音箱设计的资料

音箱设计的 随着电脑的日益普及和电脑多媒体技术的发展，多媒体音箱成为多媒体电脑重要构成部分而不可分割。纵观国内厂商生产的众多品牌多媒体音箱，有特色者少，平凡者多。一款出色的优质多媒体音箱应该是如何样的呢？作为一个多媒体音箱的使用者，我从以下几个方面阐述自己的观点，不足之处，请各位专家斧正。 一、多媒体音箱的特点 　　1.多媒体音箱是近声场聆听音箱 　　所谓近声场聆听，简单地说就是近距离聆听。多媒体音箱一般摆设于显示器两侧，与聆听者相距0.5米到1米左右，完全属于近声场聆听音箱。由于是近声场聆听，音箱和放大器的功率可以较低，但要求定位准确，失真小，信噪比高。 　　2.多媒体音箱是有源系统 　　多媒体音箱一般由扬声器系统和功放，控制电路及电源电路集成为0一个总体系统，有别于家用音响中的无源音箱。 　　3,多媒体音箱多声道特性 　　随着多媒体软硬件技术的发展，从游戏的3D音效化到DVD数码环绕音场的实现，必须依赖多声道多媒体音箱的声音重现。忠实地还原音场，是多媒体音箱的一个重要课题。 　　4.多媒体音箱具备可操作性 　　由于多媒体音箱为有源系统，其控制部分已融入一体，使用者可直接对其音量等控制部分进行操作。 二、多媒体音箱的声学设计 　　1.多媒体音箱要不要进行声学设计？ 　　所谓音箱声学设计，就是在选定扬声器单元的前提下，根据扬声器的各项，秉从音箱声学原则，扬长避短，设计出发挥该扬声器单元最大潜能的音箱箱体。我对国内厂商生产的多媒体音箱是否进行过声学设计怀有很大的疑问。千篇一律的箱体配上五花八门的扬声器是市售大多数多媒体音箱的面目。多媒体音箱要不要进行声学设计？或许众多的厂商认为电脑使用的多媒体音箱不属高保真范畴，只要有声就行，无所谓象设计高保真音箱那样进行声学设计。我认为这是一种错误的观点。对多媒体音箱进行声学设计完全有必要，原因如下： 　　◆声卡技术的发展使多媒体电脑输出的音频信号质量接近于高保真水平。在此前提下，一个未经声学设计的多媒体音箱将极大污染声卡送出的高质量音频信号，使声卡对改善音质作出的努力化为乌有。 　　◆从使用者的角度来说，希望购买的多媒体音箱对音乐具有良好还原能力。而一个未经声学设计的音箱其还原能力必然有先天的缺陷，常表现为频率响应不平直，定位紊乱等。 　　2.多媒体音箱声学设计之我见 　　多媒体音箱由于其使用的特殊性，在声学设计上不能简单地等同于高保真音箱，只能借鉴高保真音箱的声学设计经验和原则，根据多媒体音箱的特点创造性地灵活运用，方可取得良好效果。在此提出一些建议如下： 　　a.扬声器的选型： 　　扬声器是声学设计的基础，离开扬声器来谈音箱的声学设计只是不切实际的空谈，无任何意义。扬声器单元的质量是决定整个多媒体音箱音质好坏的关键，其良好的性能参数是声学设计的前提和基础，一个质量和性能参数差的扬声器是不可能有一个好的声学设计。由于多媒体音箱的内容积不大，对扬声器的选择更应慎重。 　　◆ 作为多媒体音箱生产厂商，因联合国内扬声器开发厂商，根据多媒体音箱的特性，开发适用于多媒体音箱的专用扬声器，比如小体积高性能高音单元，同轴全频带扬声器单元，小口径低音单元等。 　　◆ 对于双声道多媒体音箱中的扬声器单元，由于要考虑低音单元与高音单元在分频点的频率衔接，其分频处的频率特性应相互配合，选取一个最佳分频点。低音单元由于多媒体音箱体积的限制，只能使用5－6.5’的扬声器，这时要求低音单元有较好的低频特性，有利于在声学设计中发挥其重放低音的潜能。高音单元应能平直重放至20kHz，以利于还原音乐中丰富的泛音。 　　