业余HiFi系统设计(代友发布)

假正经

实际上负阻放大器最终是为抑制喇叭的谐振峰处的振幅，当然也就抑制了谐振点处的声压输出。（这很好理解，因为偏离谐振点后，其等效阻抗可认为是个定值，所以负阻放大器在偏离谐振点较远时，可认为输出的电压都相同，声压也基本相同）
而在谐振点处，对于密箱本来是--3dB的声压，由于负阻放大器，其输出急剧下降，需要对这谐振点附近作补偿。而其特性基本与Q值小于0.7的二阶高通滤波器成镜像对称（F0与喇叭的谐振频率相等）

[ 本帖最后由 假正经 于 2010-3-11 08:35 编辑 ]

lyticast

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LspCAD已经很清楚的揭示了负阻放大器的幅频特性，下面大图说明。
Fountek出品的FW300在闭箱内的幅频特性，常规驱动。功放内阻=0欧，合成阻抗=单元直流电阻=7.2欧。

lyticast

还是FW300，相同的箱体参数，放大器内阻=—6.84欧（-95%Re），合成内阻=0.36欧

注意抵消了内阻后，等幅信号进入放大器，不同频率的声压值是不一样的。
理论和实际都表明，低音的衰减其实并不快，是-6dB/oct。

lyticast

仅在Fo处的声压是相等的，其他地方声压都不一样。这种线性变化的幅频曲线很容易被补偿。

lyticast

我们来分析下负阻放大器的工作原理。负阻放大器的原理如图：

扬声器可以一拆为二，拆成反电势和直流电阻的串联等效电路。其中Rf1，Rf2是负反馈电阻，Rs是采样电阻。如果令(Rf1/Rf2+1)=Re/Rs，那么由于放大器的+/-输入端的电平是相等的，根据电桥平衡条件，就有U反电势=—Uin*Rf1/Rf2。这是放大器内阻=—100%Re的情况。实际的为防止自激，通常会取得略小一点。

lyticast

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加上一阶RC低通构成的EQ，就成为一个实用的电路。

放大器的内阻按照下式来计算。
Ro=（1-Rf1/Rf2)Rs。
我的参数如下，YD310-31两个并联，直流电阻是3.2欧，采样电阻Rs是0.1欧，Rf1=30K，Rf2=950欧，Ro=（1-30000/950)*0.1=-3.058欧（-95.56%）
放大器采用LM4702BTA直接推动3对IRFP240/9240，纯乙类。电源电压是正负75V，输出功率不小于400W4R

[ 本帖最后由 lyticast 于 2010-3-11 12:34 编辑 ]

烧不骚

[s:20] [s:20] [s:20] 真烧

lyticast

其实用任意一种功放都可以改制，只是改制完后没通用性了。可以搞个开关来切换，就可以在负阻和常规放大器之间切换了。

今夜星光

原帖由 lyticast 于 2010-3-11 12:33 发表
加上一阶RC低通构成的EQ，就成为一个实用的电路。
1885662
放大器的内阻按照下式来计算。
Ro=（1-Rf1/Rf2)Rs。
我的参数如下，YD310-31两个并联，直流电阻是3.2欧，采样电阻Rs是0.1欧，Rf1=30K，Rf2=950欧，Ro=（ ...

顶这个解释，[s:20] ，请“假正经”烧友继续。

维卡亚

很不错的文。不过没有细看，对于低频的设计方面。提到负阻，因为没有细看不说太多。但是在系统设计下。包括箱体的设计中。一定要结合扬声器的实际特性去结合设计。比如在LSPCAD的箱体模拟这块。（LSPCAD的箱体模拟只能作很简单的设计，最好多学学其他的）应当先测得实际扬声器在低频的功功率下的失真，然后再结合扬声器实际来作。要特别注意低频时的振幅状态。作到设计目标中最优化的状态。不要过多的追求下潜。当然在小口径扬声器和中低端应用时，可以考虑。

lyticast

后来还特意设计了可以对付全频带喇叭和常规分频箱的负阻放大器，如图。

通常使用时要在同相端接入Rf1来平衡放大器的输入失调电流，在同相端接入一个对地的电容，设置Rf1和电容的Fc，就可以获得局部负阻特性。根据一般的箱子150Hz以下失真开始加大，这个转折点就可以设计在100Hz。如果需要更低的平坦响应，设置在40Hz或者更低也无可厚非。但是此方法一般认为2个频程后负阻作用就不明显，3个频程就完全消失。所以要根据自己的需要来设置。本作修改后的转折频率就定在106Hz，对200Hz以下有明显的提升，200~400Hz逐步减少，到了800Hz已经看不出有变化了。

lyticast

LspCAD确实比不上Leap5，但是闭箱的情况比较单纯。此外负阻驱动下的低频特性，实际上与箱体和单元已经无多大的关系。设计中仅需要有合适的容积以保证低于Fo后效率不至于下跌过多。此外就是振幅问题，确实，闭箱同等声压要比倒相所需振幅大很多，这是一个严重的缺点。
   失真度方面，因为反电势是由音圈直接采样得到的，所以实际的失真度=磁路失真。应选择磁路失真低的扬声器，剩余的仅需考虑功率承载能力和最大线性位移。可以在承受范围内任意设计截止频率的数值。
   目前最高级的系统，其低音毫无例外全部是主动伺服。有负阻的，也有安装速度传感器或加速度传感器的。就业余制作来说，还是负阻最容易操作。

维卡亚

不错的思路。不过提醒一下，在闭箱状态时，相对高频率时振幅增加了以后带来的的失真不一定能通过音圈的的反向电动势完全采样。特别是高次的谐波。由于振幅的增加。同比对于弹波在其频率上产生的位伸也变大这是弹波的非线性。又随着弹波的编制及纹理等其他因素的影响，仍然会出现一些多极子性的不规则振动。但他对于互调失真是一大影响。那么，再看其在闭箱后的状态，由于闭箱时，大多情况下，箱体的阻抗峰开始往高频率移，也就是相对其自由场时的FO在频率上变高。而原重放的一些更多的下限处。损耗就增加很大了。此时的失真在扬声器来说，主要由原来的低频区开始偏向中低频区。对了，回到刚才说的，低频的失真，不仅仅是磁路。弹波的拉伸也是一大问题。另外。我没有研究过负阻，也没细看。不过提醒一下，低频时负载阻抗在谐振频率以下，阻抗的下降相应的驱动端敢就是功放这端的失真也会上升。同时阻尼系数也会下降。参考一下。以失真来说。原失真主要是A（音箱）多，现在开始向移向B（驱动端）变化。

lyticast

是这样的。对于100芯的12寸来说，能够控制的上限也就是200Hz，200Hz以上我是采用4阶的低通来迅速截止。负阻功放已经不讲什么阻尼系数了，和常规方式相比，系统的Qts会降到接近0。至于功放的失真，设计无错的话，怎么着也比音箱小得多。

lyticast

其实用负阻的一大优点就是喇叭参数知不知道无所谓，箱子够结实就行[s:14]