二级倒相式音箱设计(公开)
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倒相音箱设计一、什么是倒相音箱如图所示,在前面障板上装有声导管,将扬声器背向辐射的部分声音经过导管倒相后,从导管口辐射到前方。
从导管口辐射出的声音与扬声器纸盆前向辐射声音分量进行同向叠加,而后一并向前方辐射出去,结果大大增强了扬声器系统的低音特性。
按这样设计的音箱,叫倒相音箱。
扬声器背向辐射分量与其前向辐射分量在相位上是相反的。
但背向辐射分量中比某一特定频率(最低共振频率f0b)高的成分能经过声导管全部反转成与扬声器前向辐射分量同相,并从导管口辐射出去,故称倒相。
倒相扬声器系统的特性之一,是具有丰富的低音量,听起来使人有舒展感。
在音箱容积相同的条件下,低频重放下限频率可比封闭音箱展宽60%左右。
另外,在同样的低音极限要求下,倒相音箱容积为封闭音箱容积的60%即可。
总而言之,倒相音箱是一种用小型音箱就可能放出丰富低音的音箱。
尽管如此,仍需要进行精心设计和严格调整,如果马虎从事,就不能获得理想的效果。
倒相音箱是一种具有很多优点的音箱,但其工作原理要比封闭音箱稍微难懂一些。
在进行设计之前,如果能尽量多考虑一些问题,那是很有好处的。
对于初学者来说,经过努力,可以很快达到熟悉的程度。
图4~5图4~5是说明倒相音箱工作原理的特性曲线。
本节中出现三种共振频率,即f0 f0c f0b ,下面说明一下这几种频率的意义:F0是扬声器的最低共振频率,是将扬声器装在无限大障板上测得的一个参数。
F0c是将扬声器装在封闭音箱内测得的最低共振频率,它比扬声器的f0高些。
F0b是将扬声器装在倒相音箱内时测得的最低共振频率,也叫声导管的调谐频率。
图(a)是声压频率特性。
如果设计得很好,则由扬声器纸盆前向辐射产生的声压和声导管前向辐射产生的声压在前向空间进行合成,可使声压频率特性展宽到综合调谐频率f0b(图中的xc是指在f0b时的f0b/f0值)。
图(b)是扬声器纸盆前向辐射声和导管的前向辐射声的相位差随频率变化特性。
可以看出,以f0b 为分界点,相位反转(相位差1800)。
LspCAD设计倒相式音箱倒相式音箱是开口箱的一种。
倒相管与箱内空腔共同构成“亥姆霍兹共振腔”,会在其共振频率上产生逆共振。
所谓“逆”指的是相位倒转,逆共振使低音单元背向辐射声的相位被倒转过来,与单元前向辐射声同向,两者叠加使声辐射效率提高约3dB(一倍)。
从上面理论可知,倒相管与箱体构成共振腔,与倒相管装在什么方向并无关系,不要以为装在前面是倒相,装在后面,声音直接出去了,不是倒相。
倒相管装在底面或后面可以借助地板、墙壁、加强低音反射,摆位得当,可增加低音效果。
我喜欢装后面,尤其是小音箱。
位置摆得好,箱子好像已经消失,坛上有人经常提到耳机,这时耳机就相形见拙了。
另外,只要改变倒相管的几何尺寸就可以调准fb(箱体的共振频率)。
fb比低频截止频率fc低(fc相当于相同容积密闭箱的共振频率fc),叠加的结果使低端频响被展宽了。
fb调整正确,理想情况下其低频可展宽至密闭箱的0.7倍。
大家知道倒相式音箱阻抗特性曲线为双驼峰,频率较高的那个峰对应的频率即闭箱的共振频率fc,而双峰之间的谷对应的即倒相管的调谐频率fb,很明显fb比fc频率低。
当箱体容积越大时,双峰靠得近。
反之容积小,双峰离得远。
当倒相管口径小时,高频峰高。
当倒相管口径大时则低频峰高。
当倒相管口径适当,且长度调至最佳时,两阻抗峰高度相同,这时低频响应最好,低频延伸与响应平坦度可以兼顾。
