專利名稱：完全清晰保真之功率分頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種完全清晰度且不失真揚(yáng)聲器系統(tǒng)之分頻器。
背景技術(shù)：
在音響系統(tǒng)中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)是其終端表現(xiàn)部分，因而擔(dān)負(fù)著最重要作用。但是現(xiàn)行技術(shù)理論之揚(yáng)聲器系統(tǒng)，根據(jù)物理學(xué)諸多定律和定理，無可避免地產(chǎn)生多種缺陷，包括嚴(yán)重的冗音，拖尾音、污染原聲信號(hào)音，低音失真和相位失真，以及由此引起的各種樂器聲和人聲之聲像位置模糊不清，低音渾濁不清等。產(chǎn)生這些缺陷的原理，在專利號(hào)001142682名稱為《高清晰度且不失真音箱之分頻器》的《說明書》中作了說明，見

圖1-6。
001142682號(hào)專利技術(shù)結(jié)構(gòu)在解決揚(yáng)聲器系統(tǒng)清晰度和高保真方面具有開拓性的質(zhì)的提升，但是在這兩方面仍存在缺陷。
一、未能做到完全清晰其意是指未能徹底解決電感線圈和低音揚(yáng)聲器音圈在工作時(shí)，產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所形成的感生電流對(duì)原聲信號(hào)電流的污染。
這是由于其技術(shù)結(jié)構(gòu)所決定的，而這又歸因于其設(shè)計(jì)宗旨，仍然以分頻為主，清晰度和高保真為附加成份所致。
見圖7，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，解決上述感生電流對(duì)原聲信號(hào)電流的污染問題，起關(guān)鍵作用的是由電容C2和電阻R組成的回路，其解決能力的程度由電容C2的容量(在耐壓相同的條件下，下同)大小，以及C2和R之間的點(diǎn)V7的電位高低決定，而V7的電位高低由電阻R的阻值大小決定。
經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，欲想完全解決上述系統(tǒng)工作時(shí)感生電流對(duì)原聲信號(hào)電流的污染問題，電容C2的電容須在200微法以上，電阻R的阻值須在300歐姆以上。而與L2所述的電感量無關(guān)，也與直接C點(diǎn)或再接揚(yáng)聲器M后接公共點(diǎn)C無關(guān)。由此標(biāo)準(zhǔn)可衡量上述專利技術(shù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征。圖7中由電容C2，電感L2電阻R和揚(yáng)聲器M組成的是中音回路，而中音專用揚(yáng)聲器通常為8歐姆或4歐姆，其直流阻抗分別約為6歐姆和3歐姆，由其提供的公式C2＝(10～26)×8/r知，其允許的電容C2最大值為26×8/3＝69.3(微法)，遠(yuǎn)低于臨界值200微法，再檢查圖7中電阻R的數(shù)值，經(jīng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，電阻R的數(shù)值約150歐姆以上時(shí)，人耳覺察不到中音揚(yáng)聲器M的聲壓的存在，等于110歐姆時(shí)，可聽到中音揚(yáng)聲器M發(fā)生的微弱的聲響，因而電阻R的阻值不超過110歐姆，而這個(gè)阻值遠(yuǎn)低于臨界阻值300歐姆，中音揚(yáng)聲器聲壓太低以致人耳覺察不到其聲響的現(xiàn)象，由串聯(lián)電路各元件兩端的電壓與其阻值成正比，而電流強(qiáng)度相同的歐姆定律推斷出來。綜上所述，其清晰度方面的缺陷乃歸因于其設(shè)計(jì)宗旨的以分頻為主其他方面為輔附所至。
二、仍有失真現(xiàn)象其意是指未能徹底解決低音揚(yáng)聲器在工作時(shí)，其音圈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感生電流所產(chǎn)生的反作用力對(duì)揚(yáng)聲器紙盤振動(dòng)的阻礙作用而造成的失真現(xiàn)象。
