音响分频器,音响改装分频器详细教程

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-10-30 06:26:21

前言:个人认为,时至今日,功放DIY的技术门槛并不高,不值得过多讨论,诸如频响、动态、信噪、失真、分离度等各种指标,只要认真制作,注重细节,都与一般厂商生产的相差无几,甚至更好,音响系统的优劣,很大程度取决于听音环境、音源和音箱喇叭的性能。本文要分享的是,与其不断试图改善功放电路的不足、或依靠堆砌发烧元器件去获得悦耳的声音,倒不如脚踏实地在其它细节下功夫,也许是一条更实在的捷径。

*预告:

1、本人虽属电气自动化专业,但音响技术只是业余爱好,个别观点可能存在偏颇或错误,不足为奇;

2、文章皆本人原创,定有少许个人主观成份,已尽量客观。

一、功放使用的主要技术和零部件

1、电子分频总体性能优于主流的功率分频,主要是电路结构具有先天的优势,但因此也注定在HiFi产品中的非典型角色,也成为极少数发烧友的个性化功放,在此不再细述;

2、本功放的分频点:三频主音箱用800/5000Hz,超低音截止频率为150Hz,共八路输出,具有“纯后级”和“合併式”双功能可供选择,一键切换;近年出产的音源输出电平较高,且有音量控制,足够驱动家用音响的纯后级,如无必要,前级则可省去,使声音更纯粹;

3、八路独立功率输出均采用功放集成LM 3886TF,确保各频道性能一致;失真小,线路简单,保护功能较好,各路功率的有效值叠加,等效多片功放芯片并联,使本机有足够的动态;

4、摒弃电子分频常规的各频道独立音量控制,避免电位器和缓冲电路带来声像、底噪和音染的影响,也因此在与音箱匹配调音时,采取功放输出端串联衰减电阻调校,虽有一些效能浪费,但需要妥协;

5、前级放大采用陶封运放LT1057,低噪声、动态大、解析力强,适合各种不同类型的音乐,表现良好,音色的渲染较少;

6、波段开关2×24与精密电阻组成分压式双联步进音量电位器,零噪声,左右声道高度平衡,声场定位准确,缺点是体积大;

7、交流电源输入端,采用两级复合式EMI电源净化滤波器,使本机工作在纯净的环境中,从而提升声音的质素;

8、二只思碧SPRAGUE 36DX系列75V82000uf大水塘电容,配合整流滤波电容板,为功放提供充足的动力,缺点是220V电源需要5A保险丝,才能满足电容在开机瞬间的冲击电流,但削弱了对变压器初级绕组的保护作用;由于省去软启动电路,需要足够优质的电源开关和整流器;

9、采用二个进口松下4电芯串联14.8V/16.8V,3400mA锂电池组,组成双15V电源,为前级电路提供电池供电的选项,一次充电可正常使用十几小时,理论上可以提升更干净的音质,但实际听感上,与本机整流伺服电源差别很少,使用只因唯美情怀;

10、超大面积梳型铝合金散热器,使功放芯片发挥最优性能,并长时间保持稳定的工作状态;

11、变压器每组电源都设置相应规格的保险丝,避免过流或微短路引起的安全隐患;

12、采用一阶RC无源电子分频,独有平直的振幅和相位特性,音频信号合成无失真,而且信噪比高,是任何高阶分频无法用简单的方法实现;就个人DIY的体验,一阶听觉上比二阶更自然,细节更丰富,大音量无可闻失真,况且本人极之厌恶多阶分频中堆砌一堆运放和电位器,认为这些都是破坏音质的老鼠屎。声音是不同频率合成的复杂信号,因此任由相位失真并不作补偿修正的都是流氓电路。

本功放各频道的RC分频元件置于各自功放芯片板上,调整容易,注意分频点不要过多,主音箱三频道足矣;缺点是分频斜率只有6dB/oct,相邻喇叭会有某些声波重叠干扰,主要集中在中高分频点附近,并使声波幅射范围变窄,但也可能渲染了一些悦耳的音色,二是要求匹配性能较优的喇叭。一阶无源分频除了这二个问题,其它都是优点。

有些失真或异常谐振在听觉阀值以下,几乎忽略不计,而业余DIY,可用简易实用的方法改善一下其它问题:使用三分频音箱,中、高音喇叭距离尽量紧凑,减少声波干涉;二是音箱尽量正对听音位(人耳),不要偏离太多,以解决较差的离轴响应,三是音箱如果需要水平摆放,低音单元置于内侧,外侧的高音因此距耳相对靠后,这是粗略的几何相位校正,改善合成声波与原音频的偏差。世间万物,利弊共存,这需要妥协,还要遵循科学。

三频主音箱由HiVi惠威DIY3.1套件改装而成,日常较喜欢Beats耳机的音色,细节丰富,层次分明,个性张扬,以此音效为标准进行音箱调音,整体音色与耳机相似度约90% ,详见下篇《HiVi惠威DIY3.1书架式音箱套件改造过程》。

13、采用仿金嗓子机箱,外观大气,内里空间宽阔,可减少机内零部件因拥挤而造成各种电磁互扰,本机内部并无任何隔离屏蔽措施,电路制作安装也得心应手,缺点是价格较贵,高于功放机使用的所有电子零部件成本;

