优质书架音箱的制作.docx

DIY 一对优质书架音箱时间:2007-11-26 来源：作者:龙泉 点击：4661 字体大小：【大中小】§ § § 玩音响的朋友总有很强的动手欲，我也不例外虽然家中已有不少成品器材让 自己过瘾，但手总是有点'痒〃，总是想自己敲敲打打制一台好器材来而在圈内久了，总也 有些发烧初哥恭敬地请你帮忙选购或动手做器材，我最喜欢后者，因为这不但极大地满足了 自己的''虚荣心〃，也满了自己的动手欲这不，前段时间隔壁单位的小王就慕名而来请我帮 他设计一对千多元的音箱呵，在经费到位的前提下，我当然满口应承小王用来享受音乐的房间是约13m2多一点的书房，他平时除了爱听一些翻唱的''口水歌〃 外，还听一些古典交响乐和爵士乐考虑到这些因素和预算，我和他强调了一是房间偏小一 点，二是预算偏低了一点要想在这种前提下出好声，只能制作5英寸左右的书架箱，这个 口径和价格的书架箱应以频率顺畅自然为主，不能强求低频要如何厚实，拳拳到肉••…小王 一脸的崇敬，也不知他是真的听懂了还是没听懂，反正最后全交给我全权处理了而我接过 任务后，只能全心做好才不负他的信任一、挑选单元我过去也做过几款用不同单元的一些音箱，既有国产单元的也有外国单元的，积累了一 定的制作经验，感觉到国产单元的性价比虽然不错，但其性能的确与外国名牌单元有一些差 距，尤其是高音单元，因此我在单元的选用上还是把目光投向外国名牌单元上。

先选低音单元其实5英寸左右的进口名牌单元有很多选择，像Seas（西雅士）的H702 与 H775 以及 H907、德国 Eton（伊顿）的 Eton 5-880/25HEX、丹麦 ScanSpeak（绅士宝）的 8530K、丹麦Vifa（威发）的P13WH-00-08以及德国Visaton（威沙通）的W130S8Q等都是其 中的选择，但考虑到价格，只能选Vifa的P13WH-00-08以及Visaton的W130S 8Q两款 再考虑到古典交响乐的编制和动态较大，如单元的承受能力不强会令失真加大，于是决定选 用Vifa P13WH-00-08这是一款很优秀的单元，其名气虽然没有我前面提及的几款产品大， 但事实上其性能并不逊色，而它的高性价比也使它出现在许多高档的音箱中其实选用Vifa P13WH-00-08还有这样的考虑：选择优秀的单元能保证有良好的基础，同 时也能尽量参考用该单元已有的设计方案，降低整体设计难度，其三是其灵敏度中上，比较 容易匹配放大器Vifa的P13WH-00-08的外观如图1所示它是该厂5英寸顶级的中低音单元之一，其 口径为5.5英寸，采用强悍的镁铝合金盆架，磁体厚大，直径竞达92mm，差不多等同于其 振膜的大小，这是其灵敏度（88dB）达到了同口径中较高的原因之一。

它的振膜为聚丙烯，配 有软质防尘帽，其导磁柱开有出气口以减少后部空气压缩的影响，使振膜保持更低的失真P13WH-00-08的频率响应平直而自然，其中频响应到5kHz才以12dB/Oct平滑下降， 它的离轴响应也经过优化，因此可使用简单分频而不用频率补偿电路，何况5英寸的中低音 单元本来分割振动就很小P13WH-00-08的振膜做得很坚硬，本身阻尼也很好，因而其分 割振动更小，中频没有典型的7、8英寸聚丙烯喇叭那么浑浊，瞬态优良另外，该单元的冲程比其他品牌的同口径单元要高些，也就是说它的动态较大，在播复杂的大动态古典乐时 有相对小的失真图2是该单元在无限大障板上的幅频响应和阻抗曲线图从图中可以看出其响应非常平 直，它的相关单元技术参数见附表0U9U70 160,^4QSZPS\S^f£1：so10 20 50 10C 200 5m Ik 2k 5k 10k 20k40图2 Vifa P13WH-00-08的幅频响应和阻抗曲线附表低音单元的技术泰数单元型号；P13WH-00-08灵敏应：8BdB频率范围：60~5000Hz自由场谐振频來f* 60Hz査注电阻巴：5.7 0音圈电感4’ 0.7mH有效腹动而积&小M6cm-振动质址（包含空气Wih 7.5gBL; 6.0Tni等效容积(VfiE)j 10L ■桃械Q值（QJ； L38电Q值（Q』± 0川总值(Qts): 0.33咅圈直径；25nim音圈高度：14mm气隙高度：6mm茂■性位移：± 4mm操件功率］6.3W额定功率：40W音乐功率＜ 70W国外有人用Vifa P13WH-00-08单元来配Scan Speak（绅士宝）的D2905/9300高音单元 的组合，不过这个组合已超出成本。

