怎样做款好音箱（三）

制作以及调试。 倒相箱同密闭箱相比，在下限频率和系统效率 相同时，倒相箱的容积远 比密闭箱的小；对于一只合 适的扬声器来说，当它安装在倒相箱时，其下限频率 要比安装在闭箱中的低 ；对于同样体积的音箱来说。 一 只安装在倒相箱中的扬声器比装在密闭箱中的低 频声压高出约3dB；更重要的一点是，在倒相箱的谐 振频率附近，扬声器的振动板位移将显著下降至最 小，这样可以得到较高的功率承受能力和较低的失 真，也就是说，它能得到较高的不失真低频输出声压。 倒相箱是按照亥姆霍兹共振器的原理进行工作 的，自然，它同密闭箱相 比多了一根用以调整箱体谐 振频率的倒相管，然而，就是这个看似简单的结构，却 使得倒相箱无论是在设计还是制作以及调整方面都 要比密闭箱复杂得多。 我们知道，对于闭箱，扬声器背部的声音尽可能 多的被吸音吸收。而对于倒相箱，其后部的部分 声能还要加以利用。扬声器背向辐射与前 向辐射的 声音在相位上是相反的。不过，当扬声器装在倒相箱 上时，在其背向辐射分量中，一些 比系统共振频率高 的部分声音，通过倒相管后转为与扬声 器前向辐射的 过，在低于系统共振频率的声音部分，其相位与前向 辐射的声音仍是反相位的，所以声音的反相叠加使得 音箱在 (倒相箱谐振频率)以下的声压输出急尉衰 减。 究竞什么样的单元安装在倒相箱上才能发挥出 较好的效果呢? 0首先，扬声器的共振频率与它的总品质因数 的比值应满足下式 ：旬／ =40—80。 ◎扬声器的品质因数应选择在0．2—0．5之间， Q臼值太大的单元在原则上不宜选用，因为 高的单 元会产生不平坦响应，同时还有比较差的频响特性以 及不良的瞬态响应。 @倒相箱对单元的要求同闭箱不太一样。闭箱 要求单元具有比较大的振动质量(因为大的振动质量 意味着有较低的谐振频率)、相对长的线性位移距离 (在闭箱的 处，单元的位移将选到最大)。而倒相 箱的谐振频率可以选到较低的水平。所以不必苛求 扬声器有较低的 (当然，如果平衡其它因素的话，fo 低一些会更好)；同时，由于倒相箱在 fo处单元的位 移将达到最小值，所以倒相箱也不必要求单元的x～ 值达到闭箱要求的那种程度，因此位移要求将比闭箱 统放音时噪声分布在整个空问，与普通立体声系统的 集中噪声相比，SRS的背景噪声对声音的信号干扰作 用就显得很A,T，所以sRS从声场还原、放音清晰度 和降低噪声方面均优于立体声放音。 sRs目前已获得美国专利保护，在国外已获得 17 国专利权，还有 项专利正在世界范围内审理。已 有的授权公司有 SONY、RCA、NEC等。 sRS52 0s由 sRS LABS开发并许可，为执行 sRS (●)声音复原系统的三维音效处理器，由美国斯分尼 克斯(srmmx)公司生产。 3-50 目前市场上已经有一些号称具有 sRS功能的处 理器，购买时首先应注意有无 sRS(●)实验室的注册 商标，其次，是否有 sRS特有的中置调整Gen 和空 间控制 sD∞e控制电位器。 实际使用 s骼 52 0s时，要将它接在音豫与功放 之间，如果功放前面有频率均衡器或音调电路，sRS 52勋s应接在频率均衡器前面。 以上所谈是 自己的一些粗浅的看法，谨在抛砖 引玉，让音响爱好者或音响界的同行们谈些更为高 明、精辟的见解与看法。 四 盥 丝 不 堕 ～ 一 肇 ～ ～赭 互倡一“融¨ 互 ～款 做 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 设计与制作 要低。这是倒相箱的特点和优点。 