一种多通道有源电子分频音响电路及方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本发明涉及通信技术和电子电路及级前分频的音响系统，具体来说是采用有源滤波电路设计的三通道以上的多通道有源电子分频音响电路及方法。
[【背景技术】]
[0002]人们用示波器或仿真软件观察，频率相差达4倍的两个振幅相同都等于A的正弦波信号，组合后的振幅将等于2A ;如果复合信号里有高低频率分别相差达4倍的N个振幅相同都等于A的正弦波信号，组合叠加的振幅将等于NA ;而在20Hz?20KHz的声频范围里，按照4倍频关系可将它划分为5个区间，依次为20Hz?80Hz、80Hz?320KHz、320Hz?1280Hz、1280Hz?5120Hz、5120Hz?20kHz ;当把声频信号分解为上述5个区间段各用I个功率放大器分别将5个声频信号放大输出，若在这5个区间里各有一个相邻频率相差为4倍的声频信号，例如分别是40Hz、160Hz、640Hz、2560Hz、10240Hz，在各个声频信号振幅相同的状况下每个功率放大器的输出功率都等于P，5个放大器总的输出功率等于5P ;若只用I个放大器把振幅相同的5个声频信号放大输出，由于组合信号振幅已达到单个频率信号振幅的5倍，这个放大器的输出功率须达到25P，其中的20P属于无效功率，不仅严重加大了对功率放大器的输出功率要求，还成为危害喇叭安全工作的因素。故此，级后分频音响系统以全频单喇叭工作的重放状况最糟糕；即便采用高、中、低三只喇叭组合工作，也得使用输出功率比级前分频总的功率大2倍的功率放大器，其中2/3的输出功率被连在喇叭前的电容与电感分频电路所占去，其音质才勉强能与级前三分频音响系统抗衡。
[0003]此外，每只喇叭同时播放的多个声频分布范围也会对声音重放产生影响。须知，一只喇叭要把频率相差超过3倍的两个声音振动还原出来，一方面高声频振动会使喇叭振动盆不能以顺畅方式播放低声频，另一方面低声频振动又使喇叭振动盆在偏离平衡位置的状况下播放高声频，高声频会出现较大的非线性失真和被低音频振动调制产生的多普勒效应频率变化失真。于是将使还原的低声频软弱乏力，高声频杂乱不纯。实际对比表明，为了获得较好的低音力度，电子三分频音响系统须要将80Hz以下低音量相对于中高音提升I?2倍，由于这会进一步加大重放出来中低音失真，只能在音量不大的情况下能够接受。而电子四分频音响系统在不提升低音的状况下已有比电子三分频音响系统更好的低音力度表现，同时中低音也明显清晰干净，故此电子四分频音响系统可以在整体音量比电子三分频音响系统响二倍的情况下接受。以标准中音频率IKHz作为分界点，IKHz以上声频的变化范围为20倍，中低声频的变化范围却是50倍。鉴于超过14KHz的高声频成分极少，把IKHz以上声频分成3个区间已经能满足良好播放要求。而在IKHz以下声频段，必须把20Hz?IkHz分成3个以上区间才能满足良好播放要求。考虑到大量实际应用场合不能摆放较大体积的音箱，对60Hz以下声频还原要求不高，因而可以把IKHz以下声频段分为3个区间，整体设计成电子六分频音响系统。简而言之，电子六分频音响系统乃是实现高保真播放的基本要求。但由于电子六分频电路的设计比简单的电子三分频电路设计难度要大得多，就是电子四分频电路也比电子三分频电路设计难度大许多，必须采取新的综合评价方式，用电路仿真软件将全部通道的输出信号组合起来分析，在整体总的频幅响应曲线能达到偏差不大于±2dB的要求下方能把各个通道的分频元件参数确定好，才导致迄今为止已经生产上市的高保真音响几乎都停留在二分频状态，连电子三分频音响系统都极少能批量生产出来销售。
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【发明内容】
