我們談一談音箱設計。
談到音箱設計，大家馬上就會(huì )浮現出一大堆音箱設計的理論，例如常見(jiàn)的音箱類(lèi)型：障板、倒相式音箱、傳輸線(xiàn)式、密閉式...以及喇叭T/S參數測量，計算，設定尺寸，加工制作，分頻器，調試，試聽(tīng)...如此種種。在此不想贅述。感興趣的同學(xué)可以自行查閱相關(guān)資料。在這里，僅想就一些要點(diǎn)做簡(jiǎn)單闡述。
一、低音揚聲器的尺寸和揚聲器選擇
這個(gè)問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，實(shí)則內有玄機。揚聲器選擇失誤，一個(gè)好的設計就會(huì )功虧一潰，任憑如何用心也不能達到理想的效果。這里面，常見(jiàn)的誤區有：
1、迷信小尺寸的揚聲器也能發(fā)出震撼的低音�，F在很多廠(chǎng)家都在吹噓自己的小口徑的揚聲器能夠發(fā)出多么多么震撼的低音，低音效果能夠力壓某某大尺寸的揚聲器。還真有一幫兄弟深信不疑，前赴后繼的跳進(jìn)去。那么就讓老虎從理論上來(lái)闡述這種宣傳有多荒謬吧...
揚聲器技術(shù)中把音盆的有效投影面積Sd與Xmax（最大線(xiàn)性位移Xmax是指揚聲器單元工作時(shí)錐盆單向位移的限度，單位是MM。當揚聲器錐盆的單向振幅超過(guò)這個(gè)限度時(shí)，切割磁場(chǎng)的音圈匝數減小，導致音圈的驅動(dòng)力下降，揚聲器的輸出聲壓進(jìn)入非線(xiàn)性狀態(tài)，失真明顯增大）的乘積用Vd表示（見(jiàn)前述T/S參數中的大動(dòng)態(tài)參數），在同等的Xmax情況下口徑大（Sd大）的揚聲器Vd也大！這個(gè)Vd就是揚聲器單元排開(kāi)空氣的體積，隨著(zhù)頻率范圍下限向低頻延伸，同等的SPLmax條件下,需要的Vd將會(huì )迅速上升，需排開(kāi)更大體積的空氣才能達到所需的SPLmax。揚聲器在相同工作條件下，音盆頻率越低，所需排開(kāi)空氣的體積越大。信號頻率越低，揚聲器更需較高的SPLmax 才能滿(mǎn)足聽(tīng)覺(jué)上的動(dòng)態(tài)感。
接下來(lái)，我們以6.5寸和5.5寸為例，簡(jiǎn)述此問(wèn)題。6.5寸喇叭的Sd是5.5寸的1.4倍，這意味著(zhù)要得到同樣的低頻下限重放，5.5寸的揚聲器Xmax也要是6.5寸揚聲器的1.4倍。這意味著(zhù)磁路的線(xiàn)性范圍也要增加為6.5寸的1.4倍。振幅加大也意味著(zhù)失真的急劇增加，可以參考前面的0.5W和2W的THD對比曲線(xiàn)...
僅僅如此還不夠， 5.5寸揚聲器的F0也要和6.5寸F0相當才可以（口徑越大，諧振頻率越低）。這就意味著(zhù)5.5寸的揚聲器必須在加大振膜的順性和增加振動(dòng)系統質(zhì)量上下功夫，如此帶來(lái)的后果就是揚聲器靈敏度降低和失真加大...
