本文着重对音箱、扬声器、分频器、功放进行详尽解析，先是介绍了音箱的构成、原理、分类以及性能指标，接着介绍了扬声器的原理与使用方式，还对分频器、功放的原理及作用展开了细致阐述，具体嘛那就跟着小编一同来知晓一番。

一、音箱详解

一种设备，它被称作音箱，能把音频信号变换成声音可以这么通俗来讲，音箱主机箱体或者低音炮箱体内有个自带的功率放大器，会先对音频信号做放大处理，之后由音箱自身回放出那不断会变大的声音产生效果。

音箱作为整个音响系统的终端，有着将音频电能转化成相应声能的作用，还会把该声能辐射到空间之中。这音箱是音响系统极为重要的组成部分，承担着把电信号转变为声信号交由人的耳朵直接聆听的任务。

音箱的组成

市面上音箱多种多样，然而不管是哪一种，都是由喇叭单元（术语称作扬声器单元）以及箱体这两大基础部分构成，另外，绝大多数音箱起码运用了两只或者两只以上的喇叭单元来进行所谓的多路分音重放，因而分频器也是不可或缺的一个组成部分。当然，音箱内部还可能存在吸音棉、倒相管、折叠的“迷宫管道”、加强筋/加强隔板等其他部件，但是这些部件并非每一只音箱都必定具备，音箱基本的组成元素仅有三部分：喇叭单元、箱体以及分频器。

音箱发声的原理

对于要知晓音箱发声的原理而言，首先得以知悉声音的传播途径为第一步。声音的传播是需要介质的，这其中真空是无法传播声音的；声音要借助一切气体、液体以及固体当作媒介才能够传播出去，而这些作为传播媒介的物质被称作介质。就如同水波一般，当你朝着平静的水面之上抛掷一个石子之时，水面便会产生波浪，进而向对岸传播并扩散至四周，声波亦是如此形成的。声波的频率处于20至的范围之内，才能够被人耳所听到，如果是低于或者高于这个范围，人耳都是听不到的。

水波的传播方式跟声波的传播方式是相同的，是借助介质来进行传播，只有这样人耳才能够听到声音。

声波可以在气体、固体、液体中传播

接下来，再来讲讲喇叭的工作原理，喇叭是一种将电信号转化为声信号的装置，它是由线圈、磁铁、纸盆等所构成，由放大器输出大小不同的电流，也就是交流电，通过线圈，在磁场的作用之下，使得线圈产生移动，线圈连接在纸盆上，带动纸盆进行震动，再凭借纸盆的震动去推动空气，进而发出声音。

喇叭的发声原理

当喇叭接收到来自音源设备输出的电信号之际，电流会经由喇叭上的线圈，进而产生磁场反应，通过线圈的电流属于交变电流，其正负极持续变化，正极与负极相遇会彼此吸引，致使线圈受喇叭上磁铁吸引而后（往箱体内）运动，正极与正极相遇则相互排斥，使线圈向外（朝箱体外）运动，这一收一扩的节奏会生成声波与气流，并且发出声音，其和我们讲话时喉咙振动是相同的效果。

音箱是的分类

音箱分类存在不同角度与标准，按音箱声学结构划分，有密闭箱、倒相箱（即低频反射箱）、无源辐射器音箱、传输线音箱的区分，它们各自特点见于相关问答。其中倒相箱是当前市场主流。从音箱大小和放置方式考量，有落地箱与书架箱的分别，前者体积较大，一般直接放置于地面，有时还会在音箱下方安装用于避震的脚钉。 _。落地箱，因箱体容积呈现较大之态，并且在使用方面利于运用更大、更多数目的低音单元，所以其低频表现通常颇为良好，并且输出声压之级较高，功率承载之能力较强，这样一来故而适合在听音面积偏大或者要求较为全面的场合予以使用。