其原理跟上述清晰度缺陷的論述相同，不同的是，低音揚(yáng)聲器工作時(shí)音圈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感生電流除了破壞清晰度外，還破壞保真度，造成失真，其原因是音圈運(yùn)動(dòng)切割自身形成的電磁場和永磁體的磁力線所形成的感生電流，產(chǎn)生的動(dòng)力之方向與信號(hào)電流之動(dòng)力方向相反，造成紙盤振動(dòng)不到位而造成失真，上述兩項(xiàng)造成的缺陷在聽覺上的表現(xiàn)為，音樂背景不夠?qū)庫o，音樂節(jié)湊不夠干凈利索或不夠爽脆，略有拖泥帶水之感，人聲方面，吐字仍有含糊感，仍缺乏惟妙惟肖之精確感，音樂之“人情味”方面仍有不夠動(dòng)聽而略帶生硬感。上述專利技術(shù)結(jié)構(gòu)雖然在清晰度和保真度方面仍有改進(jìn)余地，但鑒于其在解決電相位失真方面和頻響在各頻段的合理比例分布方面具有的基本成熟的特性，其聲質(zhì)的表現(xiàn)比現(xiàn)行技術(shù)品有質(zhì)的提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)行技術(shù)或新技術(shù)之種種不足，提供一種從超低音至超高音之全音域中的頻響于各頻段的比例合理分布，克服電相位失真，徹底解決反電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)形成的感生電流對(duì)清晰度和保真度的破壞的完全清晰保真之功率分頻器。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述的完全清晰保真之功率分頻器，包括輸入端S公共端C，并接在輸入端S和公共端C的超高音分頻電路，普通高音分頻電路，仿中音分頻電路(或中音分頻電路)，設(shè)有電容C2或C2和電感L2串接的基礎(chǔ)低音分頻電路，以及設(shè)有電容C1和電阻R1串接的電回路和設(shè)有電感L的低音分頻電路。
所述的完全清晰保真之功率分頻器，其中所述的電阻R1阻值在大于5歐姆范圍，電容C1參數(shù)值在5～20×105微法范圍。
所述的完全清晰保真之功率分頻器，其中所述的電容C2的參數(shù)值在50-50000微法范圍。
附圖簡要說明附圖的圖面說明如下圖1為二分頻之分頻器電路原理圖；圖2為啞鈴式或稱2.5分頻音箱的分頻器電路原理圖；圖3為三分頻之分頻器電路原理圖；
圖4為三分頻雙低音并聯(lián)之分頻器電路原理圖；圖5為專利號(hào)982346093中無源分頻器電路原理圖；圖6為現(xiàn)有另一種四分頻器電路原理圖；圖7為專利號(hào)001142682名稱為高清晰度且不失真音箱之分頻器原理圖；圖8為本發(fā)明之電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明完全清晰保真之功率分頻器的實(shí)施作進(jìn)一步詳述。
一、解決了反電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)形成的感生電流對(duì)信號(hào)電流的污染問題。
如圖8所示，本發(fā)明完全清晰保真之功率分頻器，設(shè)有由電容C1和電阻R1串接的電回路。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該結(jié)構(gòu)可以抵消反電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)信號(hào)電流的污染導(dǎo)致破壞清晰度的副作用，本文把這種現(xiàn)象暫定名為“負(fù)磁場效應(yīng)”。由實(shí)驗(yàn)獲知，負(fù)磁場的強(qiáng)度大小與電容C1的電容量有關(guān)與電容C1與電阻R1之間的點(diǎn)V8的電勢(shì)高低有關(guān)，而點(diǎn)V8的電勢(shì)高低與電阻R1的阻值成正比，因而與R1的阻值大小有關(guān)，當(dāng)C1的電容量一定時(shí)，R1的阻值越大，負(fù)磁場強(qiáng)度越大，但當(dāng)R1取值大于300歐姆后，效果不明顯，大于700歐姆時(shí)，阻值的變換已感覺不到有差別，小于300歐姆時(shí)，阻值的變化，效果明顯。
2、當(dāng)電阻R1的阻值一定時(shí)(須大于30歐姆)，電容C1的容量的大小跟負(fù)磁場強(qiáng)度成正比。但當(dāng)電容C1的數(shù)值大于200微法(常為數(shù)只并聯(lián)達(dá)成)同時(shí)電阻R1的阻值大于300歐姆時(shí)，負(fù)磁聲的強(qiáng)度已足夠抵消普通低音揚(yáng)聲器的音圈和普通分頻器的電感線圈在工作時(shí)所產(chǎn)生的副作用——感生電流對(duì)清晰度的破壞作用。
二、解決了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)保真度的破壞問題。