当然,倒相式音箱也有不足之处,由于借助管道辐射加强低音,其瞬态响应不如密闭箱好,因为当信号停止后,倒相管要过(20~50ms)才停止发声。
当信号频率低于fb时,喇叭相当于工作在自由空间,锥盆振幅随频率降低而显著增大,不仅造成陡峭的衰减特性(密闭箱12dB/oct,倒相箱约24dB/oct),而且,可能使音圈位移超过线性位移区,非线性失真增大。
不加控制,失真度甚至可达60%以上。
此外,低频段若产生驻波,容易从倒相管泄露出来,破坏声音清晰度。
为防止这一影响,箱内应放足量的吸音材料。
倒相式扬声器系统设计主讲人:卢斯荣主要内容基本知识•系统函数的归一化处理•倒相箱的设计方程•倒相箱阻抗频率响应•倒相箱中扬声器单体的位移响应分析•滤波器的一些基本知识•常见的滤波器逼近方式•倒相箱的常用的几种响应特性实践与调试•设计目标及约束条件•如何进行系统设计•阻抗曲线带来的信息•倒相管的设计与计算•箱体结构设计及安装•系统失真分析额外介绍•四阶带通式扬声器系统的设计由上图可以看出,在箱体的调谐频率以下,扬声器单体振膜的位移急剧上升,因此,为减小失真,箱体的调谐03k 030303 p 3dB A p 1p 1p 1-3dB Butterworth 参照上图,说明如下:其中:为系统幅频响应下降所对应的频点,为系统通带衰减,为系统阻带衰减;当小于时,系统通带衰减较大,此时系统的阻尼较大;当大于时,系统通带衰减较小此时系统的阻尼较小;当等于时,系统通带衰减为,此时系统具有最平坦的 幅频响应,滤波器就具有这样的响应特性。
()=4)频率转换:假设有一低通响应类型L s ,经转换可得到同类型的高通和带通响应。
滤波器的一些基本知识(三)----另一种滤波器分类方法1)通带和阻带都平坦的滤波器,如巴特沃兹(Butterworth)滤波器。
对应的倒相式扬声器系统有:B4,BE4,QB3,SC4 ,SBB4这五种响应特性;分频器设计中有:Butterworth,Bessel,Linkwitz-Riley这三种3)通带平坦,阻带起伏,如反切比雪夫(Chebyshev)滤波器,电声设计中应用不是很多,相对设计也比较复杂。
2)通带起伏,阻带平坦的滤波器,如切比雪夫(Chebyshev)滤波器。
对应的倒相式扬声器系统有:C4,SQB3,BB4这三种响应特性;分频器设计中有Chebyshev响应这一种。
4)通带和阻带都有起伏的滤波器,如椭圆滤波器,设计过程比较复杂,同样电声设计种也应用不多。
倒相箱的常用的几种响应特性分析•B4响应•C4和SC4响应•QB3和SQB3响应•BB4和SBB4响应•BE4倒相箱的常用的几种响应特性分析(一)倒相箱的常用的几种响应特性分析(一)倒相箱的常用的几种响应特性分析(二)倒相箱的常用的几种响应特性分析(二)倒相箱的常用的几种响应特性分析(二)倒相箱的常用的几种响应特性分析(三)倒相箱的常用的几种响应特性分析(三)倒相箱的常用的几种响应特性分析(三)倒相箱的常用的几种响应特性分析(四)倒相箱的常用的几种响应特性分析(五)实践与调试设计目标及约束条件•设计目标设计目标通常包括:1,频带下限2,通带起伏特性3,阻带的衰减特性4,输出声压级5,系统的瞬态特性6,。
设计同样重要!音箱箱体设计形式分析在DIY中有一句非常流行的话,那就是“好料不一定堆出好货”。
打个比方说,用好的芯片、好的电容,不一定就能做出好的板卡,这是因为线路的整体设计、布局也是非常重要的。
这条法则,同样适用于音箱:有好的声音单元也不一定就有好的声音,另外还有个比较重要的因素就是箱体的设计。
