多只扬声器组合与分频

大扬声器低音虽好，但高音较差，因此，要想用一只大扬声器得到全部的放音范围是困难的。除了双纸盆扬声器（即大纸盆中套一个小纸盆）、能放送到12千赫左右外，一般大扬声器高音都只能做到5～7千赫。橡皮边扬声器高音更差，一般低于5千赫。再加上高音的方向性较强，一般大扬声器装成的音箱又较靠近地面，不是正好对着听者的耳朵，所以高音就更加显得不足了。为了获得好的音质，下面介绍几种在业余条件下常用的方法。

用一只低音大扬声器作主扬声器，再配合上一只或几只高音扬声器作辅助，就能获得比较好的放音效果。高音扬声器应放置得离地面高一些，尽量接近人耳的水平线，也可以利用墙壁的反射作用，使高音更丰富。

一般说来，纸盆越小高音越容易做好，又由于声音中的高音功率较小，所以纸盆式的高音扬声器的直径大都在φ100毫米以下。号角型的高音扬声器能承受较大的功率，效率也较高，半球体型高音扬声器高音散射性较好，可视具体情况选用。

高音扬声器最好采用专门的高音扬声器。目前我国市场上常见的小口径纸盆扬声器大都是作为收音机专用的窄带扬声器，高音一般只有3～4千赫，不能作为高音扬声器用。但在要求不高的情况下只作一些辅助性扬声器，也可勉强代用。在电路上，最简单的联接方法是将高音扬声器串联一只电容器，切除低音，然后和大扬声器并联起来，如图1。因为高音扬声器能承受的功率通常比大扬声器小，如果平均分摊功率，高音扬声器就会过载。使得声音发“辟”或者损坏。实际上，声频中大部分的功率成分是分布在低音和中音偏低的一段频段里，所以高音扬声器串接了电容以后，将高音以下的声频阻止住，使高音扬声器只放高音，就可避免过载。还可以在高音扬声器前串联可变电阻以调整音量。放大器的总负载阻抗，仍近似为原有主扬声器的阻抗，这是因为在低音和中音时，电容器的阻抗比主扬声器的阻抗要高得多，高音支路的影响可以忽略。

高音扬声器不需要有严格的音箱，基本上可任意装置。所串联的电容的大小可用下式计算：C=1／2πf\(_{0}\)R0。式中f\(_{0}\)为开始切除的频率，称为截止频率，见图2；R0为高音扬声器在截止频率时的阻抗，可用商标纸上的标称阻抗近似代替。实际上，在高音时的阻抗要大于标称阻抗。

截止频率的选择要根据高音扬声器的情况而定。如果高音辅助扬声器能承受的功率小，f\(_{0}\)应选高一些，例如4～5千赫左右；如果辅助扬声器直径较大，除高音外，还可以适当放送点中音，f0就选低一些，例如1～2千赫。最好由试听来最后决定电容C的大小，可把放大器的功率开到主扬声器比正常收听的声音稍大些的位置，调整C值，使辅助扬声器有适当的音量而且音质正常，没有发“辟”的声音就行了。电容器最好不用电解电容器，因为它的容量误差大，而且时间长了容易变值或失效，应该用金属膜电容、钽电容或普通纸介电容等。如果没有这些电容也只好用电解电容代替，这时应将电解电容正对正极或负对负极接起来，以消除极性，使容量稳定一些。可用两只电容量比所需值大一倍的电容串联起来当成一只电容器使用。

例如，采用两只8欧的辅助扬声器（见图1），截止频率为4千赫，电容器容量为

可用两只5微法的电解电容同极对接后当做一只2.5微法的电容器使用。

对于不同直径和阻抗的多只辅助扬声器，可以采用不同值的串接电容（如图3），图中R\(_{1}\)的直径大于R2，故截止频率f\(_{l}\)低于f2，计算调试方法和上面讲过的相同。

多只扬声器比较讲究一点的用法是分频使用。即将整个放音范围分成二个或三个频段，由二只、三只或更多只的扬声器分别担任低音、中音和高音部分的放音，见图4。除了在高音扬声器前串联电容阻止低音进入外，还在低音扬声器前串了电感以阻止高音进入，在中音扬声器前则串了电感和电容以阻止高音和低音进入，使其只通过中音。图4中，C\(_{1}\)=1／2πf1R\(_{L}\)，L1=R\(_{L}\)／2πf1，C\(_{2}\)=1／2πf2R\(_{L}\)，L2=R\(_{L}\)／2πf2。

