扬声器和音箱

第3章　扬声器和音箱

学习目标

１畅了解扬声器的作用、分类、结构、主要技术指标、工作原理和使用注意事项。

２畅了解音箱的种类、分类、结构、主要技术指标，测试、选购方法及摆放原则。

３畅掌握音箱与功率放大器配接的原则和要求。

４畅了解分频器的种类，理解电子分频器、功率分频器的工作原理，元件参数对分频器性能的影响。

５畅了解耳机的特点、分类和技术指标。

扬声器与音箱是高保真音响系统中最重要的组成部分，其作用是把音频电信号有效地转换成相应的声音，实现声音的重放。

扬声器是将电信号变换为声音，并把它辐射到媒质中去的一种电声换能器件。只有深入了解扬声器的工作原理，才能正确地使用电声转换设备。

3畅1　扬　声　器

3畅1畅1　扬声器的种类

扬声器的种类较多，按结构和换能方式来分，常用的有电动式扬声器、压电陶瓷式扬声器、电容式扬声器及电磁式扬声器等。其中，电动式扬声器的电性能最好，在音响设备中应用最广泛。

按扬声器工作频率范围来分，可分为高频扬声器、中频扬声器、低频扬声器及全频扬声器。高频扬声器的工作频率范围一般在４～２０ｋＨｚ。中频扬声器的工作频率范围一般在５００Ｈｚ～６ｋＨｚ，而低频扬声器的工作频率范围为２０～８００Ｈｚ。全频扬声器的工作的频率范围为２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ，能够覆盖高、中、低整个频段。

按扬声器的振动膜（盆）制作材料的不同可分为纸盆、碳纤维盆、ＰＰ盆、玻璃纤维盆、防弹布盆、钛膜及丝绸膜扬声器。纸盆扬声器是采用纸材料制作振动膜的扬声器，其优点是灵敏度较高、工作频率较高、工作效率较高、重放的音质较好。缺点是承受功率小，纸盆容易受潮，目前应用在少数高档扬声器中。碳纤维扬声器是采用碳纤维制作扬声器的振动盆，材质较硬，重放中、低频效果较好。ＰＰ盆扬声器是采用石墨强化聚丙烯材料制作，特点是重放频率·43·

范围较宽。玻璃纤维扬声器其性能与碳纤维扬声器的特性基本相同。防弹布盆扬声器是采用高强度防弹纤维制造，其主要特点是重放动态音频信号时非线性失真较小。钛膜扬声器是采用金属钛作为扬声器的振动膜，一般用于高音扬声器，重放声较为纤细，有一定的金属感。丝绸膜扬声器是采用天然丝质编织的振动膜，一般也用于高音扬声器，特点是重放声细腻、柔和。 按扬声器振动膜边缘使用的不同材料来分，可分为纸边、布边、橡皮边及泡沫边。目前常用的材料为高泡沫边，它具有很好的柔性和弹性。

3畅1畅2　扬声器的构造及发声原理 １畅扬声器的构造

电动式扬声器的基本构造如图３畅１所示，它主要由磁路系统、振动系统和辅助装置三大部

分组成。

图３畅１　电动式扬声器的基本构造 （１）磁路系统 磁路系统包括永久磁铁、导磁夹板和圆形心柱。磁路系统的作用是产生扬声器正常工作

所必需的永久磁场，磁场越强，扬声器的灵敏度越高。

（２）振动系统 振动系统包括纸盆振动膜、音圈和音圈支架。它的作用是当音频电流通过音圈时产生磁

场，与磁路系统产生的磁场相互作用，带动振

动膜产生振动，压缩周围的空气，把声音传播出去。

（３）辅助装置 辅助装置包括盆架及其他辅助材料。盆架是保证纸盆能正常运动的一个重要支承件，要求它本身必须具有很高的强度和刚性，常用钢板冲压成型或用铸铝等方式制造。

２畅扬声器的发声原理 电动式扬声器的发声原理如图３畅２所示。由于扬声器的振动膜和音圈粘贴在一起，置于磁图３畅２　电动式扬声器的工作原理路系统的磁隙中，当扬声器的音圈内有电流通过

