喇叭構造8大好處
因此揚聲器的能量轉換過程基本上是由電能轉換為磁能,再由磁能轉換為機械能,再從機械能轉換為聲音。 為了要重播20Hz~20KHz之音頻,喇叭的振膜最好能夠前後移動10到20公分;因為頻率是20KHz時,若振動幅度是1.2公分,而重播20Hz時就要振動12公尺才行! 這在實際上是不可能的,只要是振膜前後振動擺幅超過2.5公分,在設計上就非常困難,振膜尺寸可能大到100吋! 因此喇叭在製造時就依重播時的需要將之區分為高音、中音及低音單體,也就是用來播放高音或是中音或重低音的單體喇叭。 盆體材質有:複合紙盆、PP盆、金屬盆、蠶絲亞麻、樹脂或其他纖維等等。 低音單體百分之八十都是以紙盆做振膜,我們亦習稱為Paper Cone。
- 在單元選取上,Fs以低干45Hz為好,Qts應該小於0.5,而Fs/Qts取值應該在100左右為好,單元口徑應該大於17cm,為獲得較大的聲壓功率,與閉箱一樣,宜選用長衝程設計的單元。
- 以下讓你一覽不同音箱設計的原理說明,了解運作及組合的原理之後,將有助於理解,為何在挑選揚聲器時,在聽覺感受上會產生那些難以解釋的感受。
- 原木製作的音箱有著較佳的抑振效果,音質較純淨、質感更好,能讓 喇叭單體也更好的發揮。
- 如用指節敲擊箱體發出「噗、噗」的空響,說明板材太薄,材質質量太差,結構不合理。
- 當音圈通上電流方 向不斷改變的訊源後,音圈的周圍會產生方向不斷變動的感應磁場,這個感應磁場 與永久磁鐵所生成的磁場交互作用,時而互相排斥,時而互相吸引,進而使音圈上 下運動。
二階分音器具有40 dB/decade(12 dB/octave) 的分頻斜率,兩倍的零件造成更多的 90°旋轉,因為它是一個更陡峭的衰減。 這個意思就是說,在分頻點上有 180°的誤差,它是以 12dB 做為分頻斜率。 12dB 的分音器一般都應用於汽車音響,一般的喇叭也適用此種分音方式。
喇叭構造: 掌握喇叭基本細節與能力 – 了解各種參數意義
外音圈尺寸提升,與振膜接觸面積也更大,動態也就更好。 「阻尼」源自英語 damping,指任何震動系統在震動時,由於外界作用或系統本身引起的震動幅度逐漸下降的特性,以及此特徵的量化表徵。 圓形揚聲的尺寸通過最大直徑表示,橢圓形的尺寸則用橢圓的長短軸表示。
一個單體主要是由電磁鐵(Magnitic)、線圈(Voice Coil)、振膜(Diaphragm,通常是紙盆)所組成。 當電流(從放大器出來的音頻訊號)通過線圈產生電磁場,磁場的方向為右手法則。 假設播放C調,其頻率為256Hz,即每秒振動256次,則輸出256Hz的交流電,每秒256次電流改變,發出C調頻率。 當電流通過線圈,線圈即隨著電流的頻率振動,而和線圈相連的振膜當然也就跟著振動。 磁鐵和音圈常被稱為驅動器(Driver,與單體同名但其實不同)。 喇叭構造 它是以永久磁鐵產生強而有力的磁場,它圍繞著音圈,而音圈又和振模的頸部連接。
喇叭構造: 被動輻射器
此外,由於兩支單體皆鎖在音箱裏,因此必須有開口設計在兩支單體的中間。 高靈敏度喇叭有許多的好處,除了只需搭配小瓦數的擴大機,還有能擁有較多的細節,較寬廣的動態。 和低效率喇叭相比,高效率的喇叭在小音量時,依然能保有全頻段的細節,相對於低效率喇叭可能只剩下中頻段的聲音,必須將音量開到某個音壓才能獲得較佳的解析。 因此對於現今流行的家庭劇院系統,其特別強調高動態及高解析的音質,如果能選擇靈敏度較高喇叭,將會是最佳的選擇。
