电子分频多媒体音箱也Hi-Fi
数字家居
音箱作为数字家居、时尚客厅、书房中消费电子产品的重要组成部分，其重要性日益凸显。在平板电视、HTPC、高清媒体播放机、XBOX游戏机等新的客厅“悍将”产品加入后，震撼“音享”对视听环境就显得极为重要。鉴于音箱产品技术、设计、潮流的多变性，本版特别推出“工程师谈音箱”栏目，将邀请各大一线厂商的知名工程师，对市场热点、读者疑惑等大家关注度高的话题进行专业解读。同时欢迎广大读者对栏目建设提供意见，E-mail:pcw-abiao@vip.sina.com。
工程师谈音箱
本期嘉宾：三诺科技产品经理 范增详
在音频领域，越来越多新技术、新设计的涌现，使多媒体音箱在音质方面得以迅速提升，例如三分频、电子分频等等技术，它们使多媒体音箱音质向Hi-Fi级别进一步靠近。音箱市场的复杂性让很多消费者在选购时经常碰壁。例如时下炒得火热的电子分频技术，由于知其然而不知其所以然，在购买时，JS巧施手段消费者往往就茫然失措，被牵着鼻子走。本文将从技术的角度为你详细剖析电子分频技术，它相对传统技术有何新的优势？它的工作原理如何？我们将为大家选购提供参考。
分频，让音乐更悦耳
讲到电子分频，首先要谈一下为什么要分频。人耳对声音频率的感知范围在20Hz-20kHz之间，频率跨度很大。目前主流扬声器均采用动圈式设计，由音圈在磁场中受音频电流激励推动振膜发声。动圈式设计播放不同的频率对扬声器振动系统的要求不同。播放高频率声音要求振膜尽可能轻，才能充分跟随瞬息万变的高频信号；而播放低频声音则要求振膜有一定重量，否则无法再生足够低的频率。从上面的分析可以看出，播放高音和低音对振膜的要求不同甚至是完全相反的，而目前受原理和技术的限制，还不能用一只单元来完美重播人耳所能听到的所有频段，因此需要应对不同频率的高音单元和低音单元。
目前主流多媒体音箱所用低音单元的频率范围在40Hz-4kHz之间，高音单元的频率范围在2kHz - 20kHz之间，如图1是1英寸丝膜高音（上）和6.5英寸皱皮盆低音单元（下）。因此，不难看出，至少要两只以上的单元才能覆盖人耳所能听到的全部频率，也就是至少要采用两分频才能保证提供良好的音质，而分频器就是分割频率，连接高音单元和低音单元，使之同步协调工作的桥梁。
功率分频VS电子分频
高音单元的音圈很轻，承受功率一般也很小，如果输入较大功率或工作在低频段极易造成高音单元损坏甚至烧毁，因此也需要分频器对频率进行分割，使高音单元工作在安全的频率范围内。所以，分频器实际上还是高音单元的保护器，这就是为什么低档音箱能省掉低音通道的分频电感，却始终省不掉高音分频电容的原因。
分频器按工作方式可分为两种：功率分频和电子分频。
功率分频，是在音乐信号进行功率放大之后进行分频。通过高通、低通、带通等无源滤波器组成的分频电路，把高音和低音信号分开，分别送到相应的高音和低音单元。功率分频器多数由电感（L）和电容（C）构成，图2就是一个典型的功率分频器。
功率分频器的优点是结构相对比较简单，成本较低廉，生产和制造方便。对于多媒体音箱，功率分频器最大的优点是每个声道只需一台功放即可，在功放上的投入成本很低，所以被广泛应用，目前绝大多数有源音箱都采用功率分频器。
功率分频器的缺点也比较明显，那就是电感线圈体积较大（图3），存在直流电阻，有较大插入损耗，同时还降低了阻尼系数。阻尼系数反映功放对扬声器的控制力，其数值是扬声器阻抗和功放内阻+传输阻抗的比值，功放的典型内阻是0.1欧，而多数功率分频器的内阻要超过功放的内阻甚至达到0.2欧以上，也就是说功率分频器使阻尼系数降低了一半甚至更多。因此，功率分频器对控制力有着很大的负面影响。
目前绝大多数多媒体音箱都采用集成功放，推力和控制力都非常有限，而功率分频器的插入损耗以及对阻尼系数的影响更进一步恶化了集成功放在推力和控制力方面的缺陷，使低音浑浊模糊，丧失应有的细节。很多多媒体音箱用户反映低音速度慢，声音不清晰，其实就是功率分频器的插入损耗在作怪。
另一种更先进的分频方式就是电子分频或称主动分频。与功率分频不同，电子分频是在音频信号送入功放之前，先通过电子分频电路进行分频，然后把分频后不同频段的信号分别送到各自的功率放大器，驱动不同频段的扬声器单元。电子分频系统复杂成本极高，不仅要增加电子分频电路，功放数量也需要成倍增加。
电子分频的优点很多，首先由于功放直接推动扬声器，没有功率分频器所产生的插入损耗以及对阻尼系数的影响，因此电子分频可明显提高功放的控制力：增加全频段的分析力，使扬声器收放自如，声音清晰有力，速度感较强，可以很容易地展现出声音中的各种细节。其次，电子分频的精度容易控制，采用优质器件可以很精确地控制分频点，使高低音单元各自工作在最适当的频段上，做到物尽其用，彻底发挥扬声器的性能，而这一点是功率分频很难实现的。时下，很多录音室的监听音箱都采用电子分频设计，例如著名的ATC监听音箱。
电子分频的缺点主要是成本较高，因为一个通道就要一台功放，功放数量需要成倍增加。对于一些顶级Hi-Fi器材，如果采用电子分频，成本更是高得惊人。如著名的鹦鹉螺音箱（图4），采用4路电子分频设计，两声道共需要8台单声道功放或4台立体声功放，加上同档次的音源等设备，整套系统的价格动辄超过百万元。即使是采用集成功放的多媒体有源音箱，其成本也会随着功放IC数量的增加而大幅上升，因此采用电子分频的2.0音箱价位基本都在500元以上。
电子分频使多媒体音箱的音质有了本质的提升，只是在设计和调试上较为复杂，有较高设计难度，不仅需要设计师有良好的技术功底，还需要设计师有较高的设计品位，因此以往在多媒体领域应用很少。但随着市场的升温，在大量采用电子分频技术产品不断上市的冲击下，电子分频设计已经成为一股潮流，推动着多媒体音箱的音质向更高的层次发展，并且不断拉近与Hi-Fi音箱的距离。