时，便产生交变的磁场，永久磁铁同时也产生一

个大小和方向不变的恒定磁场。由于音圈产生磁

场的大小和方向随音频电流的变化不断地在改变，

这样两个磁场的相互作用使音圈作震颤运动，由

于音圈和振动膜相连，从而带动振动膜产生振动，

振动膜振动引起周围空气的压缩，传到人的耳中，

使人们听到原来的声音。纸盆的振动周期与输入

电流的周期相等，振动幅度与输入的音频信号电

流强弱有关。音频电流越大，纸盆的振幅也越大，发出的声音就越响。

３畅扬声器的技术指标·

53·

扬声器是音响系统中的重要部件。它的主要技术指标有：

（１）标称尺寸

标称尺寸是指扬声器盆架的最大口径，其口径大小与扬声器的性能有一定的关系。一般来说，口径越大，扬声器所能承受的功率越大，输出功率也越大，口径越大其低频响应也越好。应注意的是口径小的扬声器，其高频特性不一定好。

（２）声压频率特性

声压频率特性是指扬声器在输入信号大小不变时，其输出的声压级随输入信号频率变化而变化的特性。如图３畅３所示，图中给出了三种声压频率特性曲线。

图３畅３　声压频率特性曲线图３畅４　电动式扬声器的阻抗特殊性曲线

（３）频率范围

频率范围是指扬声器在重放时所能够达到的频率范围，它是扬声器较为重要的一个指标。扬声器的频率范围越宽，它重放声音的频率范围就越宽。

（４）标称功率

标称功率是指扬声器在长时间连续工作条件下允许输入的功率，它也是扬声器在一段时间内所消耗能量的平均值，标称功率的单位用瓦（Ｗ）表示。

（５）标称阻抗

扬声器的标称阻抗是扬声器输入电压U和流过音圈的信号电流I之比。它是频率的函数，随输入信号的频率而变。它的典型阻抗特性曲线如图３畅４所示，当信号频率接近扬声器的机械振动频率时，即谐振峰f０处，阻抗达到最大值；在反谐振峰（一般在２００～４００Ｈｚ）处，阻抗达到最小值；高频段由于音圈感抗增大，阻抗Z又逐渐增大。为了使扬声器与功率放大器匹配，通常把反谐振峰点的阻抗称为扬声器的额定阻抗。常见的扬声器阻抗有４Ω、８Ω、１６Ω。 （６）效率和灵敏度

扬声器的效率是指扬声器的输出声功率和输入电功率之比。一般扬声器的效率是在一定的输入电功率条件下，离扬声器一定距离的轴向声音强度表示。

灵敏度是评价扬声器电－声转换效率的一个技术指标，定义为声压Pｅ与电压U之比。一般为输入１Ｗ的电功率时，在扬声器正面轴向１ｍ处所测得的平均声压的大小。一般扬声器的灵敏度应大于８０ｄＢ。

（７）指向的特性

指向的特性是指扬声器在空间各个方向辐射的声压分布情况，如图３畅５所示，从图中可以·63·

看出，当扬声器的工作频率越高时，指向特性越窄。扬声器的指向特性还与扬声器的振动膜直径大小有关，振动膜直径大的扬声器比振动膜直径小的扬声器指向特性窄。

（８）失真

失真主要指的是谐波失真，扬声器放声时出现信号频率的高次谐波，称为谐波失真，它是由于支撑系统的非线性变形或磁隙中磁场分布不均匀形成的，当振动系统的振动结果与原音声波的形状不完全吻合时，产生的纯音与谐音的频率相加减，使放音时出现原音中所没有的新频率成分而产生失真。一般要求失真度小于７％（谐波总成分与基波相比）。

图３畅５　指向特性图３畅６　音箱与功率放大器连接图 3畅1畅3　扬声器在使用时的注意事项

１畅扬声器在使用时不要超过其标称功率，否则将会烧毁。

２畅扬声器在使用时不要用尖、硬的物体碰触纸盆，以免纸盆破损，造成信号失真。当纸盆上有灰尘应用软布或软毛刷除尘，切勿使用湿布擦拭。

３畅扬声器在使用中要防止剧烈振动、碰撞和跌落。因为，扬声器受到剧烈振动、碰撞时，会造成纸盆破裂、音圈松动、永久磁铁与导磁夹扳开胶等等。

４畅扬声器应防水、防潮、防晒、防高温，扬声器长期在潮湿的环境中工作，会使纸盆变形，影响其正常工作。

５畅扬声器与功率放大器相连时，其所连接的极性要完全相同，如图３畅６所示。否则容易出现音量轻、失真和自激现象。扬声器的极性一般用“＋”、“－”，表示在它的接线柱旁边。 ６畅扬声器与功率放大器配接时，要注意阻抗匹配，只有在匹配时，功率放大器才能获得最大的输出功率，若确实不能满足阻抗匹配时，可采用多只扬声器串、并联的接法，来实现阻抗匹配。使总阻抗满足匹配要求。本书第２章已作过详细介绍。