不过,我们平时购买时却很少留意这方面的东西。
但其实你仔细留心一下,会发现音箱有的是开孔的,有的是开缝的,还有的则是背后敞开的等。
而这些正是由于箱体的设计不同,而造成的外观上的细微差异。
由于受到资料所限,小编无法将所有的种类都收集全。
所以,今天只和大家一同分享一下比较常见的几种。
而像敞开后背式(简称OB式,open back or open baffle)等设计,只好略带而过。
(PS:电吉它大都用这OB式音箱,它要求配用更硬些锥盆的喇叭。
好处是简单易制,缺点是低频欠奉。
做该箱注意不要把侧板搞过深,否则有共鸣声。
)● 密闭式顾名思义,这种音箱的箱体是完全封闭的,这是最简单也是最经典的一种设计。
它是由无限面板的概念演变过来的,并改变了无限面板造成的喇叭锥盆后面能量浪费的弊病,使音箱可以在相对小的体积内工作。
最常见方式之一——封闭式它的特点是结构简单,制作比较容易,瞬态响应比较好,即听感深沉、清晰。
而不足之处在于,在相同的体积下与其他类型的箱体相比,其低频下潜截止频率要高些。
如想要获得更低的下潜频率,需增大箱体容积并选用口径较大的喇叭单元。
另外,此类低音炮的效率(即灵敏度)要低于其他类型的箱体。
所以,密闭箱体在制作和调校时通常可在内填充适量的吸音棉,以达到增加箱体容积的效果,亦能改善其重放的低频的柔顺性。
● 低音反射式(国内惯称倒相式)这类音箱的箱体设置有倒相管与箱外相通,即所谓的低音反射式设计。
目前,这类产品是市场上最常见的。
最常见的设计之二——倒相式它的优点是体积适度、效率中等,在宽频带具良好的声音质量;而缺点是低频浑浊,滚降太快!(不适用于低频的Hi-Fi重放)另外,二级倒相式是一种加强低音反射效果的形式,低频的增强效果提升,但也由此造成低频峰前出现一个深谷,并且将低频浑浊失真的效果也加大了!倒相式音箱包括倒相管的设计、制作、调校的难度要大于密闭箱,内部同样需填充适量的吸音棉(相对比密闭箱少些)。
⾳箱七种内部结构图及应⽤设计描述 ⾳箱概述 ⾳箱指可将⾳频信号变换为声⾳的⼀种设备。
通俗的讲就是指⾳箱主机箱体或低⾳炮箱体内⾃带功率放⼤器,对⾳频信号进⾏放⼤处理后由⾳箱本⾝回放出声⾳,使其声⾳变⼤。
⾳箱是整个⾳响系统的终端,其作⽤是把⾳频电能转换成相应的声能,并把它辐射到空间去。
它是⾳响系统极其重要的组成部分,担负着把电信号转变成声信号供⼈的⽿朵直接聆听的任务。
⾳箱的⼯作原理 要知道⾳箱发声的原理,我们⾸先需要了解声⾳的传播途径。
声⾳的传播需要介质(真空不能传声);声间要靠⼀切⽓体,液体、固体作媒介传播出去,这些作为传播媒介的物质称为介质。
就好⽐⽔波,你往平静的⽔⾯上抛⼀个⽯⼦,⽔⾯就有波浪,再由对岸传播到4周;声波也是这样形成的。
声波的频率在20——20,000Hz范围内,能够被⼈⽿听到;低于或⾼于这个范围,⼈⽿都听不到。
波与声波的传播⽅式是⼀样的,通过介质的传播,⼈⽿才能听到声⾳。
声波可以在⽓体、固体、液体中传播。
下⾯在来说说喇叭的⼯作原理。
喇叭是把电信号转换为声信号的⼀种装置,它由线圈、磁铁、纸盆等组成。
由放⼤器输出⼤⼩不等的电流(交流电)通过线圈在磁场的作⽤下使线圈移动,线圈连接在纸盆上带动纸盆震动,再由纸盆的震动推动空⽓,从⽽发出声⾳。
喇叭的发声原理 当喇叭接收到由⾳源设备输出的电信号时,电流会通过喇叭上的线圈,并产⽣磁场反应。
⽽通过线圈的电流是交变电流,它的正负极是不断变化的;正极和负极相遇会相互吸引,线圈受到喇叭上磁铁的吸引向后(箱体内)运动;正极和正极相遇则相互排斥,线圈向外(箱体外)运动。
