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自制一款适合小功率胆机的音箱

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二. 适合于胆机的Hi-Fi音箱制作
    现在的音响市场上扬声器品种丰富,国内的电声名厂都不时有品质一流的高、中、低频单元亮相。有些单元的特性不一定适应晶体管机,但它们的一些品质却很投胆机所好,并且价廉物美、唾手可得,这就为自制适合胆机特性的音箱提供了方便。笔者也是一个多年的音响迷,打造过许多不同种类的小功率胆机。由于长期以来寻觅不到适合胆机特性的高灵敏度音箱,因此在不得已的情况下设计了几款Hi-Fi音箱,现将其中表现不错的一款介绍给大家。

1.音箱设计理念
    在自制一款Hi-Fi音箱前,除了要对它的频率响应、失真度、灵敏度、承受功率和输入阻抗等主要技术指标做到心中有数外,还要事先对音箱的音色取向、声辐射特性、音箱类型、体积和单元组合等予以重点考虑。本音箱所要达到的主要技术指标如下:
(1)频率响应:27Hz~25kHz ±1dB
(2)灵敏度:不小于92dB
(3)输入功率:60W
(4)输入阻抗:8 Ω
(5)音箱特点:体积小、声辐射面宽、瞬态响应及声象定位好

2.单元组合
    采用多扬声器单元组成宽频带音箱已经是个老话题了,但从小功率胆机特性要求的高效率、高保真音箱情况来看,要真正全面做到设计中要求的电声技术指标不是那么简单。似乎选用一只灵敏度高的宽频带大功率Hi-Fi扬声器最符合创意要求,但问题是扬声器的振膜与频率响应、保真度、电声效率等始终存在着一系列尖锐的、不可调和的矛盾,至今还很难用一只扬声器来Hi-Fi地重放全音频。尽管也有同轴、双振膜(双纸盆)、组合式(附加的高、中频单元用构架组装在低频单元上)等形式的全频带扬声器,然而由于结构上的诸多原因,它们仍然存在着频响不平滑、互调失真大、瞬态欠佳、灵敏度低、功率小以及声场窄等损害保真度的问题。因此,很少见到用此类扬声器制成的高灵敏度或大功率Hi-Fi放音系统。
    由高、低频独立的扬声器单元组成的音箱具有频响宽、功率大、分频网络简单、单元少、安装紧凑及声象定位好等优点,其始终是各类视听音响系统中首选的音箱。然而,在要求很高的Hi-Fi放音时,二单元音箱的情况就不容乐观了。试想一只下潜到20Hz的低频单元,其振动系统已不能出色地再现中频,而一只频响上扬到20kHz的高频单元也不可能很好地兼顾中频。这样的组合即便能勉强做到宽频带,但在中频段的响应将变得很不平坦。尤其是语言、音乐中丰富的谐波功率多半是在中频,如果离开了品质一流的高、低频单元的支持,其保真度也就可想而知了。另外,二单元音箱对高、低频扬声器的电声指标要求十分苛刻,能胜任Hi-Fi组合的二单元扬声器也都存在着价格昂贵、不易搭配及难以购到等问题。如果对扬声器特性、音箱制作与调试技术缺乏了解 一般用二单元装成功Hi-Fi音箱的把握不大。
    如果在二单元中间插入中频扬声器,那么放音的情况就大为改观了。显然,高、中、低频扬声器各有特色,三者能尽情地展现自己的风采,给出的必然是一个宽频带Hi-Fi音箱。多单元音箱由于频段划分细,因此不需要响应十分平坦的宽带扬声器,只要它们各自所承担的频段灵敏度及响应出色,便能将频响、效率、功率衔接搭配得很均衡。另外,多单元组合对扬声器的要求不高、成本低廉,这些都使得三单元音箱一直成为各类Hi-Fi放音的佼佼者。
    当然,组合音箱时也并非是单元越多越好,从某些情况来看,二单元音箱的一些优点正好是多单元音箱的不足。对于多单元组合及分频网络所引起的频带衔接、响应平滑度、灵敏度以及声象定位等问题都要加以考虑。只要认真选择并搭配单元、科学合理地设计音箱,仔细地组装调试,一般都能做出令人满意的Hi-Fi音箱。全面权衡利弊,笔者认为小功率Hi-Fi放音系统还是选择三单元组合音箱为上策。
    那么,究竟哪一类型的音箱才是设计理念中的最佳拍档呢?回答肯定是倒相式音箱,其主要有以下几个闪光点。
(1)它的灵敏度很高,输入较小的功率便能给出很大的声压,并且音质也相当好。理论数据表明,好的倒相式音箱可以使低频的灵敏度提高4~6dB,这就意味着功放的输出功率增加了3~4倍,这一点对提高小功率胆机的音量更显得难能可贵。
(2)有效地弥补了由功放低频相移及扬声器声短路现象而引起的声压下降问题,这也是一般胆机求之不得的优点。
(3)由于箱子的谐振频率与扬声器的共振频率相调谐(谐振),扬声器的谐振峰受到了极大的阻尼,可使低频响应的平滑度改善80%,而且低频端的响应也比原来向下延伸1/ (31/2),因此完全可以用普通扬声器来获得宽频响和高灵敏度。
(4)倒相式音箱的保真度很高且箱子的体积很小,在同样的下限频率时箱容积也仅为密闭箱的60%。
    这些出类拔萃的优点都为小型高灵敏度音箱的制作提供了可能。

