製作一個四階全主動電子分音器

2006年7月6日星期四

   數年前,美國 Avalon 公司將它家的頂級揚聲器五音路的 OSIRIS 由全被動式的架構完全改款,成為四音路低音主動分音式揚聲器系統,這不只使整個體重由 1000公斤瘦身到 800公斤,外接被動分音器也瘦小了不少,這要歸功於超低音部份採用了主動分音器並用 1600 瓦功率擴大機推動,使得低音比原來的 OSIRIS 更加渾厚,中高音單體也採用了西德 ACCUTON 最先進的陶瓷單體,使得整個音響的表現提升了非常多,也因此獲得國內外許多大獎,而當時我受不了它那優雅外觀的誘惑,差點傾家當產,買了一部 Sentinel ,真可以說是“不愛江山愛美人,不愛美人愛 Sentinel!“。

   當然啦,買了喇叭除了該有的保養要作好之外,還要進步,否則會被淘汰的,首先在原廠 AVALON的指導之下,將高音Accuton的陶瓷單體升級為Accuton的鑽石單體,換好後經DAAS測試,所有的數據顯示更好,因此放心不少。

   有一天,買了一部Tektronix函數訊號產生器 AFG320 及一部彩色數位式示波器TDS3032B,在這兩部高級精密儀器以及DAAS麥克風的協助下,竟然發現Sentinel的中高音在850Hz附近會有振鈴(Ring)現象,於是走訪許多音響專家,在前輩的指點下,鼓起勇氣將中高音音箱內的天然羊毛改成高級純天然蠶絲,結果Ring的情況改善了非常多,真是太高興了,就像是中了樂透般的喜悅,中高音現在聽起來乾淨、清晰、通透不再濛渾。

   自從AVALON出了全陶瓷單體的喇叭 OPUS Ceramique 後,對於他那支9吋的陶瓷低音單體羨慕不已,向唐竹詢價,比原來黑黑的ETON那支9吋單體貴了兩倍半,於是省吃撿用,省點錢買了一對,換上去再說,可是聲音聽起來總是有點兒不對勁,於是用DAAS測一下,嚇一跳,低音單體被動分音器的高低通濾波波形與原來的走了樣,上網查了一下資料,原來Accuton與原先Eton的9吋單體特性相差蠻多的,於是到唐竹買了最高級的 DALE 電阻、MultiCap MIT 電容、Odio 銅箔空氣芯電感,努力奮鬥了足足兩個多月,皇天不負苦心人,終於兜出一套用DAAS測出來與原廠當初相同曲線的三音路被動式分音器,努力沒有白費,低音果然雄渾多了,好聲就是好聲。

   在K了一下一本書,Martin Colloms 先生寫的 High Performance Loudspeaker 後,受到他的感召,決心將心愛的Sentinel改頭換面,改為全主動分音式喇叭系統,採用四階帶通濾波設計,比起原機使用的二階被動分音網路,會讓各個喇叭單體在大音量時,工作在更線性的範圍下,大幅降低大音量時的失真,提高不失真的動態範圍。

   當然啦,好的喇叭,作為他的分音器,用料決不能絲毫馬虎,全平衡輸入級的電阻不惜血本,採用Vishay 0.1%超級等級的電阻以提高共模拒斥比 (CMRR),作為心臟的演算放大器 (OP) 採用BB的 OPA627SM 軍規IC,當時台灣買不到,還特別向唐竹專案進口的喔,濾波分音用的電容也採用德國 WIWA Black Box for Audio 專業級,就連電源濾波器濾波電容也不馬虎,採用Black Gate 及 WIMA MKP10或Rifa的電容,電源供給則採用雙重穩壓,每個聲道獨立使用MW G3等級的數位穩壓器,將110VAC穩壓成24VDC,再輸送到左右各個聲道的分音器盒子,最後每個音路的帶通濾波器都是個別獨立使用一只24Vdc轉+/- 15Vdc的數位穩壓器獨立供電,由於DC to DC數位穩壓器初次級幾乎完全絕緣,而且使用超音頻 (300KHz) 變壓器,對於人耳能聽得見的音頻完全絕緣,因此可以說每個音路就像使用獨立電池供電一般非常乾淨的能源,大幅提高整體電子分音器的訊號噪音比,所有機內配線,全部採用鐵氟龍覆被的鍍銀線,以提高信號絕緣能力與電子訊號傳導性,焊錫當然也使用名廠含銀量高的焊錫囉,所有電路純手工一針一線細細打造而成,聲音聽起來一定非常有人性及感情的,您說不是嗎?

平衡式輸入級


中高音喇叭四階高通及四階低通分音器


左聲道四音路主動式分音器


   製作完成後,使用電腦儀器測一下各個帶通濾波器的特性,相當完美,因為每個電阻、電容都使用儀器精心配對過,所以頻率響應曲線左右聲道幾乎完全重疊,超低音部份,則比照原廠設計的方式提高 3dB以忠於原始設計。


   最後使用電腦測試設備及專業麥克風作一下整體的頻率響應測試,結果如下圖,與未經更改前差不多,證明整個系統沒問題,這下子可以安心享用啦。