而承載功率在一般而言,家用音箱絕不會有推不動之虞,只有好不好推,推好推壞的問題,200瓦以下的承載功率對一般家庭的使用已是大大有餘了,不刻意追求過高。 路(Way):就是所謂分頻器的”路”,也就是分頻器可以將輸入的原始信號分成幾個不同頻段的信號,我們通常說的二分頻、二路(Two-Way)、三分頻、三路,就是分頻器的路。 喇叭構造 其實很難以文字形容插頭,反正你一看圖就能能解何謂香蕉插,而波浪插實際上用法和香蕉插一樣只是外觀像有波浪而已,就一於同歸一類。 香蕉插頭最大的好處就是方便易用,所謂plug and play,快速的插/拔即可,絕對方便常常想插線的發燒友。 至於聲音嘛,有說假如必須用喇叭插頭,叉插會有更多接觸面比蕉插好聲。
喇叭構造: 原理
有的以輸出 1,000Hz音頻然後量度,有的則以輸出 300Hz 至 3kHz 的平均值來量度。 大部分喇叭在這個條件下面會量度得 80dB 至 90dB 的聲壓,通常 88dB、89dB 以上算是靈敏度高,85dB 喇叭構造 左右算是中等,82dB 以下算低。 值得留意的是單體的大小,通常愈高階的喇叭會擁有愈多、愈大的單體。 例如兩個或以上的中、低音單體,讓中頻或者低頻的輸出與控制力更好。 而直徑愈大的單體,理論上低音的下潛越好,振幅可以愈強,可以輸出的聲壓也愈大。 不過這些當然都要與振膜、驅動電路、分音等組件配合良好。
一般情況下,低音揚聲器的口徑越大,重放時的低頻音質越好,所承受的輸入功率越大。 高音單體多數採用球頂形(Dome)設計,因為高音單體要求是振動速度快,而振幅較低,振膜差異也很大。 高音單體(有些稱高音單元,這是翻譯的不同),英文是Tweeter,該名稱源於某些鳥類發出的高音(鳴叫聲),高音單體製造的揚聲器是高音揚聲器,英文也是 Tweeter ,因此本文通稱為高音揚聲器。 高音單體通常是位於喇叭最上方位置,這樣的擺位主要是因為高頻音波的擴散性較低,稍為偏離單體指向的方位就會衰減得厲害,所以通常都會設計水平接近於耳朵的位置。
喇叭構造: 阻抗與承載功率
揚聲器是一種將電子訊號轉換成聲音的電子元件,可以由一個或多個組成音響組。 例如我們常見的家用喇叭,常會見到由數種單體:中音單體(Mid-range driver,形狀中等)、高音單體 (Tweeter,形狀相對最小)、低音單體(Woofers,形狀尺寸相對最大)等組合而成。 被動輻射器(參見 P40 上圖)從音箱外部看起來與一般單體無異, 檢視音箱內部可看出沒有驅動系統。 因為不需要電源,也能夠發出聲音,所以又稱 為被動振膜、空紙盆。
以高音單體為例,半吋、1吋、1½吋都是常見尺寸,4至 6 吋就常見於中音單體,低音則是 5 至 10 吋較常見。 首先,最初我們玩音響買最簡單方便平價的喇叭線,第一對喇叭線最常用咩插頭? 所謂裸視即是直接把喇叭線前端界開,將內裡導電的金屬體以喇叭背面的喇叭線接頭位直接鎖住喇叭線外露的金屬。 而其實當你查問那一種喇叭線插頭最好時,答案往往是裸線最好,因為最直接能把你線材連接導電,唔需要額外經過一個接頭作間接的傳導,影響聲音,故公認裸線其實是最好的方式連接喇叭。 然而裸線也有缺點,包括潮濕天氣和金屬位長期和空氣接觸導致金屬氧化影響,影響聲音質素。 更甚部份喇叭一旦喇叭線鬆脫有機會短路或損壞器材。
喇叭構造: 揚聲器元件大解析