７畅扬声器在摆放时，应注意其摆放的位置，以防止回声、干扰等引起的不良现象。

3畅2　音 箱

音箱又称扬声器箱，它是由扬声器（组）、分频器、箱体等组成。它把高、中、低音扬声器组装在专门设计的箱体内，并经过分频电路将高、中、低频信号分别送至相应的扬声器进行重放。

3畅2畅1　音箱的种类和构造

音箱的种类较多，按其分频的方式分主要有单扬声器音箱，二分频音箱，三分频音箱，四

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分频音箱，多分频音箱，超低音音箱（低音炮）。

按其结构及工作原理分主要有封闭式、倒相式、音柱、组合式、空纸盆式、数字式等。 按其用途分主要有落地式、书架式，有源、环绕、监听，影剧院、舞台用音箱等。 １畅封闭式音箱 封闭式音箱的基本构造如图３畅７所示，它由箱体、扬声器、吸音材料构成。箱体是封闭的，不让箱体内部的声音泄漏出来。扬声器正面的声波是有效的，背面的声波被吸音材料吸收掉。箱体的尺寸严格按宽、高、深的比例进行设计，它的比例为１∶１畅４１∶１畅６１８。吸音材料

应选择多孔、松软且表面积大的材料，如棉絮、玻璃丝、毛毡等，

最好能填满整个箱体。图３畅

７　封闭式音箱图３畅

８　倒相式音箱图３畅９　音柱

２畅倒相式音箱

它的结构如图３畅８所示。它的构造与封密式音箱相似，只是多了一个倒相管（导音槽）和

倒相孔。 在封闭式音箱上开一个孔，并在开孔处装上倒相管（导音槽），其作用是通过开孔和导管将扬声器振动膜后面的声波相位倒转，并使它和前面的声波重叠，从而达到加强低音的目的。

由于倒相式音箱具有效率高的特点，现在家用音箱普遍采用这种设计。

３畅音柱 音柱由多只扬声器按直线排列装在一个箱体内而成，其结构如图３畅９所示，各扬声器口径图３畅１０　空纸盆音箱可以相同也可以不同。

４畅组合式音箱

组合式音箱是由２～３只频率不同的扬声器组合而成。 ５畅空纸盆音箱 空纸盆音箱又称无源辐射音箱、牵动纸盆音箱，是由一个扬声

器和空纸盆组成，它是在倒相式音箱的基础上发展起来的放音系统，其结构如图３畅１０所示。空纸盆代替了倒相式音箱倒相管的位

置。目前，有一部分音箱中就采用空纸盆式音箱。

７畅数字式音箱

数字式音箱是由音箱和数字控制部分组成。音箱中的高、中音扬声器采用同轴式扬声器，可以抑制高、中音之间的相位干扰，低音为两只大口径的扬声器，·83·

可以产生动感十足的低音。

数字控制部分由数／模转换电路、声场处理系统、ＣＰＵ等组成。这种音箱频带宽，重放声可达到佳境。目前只有少数场合采用。

3畅2畅2　音箱的技术指标

音箱的优劣，直接影响音响系统的放音质量。如何鉴别音箱的质量呢？国际电工委员会对家用音箱制定了一套最低的技术指标，在购买音箱时，我们只要阅读说明书，看它是否满足表３畅１给出的技术标准，就可确定音响是否合格。

表3畅1　高保真扬声器其音箱的最低电声技术指标

性 能电声技术指标

频率特性５０～１２５００Ｈｚ，－８ｄＢ，１００～８０００Ｈｚ，±４ｄＢ

滞指向特性水平面±３０（垂直面±１０），频响曲线与轴向比，偏差≤±４

左右扬声器

在２５０～８０００Ｈｚ内，每个倍频程内平均声压之差≤２

不一致性

总谐波失真２５０～１０００Ｈｚ≤２％，１～２ｋＨｚ≤１％～２％，２～６畅３ｋＨｚ≤１％

阻抗２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ≥额定阻抗的８０％

允许使用功率≥１０Ｗ

3畅2畅3　音箱的选择和测试方法

１畅音箱的选择

选择音箱时，首先要看它的技术指标是否符合家用音箱最低技术标准，然后再对音箱的外观进行鉴别，最后是主观试听。具体方法是：

（１）仔细检查箱体的质量

选择时要仔细观察箱体外表是否变形、开胶，箱体采用什么材料，最好选用木板式，检查制作工艺是否精良，表面是否平整等。

（２）根据放音设备的功率和阻抗来选择

音箱与功率放大器应阻抗匹配和功率匹配。市场上各类音响设备功率标注不统一，有的标额定功率，有的标最大不失真功率，一般应该标额定输出功率。为了确保音箱不失真地重现声音，可选择比功率放大设备低１０～２０Ｗ的音箱，音箱的阻抗必须和功率放大器的输出阻抗（配接阻抗）一致。阻抗不匹配会使功率放大器的输出功率变小，严重时会烧毁功率放大器。 （３）选择良好的功率分频器