以上兩點(diǎn)疊加，你還相信5.5寸的喇叭會(huì )有比6.5寸喇叭更好的低音重放效果么？能做到相同就太不容易了，對吧？當然，我們不排除一個(gè)非常非常優(yōu)秀的5.5寸的設計，不惜工本的采用了長(cháng)沖程的音圈和大磁路，采用了頂級材料和設計的振膜來(lái)彌補F0和THD的惡化，又采用了大體積的磁鋼彌補靈敏度的損失...然后效果超越了某一款6.5寸的入門(mén)級產(chǎn)品的可能。但顯然這并不是一個(gè)性?xún)r(jià)比高的，理性的選擇。當然，如果你非要用一款低音5.5寸揚聲器和一個(gè)6.5寸中低音揚聲器去比較低音，那我也沒(méi)辦法:(。換個(gè)角度思考，同樣的設計，如果用在6.5寸揚聲器上，那效果又如何呢？在低頻重放是我們的目標的時(shí)候，在選擇揚聲器時(shí)，口徑能大還是大一些的好，這樣選擇范圍可以寬很多。
二、關(guān)于揚聲器T/S參數
這個(gè)問(wèn)題貌似是只要做音箱的人都會(huì )關(guān)注的問(wèn)題。但實(shí)際上經(jīng)常會(huì )由于理解不到位，導致做出來(lái)的成品和心中所想差距甚遠。在前面，T/S參數這一節也舉過(guò)例子簡(jiǎn)述了老虎的設計理念。這里仍然需要總結如下：
1、關(guān)注Sd和F0，它們決定了揚聲器的低頻重放能力，也是音箱設計的重點(diǎn)。
2、要關(guān)注揚聲器的速度感。速度感是一個(gè)揚聲器是否能滿(mǎn)足最基本的聽(tīng)音需求的重要指標。需要重點(diǎn)關(guān)注Qms。Qms過(guò)低的揚聲器，無(wú)論在任何場(chǎng)合，采用任何聲學(xué)結構配合，都不能出好聲音�？趶皆酱蟮膿P聲器越會(huì )有這樣的風(fēng)險。
3、考慮揚聲器速度感、阻尼和箱體的匹配。無(wú)限大障板由于后方是接近開(kāi)放的空間，沒(méi)有額外的空氣阻尼施加給揚聲器，此時(shí)揚聲器處在自由振動(dòng)狀態(tài)。如果希望獲得平直的低頻響應和良好的速度感，對揚聲器的T/S 參數的要求就非常嚴苛了。在障板應用的場(chǎng)合，為了獲得平直的低頻響應，Qts應該取值在0.707附近，而與此同時(shí)，為了獲得良好的速度感，Qms也需要維持恰當的數值，不能過(guò)低...換句話(huà)講，對于一個(gè)口徑基本確定，用于障板聽(tīng)音的揚聲器而言，取得音效最佳狀態(tài)的揚聲器T/S參數的取值范圍是很窄的。如果是密閉音箱，由于有箱體容積的空氣作為阻尼，對閉箱揚聲器的要求和障板揚聲器就完全不同了。閉箱揚聲器的F0應該盡量低一些，而振膜應該工作在“欠阻尼”的狀態(tài)。只有這樣，在裝入箱體后，整體的F0和阻尼才能回到我們要求的范圍內。
在實(shí)踐中，我們經(jīng)�？梢月�(tīng)到一些音箱產(chǎn)品，聲音渾濁，粘，這就是典型的速度感不足的揚聲器的代表聲音。如果遇到此類(lèi)揚聲器，千萬(wàn)不要幻想能夠通過(guò)腔體設計來(lái)優(yōu)化改善聲音，直接放棄才是王道。一些大口徑的揚聲器，如果振膜比較厚重，但磁鐵很小的話(huà)，往往非常容易犯這個(gè)毛病，這又一次論證了驅動(dòng)不足帶來(lái)的危害，也證明了揚聲器的減少磁間隙的追求不是空穴來(lái)風(fēng)（靠忽悠生活的山寨小廠(chǎng)除外）。另一種聲音取向是低頻發(fā)緊，發(fā)悶，這是典型的揚聲器過(guò)阻尼的聲音，此時(shí)，如果是密閉箱，可以嘗試加大腔體容積來(lái)改善。如果低頻過(guò)于松，甚至有些拖泥帶水，往往是揚聲器欠阻尼，此時(shí)如果是密閉箱，可以嘗試減少腔體容積來(lái)改善。
三、關(guān)于頻響曲線(xiàn)
提到這個(gè)問(wèn)題，很多人都會(huì )覺(jué)得，盡可能平直就可以了唄。從設計角度看這話(huà)說(shuō)的沒(méi)錯。然而實(shí)際上，許多大廠(chǎng)的做法確不一定是這樣的。
1、關(guān)于低頻。幾乎所有的音箱制作教課書(shū)都是按照低頻段響應平直來(lái)設計和調試。然而我們在關(guān)注低頻段頻率響應的同時(shí)，也需要重點(diǎn)關(guān)注一下低頻段的THD。特別是正常聽(tīng)音功率時(shí)的THD。因為太多太多情況下，低頻段的THD會(huì )“慘不忍睹”，這也是除了速度和阻尼之外，低頻段聲音惡化的另一個(gè)重要原因。改善低頻段THD的方法有：改善揚聲器振膜、增加揚聲器驅動(dòng)、增大揚聲器Xmax和線(xiàn)性范圍、采用“帶阻尼”的腔體結構（如密閉箱體）...