这⼀收⼀扩的节奏会产⽣声波和⽓流,并发出声⾳,它和我们讲话的喉咙振动是同样的效果。
频率响应曲线SPL vs Freq ⼈⽿所能听到的频率范围为20Hz─20KHz,(《20hz称为次声,》20KHz称为超声)图标纵坐标─表⽰声压级,单位是dB。
图标横坐标─表⽰频率,单位是Hz。
图标左侧为低⾳单体频响曲线,右侧为⾼⾳单体,包含左右的是⾳箱。
音箱与扬声器的设计方案及设想设计人:王冰1.二分频倒相书架音箱设计 (3)2.全频曲径式音箱设计 (9)3.带通式超低频音箱设计 (11)4.超宽频带开口式音箱与扬声器单元低频曲线补偿电路的设计方案与设想 (13)5.平衡气压式密封音箱的设计方案与设想 (18)6.电磁助推式扬声器单元的设计方案与设想 (21)二分频倒相式书架音箱设计:一、扬声器选择中低音扬声器:西雅士SEAS H1216-08 CA15RLY涂层纸盆中低音单元谐振频率:45HzQts:0.34推荐频率:50--4000Hz灵敏:87.5DB有效半径:5.0CM外观半径7.3CM振动质量:7.7gPl:60WPm:250W振膜最大位移:20mmSd:78.54cm^2音圈电感量:0.82mH高音扬声器:金琅G2铝带高音单元有效频率范围:1700--40000Hz 音箱外观效果图灵敏:96DB 尺寸:74W 120H 90D西雅士SEAS H1216-08 CA15RLY采用涂层纸盆纸盆在使劲的听感上对音色的染色最小,声音比较温暖,能充分的表现音乐的各种内涵,擅长表现弦乐与人声。
在纸盆上加以涂层也改变了纸盆刚性差、振幅大时的变形引起失真,也起到了防潮和延长使用寿命的效果,7.7g的振动质量和较强的电磁动力也使得扬声具有了良好的器瞬态响应。
西雅士SEAS H1216-08 CA15RL Y 扬声器的品质因数为0.34 在理论上讲倒相式音箱的中低频扬声器的品质因数取到0.38时可得到最佳的低频响应状态,实际设计当中品质因数选在0.3到0.4之间只要设计合理均可得到满意的效果。
在谐振频率方面,此扬声器的谐振频率为45Hz,在四阶巴特沃斯设计中系统谐振频率约为50Hz,在5寸书架音箱中,听者是比较愿意接受的。
推荐频率上限为4000Hz高于所要选用高音单元频率下限的一个倍频,有利于选择最佳的分频点。
金琅G2铝带高音的振膜尺寸是:宽度8.5mm(7.5mm),长度70mm,较大的振膜尺寸使得G2有更佳的中频响应,G2的六角蜂巢或波浪形两种振膜,其厚度仅为0.01mm,其起落变化十分敏捷,频响曲线非常平滑平滑,频响范围从1700Hz一直延伸至40kHz(±3dB)。
lspcad软件设计倒相式音箱箱体倒相式音箱如何制作?用lspcad软件实操设计制作音响箱体,让你认识倒相式音箱箱体的基本结构与设计。
倒箱式音箱系统包括三个子系统:(1)单元和箱体,(2)倒箱管与箱体,(3)分频网络.由公式计算的箱体,倒箱管参数和分频网络参数与实际的最佳状态之间尙存在很大的差距.这差距大都在音箱制作完成后通过调试的手段来消除..调试的原则:(1)就是将倒相式音箱的谐振频率(fo)调整到最合适的频率点,使音箱的低频响应平坦,(2)调整音箱的系统品质因数(Qo) 使音箱的低音深沉,听起来既不干涩,又不混浊,(3)调整分频网络的分频点和相位特性,使音箱各频段的声压均匀,频率响应曲线平坦.一.以上(1)(2)两项由调整箱体,倒箱管来解决.(一)箱体的调整:箱体的大小是否合适可以从频响特性曲线,阻抗特性曲线上加以确定.