3.单元选择
    反复权衡了扬声器的频响、保真度、电声效率、输入阻抗、功率、声辐射指向性及音色取向等因素后,本音箱选择了银笛的YDQG5-14、YDQZ10-2、YD200-54单元作为高、中、低频单元。之所以对银笛扬声器情有独钟,主要是因为银笛厂是研制生产Hi-Fi扬声器最早的厂家之一, 该厂技术领先且不断推陈出新,开发生产出的百余种单元质优价廉,产品一向受到音响界和发烧友的好评。各个单元的特性请参见附表,下面来谈谈它们的特点。
    YD200-54是一款品质超群的低频单元,其振膜是在优质纤维纸浆中添加一定的增强材料制成的。振膜上模压出了许多同心圆的凹凸增强筋,各个波节线之间还模压了密集的麻点、条形等不同几何形状的机械筋。这些措施使纸盆在不增加质量的情况下大幅度提高了刚性,有效地抑制了局部的分割振动。另外,纸质振膜质量小、口径适中、Q值也不大,即使在大振幅下纸盆也不易产生惯性运动。显然,它的响应平滑、瞬态特性好、声音刚劲清晰、保真度比较高。该单元采用的是一种泡沫材料折边,其特点是质轻、耐疲劳且有合适的内阻尼特性。在直径达130mm的特大型多波纹定心支片的配合下,它的有效频率从38Hz至5kHz都有特别平坦的响应,灵敏度比同口径的橡皮边高2~3dB。
    该单元的磁钢增大到Φ130mm×20mm,磁路极板加厚到8mm以上,有效磁场也高达12mm。Φ38mm 的大型音圈使绕组变得很窄,同时又工作在很宽的磁场内,长冲程所营造的动态响应与保真度也是显而易见的。从本单元的磁路及音圈情况来看,其已经远远超过了12英寸喇叭的规格标准。它的输入功率应当在100~120W 之间,但厂家却只定为40W,功率标称得如此保守也足见这是一款名副其实的发烧级单元。
    扫描一下YD200-54,发觉该单元的工艺技术、材料结构等各个环节都是极为地道的。它的输入端子是大型接线柱,盆架也是非常厚实的铝合金铸造,尽管单元基础是质量很小的铝盆架,但喇叭的总质量却高达3.3kg。宽厚的硬橡胶整体压边使单元无论在板上正反安装都有很好的防震和密封性能,丝毫都不漏气。单元的磁路系统被一只大型的硬橡胶罩子封闭,既保护了磁路又使其在箱内的驻波减至最小。该单元的后磁路板上还开有一个减压孔,其作用是令定心支片内封闭的空气里外流通,使音圈等不因为受到压缩空气阻尼而影响到振幅,明显的好处便是使正负振幅平衡、非线性失真小。这点小工艺对于一般扬声器来说不足挂齿,但对于Hi-Fi扬声器却有着不同寻常的意义。
    YD200-54的盆架直径为240mm,这是一款按振膜直径标称口径的扬声器。纸盆的直径实实在在地做到了200 mm (8英寸), 振膜有效辐射半径达93mm,要比传统8英寸喇叭的81mm大得多。本箱选择8英寸低频单元的原因还在于其在5~l2英寸的5个传统口径中(5英寸、6英寸、8英寸、l0英寸、12英寸)占尽了优势,它既有小口径的优点又少了些大口径的缺陷,从各个方面来说都是令人喜欢的规格。另外, 目前的各类单元阻抗大多为8 Ω,采用一只低频扬声器容易与中、高频单元及功放匹配,其分频器的设计制作也较为简单。以上正是笔者选用本单元的几个重要原因。
    YDQZ10-2是一只品质不俗的球顶形中频单元,它采用了生化纤维经浸渍处理的大球顶振膜。其特点是声音清晰、圆润悦耳,频响从800Hz至10kHz几乎是平直的。由于球顶振膜突出在面板的最前沿, 因此声波直接向四周扩散,声象立体感强,听音时没有了皇帝位,而盆形振膜则恰恰少了这些优势。

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