14、电平表采用金嗓子驱动电路,具有舒适的视觉效果。

*交流:该机箱的仪表照明甚为不堪,依靠一堆发光二极管通过表盘刻度透光,非常刺眼,表内光线严重不足。通过使用超薄型发光二极管,楔入刻度板上方,让灯光照射到仪表内,同时减弱表盘透光强度,经此改造,仪表才得以柔和的光线效果。

二、功放机主要的技术参数

枯燥的参数指标较为空洞,就如厨师做了一道菜,告诉你用了多少调味料一样无趣,皆因我只在乎菜的味道,在此就本机特有的几个参数进行说明:

1、 输入阻抗:“合併式”和“纯后级”模式均为47K 。

本人是老派之人,只要信噪比达标,就习惯性选择输入阻抗为47 K甚至更高,始终认为这有助声音还原,有更高的保真度;

2、功放底噪(输入端短接,半夜三更,耳朵贴近各喇叭亲测):“纯后级”模式,零噪声!!

功放在“合併式”状态时,音量电位器调至最大,中、高音只有少许底躁,距离约20cm外听不到,已是一个较高的水平;

3、放大倍数:前级5倍,后级8路功率芯片均为22倍;

4、连续不失真平均功率:普遍大于100W×2 。

电子分频的功率计算,是各频道有效输出功率的叠加,不同的音乐因乐器旋律不同,频谱也不同,因此有不同的输出功率。

*推算:以试音碟《加州旅馆》(Hotel California)某段曲子为例,通过观察电平表,高音和中音成份的占比,平均合共约为低音频道的2/3,重低音同样约2/3。

据LM3886功放芯片官方资料,最大功率为68W,本机后级电源为正负35V,喇叭阻抗约5欧,按以下公式推算:

低音功率 高中音 超低音=每声道总功率:68 68×2/3 68×2/3=158W

左右声道合计,播放本段乐曲时,功放的连续不失真总平均功率为:158×2=316W

(保守估算,与一台额定功率200W×2=400W的全频功放相当,甚至更好,因为没有音箱分频器的功率损耗,并有较佳的瞬态响应。)

*体会:很多烧友玩家、甚至初哥新手,都不屑功放芯片,其实只要灵活、合理运用,就能玩出各种独特的花样,关注芯片外围周边的细节,性能并不比分立元件的差,务实且性价比高;若要提高驱动能力,除电子分频外,还可以BTL或并联芯片,也可二者组合,更可三者兼而有之。

*交流:无可置疑,音箱还是大的好,本功放有较高的功率电压,大水塘电容,额定600W环形变压器,超大面积的散热器,因此即使驱动双8寸音箱,也绰绰有余,需作以下改动:

1、双8寸落地式主音箱,中音单元宜用谐振频率较低的椎盘喇叭,分频点一般设置在500Hz/4000Hz左右,可根据喇叭特性酌情调整;

2、取消重低音箱,功放原有的重低音频道改为次低音,截止频率设置500Hz或以下,连接箱内另一个低音喇叭,以整体低音较干净、或以个人喜好为准,但要避免市面很多音箱因分频不当而造成箱体音染的常见问题;

3、改动分频点,需调整功放内的阻容分频元件,几块钱就解决问题,计算和更换都极其方便,而且分频准确,替换几只普通小电容即可,详见一阶无源分频的电气资料;

4、以上建议可能只适合非封闭式音箱。

三、本功放制作的憾事和错误

1、输入端子的红白颜色搞反,所以与音源连接左右声道时要红对白相连;

2、输入端子非顺序排列,音源连接对应编号则可;

3、电平表的表针通电常态停在表盘少许刻度上,指针不归零,需要调整电平表驱动电路;

4、备用开关用于增添本机功能之用,制作时曾考虑低音和超低音频道通过此键切换,转换为全频带功率输出通道,可以双线驱动功率分频的音箱,提高功放的可玩性,后觉无必要而放弃;

5、电子分频RC部份放弃独立小板拔插的形式,而是直接焊接到各自频道功率板上,以提高机器的信噪比,虽各有好处,但调整分频点时稍有不便;

*解释:这些小遗憾是在制作时的疏忽和考虑不周造成,到后来本可改正,但由于机器完成后已经整理好线路,试机噪音指标极佳,这是可遇不可求,担心修正错误时会破坏布线较佳的现状,使信噪比变差,因此放弃,如果信噪比做得不好,噪声是各频道的叠加,所以需要重视。

忍受,也是一种智慧,否则会庸人自扰,关键是,有较好的声音质素,才是重点。

*结语:电声器材的声音还原,永远不及真实的好听,且不说专业乐器,就连玩具钢琴、八音盒等,清脆悦耳的金属敲击声,延展的泛音、尾音、音色和神韵,世界上都没有一台音响能够完美地表现出来,这就是失真。

失真在音响中不可避免,对功放而言,失真只有两种,一是讨人喜欢、百听不厌,如电子管失真、某些声音的渲染;另一种是不耐听,听觉疲惫,因相位不良及其他造成的失真。

所以,玩音响,可以追求更好,但不要太执着,更不要走火入魔,有钱佬除外。

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