书架箱的体积相对较小，一般是放置在脚架上面的，它具有摆放较为灵活的特点，不会占据太多空间，然而呢，它会受到箱体容积的限制，同时也受低音单元口径以及数量的约束，所以其低频部分通常比不上落地箱，而且承载功率以及输出声压级也会小一些，这种书架箱适合在较小的听音环境当中使用；要是按照重放的频带宽窄来进行分类的话，会有宽频带音箱和窄频带音箱这两种分类，大多数音箱的设计目标都是想要覆盖尽可能宽的频带，也就属于宽频带音箱了。窄频带音箱里，常见的是伴随家庭影院兴起的超低音音箱，也就是低音炮，它只用于还原从超低频到低频很窄的一段频段，按有没有内置的功率放大器，能分成无源音箱和有源音箱，前者没有内置功放，后者有，目前多数家用音箱是无源的，然而超低音音箱通常是有源式的。

音箱的性能指标

一般音箱都标明他的许多应用参数常见的有：

功率，一般会用W或者VA来进行计量，常见的有标称功率，也就是额定功率，还有不失真功率，是指在非线形失真不超过该音箱标准范围的条件之下的输入功率。它是该音箱正常工作时所用到的功率，在长期连续工作的情况下不会导致损坏。

灵敏度，其定义为，当对音箱施加 1 瓦功率的粉红噪声电压时，于离参考点一米处产生的声压，此声压以分贝［db］表示。音箱灵敏度越高，在同样驱动功率下便越响，在使用小功率功放时，灵敏度就显得极为重要了。

阻抗，就是音频信号施加于音箱输入端时，音箱呈现出的那个纯阻，常见的有4欧、8欧，国外还有3欧、5欧系统的，使用期间要留意与功放的输出阻抗相匹配，特别是胆机对于音箱阻抗的匹配特别重要处。

二、扬声器详解

用来发声的电子电气设备里，能见到一种十分常用的电声换能器件，它被称作“喇叭”，也叫扬声器。

1、扬声器的原理

那些把扩音机输出电能转换为声音机械能的器件是扬声器，依据构造差异，扬声器能分成电动式、电磁式、压电式等类别，电化教育工作里常用的是电动式扬声器。

（1）电动号筒式扬声器

电能驱动的号筒样式的扬声器，又被叫做高音喇叭，它的构造呈现如图1所示的样子，主要是由磁路系统、振动系统以及助音筒这三部分共同构成的，磁路系统与振动系统安装在一起，被称作发音头，发音头跟助音简是能够分开的，各自成为一个独立的整体。

磁路系统是由磁铁以及软铁共同组成的，其磁场集中于隙缝之处。振动系统乃由带着音圈的振动膜所构成，音圈处于磁隙的正中间位置。当音频电流通过音圈时，因受到磁场力的作用，音圈就会带动振动膜前后进行运动，进而让空气产生振动。鉴于发音头前面安装有助者简，能够使空气发生共鸣，所以从而发出宏亮的声音。 《？xml: = o ns = “urn:--com::” /》。

图1电动号筒式扬声器

（2）电动纸盆式扬声器

电动纸盆式扬声器，也被叫做低音喇叭，它的构造呈现于图2，主要是由磁路系统以及振动系统这两部分所构成。

磁路系统是由环形磁铁以及软铁所组成的，其磁场集中于缝隙的地方。振动系统是由带着音圈的纸盆构建而成的，弹性片将音圈固定于磁隙的正中间。当有音频电流通过的时候，音圈在磁场力的作用之下，带着纸盆进行前后运动，进而发出声音。

图2电动纸盆式扬声器

（3）组合式扬声器

意在提升放音质量，拓展有效频率范围，一般会把几只具备不同频率响应范围的扬声器组合一块儿，放置进同一个助音箱里面，从而构成组合音箱。如此一来能促使在整个音频范围之内的频率响应曲线获得明显改善。

2、扬声器的使用

（1）准确挑出扬声器的类别，于室外运用之际，得选用电动号筒式扬声器，在室内使用之时，要选用电动纸盆式扬声器，并且挑选好助者箱，当有使声音高保真度还原的需求时，就要选用优质的组合音箱。

