多媒体音箱的电子分频技术解析

2011-04-25 10:11:42来源: 互联网
本文导读:所谓的电子分频技术,应该说并不是什么新东西,早已广泛地应用在高端音箱设备中,但在更看重价格的PC多媒体音箱领域,之前则较为少见,原因不外乎实现的机制与成本过高,以及能否带来理想中的音质提升方面的考虑。

  不过,近来市面上涌现出不少宣称使用电子分频技术的多媒体音箱,那么,应如何看待这些“电子分频”技术呢:是宣传中的噱头还是真正的技术进步?

分频的概念及意义
  众所周知,人耳对声音频率的感知范围大约在20Hz - 20KHz之间,频率跨度很大,而目前主流扬声器由于受原理和技术的限制,而无法实现用一个单元来完美重现人耳所能听到的所有频段,因此出现针对不同频率的高音单元和低音单元。

  目前多媒体音箱所用低音单元的频率范围大约在40Hz - 4KHz左右,高音单元的频率范围大约在2KHz – 20KHz左右,即至少要两只以上的单元才能覆盖人耳所能听到的全部频率,而分频器就是连接高音单元和低音单元,使之同步协调工作的桥梁。

  从另一方面,由于高音单元的承受功率较小,如果输入较大功率或让其工作在低频段极易造成高音单元损坏甚至烧毁,因此也需要分频器对频率进行分割,使高音单元工作在安全的频率范围内。

功率分频:传统PC多媒体音箱的分频方式
  所谓功率分频,是指首先对声音信号进行功率放大,然后通过高通、低通、带通等无源滤波器组成的分频电路,把高音和低音信号分开,分别送到相应的高音和低音单元。功率分频器电路简单,采用标准的LC电路即电感(L)和电容(C)即可实现。如下图:

  功率分频器的优点在于,结构相对比较简单,成本低廉,生产和制造较为方便。对于PC多媒体音箱而言,就体现在每声道只需一个功放,这可大大降低生产与制造成本,所以被应用广泛,目前几乎绝大多数有源音箱都采用功率分频器。

  功率分频器的缺点在于,电感线圈往往体积较大,且存在直流电阻,这便产生了数值很大的插入损耗,同时还降低了阻尼系数。——所谓阻尼系数,反映功放对扬声器的控制力,其数值是扬声器阻抗/(功放内阻+传输阻抗)。一般来说,功放的内阻一般为是0.1欧,而多数功率分频器的内阻要超过功放的内阻甚至达到0.2欧以上,也就是说功率分频器使阻尼系数降低了一半甚至更多。——因此,功率分频器对控制力有着很大的负面影响。

  目前几乎绝大多数PC多媒体音箱都采用集成功放,推力和控制力都非常有限,而功率分频器的插入损耗以及对阻尼系数的影响更进一步恶化了集成功放在推力和控制力方面的缺陷,使低音浑浊模糊,丧失应有的细节。比如说我们时常可以明显感觉到某些PC多媒体音箱低音速度慢,声音不清晰,其实这就是功率分频器的插入损耗在作怪。

电子分频的原理
  电子分频有时也被称为主动分频。其与功率分频最大的区别在于,电子分频是在音频信号送入功放之前,先通过电子分频电路进行分频,然后把分频后不同频段的信号分别送到各自的功率放大器,驱动不同频段的扬声器单元。

  由此可见,电子分频的优点在于,首先由于功放直接推动扬声器,没有功率分频器所产生的插入损耗以及对阻尼系数的影响,因此电子分频可明显提高功放的控制力,增加全频段的分析力,使扬声器收放自如,声音清晰有力,速度感强;其次,电子分频的精度容易控制,采用优质器件可以很精确的控制分频点,使高低音单元各自工作在最适当的频段上,发挥扬声器的性能,而这一点是功率分频很难实现的。

  电子分频的缺点主要是成本较高,因为每个通道都需要配备相应的功放电路,造成功放数量需要成倍增加。

电子分频的实现机制
  下面我们具体来看一下目前使用PC多媒体音箱是如何实现电子分频以及分频后的信号如何放大。下面是某款2.0音箱的电子分频功放,一般而言,由于采用电子分频,对2.0音箱来说,功放数量需增加一倍,即需配置4路功放,其成本要高于普通的2.0音箱。

  由于高音和低音单元的特性和需求不同,该音箱采用了1875+7265的功放组合。

  高音通道采用了1875功放芯片。由于多媒体音源普遍存在“数码声”,听感较为粗糙,而1875音色丰满圆润,高频柔和细腻,能够中和多媒体音源较为粗糙的数码声,因此用在高音通道中非常适合。

  低音通道采用ST原厂的TDA7265芯片。TDA7265功率较大,推力强劲,本身就有不错的控制力,配合电子分频更能彻底发挥其控制力强的特点。

  从实际效果来看,1875+7265的组合尚可,发挥了两种芯片各自的优势,既保证了足够的音响性,又能在播放时很自然的流露出音乐性。

理性看待电子分频
  从上面的介绍可以看出,在PC多媒体音箱中引入电子分频技术,理论上来说,应该能够在一定程度上提升音质,充分发挥出扬声器的潜能。

  不过,音箱毕竟是需要人耳去主观感受的产品,它的频率曲线再优美再好看也是不足够的,很多时候,并不见得频率曲线调平调直就能获得良好的性能,电子分频技术的理论优势需要其他部件的设计、品质做为保障。很多时候,电子分频的效果取决于分频点的设定是否合理,更取决于元器件的品质,以上文中例子中的元器件来说,便很难称得上电路与用料严谨,当然,这也是为保证音箱成本在一定范围内的无奈选择。但这也说明,仅仅采用电子分频技术,并不意味着某款音箱就必然会有优于采用功率分频音箱的声音品质。

关键字:音箱  技术  解析

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0425/article_7662.html
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