功率分频器中的电容器最好选用非电解电容。

２畅音箱的测试

（１）请专业人员试听，试听时要选用优质的功率放大器，并采用专用的光盘或原声带进行播放。

（２）试听时，大、小音量要交替反复试听，先将音量开到最小，用耳朵贴近音箱，判断

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放音质量；然后再开大音量，用手触摸箱体，判断在强低音出现时箱体是否振动，若有振动，说明音箱质量较差。

（３）用仪器测量 用仪器测量时一般需要一台音频信号发生器，一台晶体管电压表（晶体管毫伏表），如图图３畅１１　扬声器测试方框图

３畅１１方框图所示。给音箱加上额定功率的音频信号，在要求的有效频率范围内改变信号发生器的频率，试

听放音的效果。试听时，应无箱壁振动和其他杂声发

生，加到音箱的功率可以由电压表测出的电压计算得

到（P ０＝U ２

０／Z ０），Z ０是音箱阻抗。频率响应曲线的测量，如果有声压计，测量比较简单。先将信号发生器

置于某一个频率f 下，并使放大器的电压为P ０Z ０，这样标称功率P ０＝U ２０／Z ０＝１Ｗ。读出音箱１ｍ处的声压级（ｄＢ），然后保持音箱上的电压为P ０Z ０，连续改变信号发生器频率f 便可以逐点测出“声压级－频率”关系曲线。

如无声压计可用一只话筒、放大器和电压表代替，将话筒置于距音箱１ｍ处，调节放大器的增益使它的输出电压为１Ｖ。不断改变信号发生器的频率并调节放大器的增益，保持音箱上的电压为P ０Z ０，同时保持放大器的增量不变，便可测出“电压－频率”曲线。 3畅2畅4　音箱的布局

音箱合理地摆放在具有良好声学特性的房间里，才能获得优美的立体声重放。 １畅对房间的要求

听音环境（房间）一般应具备两个基本条件，一是环境要清静、幽雅，这样可以减小外界的声音侵入，干扰放音效果；二是环境具有良好的声学特性。声学特性主要包括五个方面。 （１）混响时间 这是对听音环境提出的一个技术要求，它对声音重放影响较大，房间的混响时间过短往往会使声音单调、呆板，缺乏亮感；混响时间过长会造成声音的混浊，低音过重，出现轰鸣声。只有混响时间在０畅２～０畅６ｓ时，声音才会变得丰满、动听。混响时间的长短与房间的隔音、吸音材料、节目种类、音量大小以及音箱的种类等有关。

（２）声染色 从声学上说，房间可视为一个共鸣器，存在着一个固有频率。固有频率的高低取决于房间的尺寸、形状、墙面材料和室内装饰等因素，在原始信号的基础上加上房间共鸣声色彩，这种共鸣将改变声源的原来面目，使那些与共鸣频率相近的声音大为增强，从而使声音的低频出现嗡嗡声的干扰，这就称为声染色。

（３）声能分布均匀

聆听者听到的声音响度应比较均匀。声压级差别不要太大，室内声场的不均匀度应小于±３ｄＢ。 （４）信噪比要大

噪声对人的正常听觉产生干扰和掩蔽作用。室内信噪比应大于３０ｄＢ。

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（５）频率响应均衡

室内音响系统应保证频率响应均衡。要求在１２０～４０００Ｈｚ内起伏为６～１０ｄＢ，１００～８０００Ｈｚ内起伏为１０～１５ｄＢ。如果室内存在声聚集、死声点、驻波、声共振等声学缺点，就会破坏频率均衡。

２畅音箱的摆放原则

音箱的摆放原则一般有以下几项：

（１）音箱不要直接放在墙面上或墙角处

射到墙上或地面上的低音反向波很强，会使低音被自然地加重，引起轰鸣声。因此音箱不要离墙壁和地面太远，太远了会使低频声的反射量减小，会感到低音不足；音箱摆放的高度和位置合适，声音中的高、中、低频的能量就基本相同。一般音箱摆放时，其底部距地面的高度为扬声器口径的１～２倍为宜，音箱与后墙壁的距离为１０～２０ｃｍ。