另一种较好些的分频器如图5。低音扬声器既串了电感阻止高音，还并联了电容进一步旁路高音，这样对高音的滤除作用就更好了。高音扬声器则串并了相反的元件，道理一样。中音扬声器多并联了一组电感电容，以加强对低音和高音的旁路。图5中，C\(_{3}\)＝1／\(\sqrt{2}\)·2πf1R\(_{L}\)，L3=2R\(_{L}\)/2πf1，C\(_{4}\)=1/\(\sqrt{2}\)·2πf2R\(_{L}\)，L4=2·R\(_{L}\)/2πf2。将图4和图5中的曲线相比较，可以看出后者的特性比前者陡削。为了判别滤波特性的好坏，通常采用频率每变化一倍的过程中能衰减多少分贝来表示。图4那种每支路一个电抗元件的滤波特性是每倍频程衰减6分贝（或简写为6dB/oct），图5两个电抗元件的滤波特性是每倍频程衰减12分贝（即12dB/oct），还有三元件每倍频程衰减18分贝的，因较复杂不大常用。

不论高通、低通滤波器的哪一种衰减特性，在分频点（即f\(_{1}\)或f2处）都从平坦特性开始下降3分贝，此时高、低两个频道各分得一半功率。

分频点可根据扬声器的条件来选择。如果是二路分频，而且高音扬声器直径比较大，可以兼放中音，则分频点的f\(_{0}\)可以选在中间，一般在500～1000赫范围内；如果高音扬声器的直径小，不能承受中音功率，那么f0要选得高一些，例如选2～4千赫。当三路分频时，f\(_{1}\)约选在400～800赫范围内，f2约选在3.5～7千赫范围内，也是根据扬声器的情况而定。

实行分频以后，使每只扬声器工作于较窄的频率范围，可以减少各频率之间的相互干扰。因为所放送的节目中总是同时混有高、低音成分，而扬声器的纸盆很难同时对各种声音都忠实地振动，特别是那些中高音的放音，常常被低音的大幅度纸盆振动所干扰，产生出一些原来声源所没有的新频率，使原来的声音变样，这叫做互调失真。当扬声器分频工作以后，因为放音范围窄了，高、低音之间的干扰也就大为减少，从而音质得到改善。

实行扬声器端分频的缺点是要多增添一些笨重昂贵的电感、电容元件，要损耗放大器一定的输出功率，并且降低阻尼因数。因为在低音和中音频道中，都有和扬声器串联的电感线圈，线圈中不免有直流电阻，在扬声器的低阻抗电路中，它必然要分去放大器一部分输出功率，减少扬声器所能得到的功率。此外，因为扬声器是一个电抗元件，当信号突然消失时，会产生反电动势，好象又加了一个新的信号一样，使扬声器继续动作而产生出原来没有的声音，造成失真。为了避免这种失真，除了在扬声器内部已经加了阻尼零件来防止这种效应外，在使用时，还必须要求信号源内阻很小，即放大器的输出阻抗要很小。这样，当加到扬声器上的信号瞬间消失后，反电动势就立刻被外电路短路而消失，纸盆就不再乱动了。这种由于源内阻大小而能使扬声器在信号消失瞬间阻止其乱动的能力，可用阻尼因数DF来表示，DF=Z\(_{扬}\)／Z内，Z\(_{扬}\)为扬声器阻抗，Z内为放大器输出阻抗。D\(_{F}\)越大，表示Z内相对于Z\(_{扬}\)越小，阻尼作用越好。如果对音质要求较高，就需要有足够大的阻尼因数。低音扬声器纸盆动作幅度大，较之中、高音扬声器也就需要有更大的阻尼因数。通常放大器均采用深度的电压负反馈来获得很小的输出阻抗，使阻尼因数达到十或几十。当加了分频网络以后，串联电感线圈的直流电阻就相当于加大了源内阻Z内，这就必然要降低阻尼因数。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，这是采用扬声器端分频网路带来的一个缺点。但是，因为扬声器内部的阻尼元件总是在起着较大的作用，而且实践证明扬声器端的分频网络对音质的确有改善，所以这种方法一直得到广泛应用。

加了分频器以后，放大器的负载阻抗在各频段时仍基本等于各频段所工作的扬声器的阻抗。以两路分频为例，当在低音范围时，低音频道的滤波器处于通带，滤波元件本身的损耗很小，从滤波器输入端看进去的阻抗仍极接近于所终接的扬声器的阻抗。此时高音频道的滤波器处于阻带，输入阻抗很高，对低音频道的并联作用很小，可以忽略，故放大器好象只接一只低音扬声器；在高音时，高音频道的滤波器处于通带，低音频道的滤波器处于阻带，根据同样道理，放大器就象只接了一个高音扬声器。设低音和高音扬声器的阻抗都是8欧，则放大器从低端到高端在整个频段内仍然都是8欧负载。低音扬声器承受主要的功率，因此放大器的输出功率可按低音扬声器的阻抗来设计，而高音扬声器也能得到合适的功率。（文尚）