三分频扬声器系统分频器设计-毕业论文.doc

毕业设计院（系） 文通学院电子信息科学与技术目 三分频扬声器系统分频器设计摘要：三分频扬声器系统分频器设计，通过一种电路装置，将输入信号分离为高咅、 中音、低音三部分，然后分别传送至相应的高、中、低音喇叭单元中重放在此设计中， 主要是利用功率分频器，在功率放大器之后设置LC滤波网络，将功率放大器输出的音频 信号分为低音、中音、高音，然后分别送入各自的扬声器中此电路较为简单，连接方便， 它参数的选择与扬声器阻抗有直接的关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏 离较大，因此误差也大，不利于调整木文主耍给出了详细的设计原理图、参数的选择、 以及电路的焊接关键词：三分频，分频器，LC滤波网络，扬声器Abstract : One-third frequency divider loudspeaker system design，through a circuitinstallations，will be separated from the input signal for the treble，tenor，bass part three，and then were sent to the corresponding high，medium, Medium Woofer replay. In this design，mainly using the power divider, in the power amplifier settings after the LC filter network, to amplifier output audio signal into bass，tenor，treble，and then were sent to their respective speakers Medium. This circuit is more simple，convenient connectivity，the choice of its parameters with the speaker impedance has a direct relationship, and the speaker impedance is a function of frequency，with larger deviation from the nominal value，so the error is also large，is not conducive to adjust. This paper give a detailed schematic design，parameter selection，as well as the welding circuit.Keyword : One-third of the frequency , Prescaler，LC filter network，Loudspeakers1. 引言在音响学中，分频就是把输入的信号分成两个或几个频段，分别传输到工作在不同频率 范围的负载上，最终由扬声器发出声音来，以达到声源重放的目的。

由此而实现分频任务 的电路或装置，就称为分频器1.1分频器的意义和作用目前||/场上生产的各类扬声器，其重放的频率范围很难达到覆盖整个音域的范围因为 放声的频带愈宽，对各电声指标的耍求愈高例如现在常用的YD5-2501X型低频扬声器， 它的频率范围为55〜5000Hz,低频响应虽然还好，但是高频响应就显得不足又如YHG5-1 型高频扬声器，它的频率范围为2000〜15000Hz,高频响应虽然还好，但是低频响应却显得 很差即使是能够覆盖声源较宽频带的单只扬声器，由于所放送的节□中总是一起混奋高、 中、低音成分，而扬声器的低盆乂很难同时对各种不同的声音都产生振动，例如中、高音 的放声，常常被低频的大幅度低盆振动所干扰，产生出一些声源中所没冇的新的频响，即 产生互调失真不能如实的反映原来的声咅因此为Y高保真的重放信息，人们在音响设备中采用分频技术，即发挥大U径低频扬声 器和小口径高音扬声器各自的K处，组合成一个系统，使各个单元的扬声器都发出声音 这样就有效的解决了单只扬声器不能全而具有优良电声性能的问题1.2分频器的分类及特点分频器足滤波器的一种，有有源和无源两种无源网络，是指它对信号频率只起滤波器 的作用，而不起放大器的作用；有源网络，则同吋具有滤波器和放大器的作用。

若按照分频器的位置放设而言，分为两种不同的系统：功率分频和前级分频功率分频， 是指在功放之后，通过高通、带通、低通滤波器，把高、中、低音信号，分别传输到相应 的扬声器中去；前级分频，是指在主功放之前任何一级，里然越往前咅频电路就越复杂， 但性能会相应提高要求较高的没备应该从前置放大器的等响控制以后分频这样后级各 控制电路，例如音调、通频带控制，可分别防在各自的通道中，使之都能工作在最佳状态 要求不高时就在功放之前分频，前级电路共用，它的最人优点就是频段可以分的更多一些, 借助高通、带通、低通滤波器分频，把分好的各频段的信号电压分别送入相应的功放，宵接由功放驱动各tl的扬声器在功率分频系统中，目前通用的是LC无源网络因其连接在扬声器两端，所以又叫扬声 器分频它的优点是，实行分频后，各单元分别工作在较窄的频率范m,这对抑制扬声器 的互调失真起了很大作用，从而音质得到了改善在结构上，它还可以与音箱装成一体而 独立丁•有源系统，使用方便缺点是，分频器中的电感线圈不但体积大，而且不免还冇直 流电阻，如采把它申接在扬声器的低阻抗电路中，必然会损耗放大器的输出功率；同时， 也因此而加大功放内阻，降低阻尼因数。

