[基本常识]电子分频器工作原理及调整方法

AJ200

    在音响系统中，分频器是使扬声器正常而有效工作的重要部件，因为电动式扬声器在提高其放声功率过程中，由于其结构上的特点，导致其频率覆盖范围变窄，为了达到全频段大功率放声，必须分频段制作扬声器，再组合在一起放声，分频就是把信号分成两个或两个以上的频段，它能使扬声系统中的各种扬声器都工作于最佳的频率范围内，从而提高了功放的工作效率，降低了音箱的频率失真，实现了高保真重放声音信号的目的，按信号频段分，根据输出信号频段可分为二分频，三分频和四分频，用于实现分频任务的电路或音频设备称为分频器。根据分频器所处的位置不同，可分为功率分频器和电子分频器两种，本文首先介绍了为什么要使用电子分频器，其次阐述了电子分频器工作原理及作用、特点，最后介绍了电子分频器的调整方法、使用注意事项及发展趋势。


   我们音响师研究电声和现在电声设备与技术的不断发展都是为了一个目的：就是要尽量忠实的再现各种音源，当然要把自然界里千奇百怪、各种各样的声音完全利用现在的电声技术再现是不太现实几乎做不到的。大家知道，声音的频率范围是在20Hz—20000Hz之间，现在大多数前级音频处理设备的频率范围是可以达到这样宽度的，但目前的扬声器却成了一个瓶颈部分，我们奢想使用一种或简单几只扬声器就能放送出接近20Hz--20000Hz这样宽频率的声音是很难做到的，因为现在单只喇叭的有效工作频率范围都不是很宽。鉴于此电声工程师们就设计出了在不同频率段内工作的音箱，如：
   1、 重低音音箱：让它在大约30-200Hz的频率范围内工作。
   2、 低中音音箱：让它在大约200-2000Hz的频率范围内工作。
   3、 高音音箱：让它在大约2000-20000Hz的频率范围内工作。

   如此以来我们就可以利用在不同频率段工作的不同种类的音箱配置一套能最大限度接近声音真实频率（20Hz--20000Hz）的音响系统了。当然不同音箱设备的构成和参数是不同的，我上面说的是以一个三分频的系统为例，实际使用上还有其它诸如：2分频或4分频等系统，而且不同音响系统中由于采用的音箱会有区别，因此这些音箱的工作频率也不可能是固定相同的，但大体的原理和思路是一样的。

  那么有一个问题就是：我们如何给这些在不同频率段工作的、不同种类的音箱灵活分配音频频率呢？为了解决这个问题，电子分频器就应运而生了，它可以根据不同音箱工作频率的需要提供合适的频率段，例如：
1、 我们可以用电子分频器将高频信号通过功放送到高音扬声器中。
2、 可以用电子分频器将中频信号通过功放送到中音扬声器中。
3、 可以用电子分频器将低频信号通过功放送到低音扬声器中。

     这样高、中、低频信号独立输出、互不干涉，因此可以尽可能发挥不同扬声器的工作频段优势，使音响系统中各频段声音重放显得更加均衡一些，使声音更具层次感，使音色更加完美。这也就是我们为什么使用电子分频器的原因了。

     电子分频器是利用各类有源滤波器（高通、低通、带通）将全频域的音频信号分成不同的频段，有源滤波器是由无源RC滤波网络和由运算放大器接成的跟随器组成，衰减特性随着RC阶数的增加而增强（每增加一阶，衰减斜率增加-6db/out）。
电子分频方式使功率放大器与扬声器之间只有功率传输线。而没有影响音质的其他环节，从而降低了失真，提高了功率放大器对扬声器的阻尼系数，由于电子分频器的负载是功率放大器的输入，阻抗高而且稳定，所以能很容易的调整分频点和控制分频精度，而且由于电子分频器的每一频段的带宽较窄，使非线性畸变引起的高次谐波受到抑制，降低总谐波失真和互调失真，电子分频器克服了功率分频器中存在的缺点，但增加了成本和系统调试的难度，因此多被用于专业场合。

1、二分频电子分频器的工作原理图
     二分频电子分频器基本原理是用一组高通或低通滤波器滤除相应频段的信号，然后将此信号反相后，与全屏输入信号相加，得到另一频段的信号。