也有人稱不需外加電源的分音器為被動分音器,這裡說明的就是被動式分音器。 喇叭構造 被動分音器有顯著的缺點:體積龐大、消耗大量的功率,但成本相對低廉,不過高效能的被動分音器造價很可能比主動分音器來得昂貴,因為能承受高電壓、電流的被動元件非常昂貴。 ARENDAL的ˊ分音網路設計在材料上幾乎都採用訂製零件由於高、低音單體間,必須有兩者皆可工作的頻率,但又不希望實際發聲時,同一個頻率兩者都一齊「全力」發音,所以就有了分音器的存在。 如果拆開喇叭箱,您會看到一些電線及一些被動式零件,例如電容、電阻及電感,而這些零件就是組成這個揚聲器的分頻網路,俗稱分頻器的主要元件。
動圈式單體的設計最早出現在 1887 年,當時並不普及,直至一戰後,電影事業蓬勃發展,無聲電影漸衰,有聲電影興起,揚聲器的需求大為增加。 相較於其他種類的單體,動圈式單體發展時間長, 相關製造及投入廠商眾多,至今仍是最普遍的單體形式。 在單元選取上,Fs以低干45Hz為好,Qts應該小於0.5,而Fs/Qts取值應該在100左右為好,單元口徑應該大於17cm,為獲得較大的聲壓功率,與閉箱一樣,宜選用長衝程設計的單元。 說實在話, 有經手過很多公司的”工程師”甚至對產品的原理, 結構和相關影響,其實看得出來很外行, 雖然我不是理工專科, 但是很明顯有的工程師都滿口胡說八道. 中低檔大路貨多半採用質地鬆軟的刨花板,仿冒偽劣產品更採用質量低劣的紙膠板,故重量一般較輕。
喇叭構造: 密閉式音箱
此外,振膜的形狀也會影響單體在高低音輸出時的表現,或是發聲時指向性的強弱。 超高音單體:通常是指超過人耳聽覺上限 20k 赫茲的高頻,工作範圍大約在 4k 到 40k 赫茲。 一般而言,低音單體需要較大的體積才能產生較好的表現,作動出厚實的低 喇叭構造 音,因此低音單體的直徑多在 8 吋以上,又以 12 吋或 15 吋最為普及,常見於 KTV、舞台等寬闊的場所。
這種音箱比較少見,參見圖3、圖4,由圖可以看出,它是在閉箱與倒相式音箱的基礎上發展而來的.既有閉箱的設計痕迹,也有倒相式音箱的特徵,其中圖3所示音箱也有稱四階帶通式音箱,圖4所示音箱可以稱之為六階帶通式音箱。 對於閉箱型低音炮,對單元的要求相對其它類型音箱要嚴格一些,其中希望Fs以低於40Hz為好,Qts應該在0.3-0.6,Fs/Qts≤50。 除此之外單元口徑最好大於20cm ,而且屬於長衝程設討。
喇叭構造: 單體的運作原理
大約在 1920 年代,出現了將聲音包覆在音箱中的 構想,也是你我現在常見音箱的起源。 一般而言,從低音炮的構成來講,低音也分有源與無源二大類,所謂有源低音炮指包含功率放大器的低音炮,其中電路部分除功率放大外. 通常還具有音頻頻率濾波(濾去低音以上的音頻頻率成分),相位調整。 音量調整等單元;而無源低音炮即與一般音箱無二,由單元與無源功率分頻器組成,其中分頻器是一低通濾波器而已。 下面就低音炮的-大單母音箱,功率放大分別做以介紹。
除了主動式喇叭外,一般的喇叭都需要喇叭線,而喇叭線材的頭尾通常配有喇叭插頭,一般就以匹配上面所提的三種,不管用那一種插頭,其實都擁有相同的特性和傳輸的功能,議我們一一介紹讓大家更能解它們的用途和分別。 低频对于看电影跟游戏来说更为重要,甚至独立出来一个超重低音来负责更低频率的声音部分,低音单元多数会负责 200Hz 至 80Hz 以下,直到20Hz 甚至更低的频段。 通常愈大尺寸的单元,就愈有能力展现更低频的频段,5 吋、6 吋都是常见的尺寸,甚至大到 10 吋都有。 另外這個造型特異的揚聲器製作材料,來自一家配製纖維增強複合材料的專業公司Raceprep,由於其形狀複雜,殼體幾乎是由Raceprep工程師完全手工製造,確保了喇叭的強度和耐用性。 金屬音箱也是在近幾年才開始出現帶有比較高技術含量的產品。