2、關(guān)于中高頻。中高頻段需要特別留意頻響曲線(xiàn)上的小的峰和谷。這種峰和谷，往往同THD的增加，相位曲線(xiàn)的峰谷聯(lián)系在一起，形成“聲染色”的現象。這一般是要杜絕的。改善方法是通過(guò)振膜優(yōu)化設計來(lái)改善。中頻處有一個(gè)較大的谷點(diǎn)，是和揚聲器的口徑和懸邊相關(guān)的，被稱(chēng)為“中頻谷”，這個(gè)谷點(diǎn)較難優(yōu)化掉，可以暫時(shí)保留。
3、關(guān)于分頻點(diǎn)。分頻點(diǎn)的選擇可以按照單元特性和個(gè)人經(jīng)驗來(lái)確定。但需要注意的是，不要一味的按照教科書(shū)上的公式來(lái)計算和設計分頻器。以2分頻音箱的二階分頻器為例，分頻點(diǎn)往往取在2-4K之間為多。而這個(gè)頻段，是人耳聽(tīng)覺(jué)最為敏感的頻段，也是最容易感受到聲音嘈雜不動(dòng)聽(tīng)的頻段。按照二階分頻公式來(lái)計算設計分頻器，會(huì )導致這個(gè)頻段頻響特性上有“凸起”，聲音嘈雜刺耳。往往將低頻分頻點(diǎn)向低頻方向移動(dòng)，同時(shí)將高頻分頻點(diǎn)向高頻移動(dòng)，會(huì )減輕這樣的感受。有時(shí)，甚至在這個(gè)頻段略微有些凹陷，聲音也不會(huì )覺(jué)得難聽(tīng)，反而會(huì )比較悅耳。
4、關(guān)于相位。相位和頻響特性是可以互相轉換的，分頻點(diǎn)處的高音和低音單元的相位，是需要對齊的。此時(shí)頻響曲線(xiàn)最為平滑，而且聽(tīng)感上，高低頻銜接更為順暢。
四、關(guān)于音箱和放大器的匹配
這個(gè)問(wèn)題也困擾過(guò)很多人。在此，簡(jiǎn)單論述如下：
1、功率和阻抗。這個(gè)問(wèn)題看似淺顯易懂，實(shí)則很多燒友經(jīng)常在這個(gè)問(wèn)題上犯錯誤。常見(jiàn)的錯誤有：
小功率放大器推高阻音箱。所謂小功率放大器，顧名思義，功率輸出低。這意味著(zhù)其輸出電壓的能力比較差。揚聲器的阻抗其實(shí)只是阻抗曲線(xiàn)中的一個(gè)低點(diǎn)。整條阻抗曲線(xiàn)，很多頻率下的阻抗是較高的。如果要做到全頻無(wú)失真，功率放大器的儲備功率就不能太低，否則會(huì )引發(fā)失真。
低電流輸出能力的放大器驅動(dòng)低阻音箱。所謂低電流輸出能力，是指功率放大器的輸出端，在大電流輸出時(shí)，由于末級功率管驅動(dòng)不足或電流輸出能力不足，導致的內阻升高的現象。此時(shí)，放大器和揚聲器失真均嚴重增加，聲音急劇惡化。
2、易推和難推。接上述論述，往往有音箱采用的揚聲器單元，為了降低失真，采用了低靈敏度設計，同時(shí)Qms較低處于臨界位置。這樣的音箱，在推動(dòng)時(shí)，往往需要更加注意放大器的功率和電流輸出能力。一旦功率和電流輸出能力二者有其一存在短板，都會(huì )導致聲音不同程度的惡化。常見(jiàn)的表現是聲音缺乏鮮活感。觀(guān)察一個(gè)放大器是否適合推動(dòng)音箱，只需要關(guān)注該放大器的兩個(gè)指標即可：第一個(gè)指標是輸出功率，要有足夠的功率儲備。第二個(gè)指標是驅動(dòng)低阻抗負載的能力和內阻，8歐100W的放大器，在2歐負載時(shí)能否輸出400W功率?如果能做到這一點(diǎn)，這個(gè)功放可謂“百搭型”的。否則就會(huì )受到制約。
3、速度和阻尼。好的速度感往往能營(yíng)造出一個(gè)“鮮活”的聲場(chǎng)，良好的阻尼能使得聲音收放自如。給人整體的感覺(jué)真實(shí)而又舒服。 |
