高品質(zhì)音響的制作

1、高品質(zhì)音響制作很多發(fā)燒友普遍使用 6.58 英寸低音單元的音箱， 這些音箱的低頻下限比較低， 低音聽(tīng) 起來(lái)雖然有力，但能量和延伸能力卻不足。眾所周知，低音是音樂(lè)信號(hào)的基礎(chǔ)，它在很 大程度上影響聽(tīng)音的氛圍， 缺失低音信號(hào)聲音會(huì)顯得輕飄而不真實(shí)，而在正規(guī)的家庭影 院播放中，超重低音箱是很重要的一分子，如果少了重低音的烘托，那就完全失去臨場(chǎng) 感，也就是說(shuō)不真實(shí)。因此，筆者建議，如果有條件，還是選用中大型落地箱為好，以得到更豐富的低頻 響應(yīng)，而組建家庭影院時(shí)，應(yīng)把超重低音音箱考慮進(jìn)去。當(dāng)然，如果原來(lái)的系統(tǒng)沒(méi)有豐 富的低頻效果，你也可單獨(dú)添置一個(gè)優(yōu)質(zhì)的超重低音音箱來(lái)提高重播效果。不過(guò)，好一 點(diǎn)的超重低音

2、音箱售價(jià)不菲， 既然我們有能力去自己設(shè)計(jì)制作書(shū)架箱或落地箱，那么我 們是否也能自己做一個(gè)好一點(diǎn)的超重低音音箱呢?答案是肯定的，有興趣的讀者不妨跟隨著我依葫蘆畫(huà)瓢。理想的超重低音箱的概念在制作前，我們應(yīng)對(duì)什么是 “好一點(diǎn)的超重低音音箱 ”有一個(gè)基本的概念。筆者認(rèn)為衡量 超重低音音箱的品質(zhì)高低有幾個(gè)方面。1、好的超重低音箱必須是有源放大的所謂“有源放大 ”就是內(nèi)置功放的，而無(wú)源超低音音箱是沒(méi)有內(nèi)置功放，箱內(nèi)只有無(wú) 源分頻器， 要和主音箱共用或另配功放。無(wú)源超低音音箱是利用前級(jí)的音量控制來(lái)決定 音量，如果超重低音音箱的靈敏度或音量和主音箱不平均，會(huì)引發(fā)聲場(chǎng)混亂、頻響不均 衡、聲像定位出不來(lái)等情況，而

3、此時(shí)超重低音音箱的擺位又不能解決這一問(wèn)題，這些問(wèn) 題就難以改善。 加上超低音大口徑單元的振動(dòng)質(zhì)量肯定大于主音箱單元，故發(fā)聲速度要 慢一些，加了這種超重低音音箱之后，效果往往很渾濁。有源超低音音箱是專門(mén)為低音重播而設(shè)計(jì)的。 它的工作特征是信號(hào)直入帶有源分頻 的前級(jí)。 100 Hz 以下的頻率由專用的低音放大器放大后驅(qū)動(dòng)超低音音箱。100 Hz 以上的頻率經(jīng)分頻后送至放大器， 放大后由主音箱播出。這時(shí)要有一個(gè)獨(dú)立的音量控制用來(lái) 控制超低音音量跟主音箱在音量上的比例。正規(guī)的添加超低音音箱是超低音在交叉分頻頻率以下工作（例如 100 Hz或 120 Hz），而主音箱在交叉分頻頻率以上工作， 不過(guò)這樣的

4、分頻器要設(shè)在信號(hào)源輸出之后，主聲道 前級(jí)之前，因而，一些高級(jí)的超低音音箱都設(shè)有一對(duì)左右聲道輸出端子，但在日常使用 中很多人都是直接從前級(jí)輸出直駁入超低音音箱。由此看來(lái)，有源超低音音箱所用的單元和內(nèi)部磁路結(jié)構(gòu)、專用的低頻提升技術(shù)，以 及分頻放大器、箱體等都是為低頻再現(xiàn)而服務(wù)的。因此，有源超低音音箱的表現(xiàn)并非無(wú) 源音箱所能比擬的。2、超低頻量感要充足，延伸要足夠低超低音音箱的功能就是彌補(bǔ)主聲道音箱的低頻不足。3、超低音單元要能承受大功率而不失真眾所周知，面積越大的振膜低頻潛得越深，同時(shí)為了要達(dá)到充足的能量，大多數(shù)的 超低音單元都在 10 英寸以上，單元的振膜越大，相對(duì)的質(zhì)量也會(huì)增加，單元的運(yùn)動(dòng)不