封闭式系统的声压响应是一个二阶滤波 器特 性，而倒相式系统的声压响应是一个 四阶滤波器特 性，即我们所熟悉的四阶切比雪夫(c4)波纹特性、四 阶巴特沃思平坦特性(B4)以及准三阶巴特思平坦特 性(QB3)。这三种期望响应所呈现出来的频响特性 见下图 1。从图 l可以看出，四阶切比雪夫响应的特 点是：频响存在着波纹式起伏，但是下限频率较低，由 ／一 一 ／一 c4／ ， ， | 7 ／ ( B3 | ， ． t 0．5 0 71 1 0 1 41 2．0 2 83 4．0 6，f0 圈 1 于频率下限的衰减斜率较陡，换来的结果是系统的瞬 态响应没有其它两种期望响应的瞬态响应好。Qm 期望响应的衰减斜率最小，所以它的瞬态特性在三种 响应中是最好的，美 中不足的是它的下限频率要 比 c4以及B4的高一些。在这三种期望响应中，B4期 望响应既有着极为平滑的颡响特性，同时，其下限频 率也较低，而且它的瞬态响应又比c4好，所以B4期 望响应是我们在业余制作中应用最为广泛的一种 (QB3的应用也较多)。下面，我们以B4作为主要期 望响应来谈怎样设计制作箱体。 首先介绍“箱体损耗”(用 QI表示)这个概念。 村 参数这个词对于音箱设计制作的人来说 是再熟悉不过的了。 在Tl'dele的工作基础上引 进了一个参数QL(Thi 的工作虽然包含得最为广泛 和详细，但是它没有系统地考虑刊箱体损耗)，即箱体 损耗。事实上．倒相箱总是存在着一些箱损耗． 引进的一个参数QI被称为在箱体谐振频率 fB处箱 体漏气所产生的品质因数。当箱体损耗为零时，QI 为无穷太。在一般情况下．QI=7是一个较典型的损 耗值，我们在业余设计制作时所依靠的公式大多是按 照QI=7时的情况提供的。 在设计倒相箱时，我们首先要知道扬声器的三 个基本参数：即谐振频率毛、等效空气容积 v^s以及扬 声器总的品质因数 仉 。 对于 B4期望响应，用以下公式进行箱体的设计 箱体容积vB=加v^s醯。 箱体谐振频率 =O．啦 ％。 截止频率 =O．2％ 记住，这些公式是在箱体损耗 QI=7的基础上成 立的，适合大多数倒相箱的设计(QI=7反映了大多 数倒相箱的实际情况，如果 QI偏离了7这个典型值 较多，那么这上面的公式应该作一些修正，在这里不 作进一步的讨论)。这些计算公式并不复杂，只要有 一 台带函数功能的计算器即可算出结果。 为了加深对这个计算过程的了解，我们现以珠 海。惠威 公司的$8-96R中低音扬声器为例试计算说 明；SS-~R的参数 如下： =2$Hz、 =II5L．Q = 0．34、 =0 39、)(唧 =4．5mm、Sd=2l嘶 箱体容积：vB=20x ll5Lx0 343 =65．4l 倒一) 谐振频率： =O．42×28xO．34_0 =33 截止频率：6=0．28x28x0．34-1 =35．51-1z 有时，我们在按照最平坦响应 B4来进行设计时 ． 其结果并不是人人都十分乐意接受的。倒如，你可能 嫌音箱体积太大；也可能媾箱体谐振频率高了一些。 遇到这些情况怎么办? 遇到这种情况时，有一个折衷的方法，那就是放 弃最平坦响应 B4的设计，而采取一种非平坦响应设 计。当然，这个条件的取得是要付出一定代价的，必 须忍受低频段的频响有一定的波动(甚至还有一些其 它不利影响)。不过，首先要说明的是：如果休想降低 系统的 ，那么箱体体积对于B4响应时要太一些；如 果休想减小箱体的体积，那么它的S要比按 B4响应 时的要高一些。换而言之．你不能指望它既能降低系 统的 ，同时又减小系统的容积。 对于非最平响应的计算公式为： = √ 或箱体容积 = 5_ l J 调谐频率：fB= {· l 不均匀度：I【Il=抑 ( 患) 我们仍以上例一中的7~-96R为例进行说明。