(a)箱体过大:谐振频率很低,从频响特性曲线上看曲线低频段的起始频率很低,且曲线在低频段上升十分缓慢.低音听起来显得有气无力.(见下图):ScanSpeak 8545, 箱体=100L时低频段的响应曲线: fo=7.7Hz.缩小箱体容积至18L,缩短倒箱管长度后的曲线,(基本平直)如下:fo=39.6Hz..(b) 箱体过小:谐振频率过高,这时频响特性曲线低频起始频率升高,且在低频端会出现一个尖峰,听起来低音显得不够丰满.(见下图):ScanSpeak 8545, 箱体=10L时低频段的响应曲线:fo=63.7Hz增大箱体至18L时的曲线,如下:fo=47.5Hz低频端还有点上翘,倒箱管长度由10cm增加至16cm后.如下图所示,低端频响曲线基本平直: fo=39.6Hz.为了便于调整,箱体稍比设计值略大,容积过大时可以放置木块以减小容积.(二)倒箱管的调整:典型的倒箱式音箱阻抗特性曲线在低频端是一个双驼峰.这两个阻抗峰的峰值大小应基本相等且不过于尖锐.(a)双驼峰中的高频峰值大于低频峰值.应增大倒箱管口径或减小长度.不少人偏爱把箱体做得较大,认为箱体大低音足.这样高频峰值大于低频峰值的情况更易发生.从表面上看低频潜得很低,但听起来乃会觉得低音不足,显得十分松软,缺乏力度.箱体=100L,倒箱管长=25cm时阻抗曲线如下图:高频峰大于低频峰缩小箱体容积至28L,缩短倒箱管长度至18cm..,.双驼峰大小,高低基本相同.(见下图):(b) 双驼峰中的高频峰值小于低频峰值.这时低频端不自然地得到提升,使音箱的瞬态响应变差,应缩小倒箱管口径或增加倒箱管长度.箱体容积=19L,倒箱管长度=10cm,口径=6.5cm.fo=57.8Hz...箱体从19L增大至26L,倒箱管从10cm增长至16cm,口径6.5cm减小至4cm的曲线:以上是演示,并非真实的调试,仅供参考.下面是ScanSpeak-8545箱体容积=19L,倒箱管长度=16cm,口径=4cm时,频响曲线低端及阻抗特性曲线低端的模拟结果图.fo=31.4Hz..(c) 双驼峰过于尖锐,说明箱体的Q值太高.应调整箱体结构,增加吸声材料数量,及换用吸声系数大的吸声材料.反之亦反.二.音箱的频响特性直接影响音箱的音质,影响音箱频响特性的因素很多,单元本身的频响特性,分频器的分频频率和相位特性,单元在箱体表面的分布位置和箱体的结构和制作质量等都会影响整个音箱的频响特性.所以上面(3)是调整的重中之重.(一)减小箱体制作不合理引起的频响曲线高低起伏.(a)为了尽量减轻箱体表面反射的声波对音箱频响特性曲线的影响,可以将箱体面板与边框之间的棱角进行倒角或做成圆角,也可以在音箱的箱体正面铺设一些吸声材料.或尽量减小音箱箱体正面的宽度.(b)箱体容积及其长,宽,高尺寸比不合理也会影响音箱的频响特性,但这种影响主要表现在300Hz以下的低频段,而对音箱的中,高频频响特性影响不大.箱体大小的影响主要表现在谐振频率附近频响曲线的平直程度和低频起始频率的衰减斜率.长,宽,高不要取整数倍比例,箱体大可以在箱内放入木块减小容积.箱体小可以增加吸音材料或换用吸声系数高的材料,但这种调整方法,范围十分有限,尤其是倒箱式音箱.(c)低音单元的安装位置尽量避开音箱面板的几何中心.各单元锥盆发音的参考点在面板上位置要对齐,(面板可以做成斜面或阶梯状).否则,要计算出它们的声相位差以便计算分频器或调整分频器时使用.计算方法,先测出高低音单元发音的参考点(高音在2/3球顶高度,低音在1/3锥盆高度)之差W,一般平面排列时8吋W约13mm,6.5吋W约9mm.