2、三分频电子分频器的工作原理
    三分频电路使用滤波运算综合法，在二分频电路的基础上，只要将高通和低通滤波器输出的信号均反相后，与全频带信号相加，即可得到中频输出信号。
    直接滤波法的三频段电子分频器其工作原理是将全频信号分别输入高通、带通、低通滤波器，得到相应的高、中、低频信号。


1、 基本分频任务
   由于现在音箱的种类很多，系统中要采用什么功病能的、几分频的电子分频器还是要灵活配置的，现在通常用的电子频器有2分频、3分频、4分频等区分，超过4分频就显得太复杂和无实际意义了。当然现在的电声技术日新月异，目前还有一些分频器在分频的同时还可以对音频信号进行一些其它方面的处理，但不管什么类型电子分频器的主要功能和任务当然还是分频

2、 保护音箱设备
   我们知道不同扬声器的工作频率是不一样的，一般来说口径越大的扬声器其低频特性也越好，频率下潜也越低。就好像在相同情况下，18寸扬声器的低音效果一般会比15寸扬声器的低音效果好些；相反中音部分就要采用较小口径的扬声器了，因为通常情况下现在的纸盆振动式扬声器口径越小发出的声音频率也就越高；以此类推高音部分的振动膜片也应该很小才能发出很高频率的声音来。既然扬声器这么复杂，种类又如此繁多，那么如何保障它们能够安全有效的工作就显得很重要了。电子分频器可以提供不同扬声器各自需要的最佳工作频率，让各种扬声器更合理、更安全的工作。设想一下：假如系统中中高音音箱没有经过电子分频器分频，而是直接使用了全频段的音频信号，那么这些中高音音箱在低频信号的冲击下就会很容易损坏，因此，电子分频器除了分频任务外，正常的使用它更重要的功能还有：保护音箱设备。

3、 增加声音的层次感
假如一个音响系统中有很多只不同种类的音箱，的确没有使用电子分频器，不同种类的音箱都使用未经分频的全频信号，那不同音箱之间就会有很多频率叠加、重复的部分，声干涉也会变得很严重，声音就会变得模糊不清，声场也会很差而且话筒还会容易产生声反馈。如果使用了电子分频器进行了合理的分频，让不同音箱处在最佳工作状态下，这样不同音箱之间发出的声音频率范围几乎不会重复了，这样就减少了声波互相干涉的现象，声音就会变得格外清晰，音色也会更好、更具有层次感了！

1、 MASTER-LEVEL：对通道信号输入电平的调整很重要，就象对调音台通道增益的调整一样，第一步的音量很关键。一般调整在类似时钟12点的位置就比较合适了，不需要做大的调整。

2、 LOW-LEVEL：对低音输出音量的调整要根据分频点和系统中低音音箱的数量来决定，一般调整在类似时钟12点和14点的位置。同调整时还要注意看LOW-MUTE低音音量静音按钮有没有按下，否则也不会有低音信号送出去。

3、 LOW-MUTE：低音音量静音按钮。按下此按钮可以切断LOW-LEVEL低音输出的音量。这主要是为了对比低音和高音的效果，正常使用中当然不要按下它了。

4、 LOW-DELAY：对低音延迟旋钮的调整要灵活运用，根据现场效果来调整，有些时候低音显得太硬、太单薄，我们就可以开启它，让低音加点延迟感，这样可以增加低音的融合度和丰满度；相反如果觉得低音合适了，就不要开它了，否则低音就会显得混浊和拖泥带水了。一般调整在类似时钟8点和11点的位置。

5、 LOW/HIGH-FREQUENCY：分频旋钮。调整电子分频器的分频点要根据音响系统中使用的音箱种类和特点来进行，在2分频工作模式下通常要调整在180Hz-250Hz范围内。也就是调整在类似时钟10点和11点的位置。

6、 HIGH-LEVEL：高音输出的音量调整旋钮。对高音输出音量的调整要根据分频点和系统中中高音音箱的数量来决定，一般调整在类似时钟12点和14点的位置。同时调整时还要注意听高音和低音的融合度：高音太小给低音包围声音就会显得暗淡；高音太大、太突出，就会显得和低音脱节了，不融合。适中才好。


1、 分频点：如果在一个2分频的音响系统中，对分频点的调整实际上不取决于低音音箱，而是要看中高音音箱。因为低音音箱在300Hz以下工作都可以，但有些中高音音箱由于扬声器口径太小，动态范围不够大，必须在200Hz以上工作才能保证它们的安全，如果此时分频点分在130Hz附近，那么这些中高音音箱工作起来就很危险了。

