自制一款适合小功率胆机的音箱

时间：2012-10-26 来源：123485.com 作者：9stone

3．单元选择
    反复权衡了扬声器的频响、保真度、电声效率、输入阻抗、功率、声辐射指向性及音色取向等因素后，本音箱选择了银笛的YDQG5-14、YDQZ10-2、YD200-54单元作为高、中、低频单元。之所以对银笛扬声器情有独钟，主要是因为银笛厂是研制生产Hi-Fi扬声器最早的厂家之一，该厂技术领先且不断推陈出新，开发生产出的百余种单元质优价廉，产品一向受到音响界和发烧友的好评。各个单元的特性请参见附表，下面来谈谈它们的特点。
    YD200-54是一款品质超群的低频单元，其振膜是在优质纤维纸浆中添加一定的增强材料制成的。振膜上模压出了许多同心圆的凹凸增强筋，各个波节线之间还模压了密集的麻点、条形等不同几何形状的机械筋。这些措施使纸盆在不增加质量的情况下大幅度提高了刚性，有效地抑制了局部的分割振动。另外，纸质振膜质量小、口径适中、Q值也不大，即使在大振幅下纸盆也不易产生惯性运动。显然，它的响应平滑、瞬态特性好、声音刚劲清晰、保真度比较高。该单元采用的是一种泡沫材料折边，其特点是质轻、耐疲劳且有合适的内阻尼特性。在直径达130mm的特大型多波纹定心支片的配合下，它的有效频率从38Hz至5kHz都有特别平坦的响应，灵敏度比同口径的橡皮边高2～3dB。
    该单元的磁钢增大到Φ130mm×20mm，磁路极板加厚到8mm以上，有效磁场也高达12mm。Φ38mm 的大型音圈使绕组变得很窄，同时又工作在很宽的磁场内，长冲程所营造的动态响应与保真度也是显而易见的。从本单元的磁路及音圈情况来看，其已经远远超过了12英寸喇叭的规格标准。它的输入功率应当在100～120W 之间，但厂家却只定为40W，功率标称得如此保守也足见这是一款名副其实的发烧级单元。
    扫描一下YD200-54，发觉该单元的工艺技术、材料结构等各个环节都是极为地道的。它的输入端子是大型接线柱，盆架也是非常厚实的铝合金铸造，尽管单元基础是质量很小的铝盆架，但喇叭的总质量却高达3.3kg。宽厚的硬橡胶整体压边使单元无论在板上正反安装都有很好的防震和密封性能，丝毫都不漏气。单元的磁路系统被一只大型的硬橡胶罩子封闭，既保护了磁路又使其在箱内的驻波减至最小。该单元的后磁路板上还开有一个减压孔，其作用是令定心支片内封闭的空气里外流通，使音圈等不因为受到压缩空气阻尼而影响到振幅，明显的好处便是使正负振幅平衡、非线性失真小。这点小工艺对于一般扬声器来说不足挂齿，但对于Hi-Fi扬声器却有着不同寻常的意义。
    YD200-54的盆架直径为240mm，这是一款按振膜直径标称口径的扬声器。纸盆的直径实实在在地做到了200 mm (8英寸)，振膜有效辐射半径达93mm，要比传统8英寸喇叭的81mm大得多。本箱选择8英寸低频单元的原因还在于其在5～l2英寸的5个传统口径中(5英寸、6英寸、8英寸、l0英寸、12英寸)占尽了优势，它既有小口径的优点又少了些大口径的缺陷，从各个方面来说都是令人喜欢的规格。另外，目前的各类单元阻抗大多为8 Ω，采用一只低频扬声器容易与中、高频单元及功放匹配，其分频器的设计制作也较为简单。以上正是笔者选用本单元的几个重要原因。
    YDQZ10-2是一只品质不俗的球顶形中频单元，它采用了生化纤维经浸渍处理的大球顶振膜。其特点是声音清晰、圆润悦耳，频响从800Hz至10kHz几乎是平直的。由于球顶振膜突出在面板的最前沿，因此声波直接向四周扩散，声象立体感强，听音时没有了皇帝位，而盆形振膜则恰恰少了这些优势。
    该单元是一款不惜工本的重料制作，它的磁钢体积为120mmX 20mm，与YD200-54很接近，质量约为1.7kg，这样的用料在各种品牌的同类产品中是少有的。其配以了直径为60mm 的球顶振膜，令扬声器的平均特性灵敏度达91dB以上。为了真实而有力地再现中频，它的音圈直径增大到50mm，在强磁场作用下其音乐功率至少在150W以上，但厂家给出的标准值却只有50W。该单元振膜前面板还压有一个中120mm的声辐射扩散器，这也使得声辐射面更加开阔。
    YDQZ10-2的振膜背腔附加了一个很大的圆型罩子(Φ120mmX 60mm)，它与振膜里面的音圈和磁路形成一个很大的封闭容器。罩内填满了松软的吸音材料，其目的是消除振膜后腔产生的驻波，以此改善中频段的响应平滑度。由于振膜背腔密封，因此装在箱子里也彻底消除了低频声波对它的调制。同样，罩子侧面也开有减压作用的空气疏通孔。
    由附表可以看出，YDQG5-14的高频响应相当宽阔，灵敏度也特别高，这完全归功于所采用的钛球膜技术。钛金属是一种新型的高科技宇航材料，用钛箔制成的振膜虽然薄如蝉翼，但却非常坚硬。其球膜直径为1英寸，如此轻巧的振膜极为灵敏，非常适应高频振幅特性。在它的振膜上又模压了许多鱼鳞状的机械增强筋，令其即使在振幅很大的情况下也不会产生有害的分割振动。    该单元的平均特性灵敏度高达91dB以上，有效频响可从3kHz一直到25kHz的超高频，比现在流行的那些织物纤维软球顶高频单元的频响要宽得多，灵敏度也要高出3～4dB。它对信号中的谐波刻画生动，音质清脆明亮，音色绚丽多彩且极富穿透力。由于其电声效率高，因此与本箱选定的中、高频单元的效率十分匹配。该单元的额定输入功率为30W ．这样的功率正好符合家用Hi-Fi音箱的高频功率分配。因为是非磁液结构，所以高频分析也将更加细微、透彻。
    钛、铍、铝等硬球顶中、高频扬声器的音质魅力无可厚非，但不少朋友对此类单元始终心有余悸，认为金属振膜声音尖刺、生硬，总
怕用不好。其实，现在的音乐大多为金属乐器的演奏，硬球顶振膜与它们为同一属性，刻画表现这些音乐是最自然不过的了。看一下当今文体演出中使用的大功率Hi-Fi专业音箱，它们都采用了灵敏度高达100多dB的金属振膜中、高频扬声器，并且还给它们附加了各式各样提高声效率的号筒。因此，播放的声音不但清澈明亮，而且歌手的演唱也十分甜美细腻。相信聆听过大型场馆文艺演出的人们都有亲身体验，谁也没有感觉到声音冷艳、尖利或不柔和。
    当然，组装Hi-Fi音箱时也不必拘泥于同一厂家的单元，只要所选单元的特性有利于提高功放的效率与音质，那么完全可以采用不同厂家的单元搭配组合。例如，选用南京的YD200-8XPH低频单元、惠威的大球顶中频单元及银笛其他型号的钛球顶高频单元等。如果你希望本箱能同时适合晶体管功放的口味，那么可将特性相应的软球顶高频单元加装在本箱上，使其成为音色取向可变的音箱，具体的方法在本文后面将有所涉及。