5、容易受控制，這時(shí)需要較大的控制能量既較強(qiáng)的輸入功率。否則，振膜的動(dòng)靜不能令行 禁止就會(huì)使聲音模糊， 如果單元反應(yīng)的速度跟不上音樂(lè)的速度， 就會(huì)造成低頻段的失真， 使聲音模糊不清，同時(shí)也會(huì)讓低頻變得軟弱而不夠力。4、要有設(shè)計(jì)合理堅(jiān)固的箱體結(jié)構(gòu)超低音是音箱播放中失真最嚴(yán)重的頻段， 但低頻段其實(shí)也藏有許多細(xì)節(jié)和質(zhì)感，像 低音大提琴與管風(fēng)琴的低頻就不一樣，絕不是轟轟響模糊一片的盲目 “雄渾 ”感，性能優(yōu) 異的超低音還可以輕易聽(tīng)出堂音、細(xì)節(jié)以及音色等各種巧妙的變化，反應(yīng)快的超低音可 以重現(xiàn)出凝聚的沖擊力和有效提升分析力并與中、 高頻段銜接良好。箱體的長(zhǎng)寬高比例 和堅(jiān)固與否會(huì)直接影響到超低音的細(xì)節(jié)清晰度、

6、分析力、速度感、瞬態(tài)反應(yīng)等，因此不 能等閑視之。選材設(shè)計(jì)制作就上述幾個(gè)觀點(diǎn)，這款 DIY 的有源超重低音箱將通過(guò)精心選材、精心設(shè)計(jì)制作來(lái) 達(dá)到媲美優(yōu)質(zhì)商品機(jī)的效果。首先我們選用的低音單元是惠威 Hi-FiRESEARCH 12 英寸的 W12 低音單元 （如圖 1）。它的特征是采用高損耗、高順性、超薄、耐疲勞橡膠折環(huán)和德國(guó)KEVLAR 增強(qiáng)紙基復(fù)合材料振膜，配以高散熱涂層、無(wú)渦流損耗、高承載功率76 mm 音圈和耐高溫 SV線以及一體化高密度鋁盆架，它的對(duì)稱磁場(chǎng) （SMD） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可減少音圈電感與反電動(dòng)勢(shì) 的相互調(diào)制， 加上超長(zhǎng)沖程線性位移設(shè)計(jì)， 使它有著承受功率大， fo（ 諧振頻率 ）和

7、 Qts（品 質(zhì)因數(shù)，總 Q 值 ）較低，瞬態(tài)好，低頻響應(yīng)極佳，低音豐滿有力，高清晰度和解析力， 動(dòng)態(tài)大，低失真的優(yōu)點(diǎn)，很適合做有源超低音。W12 低音單元的幾個(gè)主要相關(guān)參數(shù)是：額定阻抗8；諧振頻率 （fo）28 Hz ； 額定功率150 W（最大 300w）； 靈敏度 （2.83V，1m）90 dB；總 Q值 0.42；振動(dòng)質(zhì)量 89.7 g；等效容 積（Vas）156 L。圖 2 是它的結(jié)構(gòu)尺寸圖。選定單元后， 應(yīng)當(dāng)考慮推動(dòng)這個(gè)低音單元的功率大小， 為了很好地控制低音單元的運(yùn)動(dòng)， 筆者認(rèn)為功率放大器輸出的功率不宜小于低音單元的150 W 額定功率，但也不宜大于它的最大 300W 輸入功率，

8、 因此所用的功率放大器輸出功率應(yīng)在 200 W(8)左右。對(duì)于 一般幾十平方米聽(tīng)音室而言，如果設(shè)計(jì)合理，這個(gè)功率已足夠。超重低音音箱用的功率放大器不僅要有大推動(dòng)力，同時(shí)其瞬態(tài)失真要小、反應(yīng)速度 要快。這里采用的恒流功放驅(qū)動(dòng)， 是用線性元件把流過(guò)揚(yáng)聲器音圈的電流取樣反饋到功放輸入 端，使放大器以固定電流方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載，這樣就很好地解決功放內(nèi)非線性失真或瞬態(tài)失 真不能兼顧的問(wèn)題。使用恒流功放驅(qū)動(dòng)還有不少好處， 首先， 輸?shù)綋P(yáng)聲器音圈的電流不受揚(yáng)聲器阻抗的 影響，因而簡(jiǎn)化了保護(hù)，提高了可靠性；其次是反饋取樣電壓與流過(guò)揚(yáng)聲器音圈的電流 成線性關(guān)系，不存在相位差，減少了功放內(nèi)部的瞬態(tài)失真，系統(tǒng)的瞬態(tài)失真指