对于滤波元件很多的分频网络，在分频点附近因 谐振阻抗很高，更容易失去外电路的阻尼作用此外，整个电路的设计参数与扬声器的阻 抗有关，而扬声器的附抗乂是频率的函数，与标称阻抗植偏差较大，常常引起分频点的严 重漂移；但是，由于它的制作工艺较简单，加之扬声器内部的阻尼元件起较大的作用，并 且实践证明采用扬声器分频对咅质改善的确较大，所以一直被广泛应用前级分频系统多用小功率RC，或采用RC冇源网络来完成的，其中冇源网络也称电子分 频器采用这种分频技术，必须要有两套或几套独立的功率放大器，来分别推动各自的扬 声器它的优点是，由于功放与扬声器直接耦合，既可以减少扬声器的互调失真，也可以 减少放大器中素产生的互调失真；因为滤波器的负载是放大器，所以负载阻抗容易闷定 这样，滤波特性就能保持设计的耍求缺点是放大器的套数增加，电路结构复杂，调试困 难，成本也高但广泛应用在高质量的放声系统中2. 分频器的基本原理2.1功率分频系统基木电路图如图1所小dr1低通滤波器图2低通幅额特性曲线图3高通滤波器 图4高通幅额特性曲线图1是低通滤波器，图3是高通滤波器，图2和图4分别是低通和高通滤波器的幅额特 性曲线，fc为分频点。

如果把图1、图3两个滤波器取同一分频点频率，适当连接起来接 至功放，便构成如下两种二分频分频电路阁5并联式 阁6申联式 阁7分频特性曲线以图5并联式分频器为例设以频率为函数的输入信号电压为W(W = (7msin似)，而通过LC网络，各自传输到低频、 高频的输出音频电压分别为Vto、V/w由于电感的感抗A7是与信号频率/成正比 (X/ = 2^L),电容的容抗Xc是与信号频率成反比=+),而扬声器的阻抗仏在某一频 段吋，可近似的认为不随频率变化的电阻/?〃，则他们之阿输出与输入的关系分别为：Vho = , Ro , Vi^Ro\Xc2在.分频点(/ =介)时，假设沿=心，Xc=Ro,代入上式得:Vlo = ^Vi用分 W 表乐，为 201g^ = 20 lg 0.070 = 20x(—0.151) = -3(dB)这就是说，当输出电压下降到为输入电压的%^C7O/7%)吋，则影响下降3卯此吋的1 =丄输出功率为最大输出功率的必y 一 1，所以;we频率又称为半功率点的频率W此对于低通单元，如果G的幅值不变而只改变频率/,那么，的幅值就会随着信 号频率的升高而减小；但频率低于分频点介的信号电压基木保持幅值不变。

因此对于高通单元，由于电路中的元件作用相反，同理，如果&的幅值不变而只改变频率/,那么，v/w的幅值就会随着信号频率的降低而减小；但频率高于分频点/c的信号电 压基木保持幅值不变频率每升高或降低一倍，加在单元上的这一频率的信号电压都会被衰减一倍至于串联式，在低音范围时，由于电容C的输入阻抗很高，可近似看作开路，所以整个电路就可简化成图1所示的低通单元；同理，在高咅范围内，可简化成图2所示的高通单 元结果，同样使低于介的一切低音频信兮，通过1^而达到高音扬声器，起到丫分隔还音频率和分 配还音功率的作川这样的网络，如果在中间频率再增加一个带通滤波器，就构成了三分频电路如图8, 图9所示图8 并联式图9串联式dB阁10分频特性曲线图10为三分频电路的幅频特性曲线这一特性说明：当在中音范围时，对同样振幅的 输入信号电压来说，频率越高或越低，输出音频电压越小因此，中频信号就可以顺利地 通过中音扬声器，而比通频带上限频率介2高与比通频带下限频率/d低的信号都被阻断2.2前级分频系统先例举几个简单的分频线路如图11 fi r==i_(a)(b)—ftfc(c)(d)图11 RC无源网络基本原理图图11(a)是一阶RC无源网络。

它的缺点是滤波效果差，因为从理想的情况来看，当/〉/c 或/＜大•吋，滤波器的信号输出应为零，而现在只以衰减图11(b)是二阶RC无源网络它是在一阶RC无源网络的基础上，再加一级RC元件 若使两组滤波网络的R、C值相等，那么，这种分频电路的滤波效率比一阶网络提高一倍 mdB/oct，但在分频点的响应也同样增加~倍为显然这样的分频电路不实用，前者是分频性能不好，后者信号强度损失太大为了克服 在截止频率附近通频带内的幅度卜降过多的现象，通常在电路中采用品体管组成射极输出 器，从而明显提高了増益，増强了滤波性能这种由晶体管组成的电路，就称冇源网络 如图12所示八B+阁12 S举式电子分频器原理阁射极输出器，它的输出端取自于发射极，不仅相位，而11幅度也紧跟输入端基极；电压 放大倍数接近于1这里把普通RC网络中的第一节R或C的的接地端分别改接到BG1和 BG2的射极输出端，目的是利用它的正反馈，将分频点的左右一段增益提举起来这种电 路能起S举作用，所以称之为S举式电子分频器2.3功率分频具体电路的设计公式举例2.3.1 —阶型分频器L =(H )（b）串联式Ro2^（并、串联计算公式均同）图15 —阶二分频器原理图Ro 2刪串联式1 =(H)C,=(F)（并、串联计算公式相同）C2=^(F)L2 =Roijrfci(H)并联式中联式并联式计算公式:1 = L\ =L2 = ^(H)C1 = C2 =L24^27tfc(H)C1 = C2母 2/tfcRoV (F)(F)27tfcRo串联式计算公式:图17二阶二分频器原理图。