（２）左右对称

两只音箱摆放应保持声学特性上的左右对称，如一侧为墙体，另一侧为开着的窗户，则为不对称，这时应把窗户关闭，从声学上使两侧达到基本对称。

（３）分开摆放

两只音箱要分开摆放，一般距离以１畅５～２ｍ为宜，大一些的房间里，可放宽到３ｍ左右。 （４）放置音箱的支架最好是架空式，不要是密闭式

音箱下紧连着一个密闭空间，也会对某一频率的声音产生共振。支架下面不要放置零星物品，以防反射和共振。

（５）矩形房间音箱的摆放方式

第一种摆放方式如图３畅１２（ａ）所示。两个音箱的摆放位置在声学特性上左、右对称，音箱和聆听者呈等边三角形，聆听者在顶点，顶角为６０°，可获得最佳听音效果。第二种摆放方式如图３畅１２（ｂ）所示。将一个音箱放在墙角的位置，另一只音箱平行于墙壁，这种摆放可以通过音箱来改变音源面的宽窄，房间面积较大时，重现的立体声效果好。第三种摆放方式如图３畅１２（ｃ）所示。这是四声道立体声系统音箱的摆放方案，将四组音箱，分别放在房间的四角，这样能获得较好的环绕立体声的效果，音箱摆放的方式很多，我们就不一一介绍。

图３畅１２　矩形房间音箱的摆放方式

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3畅3　分　频　器

家用高质量扬声器系统，一般采用两只或三只口径不同的扬声器，分别担任高、中、低音域的放音。分频器的作用是将放大器输出全频带声频信号分为高、中、低三个频段，再送入相应的扬声器中去，使各个扬声器均能得到频带适当的声音信号，减小互调失真。 3畅3畅1　分频器的分类和特点 １畅分频器的种类 分频器的种类很多，按其工作原理来分，主要有功率分频器（又称无源分频器）和电子分频器（又称有源分频器）两大类，一般用于专业音箱中。 按分频器内部工作的频带分类，主要有高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器。

图３畅１３　分频网络及其特性

图３畅１４　功率二、三分频器方框图 按分频器的衰减量来分，主要有－６ｄＢ／倍频程（－６ｄＢ／ｏｃｔ）、－１２ｄＢ／倍频程（－１２ｄＢ／

ｏｃｔ）、－１８ｄＢ／倍频程（－１８ｄＢ／ｏｃｔ）这样三种形

式。一般衰减率越大其分频效果越好，图３畅１３为分频网络及其特性。

按分频器阶数来分，可分为一价网络、二价网络和三价网络（或称一单元、二单元和三单元）

三种。即对应每个频道所用元件数为一个、两

个、三个电感器、电容器。

２畅分频器特点·24·

（１）功率分频器的特点

功率分频器（无源分频器）如图３畅１４所示。它由电感器和电容器等无源元件组成，其本身

没有放大作用。 功率分频器的特点是电路结构简单、制作成本低、适应性较强，是家用音响广泛使用的一种分频器。由于功率分频器是接在功率放大器和扬声器之间，它要承受的功率较大，因此需要使用体积较大的电感，大的电感存在一定的直流电阻，能降低音箱的阻尼系数。另外，功率分频器的参数和扬声器的阻抗有关，而扬声器的阻抗又随工作频率的变化而变化，因此容易产生分频点的漂移。

（２）电子分频器的特点 电子分频器（有源分频器）如图３畅１５所示，主要由电阻、电容和晶体管或集成电路等有源图３畅１５　电子分频器方框图器件组成，具有放大作用。电子分频器

是连接在前置放大器和功率放大器的中

间，功率放大器直接与音箱相连接，它

将高、中、低频分为三路分别送至各功

率放大单元，各频段之间互不干扰。因

此它的特点是分频点稳定，无调制失

真，瞬态特性好，同时电子分频器本身

具有放大能力，可以灵活调整，使重放

效果更佳。缺点是电路结构较复杂，制作成本高，一般应用于专业音响设备中。 3畅3畅2　电子分频器 １畅电路结构 电子二分频方框图、原理图如图３畅１６所示，它由前置放大器、截止频率相同的高通和低通滤波器、功率放大器、扬声器等组成。

