发烧历程-----用FINE X-over与LspCAD制作分频器

虚谷若野

以前制作过好多个分频器，主要有：HIVI 第一代8”+1”、第二代的S8+S1”、“烧灼八方”的三分频”S10+S8+S1、S8+S1、也买过厂家的分频器，还做过专业舞台音箱分频器等，有用计算器用的公式算，有书刊上提供的数据绕制制作的，后面有了计算机就有网页版、小软件版的分频器软件的，后面有了FINE X-over和LspCAD软件，不管啥软件，理论与实际具体是怎样，真实的频率曲线是怎样，就不得而知了。分频器设计的参考公式，在实际中，分频器的各元件数值可能与这相比有相当大的不同，这是因为扬声器的阻抗特性并不是线性的，而是随着频率的升高同样也在上升。而且扬声器的频响特性也并不是完全平直的，在它的频响特性曲线上有许许多多的微小峰谷，这些都给分频器的实际设计带来了非常大的影响，因为众所周知的原因，分频器的理论计算公式是建立在以纯电阻取代扬声器的基础上的。所以发烧也是糊里糊涂的。 　　前年制作了个音频测试仪，有了工具，但因为音响不发烧了，所以到处胡跑乱野的，最近疫情成了“囻民”，有了时间，闲不住就鼓捣一番，把这东西搞清楚。要搞清楚：纯粹理论计算、专业软件计算、导入喇叭实际频响数据到软件计算、导入喇叭实际频响数据到软件计算后用测试仪验证对应关系。 Diy的音频测试仪，右边的铁盒里是个30W的环形变压器，加了屏蔽层与铁盒相连后接地，防止干扰。 Diy的音频测试仪 Diy的音频测试仪 这次测试基于此音箱，也是Diy的用的同轴12"专业喇叭，灵敏度100dB，就一个，用于旅途野外唱歌、演奏...... 一、纯粹理论计算基于喇叭都是纯8Ω（与频率无关） 1阶计算<div> </div> 2阶计算将相关数据（分频点、喇叭阻抗）代入公式即可<div> </div> 三、专业软件计算　　用常用的FINE X-over和LspCAD进行计算，打开软件，输入分频点、喇叭阻抗即可。下面的图是LspCAD进行的过程。 低音喇叭与高音喇叭正正相接（同相）的理论曲线。 根据电感线圈中的电流不能突变的原理：电感两端电压发生变化了，但电流变化缓慢，就体现电感中的电流滞后电感两端电压变化（相位差90°）。根据电容器两极板间中的电压不能突变的原理：电容两端电流发生快速变化了，但电容两端电压变化缓慢，就体现电容中的电流超前电容两端电压变化（相位差90°）。所以最后需要喇叭反接（相差180°） 高音喇叭反接（反相）这是把负载（喇叭）当做纯电阻运算后的曲线（左上），可以看出很平直，而相交的分频点却出现了圆滑的波峰，是因为分频点的电压高低频叠加造成的，可以把二个高低音分频点拉开一定的数值就平了。 三、专业软件计算（导入喇叭频响曲线数据和阻抗曲线）　　手里只有LspCAD5.25版本和基于此软件的音频测试仪。LspCAD是个分频器计算软件，里边捆绑有justMLS，这个软件是测试软件，测试喇叭实际的频率特性，可以打开后独立运行，下面先对喇叭的响曲线数据和阻抗曲线进行测量，导出TXT的数据。 这是一个同轴专业喇叭的高频喇叭的频响曲线<div> </div> 这是一个同轴专业喇叭的高频喇叭的阻抗曲线<div> </div> 这是一个同轴专业喇叭的低频喇叭的频响曲线<div> </div> 这是一个同轴专业喇叭的低频喇叭的阻抗曲线<div> </div> 这是厂家提供的频率特性曲线，与自己测试的结果基本对应，但看起来不一样是因为软件不同，还有就是曲线的滤波不一样 厂家的提供的数据 喇叭外形，12寸同轴专业舞台返听喇叭 这是导出的数据<div> </div> 导入数据<div> </div><div><div> </div><div> </div><div> 导入数据后频响曲线就不一样了。软件根据要求的分频点计算出元器件的值，根据这结果就可制作分频器 </div></div> 分频点2500 模拟计算后的曲线（高频喇叭反接），约1200Hz有个深谷。 分频点2500 模拟计算后的曲线（高频喇叭正接），曲线大体平的，但有毛刺。 四、专业软件计算后的验证 　　用LspCAD里的justMLS进行测试，按要求进行声卡校正、话筒与喇叭距离调整、脉冲同步等一系列流程后测试。 分频点2500 实测的曲线（高频喇叭反接）可见1000Hz有一波谷<div> </div> 分频点2500 实测的曲线（高频喇叭正接）曲线比较平滑（最终版分频器诞生）<div> </div> FINE X-over的界面，从后面验证的结果来看，其计算内核是一样的。<div> </div> 接下来就是制作分频器了 第一次制作的分频器高低音分频点都是2500,1KHz有波谷，经验不足。 