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[0004]本发明的目的正是要解决现有的电子分频电路的设计困难，使曾经让人们感到设计难度较高的电子四分频、五分频、六分频音响系统能制作出来并应用推广。
[0005]为了实现上述目的，特设计出一种多通道有源电子分频音响电路，输入信号首先经过C1、R1进入由ICl和C2、R2、R3、R4构成的放大器，其中:无极性电容Cl起隔离直流通过交流信号作用；R1与C2构成简单RC —阶低通滤波电路，C2将输入信号中的超声频信号衰减掉；R2是连接ICl正输入端到中点的电阻；R3是连接ICl负输入端到中点的电阻；R4是连接在ICl输出端到负输入端之间的负反馈电阻，经ICl放大输出的信号分成高音通道、中高音通道、中音通道、中低音通道、低音通道、超低音通道六个通道:高音通道连接C3、C4两只串联电容后连接至IC2正输入端，通过由IC2和C3、C4、R5、R6构成的二阶高通有源滤波电路输出为高音H通道信号；其中R5将IC2负输入端连接到C3、C4之间的串联点上，R6将IC2正输入端连接到中点电位上，IC2负输入端与IC2输出端连通；中音通道连接R7、R8两只串联电阻后连接至IC3正输入端，通过由IC3和R7、R8、C5、C6构成的二阶低通有源滤波电路，从IC3输出后再进入C7、C8两只串联电容到达IC4正输入端，通过由IC4和C7、C8、C25、R9、RlO构成的二阶高通有源滤波电路输出为中音M通道信号；其中C5将IC3负输入端连接到R7、R8之间的串联点上，C6将IC3正输入端连接到中点电位上，IC3负输入端与IC3输出端连通，R9将IC4负输入端连接到C7、C8之间的串联点上，RlO将IC4正输入端连接到中点电位上，IC4负输入端与IC4输出端连通，C25把C7、C8之间的串联点连接到中点电位；低音通道连接R11、R12两只串联电阻后连接至IC5正输入端，通过由IC5和R11、R12、C9、C10构成的二阶低通有源滤波电路，从IC5输出后再连接C11、C12两只串联电容后连接至IC6正输入端，通过由IC6和C11、C12、C26、R13、R14构成的二阶高通有源滤波电路输出为低音L通道信号；其中C9将IC5负输入端连接到R11、R12之间的串联点上，ClO将IC5正输入端连接到中点电位上，IC5负输入端与IC5输出端连通，R13将IC6负输入端连接到Cll、C12之间的串联点上，R14将IC6正输入端连接到中点电位上，IC6负输入端与IC6输出端连通，C26把Cll、C12之间的串联点连接到中点电位；超低音通道进入R15、R16两只串联电阻到达IC7正输入端，通过由IC7和R15、R16、R31、C13、C14构成的二阶低通有源滤波电路，从IC7输出后再进入R17到达IC8负输入端，通过由IC8和R17、R18、R19、R20、R21、R22、C15、C16构成的提升电路，输出为超低音W通过信号；其中，C13将IC7负输入端连接到R15、R16之间的串联点上，C14将IC7正输入端连接到中点电位上，IC7负输入端与IC7输出端连通，R31把R15、R16之间的串联点连接到中点电位，R18将IC8的输出端连接到IC8的负输入端，IC8的正输入端连接到中点电位上，R19、R20、R21、R22四个电阻依次串联后再连接到IC7的输出端和IC8的输出端之间，C15将R20与R21的串联中点连接到IC8的负输入端，C16连接在R19与R20的串联点和R21与R22的串联点之间；中高音通道进入R23、R24两只串联电阻到达IC9正输入端，通过由IC9和R23、R24、C17、C18构成的二阶低通有源滤波电路，从IC9输出后再进入C19、C20两只串联电容到达IClO正输入端，通过由IClO和C19、C20、C27、R25、R26构成的二阶高通有源滤波电路输出为中高音HM通道信号；其中C17将IC9负输入端连接到R