見圖8所示，本發(fā)明完全清晰保真之功率分頻器，設(shè)有由電容C1和電阻R1串接的電回路，如上所述，當(dāng)電容C1大于200微法(但又無需太大，常在250微法以下)，電阻R1在300歐姆以上(通常在700歐姆左右)，產(chǎn)生的負(fù)磁場已足夠抵消普通低音揚(yáng)聲器在工作時(shí)其音圈切割其自身形成的磁場和永磁體磁場之磁力線所產(chǎn)生的感生電流，這種感生電流所形成的動(dòng)力，其方向與信號(hào)電流生成的動(dòng)力方向相反，因而阻礙紙盤的正面振動(dòng)，使紙盤振動(dòng)不到位，并產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象，使原聲失真。即感生電流對(duì)紙盤振動(dòng)的粘著作用，既破壞清晰度又引起失真。
三、解決了電氣性相位失真的問題要想避免電氣性相位失真對(duì)音色的破壞，從超高音到200赫茲的超低音段，電相位必須一致。按現(xiàn)行無源分頻器理論，分頻點(diǎn)200赫茲的低通部分所用的電感量接近9毫亨，若要求電感線圈的直流電阻不超過3歐姆，則所用的銅線需4.5公斤以上，這將大幅提高成本，也是對(duì)稀缺資源的濫用。在效果方面，電感量越大，所產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)太大，造成清晰度問題難以解決。
因此需要尋找新技術(shù)，以解決電相位失真問題。
見圖8所示，本發(fā)明完全清晰保真之功率分頻器設(shè)有電容C2電感L2串接的基礎(chǔ)低音分頻電路，設(shè)有電容C1和電阻R1串接的電回路，設(shè)有電感L構(gòu)成的低音分頻電路，電感L的參數(shù)值約3.0毫亨(要求直流電阻小于0.8歐姆時(shí)所用的銅線不足0.2公斤)。電容C2的參數(shù)值約130微法(假設(shè)所用揚(yáng)聲器8歐姆，下同)，電容的數(shù)值大于200微法，電阻R1的參數(shù)值大于300歐姆。工作原理如下當(dāng)C1接R1的電回路斷開時(shí)，因?yàn)榈鸵舴诸l電路之電感L約3.0毫亨，故對(duì)900赫茲以下之低音頻段，頻點(diǎn)越低感抗越小，音頻信號(hào)電流直通，再看由電容C2和電感L2構(gòu)成的基礎(chǔ)低音分頻電路，因?yàn)镃2的參數(shù)值約130微法，故150赫茲以上的低頻段直通，至200赫茲處已無容抗。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，其后串接的揚(yáng)聲器之聲壓之高低與電容C2的內(nèi)阻成反比，當(dāng)使用內(nèi)阻較小的聚脂電容(通常為國產(chǎn)普通產(chǎn)品)時(shí)，在200赫茲以上(至900赫茲)的低音頻段，上述兩者基本相等，聽覺表現(xiàn)為基礎(chǔ)低音的聲壓很低又層次感混亂，當(dāng)使用更優(yōu)質(zhì)的電容器時(shí)，聲壓無明顯變化由此可知，C1與R1串接的電回路被剔除時(shí)，電相位問題不能解決，今再看C1與R1串接的回路與上述另兩個(gè)分頻電路的關(guān)聯(lián)性。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，200赫茲以上的低頻點(diǎn)之聲壓分布特性與V8點(diǎn)的電位(單位伏特)的高低和C1的電容量大小有關(guān)，當(dāng)C1一定時(shí)(通常在20～250微法間)V8點(diǎn)電位越高，或R1一定時(shí)(通常在100歐姆～700歐姆間)C1取值越大(常在20～250微法間)，基礎(chǔ)低音分頻電路后接的揚(yáng)聲器聲壓越大，當(dāng)C1大于20微法，R1大于300歐姆時(shí)，200赫茲以上的低頻段聲壓已集中于由C2和L2串接后面的揚(yáng)聲器中，C1和R1取更大的參數(shù)值時(shí)，差別不明顯，因此，當(dāng)C1取值大于20微法(常在200～250微法間取值)，R1大于300歐姆(常取600多歐姆)，C2約在130微法，L大約取3.0豪亨時(shí)，可避免電相位失真對(duì)音色的破壞。但是C1、R1對(duì)C2的負(fù)載能力的影響更深層次的原理有待進(jìn)一步研究。
四、解決了頻響的合理比例分配問題。
因?yàn)槿硕鷮?duì)聽覺的靈敏度特性為，對(duì)中音敏感對(duì)高音和低音頻段遲鈍，因此中音頻段(約900～6000赫茲)的頻響需較高頻和低頻低些。具體比例分配須由所用基礎(chǔ)低音揚(yáng)聲器頻響特性而定。
見圖8所示，本發(fā)明完全清晰保真之功率分頻器，設(shè)有由電容C3，電感L3和電阻R2串接的仿中音分頻之電回路(或由C3、L3串接的中音分頻電路)，通過調(diào)節(jié)電容C3和電阻R2的數(shù)值，可使高頻、中頻、低頻各頻段的頻率響應(yīng)達(dá)到合理的比例分配。