（2）电路里扬声器获得的功率不可以高于它的额定功率，不然会致使音圈被烧毁，或者把音圈振散。

（3）留意扬声器的阻抗，要与扩音机输出阻抗相匹配，防止损坏扬声器，或者避免损坏扩音机。

（4）当使用电动号筒式扬声器之际，一定要在把发音头套到助音筒之上以后，才去进行通电操作，不然的话，是非常容易致使发音头损坏的。

（5）当把两个以上的扬声器放在一块儿使用之际，必然得留意相位方面的问题。要是处于反相的状态，那么声音将会明显地被削弱。在对立体声音箱进行设置时，更得留意相位千万别接错了。

（6）当运用立体声放音系统之际，要把两个音箱分隔开恰当的距离，就如同图3所呈现的那样。依据经验来讲，两个音箱相互之间的距离应当等同于音箱抵达听众中间区域位置的那个长度。

图3立体声音箱的布置

三、分频器详解

分频器是音箱里的小部件，它相当重要，虽不起眼。但它作用不容忽视，音箱播放声音时，需经其处理才能放出。现在分频器主要有两种，一是模拟分频器，另一个是数字分频器。在一般人认知里，分频器是音箱大脑，不能缺。

分频器的原理

从电路的结构方面来看，分频器本质上是由电容器以及电感线圈所构成的LC滤波网络，高音通道属于高通滤波器，它仅仅让高频信号得以通过，然而却阻止低频信号；低音通道恰恰相反，它单单让低音通过，不过却阻止高频信号；中音通道是一个带通滤波器，除了一低一高两个分频点彼此之间的频率能够通过之外，高频成份以及低频成份都将会被阻止。于实际的分频器当中，有时出于平衡高、低音单元之间灵敏度差异的缘故，需要添加进衰减电阻 ，除此而外 ，部分分频器里还增添了由电阻 、电容所构成的阻抗补偿网络 ，其目的在于使得音箱原本的阻抗曲线稍微平坦一点 ，从而方便功放进行驱动。

鉴于当下音箱差不多都运用多单元分频段重放的设计模式，故而必定得有这么一种装置，它能够把功放传来的全频带音乐信号依照需求划分成高音、低音输出或者高音、中音、低音输出，如此才可跟对应的喇叭单元相连接，分频器便是这种装置。要是将全频带信号不做分配直接送进高、中、低音单元当中，在单元频响范围之外的那部分“多余信号”会对正常频带内的信号还原造成不利影响，甚至有可能致使高音、中音单元损坏。

分频器的作用

1、基本分频

不管是何种类型的电子分频器，其主要功能与任务，当然依旧是分频。鉴于当下音箱种类繁多，在系统里，要采用具备何种功能的、几分频的电子分频器，还是需要灵活配置的。如今常用的电子分频器，存在2分频、3分频、4分频等区分，要是超过4分频，就会显得太过复杂且毫无实际意义。分频器能够合理地开展各单元功率分配，让各单元之间拥有恰当的相位关系，以此减少各单元在工作过程中出现的声干涉失真。

2、保护音箱

咱们清楚，不一样扬声器的工作频率并非相同，通常来讲，口径越大的扬声器，其低频特性就越好，频率下潜也就越低。电子分频器能够给予不同扬声器各自所需的工作频率，弥补单元在某频段里的声缺陷，使得各种扬声器能更合理、更安全地工作。所以，电子分频器除了具备分频任务外，正常使用它更为重要的功能存在：保护音箱设备。

3、增加声音层次感

若音响系统存在好多只种类各异的音箱，且未运用电子分频器，那么不同音箱间会出现诸多频率叠加、重复之处，声干涉会变得极为严重，声音会变得模糊难辨。要是音响系统运用电子分频器做出合理分频，使不同音箱处于工作状态，如此不同音箱发出的声音频率范围几乎不会重复，同时减少了声波相互干涉的现象，声音会变得格外清晰，音色会更佳、更具层次感！

分频器的分类

分频器存在着两大类，其中一类是被称作功率 的被动分频器 ，另外一类是被叫做电子电平的主动分频器。

1、被动分频器

有一种音箱内置分频器叫被动分频器，它是由电容以及电感滤波网络所构成的，它的分频网络设置在功率放大器和扬声器之间，这种分频器会把从功率放大器直接输出的全频音频功率信号，分成低音和高音，或者是低音、中音和高音，然后将分频之后的信号按照不同频段分配给各频段扬声器，在全频高、低音或者是高、中、低音主动分频音箱当中，分频任务都是由被动分频电路来完成的。

