说说可怜的吱吱声。方案、说明

谈谈可怜的吱吱声。无线电电子电气工程百科全书

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传统上，中音和高音频段（或中低音-高音）的划分是通过无源分频（交叉）产生的。当使用现成的组件集时，这尤其方便。然而，虽然分频器的性能针对该套件进行了优化，但它们并不总是能够胜任任务。

音圈电感随频率的增加导致磁头阻抗增加。此外，“平均”中低音的电感为 0,3-0,5 mH，并且在 2-3 kHz 的频率下，阻抗几乎翻倍。因此，在计算无源分频时，使用两种方法：在计算中使用分频频率处的阻抗的实际值或引入阻抗稳定电路（Zobel补偿器）。关于这一点已经写了很多，所以我们不再重复。

高音扬声器通常缺乏稳定链。在这种情况下，假设工作频带很小（两个或三个倍频程），并且电感可以忽略不计（通常小于0,1 mH）。结果，阻抗的增加很小。在极端情况下，阻抗的增加可以通过与高音扬声器并联的 5-10 欧姆电阻来补偿。

然而，一切并不像乍一看那么简单，即使是这样一个适度的电感也会导致奇怪的后果。问题在于高音扬声器与高通滤波器一起工作。无论顺序如何，它都有一个与高音扬声器串联的电容，并与音圈的电感形成振荡电路。该电路的谐振频率在高音扬声器的工作频带内，频率响应上出现“驼峰”，其幅度取决于该电路的品质因数。结果，声音的染色是不可避免的。最近，出现了许多型号的高灵敏度高音扬声器（92 dB及以上），其电感达到0,25 mH。因此，高音扬声器与无源分频器的匹配问题变得尤为尖锐。

模拟环境Micro-Cap 6.0用于分析，但使用其他程序（例如Electronic WorkBench）也可以获得相同的结果。仅给出最具特色的案例作为说明，其余建议以结论的形式在文章末尾给出。计算中使用了高音扬声器的简化模型，仅考虑其电感和有源电阻。这种简化是完全可以接受的，因为大多数现代高音扬声器的谐振阻抗峰值很小，并且移动系统的机械谐振频率在工作频带之外。我们还考虑到声压的频率响应和电压的频率响应是两个很大的差异，正如他们在敖德萨所说的那样。

高音扬声器与分频器的相互作用对于一阶滤波器尤其明显，这对于廉价型号来说是典型的（图 1）：

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可以看出，即使电感为 0,1 mH，在 7-10 kHz 频率范围内也存在明显的峰值，这使声音具有特有的“水晶”颜色。增加电感会将谐振峰值移至较低频率并提高其品质因数，从而导致明显的“咔嗒声”。品质因数增加的一个副作用是频率响应陡度的增加，这一副作用可以很好地利用。在交叉频率区域，它接近二阶滤波器，尽管在很远的距离处它返回到一阶的原始值（2 dB/倍频程）。

分流电阻的引入可以让你“驯服”频率响应上的驼峰，这样一些EQ功能也可以分配给分频器。如果分流器是基于可变电阻器（或一组带有开关的电阻器），那么甚至可以在6-10dB范围内对频率响应进行操作调整。（图2）：

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然而，一阶滤波器在工作频带外提供的衰减太小，因此它们仅适用于低输入功率或足够高的交叉频率（7-10 kHz）。因此，在大多数严肃的设计中，使用更高阶的滤波器，从第二到第四。

考虑影响最常见的二阶滤波器频率响应的可能性。为了清楚起见，使用具有大电感的模型。使用传统高音扬声器可以获得相同的结果，只是滤波器参数和对频率响应的影响程度会有所不同。对于低电感的高音扬声器，不需要分流器。

第一种方法是根据滤波器的电容和电感的比率，在恒定交叉频率下改变滤波器的品质因数（图 3）：

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由于很难同时改变分频器中的电容和电感，因此这种方法不方便快速调整。然而，如果在设计阶段预先知道所需的校正程度，则这是必不可少的。

第二种方法是使用分流器调整品质因数（类似于前面讨论的一阶滤波器的方法）。在这种情况下，分频滤波器的初始品质因数选择较高（图 4）：

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第三种方法是引入一个与高音扬声器串联的电阻。这种方法对于电感超过 100 mH 的高音扬声器特别方便。在这种情况下，“电阻高音扬声器”电路的总阻抗在调节过程中变化不大，因此信号电平实际上不会变化（图 5）：

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发现

仅低电感高音扬声器（小于 0,05 mH）不需要稳定电路。
对于音圈电感为 0,05-0,1 mH 的高音扬声器，并联稳定电路（分流器）最有利。
对于音圈电感大于0,1 mH的高音扬声器，可以采用并联和串联稳定电路。
改变稳定电路的电阻可以影响频率响应。
对于一阶滤波器，改变稳定电路的参数对截止频率和“驼峰”参数有显着影响。对于二阶滤波器，截止频率由其元件的参数决定，并且在较小程度上取决于磁头的电感和稳定电路的参数。
由高音扬声器的电感引起的谐振“驼峰”的幅度直接取决于分流器的电阻，并且与串联电阻器的电阻成反比。
截止频率区域中的谐振“驼峰”的幅度直接取决于滤波器的品质因数。
滤波器的品质因数与产生的负载电阻（高频头，考虑稳定电路的电阻）成正比。
增加品质因数的滤波器可按标准方法计算，但相对标称负载电阻减少2-3倍。

所提出的频率响应控制方法也适用于更高阶的滤波器，但由于那里的“自由度”数量增加，因此在这种情况下很难给出具体的建议。图 6 显示了因分流电阻器而改变三阶滤波器频率响应的示例：

米。 6（点击放大）

可以看出，频率响应呈现不同的形式，这显着影响声音的音色。顺便说一句，大约 20 年前，许多“家用”三四路扬声器都具有可切换的频率响应“正常/水晶/线性调频”（“平滑水晶线性调频”）。这是通过改变 MF 和 HF 频段的电平来实现的。

开关衰减器用于许多分频器中，相对于高音扬声器，它们可以被视为串联和并联稳定电路的组合。它们对频率响应的影响很难预测，在这种情况下，采用建模更为方便。

米。 7（点击放大）

图7显示了作者为Prology RX-20s和EX-20s高音扬声器开发的三阶滤波器的示意图和频率响应。该设计使用电容器 K73-17（2,2 μF，63 V）和自制电感器。为了降低有源电阻，它们缠绕在铁氧体环上。磁芯类型未知：外径15毫米，磁导率1000-2000量级。因此，使用F-4320装置进行电感的调整。每个线圈包含 13 匝直径为 1 毫米的绝缘线。

结果音质比原来的好很多，频率响应的调节完全符合任务。然而，应该注意的是，滤波器存在问题：输入阻抗明显最小值，放大器保护可能会跳闸。

作者：A.Shikhatov

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