国内一个Vifa P13WH-00-08的市场价为380元左右， 而Scan的D2905/9300高音单元每个售价在600元左右，要是用这一组合，小王的千多元 成本都不够，因而得选一个性能良好售价又适中的高音单元考虑到价格因素，这套组合高音单元选用了英国Morel（魔雷）MDT-29高音单元这个单 元虽然只是当前市场上能买到的最便宜的Morel高音，但它却有很大的功率承受力，其他的 性能也极为出色，前几年国产名箱美之声监听一号就是以它为荣图3的Morel MDT-29是 一款采用特殊材料手工涂覆制作的28mm的丝质半球顶振膜单元，其声音柔和又不乏软球 顶单元少见的力度，能量也比较丰富，密度上乘、听感好，一直被国内外高级音箱厂使用 图4是其相关参数图二、设定分频点两分频音箱的高低单元搭配有一定的学问，要从单元的指向性、分配功率、音色的一致 性几方面来综合平衡资深发烧友都知道，单元的活塞振动区通常只限于额定频带的中间频 段，这个频段一般是从单元的谐振频率的一个倍频开始到上限频率的一半，该频段的各种失 真最小，分频点的设定应根据所用单元的额定频率范围来确定一般来讲，两分频音箱的分 频点多取在2〜4kHz,这就要求中低音单元频响的上限尽量高一些，而高音单元的下限要低 一些。

5英寸的中低音单元高频上限一般都能达到5kHz左右，由于Vifa P13WH-00-08单 元的频率延伸好而且没有明显的谐振峰，选用高音单元就很容易了不过我认为此时的高音 单元频响下限仍然尽量低一些好，因为按照中低音的分频点宜选在上限的一半的原则，Vifa P13WH-00-08单元的分频点不应超过3kHz，如再考虑指向性要符合一定的高保真要求，那 分频点不应超过2.5kHz分频点选在2.5kHz或更高一些时，有利于让人声和乐器的一部分谐音由中低单元播放， 音色的一致性较好，同时，由分频造成的分频点附近的频响和相位特性的失真对音质的影响 也相对小不过此时对高音就要求它的下限不宜高于1250Hz 了，如高音单元的频响下限能 够到800〜1000Hz左右就非常理想了从图2的Vifa P13WH-00-08中低音单元的频率曲线看，该中低音单元的额定带宽为 60-5000HZ，从图4中的Morel MDT-29高音单元的相关参数看，其额定带宽为频率的1/2 倍频正好为2.5kHz，已进入活塞振动区Morel MDT-29的谐振频率为900Hz，厂方推荐最 低分频点为1800Hz本例取2.5kHz分频点已是其低端下限频率的近3倍，也是进入活塞 振动区，并留有很大的余量。