被动分频具备这样一些优点，其一，它的结构简单，成本低廉，能与音一同安装，无需进行调整，使用起来很便利，其二，在系统连接这一方面相对容易，只要针对功放输入全频信号，把功放和音箱连接到一起便能够达成全频放音，其三，所需的功率放大器数量不多，通常一台功放能够带动两只全频被动分频音箱，所以系统成本比较低。

首先，被动分频存在不足，分频网络要承担加到扬声器上的很大功率与电流，所以得用较大体积的电感，又因电感参数与扬声器阻抗直接相关，而扬声器阻抗是频率的函数，和标称值偏离大，故而误差大，计算困难；其次，功率放大器输出的功率音频信号经电容和电感滤波器后，定会因电容和电感的非线性导致失真，声音失真难以避免；第三，从功放输出的音频功率信号，每经过一个电容和电感器件都会造成功率信号损失，所以被动分频的功率信号损失大，分频衰减率不能做得太高，一般为12dB／倍频程，分频交叉区域干扰偏大，这是由于被动分频器提高分频衰减率的途径是增加电容器或电感器，即滤波阶数，然而增加电容器或电感器个数，就意味着随之增加信号失真和功率损失，提高分频衰减率的结果是带来更多其他问题。

被动分频是这样一种分频方式，要说它是“无奈之举”，功放输出的全频功率信号一定得进行分频，要是不分频就会引发一系列问题，所以只能被迫对功率信号展开分频处理。民用音箱基于降低系统成本的考量，全都采用被动分频方式。音箱因为和民用音箱在要求、听音主体以及使用人员等方面有着极大差异，所以除了有被动分频方式的音箱外，还存在主动分频方式的音箱。

2、主动分频器

一种设备叫主动分频器，它能对全频音频的弱信号实施分频，通常是由有源电子线路的分频系统所构成，其具有这样的特点，分频系统处在功率放大器的前面，先把全频音频进行弱分频，之后将低音、高音或者低音、中音、高音信号分头送到各自的功率放大器那里，接着由功放分别输出到低音、高音又或是低音、中音、高音扬声器，这样的方法称作主动分频，由于是在弱信号状况下工作，所以能够使用小功率的电子有源滤波器达成分频。

设有自己功率信号接口的是被动分频音箱的各扬声器单元，存在主动分频和被动分频两种连接方式的是有些高、低音分离式音箱，这类音箱背后设有主动分频（）与被动分频（）转换开关，有些音箱上的这种转换开关装有锁定机构以避免发生误拨动情况。当采用主动分频方式时，要把分频方式转换开关拨到“”一边，将高音功放接高音（Hi2h）输入，把低音功放接低音（Low）输入。

主动分频具有不少优点，其一，采用弱信号电子线路信号来做分频处理，所以声音信号损失少、失真小，能很好地再现音质；其二，分频衰减率相比被动分频能够做得更高，很轻易就能达到24dB／倍频程，并且分频交叉区域比被动分频小了许多，分频交叉区域里高、低音单元声音之间的干扰基本被克服掉了；其三，可调性良好，电声指标相当高。

主动分频的不足之处，没有一项内容是关联到音质层面的。它的主要问题存在于这些方面。其一，成本甚是之高，投资极为巨大，鉴于主动分频方法之中，高音与低音的每一路途都需要运用独自的功率放大器，所以在使用功率放大器的时候数量众多，就像一对二分配的音箱需要借助两只功放来予以推动。其二，要去增添一台电子分频器，如此在连接以及调整的层面就会增加使用过程中的难度。

四、功放详解

功率放大器，被简称为功放，又俗称“扩音机”，它属于音响系统里基本的设备，其任务是，把源自信号源的微弱电信号予以放大，在音响系统中这个信号源就是来自调音台。经放大后的电信号用来驱动扬声器，使其发出声音。

