浅谈超重低音音箱的制作

1、超重低音音箱，俗称低音炮，对营造震撼的气势效果具有非常重耍的作用.大多数牌号以 av功放加五只音箱与低音炮纽成套餐形式推销家庭影院产品屮，低音炮己经是必不可少的 配置了，实际上，设计规范、制作精湛、效果出色的低音炮.其在家庭影院系统咅频重放屮 的效果相当迷人.只可惜市场上的低音炮效果岀众者价位令一般人难以接受.价位实惠者效 果却难以令人接受，世间的事往往就是不能令人如意.不过，善于动手的影音爱好者却“口 己动手，丰衣足食”，基于此，本文拟就低音炮的设计原理做简单的介绍，供有兴趣音参考。一般而言，从低咅炮的构成来讲，低咅也分冇源与无源二人类，所谓冇源低音炮指包含 功率放大器的低音炮，其中电路部分

2、除功率放大外.通常述具有音频频率滤波（滤去低音以 上的音频频率成分），相位调整。音量调整等单元；而无源低音炮即与一般音箱无二，由单 元与无源功率分频器纽成，其屮分频器是一低通滤波器而已。使具重放频率范围仅为超重低 咅咅频。下面就低音炮的人单元咅箱，功率放人分别做以介绍。一、低音炮箱体设计原理和分类就低音炮设计原理，可大致分三大类，即密闭式音箱、倒相式音箱以及帯通滤波式音箱1、密闭式音箱顾名思义，这种咅箱箱体是完全封闭的，与一般的所谓闭箱结构上一样，见图1。密闭式音箱的特点是结构简单，瞬态响应比较好.即听感深沉、清晰。不足是，在相同 的体积下，m其它类型的音箱相比，其低频下潜截止频率要高丁其他音

3、箱，因此，如果要获 得更低的低频卜潜频率，通常需耍较人的箱体容积并选川口径较人的喇叭单元，而且音箱的 效率即灵敏度要低于其他类型音箱。在箱体容积设计方而，有一个工程设计数据供参考.当喇叭单元的谐振频率fs低于50hz 吋，箱体容积最好能够大于1.4立升。fs大于50hz时，箱体容积最好能够大于2立升。闭箱在制作、调校时通常还需要在箱体内填充人量吸音棉，材料以玻璃纤维，长纤维羊 毛为主，能够改善音箱的柔顺性，也可达到等效增加箱体容积的效果，理论上达40%,实 用上可以按等效增加容积15%-24%进行计算，和当于减少箱体的容积。另外，填充吸音棉, 也可提高音箱的效率，正确的填充量，最大可提高音箱效

4、率达15%,吸音棉的多少通常需 要通过反复试听來决定填充量的多少，以声音不浑浊（量偏少），沉闷（量过多）为原则，具它 类型音箱也是如此。对于闭箱型低音炮，对单元的要求相对其它类型音箱要严格一些，其中希望fs以低于 40hz为好,qts应该在0.3-0.6, fs/qts<50o除此z外单元口径最好大于20cm,而且属丁长 冲程设讨。2、倒相式音箱是市场上最多的一类音箱，音箱上设计有倒相管，即所谓的低音反射式设计，见图2。倒相式音箱，在单元工作于谐振频率fs以上锥盆位移相对较小，因而功率承受能力较高, 谐振失真较小，但在谐振频率以下，锥盆位移量人幅度增加，谐振失真增加，在相同容积与 单元条

5、件下，倒札i式咅箱可以获得较闭箱更低的低频下潜截止频率。另外，理论上倒札i式咅 箱的效率可以做到大于闭箱约3db.,当然，倒相式音箱包括倒相管的设计、制作、调校难度耍大于闭箱。倒相式音箱内部也 需要填充适量的吸音棉，通常比闭箱少一些。在单元选取上，fs以低干45hz为好，qts应该小于0.5,而fs/qts取值应该在100左右 为好，单元口径应该大于17cm,为获得较人的声压功率，与闭箱一样，宜选用长冲程设计 的单元。3、带通滤波式音箱这种音箱比较少见，参见图3、图4,由图可以看出，它是在闭箱与倒相式音箱的基础上 发展而來的.既有闭箱的设计痕迹，也有倒相式音箱的特征，其屮图3所示音箱也有称四阶

6、 带通式音箱，图4所示音箱可以称z为六阶带通式音箱。图3图4a、四阶带通式音箱在闭箱腔内增加了一个开口腔，其中一部分工作于闭箱模式，另一部分工作于倒相式模 式，因此，这种音箱既具有闭箱的优势，也具备倒相式音箱的特点，它的效率高于纯粹的闭 箱，低频下潜截止频率与倒相式音箱相近，可以用较小口径的单元获得较低下潜截止频率。 另外，它的帯通频率可以调整，因而分频器可以简单化，因为音箱本身就相当于口然分频器。在单元选取上，原则上与闭箱相似，但由于效率略為于闭箱，而且锥盆位移量比较小， 可以使用较小口径、短冲程的单元。b、六阶带通式音箱在四阶带通式音箱的闭箱部分腔内乂增加了一个开口腔，即有二个开口腔，具屮