事实上，分频点设在2.5kHz是比较理想的，这样两个单元均 能工作于活塞振动医，组合后的频带失真较小，满足高保真音箱的要求分频点基本上定在2.5kHz 后,就要考虑采用什么类型的衰减斜率分频方式由于2.5kHz 的分频点离中低音的活塞振动区上端5kHz较远，因而为了让中频更厚实一些，中音更富韵 味，低频滤波器可考虑用一阶-6dB/oct的衰减斜率Morel MDT-29的功率承受力高达80W， 加上2.5kHz的分频点离其900Hz谐振频率也很远，本来也想用一阶-6dB/oct的衰减斜率做 高通滤波器，但考虑到相位和线性的调整，这里还是将高通滤波器的衰减斜率定为二阶的 -12dB/oct，这样也可防止过多的中低频能量进入高音单元，提高中高频的清晰度单元的灵敏度是否一致对分频器的设计有影响，幸运的是，本音箱中的两个单元的灵敏 度比较一致，不需要在分频器中对某个单元的声压进行衰减处理就能很好地保证各频段声压 级的平衡，不但使分频的设计更简，而且由于高频通道没有电阻的衰减信息量得以完整保留由于分频器是由不对称的一阶低通滤波器和二阶高通滤波器组成它们的相位曲线并不 同相其中，高通部分的函数相位曲线旋转到+90°，低通部分旋转到-45。

两单元按正相连 接时相位差为135°，分频点处的声音不能合成为一个整体，将高音反相接后还存在-45°的 相位差，不过这一相位差可通过高、低音单元在前障板上的同一垂直面排列时产生的+45° 相位差来校正，使系统达到比较线性的相位放声效果不过这种合成式要求分频点选择合适、 准确，且要求高低频滤波器的分频点在-4.5dB点处交叉，否则合成的频响会在分频点出现 隆起劣化5,6) (076)Morel WIDT-29Vife P13WH-OO-O0图5音箱最终的分频网络图5是本音箱最终的分频网络，它由低通滤波器(LPF)和高通滤波器(HPF)组成一阶 (6dB/oct)分频器分为3dB和6dB降落点交叉型两种，本音箱取3dB降落点交叉型由于不 对称的分频器要在-4.5dB处交汇，在使用-3dB降落点的公式计算滤波器的元件值时，低频 的fc要相应移到0.9fc处高通滤波器的fc也应该相应地移到1.1fc处低通L1计算公式为L1=159R/fc”159R/0.9fc(mH)高通L2计算公式为L2=225R/fc”225R/1.1fc(mH)C1=113000/fcR”113000/1.1fR(uF)式中的R是各单元的标称阻抗。

本箱中两个单元的标称阻抗均为8Q,故R=8Q,最后计 算得L1=159x8/2500x0.9=0.565(mH)L2=255x8/1.1x2500=0.742(mH)C1=113000/1.1fcR=113000/1.1x2500x8=5.14(uF)分频网络的负载是一个具有电容、电阻、电感在内的复合阻抗特性的扬声器，其阻抗随 频率变化而变化，因而分频网络的实际输入阻抗也会随着频率的变化而变化在这种情况下， 会产生分频点的偏移和频率特性、相位特性的畸变和功放工作不稳定为减少这些影响，应 给低音单元增加阻抗补偿电路，使之近似一只等于额定阻抗的纯电阻，减小分频点处的幅频 和相频失真图5中的R1和C2就是阻抗补偿电路，R1、C2的数值可用下面的公式计算 R1=Zo(Q)C2=Lb /R 2(F)bm' e式中，Zo是中低音单元的标称阻抗，Lbm为音圈的电感量(单位为uH)，R是音圈直流电阻, 本箱中 Vifa 的 P13WH-00-08 的 R=5.7Q, L=0.7mH=700uH经计算，R1=Zo=8Q, C2=21.5uF0图5中某些元件有两种数值，其括号内的元件数值是实际调校得出的值。

在制作分频器 时要注意，要减少高端频率的阻抗，宜用小容量的电容并联达到要求C1电容用音频金属化聚丙烯膜高速电容器即可，C2用好一点的本尼克无极电解电容L1线圈不宜用小线径的， 要用①1.5mm以上的漆包线绕制，以免直流阻抗过大引起分频点的特性变差L2由于不在 信号通道上，可以适当放低要求三、箱体的设计制作选好单元和设定分频器后，就可以设计箱体了考虑到要有一定的低频能量，本箱按倒 相箱设计在这里，箱体的尺寸和倒相孔开口尺寸是基于单元的Thiele/Small参数设计的， 最后要考虑到单元、吸音材料的体积的加入，应增加10%的余量，同时也考虑到分频器元 件电阻对喇叭Q值的影响因此，箱体的内容。