功放的组成

功放的性能指标

功率输出功率输出：其单位是W，鉴于各个厂家所采用的测量方式存在各异，因此才有一些各种名目不一样的叫法。比如说额定功率输出，功率输出，音乐功率输出，峰值音乐功率输出。

音乐功率，是在输出失真度不超过规定数值的状况下，功放针对音乐信号的瞬间输出功率。

峰值功率，它所指的是，在不存在失真状况的条件之下，当把功放的音量调节到相应程度的时候，功放能够输出的音乐功率。

在谐波失真度处于10%这个状态下的平均输出功率，被称作额定输出功率，亦称有用功率 ，一般来讲呢，平常所说峰值功率大于音乐功率 音乐功率亦大于额定功率 典型的是峰值功率为额定功率的5至8倍。

频率响应，它所呈现的是功放的频率范围，以及在该频率范围内存在的不均匀度，频响曲线究竟平不平直通常是用分贝也就是（db）来进行表示的。对于家用HI - FI功放而言，其频响一般处于20Hz到20KHZ正负1db这个区间，并且这个范围是越宽越好。另有一些功放的频响已经达到了0到。

失真度，失真度：理想功放之为，应于将输入讯号予以放大后，毫无变更地忠实予以还原。然而因各样缘由，经功放放大后之信号与输入信号相较，常常产生不同程度之畸变，此畸变即为失真。以百分比表示，其数值越小越优。HI - FI功放之总失真处于0.03%至0.05%之间。功放之失真存在谐波失真，互调失真，交叉失真，削波失真，瞬态失真，瞬态互调失真等之情状。

信噪比比比：它指的是信号层面的电压高低程度关联功放输出各类噪声电压高低程度所形成的一种比值，是以分贝来进行表示的，此项数值呈现越大越具备优势的特点。通常情况下，家庭使用的高保真的功放其信嗓比处于60分贝以上的水平。

输出阻抗输出阻抗：对扬声器所呈现的等效内阻，称做输出阻抗

功放的工作原理

功放工作之时的原理实际上是颇为简单的，那便是把音源所播放出来的各类声音信号予以放大，凭借此来促使音箱发出声响。我们针对常见的D类功放工作原理展开详细的解说：

你所提及的D类功放它是放大组件处于开关工作状态的一种放大模式了，在其没有信号的时候是处于截止状态且也不耗电的了，当处于工作状态时由输入信号促使晶体管进入饱和状态，此时晶体管好似被接通的开关一样将电源跟负载直接连通，理想状态下的晶体管因不存在饱和压降所以可不耗电，可现实里晶体管难免会有极小的饱和压降进而消耗掉部分电能，这种耗电仅跟管子的特性相关，跟信号输出大小没关系所以特别适宜超大功率的场合了。假设处于理想情形之中时，D类功放所具有的效率就是百分百，B类功放的效率是百分之七十八点五，A类功放的效率仅仅是百分之五十或者百分之二十五（这项判断基于负载的方式而加以确定）。

D类功放实际上仅仅具备开关功能，在早期的时候，它只是被应用于继电器以及电机等执行元件的开关控制电路之中。然而，开关功能，也就是那种能够产生数字信号的功能，随着数字音频技术研究持续深入，其用于Hi-Fi音频放大的道路却越发畅通无阻了。在20世纪60年代，设计人员开始着手研究D类功放用于音频的放大技术，到了70年代，Bose公司就已然开始生产D类汽车功放了。一方面，汽车依靠蓄电池供电，这就要求具备更高的效率，另一方面，因空间狭小，致使无法放入带有大散热板结构的功放，而这两者都期望能有像D类这般高效的放大器来对音频信号进行放大，其中，关键的一个步骤便是要对音频信号实施调制。