7、一个开 口腔工作于较低的频率，另一个工作于较高的频率，二者合成具有一定帶宽的频率响应，与 上述四阶带通式音箱相比，效率与带宽的对调性更加灵活，i仏几可以利用更小口径的单元获 得更低、更深沉的低音效果，同吋、锥盆位移量更小、谐振失真更低。在单元选取上，基本上与倒相式音箱相近，但qts该学握在0.4左右比鮫好，单元口径基 本上没有严格的要求，如果要获得高声压功率、低失真输出，单元口径当然还是尽量大一些 比较好。由于带通式音箱的倒相孔在工作时的气流、声压通常比较大，尤其是在大动态、超低频 信号时，因此，不论是四阶带通式音箱，还是六阶带通式音箱，倒相管在可能的情况卜.，应 该尽量大一些，以避免在工作时

8、出现气流声。在箱体设计上，其容积的取值在实际应用中并不是依据理论计算1何来的，尤其是商品箱, 主要是以美观、尺寸的协调方面为准，电声指标靠倒和管、吸音棉的调整来达到最佳水准即 可，当然，其容积越接近工程计算值，性能越能达到最好的水准。另外，在箱体制作上，内 部加强筋的作用不容忽视，在箱体接缝处以及人板屮间加一些加强筋利于降低音箱的谐振, 所以箱体重一些总是有好处的。二、电路的构成低音炮在家庭影院系统中得到广泛的应丿u,其屮的原因在丁影片音频解码还原过程屮获 得了一个超重低咅信号，不论在模拟杜比系统还是现今非常流行的数字环绕系统屮，既然有 超重低音信号，必然就需要专门的音箱来重放。就低音炮电路构

9、成来分析，一般由前级放大、低通滤波、和位调整、功率放大、保护以 及电源等部分纽成，就其作川來说，前级放人就是将av功放输出的超重低音信号进一步放 人到足以驱动功率放人部分满功率输出的幅度，因为各个牌号的av功放提供的超重低咅信 号电压不一样，一般从0.31伏不等，所以前级放大述是必耍的，前级电路述有一个重耍的 作用就是起隔离缓冲的意义，因为各个牌号的功放输出的超重低音信号存在差界，有的厂家 在设计上偷料，致使具输出内阻很高，如果直接驱动低音炮的功率放大单元，有可能效果非 常不好；低通滤波是低音炮内电路部分一个比较重要的单元，它的作用就是将混杂在功放输 出的超重低音信号屮的低频以上的信号进一步滤

10、除，一般设计将80-180hz（很多高档产品将 滤波器低端截止频率设计成连续可调的），如果属于固定频率的滤波器，一般取值大约在 110-150hz左右，过低音箱容易产牛混降声，过高，容易混入人耳可辨的音乐信号;川于各个 牌号的av功放输出的超重低咅信号是反相还是正相没有统一规定，因而，相位调整就是在 低音炮摆放时根据系统连接的需耍将低音炮止相或反相使用，视效果而定，一般也必不可少; 功率放大单元就不用罗嗦了，是有源低音炮的核心所在了，同样，为保护低音炮安全工作并 在界常时保护器材不被损坏贵重部件或将故障扩人化，保护电路一般也是必要的；电源是各 个电路单元工作的动力，是基木组成部分。需要补充的是

11、，近来一些低咅炮还设计了电源白 动控制功能，使低音炮在无信号时白动关闭低音炮的主电源。本文提供一种设计比较完善的超重低音前级信号处理部分电路，其中笫-级为信号放大, 根据需耍可调整本级放大倍数，笫二级为50hz以卜超重低音的提升电路，这是一般低音炮 电路所没有的，第三级为频率可调低通滤波器，调整范围为80hz-200hz,第四级为隔离缓 冲级，第五级为0180度相位连续调整电路.这也是一般低音炮所没有的功能单元，很有特 色，最后一级也属丁隔离缓冲级，最后面为音量调整电位器。制作方而、其三块双运放可采 川一般4558即可，供电电源为稳压电源±1218v,由于电流很小，可由功率放人级电源经 电阻降压取得，以简化设计制作难度。对此电路感兴趣打，可以根据需要予以适当的删减。至于功率放大以及保护、电源部分电路与一般功放没有什么区别，为节约篇幅略去，不 过，川于低音炮工作与超低频段，就功放而言非常消耗功率，要求功率放大部分提供足够功 率输出，根据咅箱的效率，一般要求输出功率要大于80w,同样，电源功率储备足够也是必 要的，否则，在人动态时功放输出的失真加人且输出功率受到制约，而影响低音炮的效果， 至于分立元件还是用功率集成块，应该都是nj以的、有一点是毫无疑问的，对于低