自制高品质有源超重低音音箱

    超重低音音箱用的功率放大器不仅要有大推动力，同时其瞬态失真要小、反应速度要快。这里采用的恒流功放驱动，是用线性元件把流过扬声器音圈的电流取样反馈到功放输入端，使放大器以固定电流方式驱动负载，这样就很好地解决功放内非线性失真或瞬态失真不能兼顾的问题。
    使用恒流功放驱动还有不少好处，首先，输到扬声器音圈的电流不受扬声器阻抗的影响，因而简化了保护，提高了可靠性；其次是反馈取样电压与流过扬声器音圈的电流成线性关系，不存在相位差，减少了功放内部的瞬态失真，系统的瞬态失真指标取决于扬声器的瞬态特性；其 是用输出负载特性的功放驱动阻抗随频率变化的负载，会增强声音的力度和解析力，反应速度也快。图3就是超重低音箱用的主动伺服式功率放大器。它是专门根据W12低音单元的相关参数作了取样设计。该线路可输出200 W左右的RMS功率，为上下对称分别采用负反馈恒流设计，这种线路的特点是负反馈分别加在输入级晶体管的发射极上，与各自的偏置电路组合成独立的上下对称线路，优点是前级的发射级不易混入噪声，功放有很高的信噪比。
    伺服均衡相位、音量控制线路的设计特点是从音源或前级输出的信号经L，R输入送到运算放大IC1A的输入端，开关K1和IC1B就是用来控制信号的正反相，使之与主音箱有更正确的相位匹配。由三联波段开关K2和IC1C构成的线路是以巴特沃斯三阶低通滤波器组成的约40 Hz，55 Hz，75 Hz，100 Hz共4个低频输入截止点。
 
图3 起重低音音箱用的主动伺服式功率放大器
    图4是主动伺服式功率放大器所用的电源图。发烧友都知道，好的功放在电源上下的功夫并不比线路少，为了取得更出色的音效，该机采用了一个约650 w 的R型优质变压器，R型变压器的漏磁和效率比常见的环型或EI型变压器要好，温升低，放在使用环境相对复杂的超重低音箱内部明显比环型或EI型变压器有优势。
 
    该机的前后处理线路各有自己独立电源供应，绕组是分开的，其中，控制线路的供电采用三端稳压处理后输出正负15V的电源供电给IC1和IC2，后级功放为了减少电源内阻，用4对中等容量滤波电容并联输出，以得到更快的反应速度。为了进一步减少箱内磁场的互相干扰，整个主动伺服式功率放大器装在一个30 cm×35 cm×9.5 cm的厚铝金属机箱内，其中散热器是装在箱体的外表，以利于散热。
    得到主动伺服式功率放大器所占的容积大小后，我们就可以很方便地求出超重低音箱的内腔容积大小。从W12低音单元的几个主要相关参数来看，该单元较适合做倒相箱，为了取得相对平坦而不是渲染的低频响应，有较出色的瞬态响应和良好的低频延伸，在设计箱体时是采用SC4响应设计。用SC4响应设计是倒相箱设计方案中的较好选择，它的特征是箱体比较大，但它却有着很低的调谐频率和相对出色的瞬态响应以及较低的失真输出特点，可能有读者问为什么不采用更好的SBB4响应设计? SBB4当然更好，但我们在综合考虑了两种设计的音质与箱体的大小关系后，认为SC4响应足以满足高水平的听音要求。
    用SC4响应设计的倒相箱虽好，但它要求低音单元有较低的Q值，w12低音单元的总Q值是0.42，基本附合这种要求。该超重低音箱是按查表方式设计的，表1收录了从0.37～0.44的低Q值SC4设计数据，在设计不同Q值的SC4响应倒相箱时，读者也可用此数据设计。
 
    根据表1，我们很快就能求出该超重低音箱的内空容积。
求箱体内空容积Vb：
Vb= Vas÷α=156÷0.9113=171.2(L)
求箱体的调谐频率 ：
fb= (fh÷fo )×fo=1×28=28(Hz)
求音箱的低频截止频率f3：
f3= (f3÷fo )×fo=0.937×28=26(Hz)
求倒相管长度L：
Lv =2350Dv² ÷(fb²×Vb)-0.73Dv
    其中Dv是倒相管的开口直径，为得到很好的线性，这里取值100mm，经计算，Lv≈102.1 mm。
    按照箱体容积公式计算所得的值均为净容积，实际计算时要记得加上内置功放的体积(10升左右)和扬声器的容积(约为4升左右)，而加固支撑件的体积可设在9升左右，这样，箱体的最终容积V=171.2+10+9+4=194.2 L，实际制作时可按195 L计算箱体尺寸。
    箱体内部净空的高、宽、深尺寸比与音质有密切关系，如果尺寸比选择不当，有可能导致两个甚至三个轴向振动频率重叠，产生难以消除的驻波干扰，让声染色加重。为减少不必要的影响，本箱的高、宽、深比例取值为1.3:1:1.2。经计算，箱体内部净空的高、宽、深尺寸分别为65 cm，50 cm，60 cm。箱体用25 mm厚的中密度纤维板(MDF)制作，为提高箱体的刚性，箱体内部设有一个支撑板，同时前障板用两
块25 mm厚的中密度纤维板(MDF)粘合起来，以减少箱板共振带来的音染，得到较清晰的音效。图5是该音箱的制作尺寸图，制作时请注意各障板接触面要加工平直，结合面要涂上木工胶使其接触面紧密，并用木螺丝收紧，确保接合紧密牢靠不漏气。为平衡前后障板的重量，主动伺服式功率放大器设在后障板，散热器为外露式设计。从该箱的后障板布置图中可以看出，倒相孔是开在背后的，也就是说，该箱在摆位时不要太靠近后墙。
 
    一般音箱内的吸声材料的放置方法有粘贴法和填充法两种，倒相式音箱常采用粘贴法，该箱的吸声材料用量是在箱壁铺上用棉布包裹的5 cm厚左右的矿棉。如果觉得低频能量过多，可适当加厚吸声材料。这样，音箱的总Q值(Qts)下降，可以改变低频厚度，使低音更清晰，提高瞬变反应速度。为了超低音箱得到清晰高分辨率的低音，该箱宜选用金属钉脚，最好是用铜质的脚锥。

使用建议
    使用中，如果低频输入截止点调得过高，与主音箱低频段重叠过多，低频在某些频段显得浑浊拖沓，将影响低频的速度和清晰度。相反，当低频输入截止点调得过低时，低频也会出现不连贯的现象，让人觉得主音箱与超低音箱是“各自工作”。因此，选择合理的低频输入截止点会使主音箱与超低音箱实现平滑的低频过渡，低频量感会增加但又不会觉得有过于突兀、渲染，让整体气势浑然一体。一般的调整原则是
如主音箱的-3dB低频下限为6O Hz的，宜选55 Hz低频输入截止点，也可以这样粗略调配。如主音箱的低音单元是4～5英寸的，可选75 Hz低频输入截止点；如低音单元是6～7英寸，选55 Hz低频输入截止点或更低档。
    超低音箱的音量调整不要调得过大(最好不要超过10点钟)，防止超低音过于喧宾夺主和减少失真。在相位的调整时，先放一段低频较丰满的音乐，然后将相位分别设定在0°及180°位置，比较这时的低频的量感，以量感丰满、声音清晰、凝聚者为佳。当调整好后，超低音箱已融入整套系统中，你就会感受到它的威力。
    自己制作一个像这样的有源超低音箱约需要2500元，但它的音效可媲美售价高一倍的商品箱，而且实实在在。有需要的朋友，不妨自己动手丰衣足食。