考 3．51 ∞ 0 m 维普资讯 http://www.cqvip.com 虑到倒一中的单元谐振频率较低，为了更好地发挥这 个优点，使制作音箱的下限截止频率适当移至扬声器 的谐振频率附近，特采用非最平响应设计： 倒二、取 6为 30Hz B z黄 =1／30L I面J 瞄( )” ：29Hz 计算不均匀度：flll=∞10g(％等 署)=一1．1dB 以低频端频响跌落 1．1dB的代价获得了被展宽 了的低频频响(一般而言要求不均匀度不得超过 3dB)，似乎还是值得的。 又如．希望用 $8-96R构成小型音箱，用B4响应 的65．4L的容积稍搛偏大，希望将其容积控制在50L 左右．使用非最平响应计算： 倒三、设 UR=50L f3= √ =42．5Hz fo[1 — 15)。 =36．2Hz RH= ( )=0．82~ 从倒三可以看出，低频殷稍有些提升，但使得箱 体体积的大幅减小，而且还大太提高了系统的功率容 量。 有^会问，怎么又会提高系统的功率容量呢?我 们先来谈一下在上述例子中容积变化问题。在倒相 系统中．将箱体容积偏小于设计值的话．带来的一个 好处是提高系统的不失真输出声压以及提高系统受 振幅限制的电功率输^。如果箱体容积偏太于设计 值的话，会使箱体的低频截止频率降低，但是除了使 系统的低频响应产生波动以外，还带来了一个很不利 的因素，即降低了系统受振幅限制的电功率。为什么 会出现这样的情况呢?其原因是系统的声功率是跟 它的下限截止频率成正比例关系的(即毛越高，扬声 器振幅限制的声功率输出就越大)。对于倒相式音 箱，增设了振幅限制的声功率输出以及于此相对应的 电功率输^来评价所设计的开口箱。 上面说到，对于所设计的倒相箱．利用振幅限制 的声功率和电功率这两个指标来进行评价。 振幅限饲的声功率： 3_52 l VB(L)l (m) ( )l (w)l明 dB (w)l lil【(dB) 例一 l岱．4 l 33 I 35．5 l 0．043l粥．3 I 6 l 例= l 1∞ f 29『∞ l 0． l 95．4 l 3．1 l一1．1 倒三 l，D I 2l 42．5l 0．0鹤l 101 l 12．3l 0．髓 由此看来，任意地改变系统的v日或 值都会带 来一系列的后果，要么低频频响虽然扩展了，但是存 在不平坦的趋向 及输出声功率和功率承受能力赦 域小；要么低频向上移动，频带虽然变窄一些、频响存 在起伏，但是输出声功率以及功率容量增大了。看 来，各有利弊，在设计时根据实际情况考虑取舍。 从计算振幅限制的声功率以及电功率可 看 出，对于同一121径的扬声器来说，它的振动板位移体 积越大，它输出的声功率以及输^的电功率就越大 (当然，还有其它因事的一些影响)．这是我们为什么 希望扬声器的 值大一些的缘故。 现在我们仍然回到音箱的制作上来，对于倒相 箱，倒相昔的选取和使用是一个很重要的部分。直接 影响到音箱性能的发挥。 对于倒相管．我们在设计上主要考虑到两个方 面．即导相管的开 121面积和长度。同时．倒帽管的安 装方式、倒相管的直径大小以及倒相管的噪声影响都 是我们在设计制作时需要考虑的。 倒相昔的长度 的计算公式为：(已知 vB、 ) v=23勋／(岛vB) 则 =( vd )一0．73dv 在式中：VB单位为d (1d =1L)， v以及 单位为 I dv为倒相管直径 ．单位 mm。 维普资讯 http://www.cqvip.com 刘高赋 一 比特技术 随着 CD机 的不断发展，纠错能力更加增 强，性 能好的CD机芯为取得好的音质打下了良好的基础， 对CD机中另一主件-- DAC的要求日新提高，16bit DAC的精度和生硬表现受到了批评。