9、標(biāo)取決于 揚(yáng)聲器的瞬態(tài)特性；其 是用輸出負(fù)載特性的功放驅(qū)動(dòng)阻抗隨頻率變化的負(fù)載，會(huì)增強(qiáng) 聲音的力度和解析力， 反應(yīng)速度也快。 圖 3 就是超重低音箱用的主動(dòng)伺服式功率放大器。 它是專門(mén)根據(jù) W12低音單元的相關(guān)參數(shù)作了取樣設(shè)計(jì)。該線路可輸出200 W 左右的RMS 功率，為上下對(duì)稱分別采用負(fù)反饋恒流設(shè)計(jì)，這種線路的特點(diǎn)是負(fù)反饋分別加在 輸入級(jí)晶體管的發(fā)射極上， 與各自的偏置電路組合成獨(dú)立的上下對(duì)稱線路， 優(yōu)點(diǎn)是前級(jí) 的發(fā)射級(jí)不易混入噪聲，功放有很高的信噪比。伺服均衡相位、音量控制線路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是從音源或前級(jí)輸出的信號(hào)經(jīng) L，R 輸入 送到運(yùn)算放大 IC1A 的輸入端， 開(kāi)關(guān) K1 和 IC1B

10、 就是用來(lái)控制信號(hào)的正反相， 使之與主 音箱有更正確的相位匹配。由三聯(lián)波段開(kāi)關(guān) K2 和 IC1C 構(gòu)成的線路是以巴特沃斯三階 低通濾波器組成的約 40 Hz，55 Hz，75 Hz，100 Hz共 4個(gè)低頻輸入截止點(diǎn)。圖3 起重低音音箱用的主動(dòng)伺服式功率放大器圖 4 是主動(dòng)伺服式功率放大器所用的電源圖。 發(fā)燒友都知道，好的功放在電源上下的功夫并不比線路少，為了取得更出色的音效，該機(jī)采用了一個(gè)約 650 w 的 R 型優(yōu)質(zhì)變壓 器， R型變壓器的漏磁和效率比常見(jiàn)的環(huán)型或 EI 型變壓器要好，溫升低，放在使用環(huán) 境相對(duì)復(fù)雜的超重低音箱內(nèi)部明顯比環(huán)型或 EI 型變壓器有優(yōu)勢(shì)。該機(jī)的前后處理線路各有

11、自己獨(dú)立電源供應(yīng)，繞組是分開(kāi)的，其中，控制線路的供電采 用三端穩(wěn)壓處理后輸出正負(fù) 15V 的電源供電給 IC1 和 IC2 ，后級(jí)功放為了減少電源內(nèi)阻， 用 4 對(duì)中等容量濾波電容并聯(lián)輸出，以得到更快的反應(yīng)速度。為了進(jìn)一步減少箱內(nèi)磁場(chǎng) 的互相干擾，整個(gè)主動(dòng)伺服式功率放大器裝在一個(gè)30 cm35 cm9.5 cm 的厚鋁金屬機(jī)箱內(nèi)，其中散熱器是裝在箱體的外表，以利于散熱。得到主動(dòng)伺服式功率放大器所占的容積大小后， 我們就可以很方便地求出超重低音 箱的內(nèi)腔容積大小。從 W12 低音單元的幾個(gè)主要相關(guān)參數(shù)來(lái)看，該單元較適合做倒相 箱，為了取得相對(duì)平坦而不是渲染的低頻響應(yīng)， 有較出色的瞬態(tài)響應(yīng)和良好的

12、低頻延伸， 在設(shè)計(jì)箱體時(shí)是采用 SC4響應(yīng)設(shè)計(jì)。用 SC4響應(yīng)設(shè)計(jì)是倒相箱設(shè)計(jì)方案中的較好選擇， 它的特征是箱體比較大， 但它卻有著很低的調(diào)諧頻率和相對(duì)出色的瞬態(tài)響應(yīng)以及較低的 失真輸出特點(diǎn)， 可能有讀者問(wèn)為什么不采用更好的 SBB4 響應(yīng)設(shè)計(jì) ? SBB4 當(dāng)然更好，但 我們?cè)诰C合考慮了兩種設(shè)計(jì)的音質(zhì)與箱體的大小關(guān)系后， 認(rèn)為 SC4 響應(yīng)足以滿足高水平 的聽(tīng)音要求。用 SC4 響應(yīng)設(shè)計(jì)的倒相箱雖好，但它要求低音單元有較低的 Q 值， w12 低音單元 的總 Q值是 0.42，基本附合這種要求。 該超重低音箱是按查表方式設(shè)計(jì)的， 表 1收錄了 從0.370.44的低 Q值 SC4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在