◆ 对于多声道多媒体音箱的扬声器单元， 由于单独设置一个低音音箱专用于低音的重放，故其低音单元的选择可考虑6.5-8’的扬声器，适当口径的增大以利于低音重放频率的下潜，同时也为低音音箱的声学设计减轻负担。主声道和环绕声道的扬声器单元选择全频带扬声器，要求其频带越宽越平直越好，同时也要考虑和低音单元的频率衔接。 　　b.双声道音箱和低音音箱的声学设计： 　　鉴于多媒体音箱受限于体积不可过大的特性，建议在箱体的声学结构上发挥创造性思维，摒弃传统的音箱声学结构，另辟蹊径，以求在有限的箱体内容积下求得尽可能低和平直的低频重放。例如BOSE的低音炮有良好的低音重放能力，但其长度过长，但可以将其螺旋转绕，使其长度大为降低；也可以考虑迷宫箱体结构等。 　　c.整体平衡地进行声学设计 　　在多媒体音箱体积一定和售价大众化的前提下进行声学设计，应把握整体平衡原则，不应追求过高的指标，例如低音下潜至20Hz的设计目标是不现实的。而应从在已定的成本限制内尽可能地发挥单元潜力，使整个音箱系统达到一种重放音质的平衡。 三、多媒体音箱的电路设计 　　俗话说红花还需绿叶扶，要使一个有着良好声学设计的多媒体音箱实现其音频重放能力，其配套的功放电路功不可没。如何设计一款优良的多媒体音箱配套功放电路呢？在满足整个电路合乎电子电路设计，简洁，高效，高可靠性的前提下，设计时特别需注意以下几点： 　　1.功放电路功率大小的确定： 　　功放电路功率大小的确定相当重要，因为它决定了功放的推动能力，整个多媒体音箱系统的失真系数，多声道音箱之间的音量平衡，系统的性价比等要素。功放电路到底需要多大的推动功率呢？根据多媒体音箱近场聆听的特性，无需过大的功率，否则是一种浪费，同时带来造价上升，体积庞大的弊端。但其功放功率也不可过小，不然音量稍大，或播放动态大的音乐将导致功放电路出现明显失真，甚至烧毁电路。功放电路功率的具体取值我认为： 　　◆ 对于双声道音箱，功放电路需对全频带信号放大，建议各声道功率在10－15W，对于高档多媒体音箱可适当放宽至20－25W。 　　◆ 对于多声道音箱，主声道和环绕声道其主要用于对中高频的重放，其功率为5W比较适宜；低频信号属能量密集型频带，且动态较大，需一定的功率储备，故低音功放电路建议为20－30W。 　　2.功放电路和IC的选取 　　根据确定的功率选取相应的功率放大IC似乎不是难事，但众多的功率IC各有其特性，应用于多媒体音箱，有一定的选取原则： 　　◆ 选择失真率低的IC，失真的降低有益于提高音质； 　　◆ 选择输出内阻低的IC。输出内阻底的功率IC驱动负载即扬声器的能力强，同样有益于改善听感，提高音质； 　　◆ 选择信噪比高的功率IC，提高整个系统信噪比，有益于改善系统对音乐细节的重放； 　　◆ 选择外围元件少电路简洁的IC，有益于提高电路的稳定性，降低电路成本； 　　◆ 根据扬声器单元的音色特点选取音色接近的功率IC，有益于形成多媒体音箱整体的音色特色； 　　◆ 选择OCL电路形式，与OTL电路相比，OCL省去了输出电容，有益于提高音质和电路的稳定性； 灵活运用以上几条原则，功放电路才会具备好声的可能。 　　3.控制电路的音质和操作的方便性 　　控制电路包含音量控制和音调及平衡控制。首先，控制电路应具备良好的音质，不应成为整个系统中音质的“瓶颈”，其次，控制系统应具备良好的可操作性，尽量方便使用者进行操作。这里重点说说控制电路的可操作性。 　　许多的多声道多媒体音箱由于其整个电路都安装于低音音箱内，故所有的控制部件就近安装在低音音箱上，厂商为使低音音箱面板美观，将大部分的控制部件安装在低音音箱后面板，这样的设计在使用者实际操作中的方便性如何呢？