2、 音量控制：不管是输入电平还是输出电平，调整的时候都要有一个度，不要开的太大。如果是电子分频器上的各个音量旋钮都开到很大了，系统的声压还不够，那就要调整电子分频器前面信号的电平或者调整电子分频器下面功放的电平和音量衰减开关了。这个要格外注意，否则电子分频器内的信号产生失真就容易损坏下级设备了。

3、 有一些电子分频器上有一个：X10的按钮，大家注意不要轻易按下它。例如我们的分频点调整在200Hz的话，按下此按钮200 X 10就变成2000Hz了，因此除非是需要，否则一般不要按下此按钮。

4、 有些电子分频器后面板有一个低音模式的选择，它可以把立体声2路信号合成1路输出，这样可以减少低音箱之间的声干涉。大家可以适当利用下。当然要是低音分频点分的较高，那么低音音箱发出的声音就会有一定的指向性了，此时还是要在2路立体声信号的状态下工作较好。

5、 立体声工作模式和单声道工作模式：目前我们使用的大多数电子分频器都是2分频的居多，考虑到灵活性和多功能性，这些电子分频器的后面板一般会有一个立体声和单声道的工作模式转换开关，如果把此开关放在单声道工作模式下，那么此时这台电子分频器就从一台双通道2分频的电子分频器变成了一台单通道3分频的电子分频器了。因此除非必要，否则不要轻易转换此工作开关，要不然电子分频器后面信号输出口所输出的频率信号就会大不一样了！轻者恶化了音质，重者还会损坏设备！

6、 系统中低音信号的输出和中高音信号的输出一定不要搞混了，否则高音信号给了低音音箱，低音信号给了高音音箱，那样南辕北辙的做法音响系统中就真的没有声音出来了，因为频率不对呀！搞不好还会烧坏音箱呢！

7、 主音箱是否经分频：上面说了主音箱是不是要经过电子分频器，大家应该有各自的主见，不明白的时候可以多次对比试验一下再决定，在心里没底的情况下不要盲目的下决定。

8、 在使用数字处理器来分频时，一定分清哪个是分频点，哪个是工作频率范围。另外在工作频率范围的起始点和结束点那里都会有一个频率衰减强度的选择，如6dB、12 dB、24 dB、48 dB、几种选择，我们要灵活运用，一般在24 dB还是比较合适的。

     目前我们所使用的分频器虽然叫电子分频器，但毕竟不是数字的，它的内部电路还是模拟的，同时调整精度也不是很准确。近几年又最新出了一些数字处理器，这些数字处理器里基本上都有分频的功能，同时分频频率是用数字形式显示的，一目了然，让人看着明白，而且分频的精度和信号的信噪比大大提高了。更关键的是这些数字分频的方法不同于以前的电子分频器，我们以dbx 260数字音箱处理器为例作下比较，假如我们需要构建一个四分频的高档次音响系统，在2路标准全音频信号输入到dbx 260数字音箱处理器后，我们可以分成四个频段提供给不同的音箱工作：
1、 dbx 260数字音箱处理器输出信号的第1路提供给超重低音音箱使用，设置工作频率范围在30Hz—150Hz，分频点设在90Hz左右。
2、 dbx 260数字音箱处理器输出信号的第2路提供给低音音箱使用，设置工作频频率范围在130Hz—450Hz，分频点设在220Hz左右。
3、 dbx 260数字音箱处理器输出信号的第3、4路提供给低中音音箱使用，设置工作频频率范围在400Hz—800Hz，分频点设在500Hz左右。
4、 dbx 260数字音箱处理器输出信号的第5、6路提供给中高音音箱使用，设置工作频频率范围在750Hz—20000Hz，分频点设在2000Hz左右。

    大家可以发现，使用数字处理可以在设定一个分频点后再设置一个最佳的工作频率范围，如此精确的分频是电子分频器中模拟电路无论如何也做不到的。当然以上说的例子中工作频率范围和分频点不是固定的，要根据音箱和声场来做精细的调整。但通过上面的例子大家应该明白：专业音响数字化时代迟早要到来，作为我们音响师来说必须不断地学习，掌握最新的电声技术，固步自封是不行的！

索玛花1977

谢谢分享