由于 lfi／~t的非 线性失真，零交失真及不同位元交换时差所产生的信 号跳动等原因．使得 l 技术应运而生(日本 NIT电 报电话公司发明)。lblt技术的工作方式是把并行数 据换成脉冲串，脉冲串的密度表示电平的高低，这些 扣，，一~O ．14 ．t'-tl辩 hl~： 电平数少，电平量值差异又不大，故线性好。事实上， lbit技术依靠噪声整形技术为支拄，引人数字反馈， 二) )霹手地将多bit数字信号转换成低通带量化噪声lbit q 、 每，然后进行无交越失真的l 数模转换，获得了 较高的性能指标。 由于llfit对生产工艺要求不如多比特高，成本低 而使得 lbit大量用于低价位机，性价比高，有报广泛 的市场，很多公司都相继投入研究，90年索尼公司就 有称“高密度线性转换系统 的 lbit DAC系统，由噪声 整形数字滤渡器(用以降低位元比率)，新DAC由直 接数字同步电路构成。此系统的优良性能在 CDP- X55ES上得到了体现，SIN可选 llSdB，失真率仅为 0．0018％。在91年短短的三十月，单在日奉就相继有 删：的 SM5861，哑姗日 DUCIoR(旭化成)的 AK43~／ 4328。松下的 MN6476等几个新产品。 拥有了较高水平 DAC技术的 CD技术先锋 Pm．IPS并不满足 SAA7350GL的成就(Tim +N为 0．0022％)。在本来就不错的 TDA1545基础上又开发 出TDAI547，其内部运算放大嚣是先进的B1．M0S工 对于采用矩形导管的，仍然可利用上面的公式进 行计算，不过，需要注意的是，方形孔的开口面积一定 要等于园形管道的开 口面积．只要保证此关 系的成 立，效果是一样的。开口面积与管道直径关系为： ={埔 在倒相管的设计要求中，要求倒相管的开口面 积约占低额扬声器有效辐射面积的∞％一100％，这 是因为当倒相管的直径过小时，将导致倒相管推动空 气的体积选不到系统此时对速度的要求，这种非线性 的影响在小功率时尚不太明显，当系统的j盲人功率越 大时，影响将会越严重。这种非线性的影响可以从系 统的声压响应曲线以及系统的阻抗曲线中测量出来， 方法是利用一十已设计好的倒相音箱，换用不同直径 的倒相管(倒相箱已调试好，即每种口径的倒相管都 已调好了自己的长度)，然后用声压测量仪器和阻抗 测试方法进行比较。直径过小的倒相管还会产生额 外的噪声。 怎样确定倒相系统对于倒相管最小直径的要求 呢?Rid ard n日ll推出了一个确定倒相节葛小直径的 - ‘ 一 ! Jr ． 蔓- ． ． ⋯ 公式： ( )≥( vD) 式中， 单位为衄 ，VD为扬声器的位移体积， 单位为 ，vD=)(诹 (sD为扬声器纸盆辐射面积) 我们仍以本文计算实例中的例一来计算如下： 已知 =33 、vB=65．4L、VD=94．5a dv≥(fBVD)“≥55．8nn 取大于由的直径为8 衄 的标准塑料管．即由 = 8 v=235O／( vB)=0．033 则Lv=( v田)一0．73 =152．8—153ram 在安装倒相管时要尽量避免倒相管的末端距离 音箱后面板太近，我们可以适当地变化倒相管的直径 或者将倒相管设计成直角形状使之避免。 在前面，我们介绍了倒相箱的设计方法，由此我 们可以算出倒相箱的VB、 、毛、 、 ，倒相管的最小 直径、倒相管的长度。 下期我们将谈一下倒相系统的箱体损耗、箱体 损耗的测量、怎样利用已确定的箱体损耗值来选择对 应的期望响应以及倒相系统的最终调试。 四 3．53 维普资讯 http://www.cqvip.com