主動分音式喇叭系統簡介

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2006年5月31日星期三


自製的四路電子分音器外加兩套 Jeff Roland Model-201,250瓦及兩套Model-501, 500瓦功率擴大機,讓Avalon的Sentinel發揮得淋漓盡致。



主動分音式喇叭系統簡介:

早期高級音響,為保持音響品質,在無法更進一步提昇喇叭效率的情況下,被迫採用低交叉失真 ( Cross over distortion ) 的高功率類比式A類擴大機,此種擴大機耗電高,產生大量熱、體積龐大、往往重達50公斤到一百公斤以上、價格高昂,因此喇叭系統大多採用被動式分音器,如下圖所示:(以三音路為例)



被動式分音器是使用電容、電感來作濾波,有時為了種種原因,也加入大功率低阻值的電阻,濾波器所使用的電容值與電感值隨著頻率的降低而成大幅的提升,尤其在四音路以上的高級喇叭系統,往往低音分頻點會低到50Hz或60Hz以下,此時若要保持高品質的聲音特性,必須採用高Q值的元件,如此勢必要使用體積龐大,重量笨重的電容、電感元件,即便如此,電感內的電阻對聲音的影響也會變得不容忽視,因此一些高級喇叭系統如 Goldmund Epilogue Full System, Avalon Sentinel 等的超低音喇叭就採用主動分音式,其餘中高音三個音路繼續使用傳統被動分音。



近年來,由於體積小,重量輕,低成本的開關數位式擴大機,在性能上有著顯著的進步,輸出功率可達千瓦以上,輸出峰值電流達45安培以上,阻尼因數亦達一千以上,CCIF互調失真小於千分之二,凡此種種各項科技規格都已達到,甚至於超越類比擴大機的性能,因此許多高級喇叭系統如 B&W  Nautilus、英國PMC的BB5、Westlake的旗艦級喇叭更是採用五音路電子分音系統。



是什麼魔力使得採用全主動分音式的喇叭系統在各先進國家的頂級喇叭蔚為風潮了呢?根據國外許多音響技術性雜誌分析,主動分音式喇叭系統至少有以下許多優點:

  1. 由於每個擴大機工作在較窄的頻率範圍,因此大幅降低擴大機的互調失真( Intermodulation distortion )。

  2. 主動分音器可以得到較大的音量及較純淨的聲音,這是由於單一擴大機的被動式分音器必須承受所有頻率的合成訊號,此合成訊號的波福較大而且容易造成截波,此截波失真的聲音不僅出現在低音喇叭單體,因截波所產生的諧波失真訊號也會被這單一的擴大機送到中高音被動式分音器去,這種情形將不會出現在主動分音系統,因為經主動分音後的個別較窄頻段波幅相對較小,即使產生截波,這個失真也只會影響低頻段的喇叭單體,所產生的諧波失真訊號不會被傳送到其他較高頻段的擴大機去。

  3. 提高動態範圍,一台60瓦和一台30瓦的擴大機以雙擴大機的組態結合後,其所能達到的最大不切削輸出與一台175瓦特的擴大機相當。

  4. 改善暫態表現,比被動式分音器有較佳的音質表現。

  5. 穩定的阻抗負載可得到較佳的分頻表現。

  6. 由於擴大機直接接到喇叭單體,因此擴大機的恆定電壓源可以避免因喇叭單體的電磁阻尼回授 (electromagnetic damping) 而產生的基本共鳴 (fundamental resonance) 現象,污染聲音。

  7. 主動分音器比被動式有較低的失真,這是因為不必使用電感器而且可以使用較高品質的薄膜電容器。

  8. 主動分音器很容易就做到高品質四階以上的分音,幾乎不影響聲音品質,而被動式分音器一般都只做到二階,很難做到四階以上,即使能設計出四階以上的被動式分音器,也因為要使用大量的電感、電容、電阻而大幅提高成本及降低音響品質,高階分音器能讓每個喇叭單體在大動態範圍內都能過工作在更線性的範圍,降低失真,這是因為低頻若跑到高音單體,很容易就讓音圈跑到線性磁隙範圍外造成非線性失真。

  9. 如果空間需要作低頻等化伺服控制 ( feedback loop of the matching amplifier ) 時,主動分音器較容易做到。

  10. 容易做到低頻回授伺服系統。

  11. 個別喇叭單體的特性差異容易經由各頻段的分音器電路做最佳化補償。

  12. 個別喇叭單體都有一個獨立的擴大機,因此可以做到更精準的保護限制設定 ( overload protection thresholds )。