五、實(shí)現(xiàn)了各頻段和整個(gè)音域完全清晰。
因?yàn)槿硕鷮?duì)聽覺靈敏度特性為，對(duì)中音敏感，對(duì)高音和低音頻段遲鈍，故中音與普通高音的分頻點(diǎn)宜選在6000赫茲點(diǎn)(或附近)，因而普通高音揚(yáng)聲器須重放5000赫茲以上頻段(假如6000赫茲頻點(diǎn)的高通不用最陡峭的-12dB/oct衰減率于-6dB處交叉的衰減率的話)，這樣其承受的功率較大，因而要求該揚(yáng)聲器的永磁體磁場較大，導(dǎo)致要求音圈生成的電磁場較大使音圈電感量較大。較大的電感量會(huì)使12千赫茲以上的超高音不清晰。若想要超高頻有稍好一點(diǎn)的表現(xiàn)，則成本很高，效果亦難盡人意。為解決超高音清晰度問題，見圖8，本發(fā)明完全清晰保真之功率分頻器，設(shè)有普通高音分頻電路，由電容C4與揚(yáng)聲器串接，電感L4，電容C5與揚(yáng)聲器并接的方式構(gòu)成，電感L4過濾中頻起保護(hù)揚(yáng)聲器作用，電容C5過濾超高音頻段，起保證清晰度作用。還設(shè)有由電容C6串接的超高音分頻電路，C6的參數(shù)值常在0.5微法左右，C6后接的是超高音專用型揚(yáng)聲器，其造價(jià)通常較低，從而保證整個(gè)高音段的質(zhì)量，并降低成本。
其他配套技術(shù)發(fā)明完全清晰保真之功率分頻器，目的是為了制作完全清晰保真之揚(yáng)聲器系統(tǒng)。而箱體結(jié)構(gòu)部分是揚(yáng)聲器系統(tǒng)的另一部分之一，為達(dá)到上述目的，該部分需有新技術(shù)結(jié)構(gòu)予以配合。據(jù)此，可采用倒相類箱體結(jié)構(gòu)予以配合，但倒相孔的面積應(yīng)遠(yuǎn)小于現(xiàn)行技術(shù)品相應(yīng)的面積(約在1/2～1/5之間)在音源方面，包括射頻放大(RF)，音頻數(shù)字信號(hào)處理(dsp)部分，數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)模擬信號(hào)部分(DAC)，音頻功率放大部分，以及各部分的電源都不能馬虎了事，但又無需采用昂貴的“發(fā)燒”元件，除了上述RF、dsp、DAC所用集成塊以及功率放大晶體管為普通進(jìn)口件外，其余部分采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)元件，對(duì)那些極端挑剔的消費(fèi)者(或稱老資格“發(fā)燒友”)已是無懈可擊而應(yīng)付自如了，當(dāng)然這涉及到上述各部分的技術(shù)應(yīng)用是否精湛的問題，上述各部分的技術(shù)細(xì)節(jié)不予詳述了。
音質(zhì)以外的優(yōu)異性能本發(fā)明除了完全清晰和保真的效果外，在動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度、效率、可靠性、穩(wěn)定性等各方面均比現(xiàn)行技術(shù)品更勝一籌，其原理在這里不必詳述了。
權(quán)利要求
1.一種完全清晰保真之功率分頻器，包括輸入端S，公共端C，并接在輸入端S與公共端C上的超高音分頻電路，普通高音分頻電路，仿中音分頻電路，低音分頻電路，其特征是在輸入端S和公共端C上設(shè)有串接的電容C1和電阻R1的電回路，以及設(shè)有電容C2串接或電容C2與電感L2串接的基礎(chǔ)低音分頻電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全清晰保真之功率分頻器，其特征是所述的電容C1在5～20×105微法范圍，電阻R1阻值大于5歐姆范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的完全清晰保真之功率分頻器，其特征是所述的電容C2參數(shù)值在50～50000微法范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明為完全清晰保真之功率分頻器，解決了現(xiàn)有技術(shù)(1)電相位失真；(2)反電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)音色和清晰度的破壞；(3)頻響的各頻段合理比例分配問題。采用在輸入端S和公共端C上，設(shè)有電容C
文檔編號(hào)H04R5/00GK1691836SQ20041002696
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者何成郭 申請(qǐng)人:何成郭