２畅工作原理 音频信号从前置放大器射极输出后，低频分量通过两节低通滤波网络送入ＶＴ２放大，再通过第三节低通网络，然后再送入ＶＴ３放大，再由ＶＴ３射极输出后，送入功率放大器进行功

率放大，功率放大器输出的信号直接送低音扬声器。高频成分则通过两节高通滤波器后送入ＶＴ５放大，再通过第三节高通网络后送入ＶＴ６放大。 由ＶＴ６射极输出后送末级功率放大器，功率放大器输出的信号直接送高音扬声器。每路

分频器使用了三节ＲＣ滤波网络，所以滤波分频的衰减率为１８ｄＢ／倍频程。 由于全部采用射极输出放大电路，利用输入阻抗和电压放大倍数约等于１的特点，既减小

了管子的输入阻抗对滤波器参数的影响，又避免了因放大级数过多而造成放大倍数过高和增益自激现象。 分频点的选择，主要由高、低音扬声器的参数决定，一般设在５００～２０００Ｈｚ之间。它随滤波器的时间常数τ＝RC 而变化，只要适当选择不同的时间常数就可得到不同的分频点。

３畅集成运算放大器组成的电子二分频电路·

34·

图３畅１６　电子二分频方框图、原理图

（１）电路组成及元件作用

它由四个集成运算放大器和滤波器组成。如图３畅１７所示，其中ＩＣ４为射随器，ＩＣ１为反向放大器，Ｃ３、Ｒ４为相位校正网络，Ｃ３、Ｒ４、Ｒ５组成负反馈电路，ＩＣ２、Ｃ１、Ｒ１、Ｃ２、Ｒ２组成有源高通滤波器，它的截止频率为８００Ｈｚ，这个频率作为电路的分频点，ＩＣ３为加法器，高、低频信号在ＩＣ３输入端进行相加、减，完成信号的分频。

（２）工作原理

全频带的音频信号经ＩＣ４射随器放大后，输入到ＩＣ１反相比例放大器进行放大后送ＩＣ２、Ｃ１、Ｒ１、Ｃ２、Ｒ２组成有源高通滤波器，高通滤波器滤掉低频段信号，分离出高频段信号。在输出端部分高音频信号由Ｒ６送到ＩＣ３输入端，ＩＣ４输出的全频带信号经Ｒ７也送到ＩＣ３输入端，两个信号在ＩＣ３输入端进行相加、减。由于Ｒ６送来的高频段信号经过反相放大后，与Ｒ７

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图３畅１７　集成运算放大器组成的电子二分频电路方框图、原理图

送来的全频带信号相位刚好反相，所以两信号相加后分离出低频信号由加法器输出。若输入的全频带信号中只有高音频成分，则由Ｒ６加到加法器输入端，与经Ｒ７送至加法器的输入信号相位正好相反而互相抵消，没有高频段信号从ＩＣ３输出，即低频通道无输出信号。若输入的全频带信号只有低频段成分，则由于高通滤波器的衰减作用，ＩＣ１输出为零，高频通道无低音频信号输出，则Ｒ６也无信号送至加法器，所以经Ｒ７的低音信号便直接经加法器后输出。这样就实现了把全频带信号分成高、低频段两部分，实现了二分频的目的。

这种电路，只要适当改变高通滤波器的时间常数τ＝RC，就可以调节电路的分频点，以满足各种电路的需要。

3畅3畅3　功率分频器

１畅电路结构

功率分频电路的结构如图３畅１４（ｂ）所示，这是一个三分频电路方框图。它由前置放大器、功率放大器、三分频网络和高音、中音、低音三个扬声器组成。

２畅分频原理

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功率分频器电路中，输入信号经前置放大器放大后，送至功率放大器进行功率放大。经功率放大后，再由三分频网络进行分频。分频网络输出的高频、中频、低频三个频段的音频信号分别送入各自的扬声器。这种分频电路与电子分频电路相比具有结构简单、成本低的优点，目

