1 引言
揚聲器系統(tǒng)的分頻器分為前級分頻和功率分頻2類。前級分頻是前級電
路中由電子元件產(chǎn)生的分頻,再由各自的功放分別驅(qū)動高﹑中﹑低音揚聲器系統(tǒng),如圖(1a)所示,屬于小信號有源分頻。而功率分頻則是由電感、電容、電阻元件構(gòu)成的位于功放與揚聲器之間的無源分頻電路,如圖(1b)所示。
采用功率分頻的揚聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低,而且又能獲得很高的放音質(zhì)量,因而在現(xiàn)代高保真放音系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。其性能的好壞與揚聲器的各項指標以及分頻電路、電感元件的性能、精度有密不可分的關(guān)系,精確計算電感參數(shù)便是成功的關(guān)鍵。
2 對分頻器電路、元件的要求
(1)電路中電感元件直流電阻、電感值誤差越小越好。而且為使頻響曲線平坦最好使用空心電感。
(2)電路中電容元件損耗盡可能小。最好使用音頻專用金屬化聚丙烯電容。
(3)使各揚聲器單元分配到較平坦的信號功率,且起到保護高頻揚聲器的作用。
(4)各頻道分頻組合傳輸功率特性應(yīng)滿足圖2所示特性曲線的要求(P0為最大值,P1為對應(yīng)分頻點f1、f2的值)。分頻點處的功率與功率最大值之間幅度應(yīng)滿足P1(=0.3~0.5)P0的范圍。
(5)整個頻段內(nèi)損耗平坦,基本不出現(xiàn)“高峰”和“深谷”。
3 分頻電感電容參數(shù)值的計算
下面以三分頻分頻器為例說明其參數(shù)的計算,如圖3所示。
4.2最佳結(jié)構(gòu)電感的計算
設(shè)所需電感量為L(μH),其阻抗值為R(Ω),先求出繞組的結(jié)構(gòu)參數(shù)
參數(shù)b是繞組的高度(寬度),決定了繞組的內(nèi)徑和外徑。所以求得b后即可按圖4制作繞組骨架,其中骨架外徑適當加大10%左右,然后求取
其中,N為繞組匝數(shù),d為導線銅芯直徑,i為導線總長度,w為導線總重量。
根據(jù)銅芯直徑d從線規(guī)表中選取對應(yīng)的標稱直徑,由導線總重量可選購足夠用量的高強度漆包線。
采用該計算方法繞制的電感經(jīng)與實驗對比,誤差一般小于5%,繞制后是否測量已無關(guān)緊要了,基本上能滿足直接應(yīng)用的要求。
由于以上繞制方法中,實際使用導線銅芯直徑D總是選得比計算直徑d大一些,從而造成繞制后的電感量總比計算值低些,顯然,加長繞制導線長度,即多繞幾匝就可使實際電感量更接近計算值。實際繞制導線的總長度可由
k=0.4[(D/d)-i] (6)
I(=i+k)i (7)
求出。其中k為實際導線的加長系數(shù),I為實際繞制導線總長度,把長度I全部繞入骨架即可。D為實際導線直徑。
如計算1 mH、電阻值為0.8Ω的空心電感線圈的最佳結(jié)構(gòu)尺寸及繞制參數(shù)。將數(shù)值代入式(1)~式(5)得
骨架的中心軸外徑取2b=24 mm,骨架兩夾板間距為b=12 mm,骨架夾板外徑取4b=48 mm,(實際制作時可加大10%)。計算結(jié)果如下
b=12 mm;2b=24 mm;N=181.5匝;d=0.75 mm;i=20.52 m;w=81 g。
如果采用導線直徑實際為D,則用k=0.4([D/d)-i],I(=i+k)i進行修正。采用該方法計算出L1,L2,L3,L4的值,照圖裝配即可。
作為計算驗證,筆者按Hi-Vi S8 plus揚聲器系統(tǒng)分頻器的參數(shù)制作了一個家用揚聲器系統(tǒng)。其中2只0.55 mH和0.18 mH的電感按上述結(jié)果計算制作,實測電感值為0.565 mH和0.187 mH。誤差不超過5%。說明此法繞制的電感量準確。通常該計算法即使沒有電感表測量,電感誤差也不超過5%。
將該計算法與以往的圖表法比較,還可體會出該方法的優(yōu)點:用料省、體積小、不需繪制圖表、誤差小。