喇叭構造: 單體部件材料形狀定大局
這都必須根據單體的特性,來選用最適當的板材,使聲音達到最佳的平衡點。 阻抗(Impedance)的概念同電阻相似,是喇叭電路入面電阻、電容、電感等對於交流電(AC)的「阻力」。 喇叭較常見的阻抗數值有 4Ω、6Ω、8Ω等等,阻抗愈低,同一功率之下對電流的需求愈大,除了對功放是負擔之外,亦會影響音質。 喇叭背面通常都會標示喇叭阻抗、可以接受的最高輸入功率。 靈敏度是音箱最重要的指標,在很大程度上決定了音箱應該選配什麼樣的功放,需要多大的功率去推等等。 大多數監聽級家用音箱的靈敏度均在86-92dB之間,對同一台功放而言,在同等音量下靈敏度越高,意味聲音越大,音箱對功放的功率要求就會越低。
錐形振膜揚聲器中應用最廣的就是錐形紙盆揚聲器,它的振膜成圓錐狀,是電動式揚聲器中最普通、應用最廣的揚聲器,尤其是作為低音揚聲器應用得最多。 在音質上或許靜電式並不比動圈式差,但較難設計,而且它還存在有低頻不夠、火花放電、承受功率低等問題,故一直到現在都無法成為氣候。 壓電式和絲帶式也無法對動圈式造成任何威脅,故在未來十數年內,動圈式喇叭還是喇叭中的主流。 驅動部份的另一個最重要的部件就是音圈(Voice Coil),包含音圈(即線圈)與線軸(即纏繞線圈的圓筒Bobbin)。 音圈在喇叭發音時也是跟著前後移動,故線圈要非常的輕;但若要承受較大功率則又要多繞幾圈,因此在材質與繞法上出現了多種樣式。
喇叭構造: 喇叭線要焊才好聽~自己焊接 DIY 超省錢!
相對地這個頻段一旦出現一點點的失真,就很容易被察覺到。 作為中音揚聲器,主要性能要求是聲壓頻率特性曲線平坦、失真小、指向性好等。 早期的喇叭都是使用ALNICO磁鐵(阿尼可),是由鋁、鎳和鈷組合而成,缺點是功率較小,頻率範圍也較窄,堅硬而且很脆,加工不方便。 此外由於鎳和鈷的產量不大,而且又多用於其他方面,故價格愈來愈高,使得喇叭製造廠紛紛改用Ferrite鐵淦氧磁鐵。
這類音箱內部結構極為複雜,傳輸線的通道寬窄及內部阻尼(參見P40 小小聲觀察)結構等,需配合轉彎處而有所不同。 低音反射式音箱利用單體後方的聲波,經過設計過的共振管,讓聲波共振並反轉相位,增強單體前方的聲波,故又稱倒相式音箱。 若將與密閉箱一樣大小體積的兩種音箱進行比較,低音反射式音箱擁有更多的低頻量感,因此成為目前市面上最常見的音箱形式。 以下讓你一覽不同音箱設計的原理說明,了解運作及組合的原理之後,將有助於理解,為何在挑選揚聲器時,在聽覺感受上會產生那些難以解釋的感受。
材質有紙、布、鋁、塑料或碳纖維織物等,常見形狀為半球狀。 使用兩顆以上的單體分工負責全頻段的聲音,且兩顆單體的開口都在同一直線上,通常低音單體的軸心上再加上中音、高音單體,有分音器。 單元中用到的磁鐵、音圈線材、振膜、還有懸邊等的材料隨著多年發展變得非常多樣化,但其實目都是希望可以更準確重現音樂原本的聲響效果。 以振膜為例,就需要選用堅韌、變形少的物料,常見的材料有紙盆振膜、塑膠振膜、金屬振膜和合成纖維振膜這幾種,還有如其他石墨纖維、玻璃纖維、碳纖維等材料。 音箱內部有著長長的「傳輸管」,單體裝置在一端,聲波通過傳輸 管最後到達「開口」。 傳輸管的有效長度越長,越能完整呈現低音 的延伸。