前在音响设备中被广泛采用。

３畅功率分频电路与种类

功率分频电路有两种：二分频电路和三分频电路。

（１）二分频电路 图３畅１８所示电路为四种常用的二分频电路。图３畅１８　二分频电路

图３畅１９　三分频电路

图中“＋”、“－”表示扬声器的极性。这种分频电路主要是利用电容器对低频信号容

抗（X Ｃ）很大，相当于开路，而对高频信号容抗（X Ｃ）很小，相当于短路。这样高频信号就容易通过电容器，而低频信号则无法通过电容

器，同时，它还利用电感器Ｌ对高频信号感抗

（X Ｌ）很大，视为开路，而对低频信号感抗

（X Ｌ）很小，视为短路，所以，高频信号无法通过电感器Ｌ，而低频信号就很容易通过，利

用这个原理可以将全频带信号分为高、低频段

信号，分别送至各自的扬声器。如图３畅１８（ｂ）

所示的二分频电路其两个分频点的频率f ｃ分别

为：f ｃ＝１２πC １Z Ｌ， f ｃ＝Z Ｌ２πL １（３畅１）·

64·

式中，ZＬ为扬声器的阻抗。

（２）三分频电路

三分频电路如图３畅１９所示，为两种常用的三分频电路。图３畅１９（ａ）所示电路中Ｃ１、Ｃ２是分频电容器，Ｌ１、Ｌ２是分频电感器，利用电容器和电感器对音频信号的不同作用将音频信号分频。工作原理是这样的，Ｃ２对高频信号容抗（XＣ）很小，相当于短路，可使高频段信号通过Ｃ２进入高音扬声器，Ｃ１、Ｌ２是一个带通滤波器，只要分频元件取值合适，中频段信号就能通过Ｃ１、Ｌ２，进入中音扬声器，低音频信号通过Ｌ１进入低音扬声器。

图３畅１９（ｂ）所示电路中，增加了衰减网络，使分频效果进一步提高。图中，Ｌ３用于衰减中、低音频信号，Ｌ４、Ｃ３用于衰减高、低音频信号，Ｃ４用于衰减中、高音频信号。

3畅4　耳 机

耳机直接贴附于人的双耳处，它利用空气振动和听骨传递，使人听到声音。随着音响设备的普及和发展，耳机的使用也越来越广泛。

3畅4畅1　耳机的特点、分类

１畅耳机的特点

耳机与扬声器的功能一样，都是用来重放声音的。与扬声器声音相比，耳机放音具有以下几个特点：

（１）不受环境限制

耳机是个人使用的电声器件，它戴在头上，或塞入双耳，输出功率小，不会影响周围其他人的正常工作、学习、休息和娱乐。同时由于耳机几乎断绝了人的双耳通过空气的振动感觉外界声音的通路，外界喧闹声几乎不会影响聆听者的听音环境。

（２）效果好

由于耳机的左、右声道是独立的，它与人的双耳紧贴，所以，到达两只耳朵的两个声道具有一定的声级差、相位差、时间差及音色差等，可得到最佳的放音效果。

（３）高保真

耳机所需要的激励功率很小，一般只需几十到几百毫瓦。所以，用耳机欣赏音乐节目时，耳机对功率放大器来说负载很小，功率放大器不会出现非线性失真，而始终处于高保真放音状态。

（４）频率响应宽

耳机具有频率响应宽、谐波失真小的特点。

（５）利用耳机放音时的不足之处

一是对人的头部有压迫感，长时间收听会觉得不舒服。二是立体声的声象会随头部的转动而转动或出现声象混响等现象。

２畅耳机的种类

耳机的种类很多，按工作原理来分，有电动式、静电式、电磁式和无线遥控式（红外线遥控）。

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按耳机个数分，可分为单耳式、双耳式耳机。

按使用方式来分，可分为头戴式、耳塞式和悬挂式三种。

按声道来分，可分单声道和双声道立体声耳机，目前广泛使用的是双声道立体声耳机。 按机壳形状来分可分为密闭式、半开放式和开放式。

3畅4畅2　耳机的主要技术指标

１畅频率响应

频率响应是决定耳机优劣的一个重要参数，它表征耳机可重放声音的频率范围，一般要求其频率响应的范围在１０Ｈｚ～３０ｋＨｚ。

２畅灵敏度

它反映输入某一单位功率时可以产生的声压分贝数，其值越高，电声性能指标越高。优质的耳机可大于１００ｄＢ／ｍＷ，劣质的耳机只能达３０ｄＢ／ｍＷ左右。

３畅阻抗

耳机的阻抗，常分为高阻和低阻，一般耳机的阻抗有８００Ω、２００Ω、４０００Ω、１６Ω、８Ω等几种。

４畅总谐波失真要小于１％。

５畅最大输出功率不能超过１００ｍＷ。

６畅特性电压≤２畅５～５Ｖ。

７畅立体声声道频响不一致（２５０～８００Ｈｚ），每倍频程≤２ｄＢ。

3畅4畅3　耳机的选用及注意事项

１畅选用

（１）根据使用的要求和爱好选择

如何选用耳机要从使用者的目的来确定。如果耳机是作语言通信，其任务是重放语言，它要求灵敏度高，语言清晰度好，对音质要求不高，其频率范围一般在３０００～３４００Ｈｚ就可以，又比如耳机是作为音乐欣赏用的，其任务是重放音乐节目，首先要求频带宽、音质好，其次才要求具有一定的灵敏度，频率范围一般要在２０～２０ｋＨｚ。