求出分频点的波长:B=C/F(mm) (C=344,F=分频频率), 则相位差为360°x W/B.例:使用球顶高音+6.5吋低音,分频点F取4800Hz, 则B=344/4800=72mm 相位差=360X9/72=45°(二)分频器的调整.(a)调整高低音单元+,-极性.分频网络中均使用数量不等的电感线圈和电容器,这些电抗原件必然会使电信号通过时产生不同程度的相位移,使高低音单元辐射出的声波在它们的分频点附近出现相位差.某些频率点还将出现叠加或抵销现象,从而在音响的频响特性曲线上出现峰谷点.为了补偿分频网络产生的相位移,有时需把单元的正负极反接,但由于电感,电容有较大的离散性,所以连接方法也不能一慨而论,既有时我们无法确定哪个单元的极性需要反接.有时相同的分频器装在不同形状的音箱中往往有截然不同的接法,因此,单元的极性是否反接常常只能在调整音箱频响特性的过程中才能最后确定.(b)改变分频网络的阶数或分频点.当分频点附近出现一个凸峰或凹谷时,我们可以改变某个单元分频器的阶数,使该单元在分频点以外声压的衰减程度发生变化,另外还可以改变某单元的分频频率,使该单元在原分频点处的辐射声压发生变化,就有可能消除峰谷点.(c)频响特性曲线上其他位置的峰谷调整.我们可以利用LC的谐振特性来补偿.当LC串联时,在谐振频率f 处阻抗最小.当LC并联时,在谐振频率f处阻抗最大.只要知道频响特性曲线上峰谷的确切位置fo,使LC谐振频率f=fo,那么就可以把串联的LC再串联一个电阻去并联在喇叭两端起分流作用,减小流入喇叭的音频电流,从而使fo点的峰拉下来,串联的电阻可以调整峰的高低程度.同样,并联的LC再并连一个电阻去串联在喇叭回路中起分压作用也可以把峰拉平.有时一个分频器中还有好几个这样的吸收电路.其他还有渐斜式,凹陷式,阻抗补偿等,原理是一样的.以上的调整往往需要仪器和设备的帮助,单凭耳朵是不行的.模拟以上的调整工作,工作量大,图片多,若有条件慢慢来.另外还涉及声相位,电相位的问题,当然,最后还得耳朵收货,人的因数第一嘛!就是曲线的形状也得根据人的要求来调,仪器只是帮助我们更直观地看到曲线变化的情况,什么样的曲线出什么声音,还得人来判断.肤浅的认识,请各位指正.谢谢.。
倒相式音箱的设计与调试扬声器技术跨越电、力、声三个学科,其失真约为功放的十倍,因而成为音响系统的瓶颈。
为克服“声音短路”,低音扬声器还必须有合适的音箱配合,才能很好地工作。
市售高档音箱中,扬声器和分频器的价格只占售价的十之一二,其价值主要体现在音箱的设计和调试中。
因此为高品质的扬声器配套合适的音箱,使其淋漓尽致的发挥作用,成为音响发烧友施展拳脚的乐土。
介绍音箱设计和调试的著作比比皆是,但往往众说纷纭,莫衷一是。
此处不涉及复杂的理论,只介绍本人制作音箱的经过和心得,辅以必须的测量和简单的计算,仅供坛友参考。
一.音箱设计1.扬声器的选择(1)扬声器口径的选择扬声器口径决定了音箱的频率下限和功率,似乎越大越好。
但越大口径的扬声器配套的音箱容积越大,需要的听音室也越大,因而受到限制。
听音室面积在十二平方以下,扬声器口径不宜超过8寸;三十平方以上可用12寸扬声器;一般家庭以10寸扬声器为宜。
(2)扬声器振膜和音箱形式的选择扬声器振膜材质对重放音乐的品质有一定影响,应该根据喜好音乐的类型选取。
喜欢劲歌劲舞大动态交响乐的,选材质比较硬的金属盆或PP盆,做封闭箱比较合适;喜欢声音松软、低沉、富有弹性的,选材质比较软的涂覆纸盆或羊毛纸盆,做倒相箱比较合适。