4．分频器
分频器是宽频带放声系统的一个十分重要的部件，虽然它只是个带通滤波器，仅仅对不同扬声器单元承担着频率分配的任务，但其性能、品质将直接影响音箱的保真度与效率。许多朋友在制作音箱时常常把目光盯在扬声器单元的选择及音箱方面，却把分频器看得无足轻重，显然这对Hi-Fi的放音是不幸的。
一只优良的分频器应内阻低、耗损小，有很陡的频率衰减斜率。鉴于目前市场上发烧级分频器很难寻觅且价格也不菲，更重要的是分频频率完全依据所选单元特性而定，成品分频器往往并不一定适用，因此，Hi-Fi音箱的分频器还是自制为上策。图1是本箱的分频电路，它的衰减率是按每倍频程-12dB设计的。分频点很重要，它直接决定着各单元能否工作在最佳响应频段，并将其衔接成一个宽阔而平坦的放声系统。分频点应选择在各单元最出色的一段频带，一定要避开频响两端急剧起伏变化的峰谷段，才能衔接成一个频响宽阔平坦、效率高的Hi-Fi音箱。否则，即使做到了宽频带，频响也会变得高低不平、过渡特性变坏等。对于Hi-Fi音箱来说，应尽量采用厂家推荐的分频值。