低音炮在家庭影院系統中得到廣泛的應用,其中的原因在於影片音頻解碼還原過程中獲得了一個超重低音信號,不論在模擬杜比系統還是現今非常流行的數字環繞系統中,既然有超重低音信號,必然就需要專門的音箱來重放。 由於帶通式音箱的倒相孔在工作時的氣流、聲壓通常比較大,尤其是在大動態、超低頻信號時,因此,不論是四階帶通式音箱,還是六階帶通式音箱,倒相管在可能的情況下,應該盡量大一些,以避免在工作時出現氣流聲。 在單元選取上,基本上與倒相式音箱相近,但Qts該掌握在0.4左右比較好,單元口徑基本上沒有嚴格的要求,如果要獲得高聲壓功率、低失真輸出,單元口徑當然還是盡量大一些比較好。 當然,倒相式音箱包括倒相管的設計、製作、調校難度要大於閉箱。 倒相式音箱內部也需要填充適量的吸音棉,通常比閉箱少一些。
只有好的單體不一定能確保聲音的完整性,只有好的箱體也不一定就是好的揚聲器,唯有單體與箱體完美的搭配,才能創造出美好的聲音。 也有人選擇將障板往後折,形成一個後開放式無背板的音箱,與障 板相較之下,體積稍微縮小一些,但是低音的量感還是有其限度。 振膜向前運動時,振膜前方的空 氣被擠壓形成密波,而振膜後方的空氣鬆散形成疏波。 反之,當振膜向後運動 時,振膜後面形成密波,前面形成疏波。 中音域是分佈在人耳最敏感並且訊源集中的區域,中音單體的發聲表現往往能夠做到逼真還原,音色乾淨有力,且讓人感受到強烈的節奏性。
一般塑膠射出成形之後,容易產生內縮問題,而且塑膠箱體的低頻單薄,容易產生共振,進而讓聲音失真。 喇叭構造 塑膠的優點是外型加工容易,造 型可以做得非常有特色,並且在大批量產時可以有效壓低成本。 結構與標準的單體相似,擁有獨立的懸掛系統,框架、懸邊、彈波一應 俱全。 隨著微型喇叭的興起,這種設計被廣泛運用,但也被做了很大的 簡化,僅保留了懸邊作為懸掛系統。
喇叭構造: 何謂「單體」?看完馬上理解揚聲器--音箱結構秀出聲音魔法
不過,也因為一階分音器的分頻斜率低,在導通帶以外也保留了更多我們不想要的訊號。 如此一來,低音單元容易接收到在分頻點以上的高頻成分、產生較大的失真;高音單元容易接收到在分頻點以下的低頻成分,除失真外更可能因此損壞。 越高階喇叭對於分音越細分,以求在最佳特性範圍內工作,發揮分工組合效果,達到 HI-FI 高傳真的目標,因此了解喇叭的第一個重要部件就是分音器。 分音器依據分音器在訊號路徑上所在的位置,可分為被動分音器與主動分音器,其中所謂主動式分音又叫電子分音。 被動分音器位於功率放大器與揚聲器之間,主動分音器則位於功率放大器之前。 主動分音器又可根據訊號處理的模式分為類比與數位兩種,數位主動分音器通常能提供除分音以外的功能如:限制、延遲、等化等功能。
一套好的懸吊系統最重要的功能就是抑制彈跳和震動,揚聲器同樣也需要一套良好的「懸吊系統」,否則振膜會容易在共振時過度震動。 單體的「懸吊系統」最主要的就是懸邊與彈波,再來音圈、磁氣路以及擴大機的輸出阻抗多多少少都能幫助提供阻尼。 箱體的阻尼就是裡面的吸音材料,要達到穠纖合度的阻尼量並不是件簡單的事情,像箱體構造與使用的單體種類都該被考慮進去。 當阻尼不足時,會導致發聲時產生多餘的波動,就很難再現瞬態訊號。 聲音特性跟密閉式相反,有量感豐滿、下潛出色的聽感,不過缺點相比較密閉式音箱,倒相式音箱往往有著更差的瞬態表現跟因為氣流的流動可能會造成轟隆隆的聲音與失真是該設計的缺點。 一階分音器被許多音響發燒友視為理想的分音器,因為這類分音器在暫態響應良好,亦即在濾波器的導通帶當中,頻率響應與相位響應非常平坦;此外,它使用最少的電子元件完成分頻的工作,產生的損失相對較低。
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