图1是D类功放的基本结构，可分为三个部分：

有一部分是调制器，简单一些的，仅用一只运放构成比较器便能完成。将原始的音频信号加上一定的直流偏置后，放置在运放的正输入端，另外通过自激振荡生成一个三角形波，加到运放的负输入端。当正端上的电位高于负端三角波电位的时候，比较器输出为高电平，相反的情况则输出低电平。要是音频输入信号为零、直流偏置三角波峰值的二分之一，那么比较器输出的高低电平持续的时间是相同的，输出则是一个占空比为一比一的方波。音频信号输入时，正半周里，比较器输出高电平的时辰较输出低电平的时辰长得多，进而方波的占空比大于一比一；至于负半周时段，鉴于存在直流偏置，故而比较器正输入端的电平依旧大于零，然而音频信号幅度高于三角波幅度的一段时间却大幅削减，使得方波占空比小于是一比一。如此一来，比较器输出的波形乃是一个脉冲宽度受音频信号幅度调制过后的波形，称作PWM（脉宽调制）或者PDM波形。音频情报被调制至脉冲波形当中。

第二部D类功放就是分，它是一个大电流开关放大器，由脉冲控制，能将比较器输出的PWM信号转变为高电压、大电流的大功率PWM信号。输出功率由负载、电源电压以及晶体管允许流过的电流来决定。

第三部需将大功率PWM波形里的声音信息给还原出来，方法挺简单，只用一个低通滤波器就行。不过因为这时电流很大，RC结构的低通滤波器电阻会耗能，所以不能采用，必须得用LC低通滤波器。当占空比大于1：1的脉冲来临的时候，C的充电时间比放电时间长，输出电平会上升；窄脉冲到来之际，放电时间长，输出电平下降，刚好与原音频信号的幅度变化相契合，所以原音频信号就被恢复出来了，见图2。

和AB类功放所考虑的角度不一样，D类功放进行设计存在别样思考逻辑：此时功放管线性意义不大，开关响应以及饱和压降更为关键。因为功放管需处理频次高于音频信号几十倍的脉冲，且要保持良好脉冲前后沿，所以管子开关响应必须良好。此外，整机效率取决于管子饱和压降引发的管耗。故而，饱和管压降小不仅效率高，还能简化功放管散热结构。若干年前，这类高频大功率管价格高昂，在一定程度上对D类功放演变起到限制作用。当下，通过小电流来对大电流进行控制的这种方式，已在工业领域得到广泛运用，尤其是近些年来，此项方式在Hi-Fi功放上也有了应用，并且器件所存在的障碍已然消除。

调制电路是D类功放里的一个特殊环节，把20KHz以下的音频调制成PWM信号，三角波的频率得至少达到，频率过低要达到同样要求的THD标准，对无源LC低通滤波器的元件要求就高，其结构复杂，频率高，输出波形锯齿小，更接近原波形，THD小，能用低数值、小体积且要求相对差些的电感和电容制成滤波器，造价相应降低。不过呢，在这个时候，晶体管的开关损耗会跟着频率的上升而不断上升，无源器件当中的高频损耗、还有谢频的取肤效应，都会致使整机的效率有所下降。并且，更高的调制频率还会出现射频干扰的情况，所以说，调制频率同样也不能够高于1MHz。

与此同时，三角波形的形态，频率的精准性，以及时钟信号的抖晃，都会致使后续复原的信号与原本的信号存在差异，进而产生失真现象。故而，为了达成高保真，涌现出了诸多与数字音响保真相类似的考量。

存在一个跟音质关联极大的因数，它是处在驱动输出跟负载之间的无源滤波器。这片低通滤波器在大电流的状况下运行工作，它的负载便是音箱。确切来说，于设计方面应当将音箱阻抗的变动一同纳入考量范围，然而针对一个功放产品去指定音箱这种做法是不可行的，因而在D类功放跟音箱的搭配里，更存在着让发烧友尽情施展的广阔天地。

功放的作用

功放有着这样的作用，即把源自音源或者前级放大器的微弱信号予以放大，进而推动音箱发出声音。对于一套良好的音响系统而言，功放所起到的作用是功不可没的。

功放，归属于各类音响器材里的一个家族，其具备的作用，主要是把音源器材输入进来的较为微弱的信号予以放大，之后，产出足够大的电流，以此去推动扬声器来进行声音的重放。鉴于要考量功率、阻抗、失真、动态以及不一样的使用范围和控制调节功能，所以，不同的功放，在内部的信号处理、线路设计以及生产工艺之上，也是各有差异的。

关键词：音箱,扬声器,分频器,功放

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