(3)扬声器灵敏度的选择低音扬声器的灵敏度越低需要功放的功率越大,所以不宜过低。
但也不宜高于中、高音扬声器,否则如低音过强,使用功率分频器时难以衰减。
以90Db左右为宜。
(4)扬声器品质的选择音响是用来听音乐的,音乐是从扬声器放送出来的,扬声器的重要性不言而喻。
市场规律一分钱一分货,在预算允许的情况下,尽量买品质高一些的扬声器。
本例选用丹麦原装Wifa(威发)10英寸涂覆纸盆扬声器,型号为M25WP-09,外型见图一中照片(1-4)。
销售商没有资料提供,网上找到图一(5),外观相似,经测量发现有些参数相去甚远,还得自己测量,才能据以设计音箱。
图一(1).jpg(226.73 KB, 下载次数: 48)图一(2).jpg(154.17 KB, 下载次数: 22)图一(3).jpg(156.49 KB, 下载次数: 14)图一(4).jpg(198.9 KB, 下载次数: 16)图一(5).jpg(47.33 KB, 下载次数: 13)2.扬声器的老化新扬声器的振动部分需要经过充分使用,性能才能趋于稳定,这个老化过程可称为“煲”。
倒相式扬声器系统设计主讲人:卢斯荣主要内容基本知识•系统函数的归一化处理•倒相箱的设计方程•倒相箱阻抗频率响应•倒相箱中扬声器单体的位移响应分析•滤波器的一些基本知识•常见的滤波器逼近方式•倒相箱的常用的几种响应特性实践与调试•设计目标及约束条件•如何进行系统设计•阻抗曲线带来的信息•倒相管的设计与计算•箱体结构设计及安装•系统失真分析额外介绍•四阶带通式扬声器系统的设计由上图可以看出,在箱体的调谐频率以下,扬声器单体振膜的位移急剧上升,因此,为减小失真,箱体的调谐03k 030303 p 3dB A p 1p 1p 1-3dB Butterworth 参照上图,说明如下:其中:为系统幅频响应下降所对应的频点,为系统通带衰减,为系统阻带衰减;当小于时,系统通带衰减较大,此时系统的阻尼较大;当大于时,系统通带衰减较小此时系统的阻尼较小;当等于时,系统通带衰减为,此时系统具有最平坦的 幅频响应,滤波器就具有这样的响应特性。
()=4)频率转换:假设有一低通响应类型L s ,经转换可得到同类型的高通和带通响应。
滤波器的一些基本知识(三)----另一种滤波器分类方法1)通带和阻带都平坦的滤波器,如巴特沃兹(Butterworth)滤波器。
对应的倒相式扬声器系统有:B4,BE4,QB3,SC4 ,SBB4这五种响应特性;分频器设计中有:Butterworth,Bessel,Linkwitz-Riley这三种3)通带平坦,阻带起伏,如反切比雪夫(Chebyshev)滤波器,电声设计中应用不是很多,相对设计也比较复杂。
2)通带起伏,阻带平坦的滤波器,如切比雪夫(Chebyshev)滤波器。
对应的倒相式扬声器系统有:C4,SQB3,BB4这三种响应特性;分频器设计中有Chebyshev响应这一种。
4)通带和阻带都有起伏的滤波器,如椭圆滤波器,设计过程比较复杂,同样电声设计种也应用不多。
倒相箱的常用的几种响应特性分析•B4响应•C4和SC4响应•QB3和SQB3响应•BB4和SBB4响应•BE4倒相箱的常用的几种响应特性分析(一)倒相箱的常用的几种响应特性分析(一)倒相箱的常用的几种响应特性分析(二)倒相箱的常用的几种响应特性分析(二)倒相箱的常用的几种响应特性分析(二)倒相箱的常用的几种响应特性分析(三)倒相箱的常用的几种响应特性分析(三)倒相箱的常用的几种响应特性分析(三)倒相箱的常用的几种响应特性分析(四)倒相箱的常用的几种响应特性分析(五)实践与调试设计目标及约束条件•设计目标设计目标通常包括:1,频带下限2,通带起伏特性3,阻带的衰减特性4,输出声压级5,系统的瞬态特性6,。