（２）试听

市场上销售的耳机品牌很多，技术指标虽相近，但由于测试耳机的方法还没有统一，所以购买时应以试听为主，通过比较，选择满意的耳机。试听时应选择合适的声源，最好选用专用的标准光盘或原声带，这样可获得动态范围大、频带宽的音频信号。试听时，选用的音响设备最好是高保真的。

（３）耳垫、耳罩和声道的选用

耳垫、耳罩应根据使用场合来确定，需要密闭放音的场合应选用不通气耳罩，采用护耳式。通气式耳机一般作为家庭使用。

选用单声道、双声道耳机，可根据自己的音响设备来确定。

２畅注意事项

（１）不要超载

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耳机在使用时不要超载运行，否则要损坏耳机，耳机插头要插入到音响设备的专用插口中。

（２）音量调节

使用耳机时，将音量先调小，耳机插入以后，再根据人的感觉调到合适音量位置。大音量会损伤耳朵或损坏耳机。

（３）左右分清

立体声耳机左、右两个耳机分别接收不同声道的声音，佩带时应分清左、右耳机。

（４）注意保护

贮存耳机应注意防磁、防潮，耳机引线不要胡乱纠缠在一起。

（５）常常保洁

清洁处理时，不要用水冲洗耳机，应用软毛刷或软布轻轻擦拭。

３畅红外线耳机

传统的耳机是连接一根导线和插头以便与放大设备连接，这样用耳机听节目时，行动不便，而红外线耳机便没有这个缺点。利用红外技术传输信号的红外线耳机在市场上已有应用。 红外线传输方式可以避免环境光照的影响。红外线耳机的实际使用是由红外线发射装置和红外线接收装置组成的传输系统完成的。在普通房间内使用红外线耳机，一般要求发射的平均功率约为５０～１００ｍＷ。红外线耳机由普通耳机和红外线装置组成，采用直流供电，功耗仅７ｍＷ，频率范围为４０Ｈｚ～１０ｋＨｚ，接收距离为４ｍ，信噪比为４０～５０ｄＢ。

本章小结

１畅扬声器是声音重放的重要部件，常见的有电动式扬声器、压电陶瓷扬声器、电容式扬声器及电磁式扬声器等。其中，电动式扬声器的电性能最好。

２畅扬声器的工作频段有三个：２畅５～２５ｋＨｚ；５００Ｈｚ～２畅５ｋＨｚ；１５～５００Ｈｚ。

３畅电动式扬声器由磁路系统、振动系统、辅助系统三大部分组成。

４畅扬声器的主要技术指标有标准尺寸、声压频率特性、频率范围、标称功率、标称阻抗、灵敏度、指向特性、失真等。

５畅音箱的种类有封密式、倒相式、音柱、组合式、迷宫式、空纸盆式、数字式等。

６畅音箱的技术指标由国际电工委员会制定，购买时要对照其技术指标，仔细检查箱体的质量、阻抗、功率等。

７畅音箱应摆放在具有良好声学特性的房间里，才能获得优美的立体声。

８畅分频器主要有两种：电子分频器、功率分频器。功率分频器的特点是制作简单、成本低、适应性较强，在家用音响中被广泛应用。

９畅耳机的特点是：输入功率小、频率响应宽、谐波失真小、不影响他人。

思　考　题

１畅扬声器的作用是什么，它由哪几部分组成？

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２畅扬声器的频率范围可分成哪几个频段？

３畅电动式扬声器由哪几部分组成，并说明它的工作原理？

４畅扬声器有哪些技术参数？哪几项技术指标最重要？

５畅扬声器在使用时应注意哪些事项？

６畅国际电工委员会规定的家用扬声器最低的技术指标是什么？

７畅具有声学特性的房间，有哪几项要求？

８畅音箱摆放时应注意些什么？

９畅什么是分频器？有哪些种类？

１０畅电子分频器、功率分频器各有什么特点？

１１畅已知扬声器的阻抗８Ω，电感器Ｌ为１畅２ｍＨ，电容器Ｃ为０畅０４７μＦ，求截止频率fｃ。 １２畅耳机的特点是什么？使用时应注意哪些事项？

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