13、設(shè)計(jì)不同 Q值的 SC4響應(yīng)倒相箱時(shí)，讀者也 可用此數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)。根據(jù)表 1，我們很快就能求出該超重低音箱的內(nèi)空容積。 求箱體內(nèi)空容積 Vb ：Vb= V as =1560.9113=171.2(L) 求箱體的調(diào)諧頻率 ： fb= (fh fo ) fo=1 28=28(Hz) 求音箱的低頻截止頻率 f3： f3= (f3 fo ) fo=0.937 28=26(Hz) 求倒相管長(zhǎng)度 L ： Lv =2350Dv2 (fb2 Vb)-0.73Dv其中 Dv 是倒相管的開(kāi)口直徑，為得到很好的線性，這里取值100mm，經(jīng)計(jì)算，Lv 102.1 mm。按照箱體容積公式計(jì)算所得的值均為凈容積， 實(shí)際計(jì)算時(shí)

14、要記得加上內(nèi)置功放的體 積(10 升左右 )和揚(yáng)聲器的容積 (約為 4 升左右 ) ，而加固支撐件的體積可設(shè)在 9 升左右， 這樣，箱體的最終容積 V=171.2+10+9+4=194.2 L ，實(shí)際制作時(shí)可按 195 L 計(jì)算箱體尺寸。箱體內(nèi)部?jī)艨盏母摺?、深尺寸比與音質(zhì)有密切關(guān)系，如果尺寸比選擇不當(dāng)，有可 能導(dǎo)致兩個(gè)甚至三個(gè)軸向振動(dòng)頻率重疊，產(chǎn)生難以消除的駐波干擾，讓聲染色加重。為 減少不必要的影響，本箱的高、寬、深比例取值為1.3:1:1.2。經(jīng)計(jì)算，箱體內(nèi)部?jī)艨盏母摺?、深尺寸分別為 65 cm，50 cm，60 cm。箱體用 25 mm 厚的中密度纖維板 (MDF) 制作，為提高箱體

15、的剛性，箱體內(nèi)部設(shè)有一個(gè)支撐板，同時(shí)前障板用兩塊25 mm 厚的中密度纖維板 (MDF) 粘合起來(lái)，以減少箱板共振帶來(lái)的音染，得到較清晰的音效。圖5是該音箱的制作尺寸圖， 制作時(shí)請(qǐng)注意各障板接觸面要加工平直，結(jié)合面要涂上木工膠 使其接觸面緊密， 并用木螺絲收緊， 確保接合緊密牢靠不漏氣。 為平衡前后障板的重量， 主動(dòng)伺服式功率放大器設(shè)在后障板，散熱器為外露式設(shè)計(jì)。從該箱的后障板布置圖中可 以看出，倒相孔是開(kāi)在背后的， 也就是說(shuō)， 該箱在擺位時(shí)不要太靠近后墻。一般音箱內(nèi)的吸聲材料的放置方法有粘貼法和填充法兩種， 倒相式音箱常采用粘貼 法，該箱的吸聲材料用量是在箱壁鋪上用棉布包裹的5 cm 厚左右

16、的礦棉。如果覺(jué)得低頻能量過(guò)多，可適當(dāng)加厚吸聲材料。這樣，音箱的總Q 值 (Qts)下降，可以改變低頻厚度，使低音更清晰，提高瞬變反應(yīng)速度。為了超低音箱得到清晰高分辨率的低音，該箱 宜選用金屬釘腳，最好是用銅質(zhì)的腳錐。使用建議 使用中，如果低頻輸入截止點(diǎn)調(diào)得過(guò)高，與主音箱低頻段重疊過(guò)多，低頻在某些頻 段顯得渾濁拖沓，將影響低頻的速度和清晰度。相反，當(dāng)?shù)皖l輸入截止點(diǎn)調(diào)得過(guò)低時(shí)， 低頻也會(huì)出現(xiàn)不連貫的現(xiàn)象，讓人覺(jué)得主音箱與超低音箱是 “各自工作 ”。因此，選擇合 理的低頻輸入截止點(diǎn)會(huì)使主音箱與超低音箱實(shí)現(xiàn)平滑的低頻過(guò)渡， 低頻量感會(huì)增加但又 不會(huì)覺(jué)得有過(guò)于突兀、渲染，讓整體氣勢(shì)渾然一體。一般的調(diào)整原則是如主音箱的 -3dB 低頻下限為 6