二级倒相技术在我司低价位主音箱中应用较多,共有3款。
国内电声相关著作中论述二级倒相的内容很少。
本文运用目前主流电声理论电力声类比及滤波函数来分析它的特点,并借助计算机软件,最终给出了设计流程。
一、理论分析
分析上面的传输函数,可得:
1这类箱子共有四个变量,不太容易控制,设计难度比倒相箱大得多;
2这类箱子能够在低频段实现六阶的滚降特性,即36dB/OCT。
运用电路知识,分析上面的线路图,可得:
1 因为箱子内那个倒相管的调谐频率Fb1(ωb1=2πFb1=1/ Cb1 Mp1)比较高,且受结构限制,Cb1往往较大,所以Mp1较小,忽略它的话,二级倒相可以看作倒相箱,容积为上下腔体之和,倒相管为下面的管子Mp2;
2 Cb2的变化对Up2的影响比Cb1大,由于低频部分Up2比Uc 大得多,因此为更好的调节低频,Cb2取值应该Cb1大得多;
3如果只增大Vas,Ca会增大,则Up2和Uc都会增大,低频量感会增加,但由于箱体弹簧作用,会使低音单元的Fs上升,从而,尽管此时倒相管产生一定声压输出,但与单元合成后会出现较宽的凹陷。
二、计算机软件分析
运用leap5软件来直观显示参数变化的影响。
原型是一只设计的比较理想的二级倒相式音箱,现只减小中间倒相管面积(增大Fp1)。
1 上图中,蓝线为原型的SPL,红线为只减小中间倒相管面积后音箱的SPL。
2 上图中,蓝线为原型的群延时,红线为只减小中间倒相管面积后音箱的群延时
由上面的两个图可看出,减小中间倒相管面积后,Fb1增大,频响和群延时的谷往低频段移动。
另外,改变二级倒相式音箱Fb2及Vas的影响与改变倒相箱Fb
及Vas的影响相近,可参考本人的“实用倒相箱设计”。
三、设计思路
关键的七个参数包括扬声器的Qt,Vas,Fo,两个腔的容积和两个管的长度。
设计思路:
1 滤波函数法,上面已经计算出了它的传输函数,可以运用数学工具,来指导设计;
2计算机软件法,leap是权威的电声设计软件。
leap5推出三年多来,获得广泛赞誉。
可能是因我司测试条件不足,leap5模拟的二级倒相频响和阻抗结果与我司测试结果有些差别,但仍有参考价值,可以用它来指导设计;
3运用类比线路法,分析上面的简化等效声学线路图来指导设计。
四、设计流程
综合运用类比线路法及计算机软件,我司低价位二级倒相式主音箱可以采用如下的设计流程:
1根据造型和结构,确定扬声器的尺寸和外观;
2考虑成本和音质,确定振膜的材质形状厚度,从而振动系统质量可以确定;
3考虑成本,功率和灵敏度,确定音圈的口径和卷幅及扬声器的磁路,这样扬声器的BL可确定,Qt也可确定在较小范围内;
4考虑生产工艺和成本,确定上下腔体的容积,并尽可能为下腔体分配更大的容积;
5根据箱体容积和板材厚度,估计QL的值,一般5-10;
6把二级倒相可以看作倒相箱,根据C4响应,可得出Vas和Mp2参数的初值;
7中间管Mp1与上腔Cb1的谐振频率Fb1初值可定为Fo的1.5倍,通过电声测试(尤其要考虑频响上低频的谷)来确定中间管Mp1的长度和面积,实际上该管往往可通过在箱体内隔板上开孔来实现;
8依据听音结果和主客观对应关系(本人“实用倒相箱设计”中有介绍),借助电声测试和计算机软件模拟,微调下面倒相管Mp2的参数和扬声器的Vas。
五、实例验证
省略
结束语
感谢卢斯荣,李旭东等的帮助。
参考书目:“扬声器及其系统”,曹水轩,沙家正编著。