纯手工Diy，由于手头无分频电容，使用电解电容同极性串联后使用，容量减半，不够的用CBB电容并联，衰减电阻用300W电炉丝绕与1K瓷电阻上使用。这个由于经常变换参数，最终版的电容需要更换为专用电容，刚来了快递的电话，分频器专用电容已到楼下…… 组装后，对曲线还是不很满意，1kHz的频率有个谷，而且不甘心这么快就结束，继续“折腾”，最后通过比对与模拟计算又找了个个分频方案。 徒手绕制的电感，使用了铁芯（硅钢片）铁芯，现成配套的骨架与铁芯，几元钱。 这是几个软件计算及测试的对比图<div> </div> 做了6个不同感抗的电感线圈，黄色的是新到的无极分频电容 组装中 测试中 最后的图纸（看见与前面的图纸区别），图中的开关可以实现：全频（高低音都工作）与低频（只低频喇叭工作）的切换，后面高音喇叭的二个电阻是衰减器，因为这款同轴的高音喇叭灵敏度是105dB，低音喇叭灵敏度是99dB，相差6dB，所以加了5dB的衰减器，软件里有此功能，输入想衰减的值就会有相应的值。图纸手绘的，塞在分频器里，已备遗忘……这时的分频点已是：低频780Hz高频点1500Hz。 理论与实际是不一定相符的，电脑模拟后的数据与曲线很好，但组装后再测，就不一定了，所以要在各种结果中找一个比较理想的结果，最后做了各种文件近百个了。 装箱前 装箱后的曲线，专业喇叭与HIFI喇叭的区别，HIFI喇叭很平，专业喇叭（此款）起伏较大。 装箱后的曲线1/3倍频，低音频段比高音频段要高一些，原因是因为房间小，形成空腔谐振效应的缘故。 在测试中出现一些问题，耗时许多，最终解决。1、用LspCAD里的justMLS进行测试时不定时计算机会死机蓝屏。2、以为是计算机有问题，换了Win7测试却是好的。接下来就是找Xp的问题，最终判定是Xp补丁造成的，所以安装完Xp后不打补丁。3、用GHOST做Xp系统启动后又蓝屏，经过“艰苦卓绝”的折腾，问题：启动时调用显卡驱动时出现问题，解决方法：GHOST安装时有个驱动安装界面，选择不装显卡驱动，可能是GHOST文件自带的驱动有问题。系统装完后自己手动安装显卡驱动。 　　经过几天的测试与计算，分频器制作与调试获得了很多的知识。1、高低音喇叭的分频点并不一定要一致，因为喇叭频响特性不同，某个频点声压上说不定叠加、说不定互相抵消，所以......2、FINE X-over与LspCAD二个软件使用过程中各有特点，FINE X-over调整分频点方便，用鼠标拨轮就可改变数值大小，同时可以看见频响曲线的变化。而LspCAD就很死板，必须要用键盘输入相应的值，结果不直观，所以同时用这两个软件，FINE X-over用于精细调整，用LspCAD进行验证。3、justMLS测试的环境很重要，喇叭周围的物品对频响曲线影响很大，声音发出后在房间空间里折射、反射、衍射产生不同的频点叠加或相消，人耳听不太出来，但计算机“听音”是分毫毕现。解放了、有空了去野外的幽静地方找个草地测一下看看有何不同，车上装备齐全有220V电源。4、专业喇叭与HiFi喇叭区别很大（1）专业喇叭灵敏度高，同样1W的功率，专业喇叭在1m的距离可以测到100dB的声压，而HiFi喇叭一般只有90dB,很多还有87dB的差3dB功率就差1倍，就是说：1W的功率给90dB的喇叭，87dB的喇叭若要发出与90dB的喇叭一样的声音大小就要2W的功率。（2）HiFi喇叭的频响曲线比较平直，而专业喇叭一般为了大声，频响曲线都比较曲折（当然也有平直的高级专业货）。5、分频器电感分频器电感有空心、铁芯（硅钢片）、铁氧体几类，空心电感相同感抗下所需的线材较多（铜贵、有用铜箔电感、无氧铜利兹线的）、Q值低、成本大。铁芯（硅钢片）相同感抗下所需的线材少，高频应该是差一些，Q值高。铁氧体介于它俩之间。很多专业器材基本都是铁芯或铁氧体芯的分频器，空芯电感多用于HiFi系统。6、分频器与喇叭是要配套的，除非喇叭本身频响曲线与阻抗曲线很理想化。每种喇叭（要求高的话是每个）都有自身的特性，所以市售的分频器拿来就用是不一定符合“理想”的。7、买喇叭时最好看看厂家提供的频响曲线，这个喇叭厂家提供的频响曲线在过了1000Hz后有一个深谷，虽说当时看了曲线，认为可以通过分频器调整过来，但是太麻烦了，折腾了四天，终于调整好了，以前调HIFI喇叭的分频器，计算后搭接电路，验证测试基本没有问题。 用LspCAD里的justMLS进行测试时不定时计算机会死机蓝屏，补丁补到💩屁眼上了？ 接下来：有空了把车里的喇叭也加个分频系统，这个系统已经不是大家经常见的车载分频，而是独一无二的全频2.2系统。在车载音响中是听感不一样的。