图1 分频器电路图
    L1与C1组成的低通滤波器将200-54的分频点选在1.5kHz，这里将它的分频点适当提高，主要是单元特性好，更重要是音频的功率多半都集中在中低频，适当提高低频单元的截止频率，可以充分发挥单元特长，给出的声音将更加饱满有力度。如果分频点过低，不但丧失了单元优势，反而还会加重中频单元的负担，引起振幅过载、失真增大等弊病。
    虽然中频单元的有效频响宽达800Hz～10kHz，L2、L3与C2、C 3组成的带通滤波器仅取其1.5～6kHz的一段频带，这也是它的黄金频段。L4、C4构成的高通滤波器将YDQG5-14的分频点定为6kHz，本单元的下限截止频率也取得较高，将更加轻松自如地在高频段发挥它的特长。由于合理的选择分频点，3个单元各自都工作在声效率最高的频带，故系统的综合灵敏度也要比各单元的平均特性灵敏度高出1～2dB。
    分频器元件少，电路也很简单，对于分频电容器最起码的要求是高频特性好，耗损及容量误差小。目前的聚丙烯CBB无极性电容器的耗损角正切值仅为0.08％～0.1％，高频性能优异，体积小、无感、价廉，完全能胜任Hi-Fi系统分频电路的需要。本音箱选用耐压为63V的CBB21、CBB22电容器，9.4 uF的用2只4.7 uF的并联即可。高耐压电容在分频器上无大意义，价格却成倍上升。不要盲目崇拜那些舶来品洋电容，这类电容并不一定能明显改善音质，价格却高得惊人，有时1只10 uF的电容往往超过一只中低频扬声器单元的售价。
    分频线圈L的内阻R0大小直接关系到传输效率与音质，在胆机中分频器与输出变压器二次侧线圈、扬声器音圈及传输馈线呈串联回路。当L的直流电阻较大时，引起插入损耗增大，传输效率下降，不但白白浪费了大量输出功率，还会明显降低对扬声器的阻尼作用，导致声音浑浊、瞬态响应变坏等。显然L的R0越小，插入损耗小音质也越好。通常，L的直流电阻做到音圈电阻的1/10以下就很好了。
    分频线圈电感量的误差要尽量小，不然会使分频点偏移，引起各频段重叠太多或衔接不良而出现峰谷点，响应也变得很不平滑。电感线圈制作很容易，但在绕制时遇到的问题是电感量的准确程度难以掌握。以下给出的线圈数据是经过实际测量得来的，只要线圈骨架几何尺寸、线径、匝数符合要求，电感量一般不会有较大的误差，当然有条件最好用数字电感仪测量一下。从图2的线圈数据看，几个线圈已接近最佳结构尺寸，线圈的R0小，Q值也较高。由于导线线径很粗，L的电阻小到0.2～0.4 Ω，已做到重料发烧级的分频器了。对于胆机用音箱分频器，不要刻意去追求那些5N、6N的纯铜或无氧铜导线来绕制，还不如下功夫从线圈的最佳结构、减少输出变压器二次侧线圈或扬声器传输馈线的R0方面来得合算。

图2 分频线圈数据
分频器的组装不一定非印刷电路板莫属，一来自制麻烦不易，二则电路板的载流量往往不够，引起效率和音质下降。一般用一块胶木板或塑料板即可。笔者采用一个普通塑料录象带包装盒作为安装板，由于板的面积大(200mm X 120mm)，各线圈之间距离大，不会发生有害的互耦作用而影响分频质量。L、C元件在板上的分布及电路如图3所示，L1～L4，Cl～C4用胶粘在板上，并在元件引线相应位置钻2mm小孔，引线穿入板后直接连接成电路。这样R0小，电路也整齐简洁，最后不要忘了在端子接线处做出相位及输出标志。

图3 分频器组装图

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