由于使用者电脑桌面面积的限制，往往将低音音箱放置于电脑桌下面或旁边，使用者每次开关电源，调整音量都要起身到低音音箱旁边，甚至还要将低音音箱转过身来进行操作，这样的设计就使使用者对多媒体音箱的操作极为不便，是不体贴使用者的设计。改进的办法简单的是将其控制部件移到低音音箱面板上，更好的措施是将其控制电路作为单独一个部件生产，安装在一个小巧的机壳内，使用者可将其放置在显示器旁的近手处，这样的设计才具备良好的操作性。 　　4.电路的噪声抑制 　　如果功放电路存在噪声，轻微者影响系统对音乐细节的重放，降低系统的清晰度，严重者让使用者情绪受到干扰，无法静心工作，同时厂商的品牌形象也受到影响。故抑制功放电路的噪声的工作不可忽视，应考虑下述几个方面： 　　◆ 选择噪声系数低的元器件； 　　◆ PCB线路板的设计合符音频电路线路板布线规则； 　　◆ 在功放电路输入端设置低通滤波电路和缓冲级，切除和隔离20kHz以上频带，使计算机大量的数字干扰信号和电磁干扰不得进入到功放电路。 　　◆ 对于多声道和环绕声道的功放电路，由于无需对低音放大，也可考虑设置高通滤波器，切除低音频带，有利于减轻其功率负担，减少低频噪声； 　　◆ 有合理的机内走线和屏蔽措施； 　　◆ 使用可靠的接插件，开关和高质量耐磨的音量音调电位器，避免其触点接触不良产生噪声； 　　◆ 使用经屏蔽处理和漏磁小的高质量电源变压器。由于受多媒体音箱体积小的限制，在电路的安装中变压器一般与功放电路靠得太近，如果变压器存在漏磁，功放电路将产生明显的50Hz感应噪声。变压器的制作必须良好，如硅钢片之间存在缝隙，或浸漆工艺不过关等现象，变压器自身将产生无法消除对震动噪声。 　　5.电源电路的设计 　　功放电路功率大小的确定也即决定了电源电路的功率。电源变压器功率不可小于功放电路所有声道功率的总和，应留一定余量。如电源功率不足，功放电路无法输出相应功率而如同虚设，严重时变压器过载发热导致烧毁。 　　为提高音质和信噪比，可考虑将功放电路和控制电路分开供电。 　　6.功放电路的安装 　　建议将功放电路从音箱内移出到音箱外，安装在音箱的背板上。这样做的好处有： 　　 　　◆ 使音箱获得更多的内空间，符合多媒体音箱的声学设计。是其达到应有的重放能力； 　　◆ 更利于功放的散热，提高可靠性。 四、多媒体音箱箱体的制造和材料选择 　　1.音箱箱体材料的改进：音箱箱体常用材料为纤维板和塑料。其中使用工程塑料有便于大规模生产，安装简便高效，造型美观等优点，但普遍存在箱体结构不牢、易共振而产生音染的毛病，设计合理的箱体厚度和加强筋可减小共振但很难根除，能否在工程塑料中掺入特定的物质改变其物理特性来消除共振呢？例如掺入某种纤维，或矿物质如云母，石墨等。 　　2.制造工艺品音箱：多声道多媒体音箱中的主声道和环绕声道音箱体积都不大，完全可使用椰子壳，竹筒，掏空的树干来制作工艺品音箱箱体，其朴质的造型将一扫多媒体音箱外观造型的生硬气息。 五、制造高技术多媒体音箱 　　要提高产品附加值，高技术的应用是关键，在解决了多媒体音箱的音质问题之后，有必要以此为基础生产高技术多媒体音箱。 　　1.生产带AC-3解码器的多媒体音箱：电脑中DVD光驱日益普及，用电脑欣赏DVD影片早已成为可能。国外厂商已经推出带AC-3解码器的多媒体音箱，但国内厂商目前还未类似产品。 　　2.遥控型多媒体音箱：遥控的实现更方便使用者的操作。 　　3.利用红外传输技术实现4.1声道音箱的无线连接。红外线传输音频信号技术已经成熟，如能应用到4.1声道多媒体音箱，就可以省去繁琐的4声道音箱连线，令音箱摆放自如。