本文主要詳解音箱、揚聲器、分頻器、功放，首先介紹了音箱的組成、原理、分類及性能指標，其次介紹了揚聲器的原理和使用方法，最后詳細的闡述了分頻器、功放的原理及作用，具體的跟隨小編一起來了解一下。

　　一、音箱詳解

　　音箱指可將音頻信號變換為聲音的一種設備。通俗的講就是指音箱主機箱體或低音炮箱體內自帶功率放大器，對音頻信號進行放大處理后由音箱本身回放出聲音，使其聲音變大。

　　音箱是整個音響系統的終端，其作用是把音頻電能轉換成相應的聲能，并把它輻射到空間去。它是音響系統極其重要的組成部分，擔負著把電信號轉變成聲信號供人的耳朵直接聆聽的任務。

　　音箱的組成

　　市面上的音箱形形色色，但無論哪一種，都是由喇叭單元（術語叫揚聲器單元）和箱體這兩大最基本的部分組成，另外，絕大多數音箱至少使用了兩只或兩只以上的喇叭單元實行所謂的多路分音重放，所以分頻器也是必不可少的一個組成部分。當然，音箱內還可能有吸音棉、倒相管、折疊的“迷宮管道”、加強筋/加強隔板等別的部件，但這些部件并非任何一只音箱都必不可少，音箱最基本的組成元素只有三部分：喇叭單元、箱體和分頻器。

　　音箱發聲的原理

　　要知道音箱發聲的原理，我們首先需要了解聲音的傳播途徑。聲音的傳播需要介質（真空不能傳聲）；聲間要靠一切氣體，液體、固體作媒介傳播出去，這些作為傳播媒介的物質稱為介質。就好比水波，你往平靜的水面上拋一個石子，水面就有波浪，再由對岸傳播到4周；聲波也是這樣形成的。聲波的頻率在20——20，000Hz范圍內，能夠被人耳聽到；低于或高于這個范圍，人耳都聽不到。

　　水波與聲波的傳播方式是一樣的，通過介質的傳播，人耳才能聽到聲音

　　聲波可以在氣體、固體、液體中傳播

　　下面在來說說喇叭的工作原理。喇叭是把電信號轉換為聲信號的一種裝置，它由線圈、磁鐵、紙盆等組成。由放大器輸出大小不等的電流（交流電）通過線圈在磁場的作用下使線圈移動，線圈連接在紙盆上帶動紙盆震動，再由紙盆的震動推動空氣，從而發出聲音。

　　喇叭的發聲原理

　　當喇叭接收到由音源設備輸出的電信號時，電流會通過喇叭上的線圈，并產生磁場反應。而通過線圈的電流是交變電流，它的正負極是不斷變化的；正極和負極相遇會相互吸引，線圈受到喇叭上磁鐵的吸引向后（箱體內）運動；正極和正極相遇則相互排斥，線圈向外（箱體外）運動。這一收一擴的節奏會產生聲波和氣流，并發出聲音，它和我們講話的喉嚨振動是同樣的效果。

　　音箱是的分類

　　音箱的分類有不同的角度與標準，按音箱的聲學結構來分，有密閉箱、倒相箱（又叫低頻反射箱）、無源輻射器音箱、傳輸線音箱之分，它們各自的特點詳見相關問答。倒相箱是目前市場的主流；從音箱的大小和放置方式來看，有落地箱和書架箱之分，前者體積比較大，一般直接放在地上，有時也在音箱下安裝避震用的腳釘。落地箱由于箱體容積大，而且便于使用更大、更多的低音單元，其低頻通常比較好，而且輸出聲壓級較高、功率承載能力強，因而適合聽音面積較大或者要求較全面的場合使用。

　　書架箱體積較小，通常放在腳架上，特點是擺放靈活，不占空間，不過受箱體容積以及低音單元口徑和數量的限制，其低頻通常不及落地箱，承載功率和輸出聲壓級也小一些，適合在較小的聽音環境中使用；按重放的頻帶寬窄來分，有寬頻帶音箱和窄頻帶音箱之分，大多數音箱其設計目標都是要覆蓋盡量寬的頻帶，屬于寬頻帶音箱。窄頻帶音箱最常見的就是隨家庭影院而興起的超低音音箱（低音炮），僅用于還原超低頻到低頻很窄的一個頻段；按有無內置的功率放大器，可分為無源音箱和有源音箱，前者沒有內置功放而后者有，目前大多數家用音箱都是無源的，不過超低音音箱通常為有源式。

　　音箱的性能指標

　　一般音箱都標明他的許多應用參數最常見的有：

　　功率：一般用W或VA計量，常見的為標稱功率［額定功率，不失真功率］是指非線形失真不超過該音箱標準范圍的條件下的最大輸入功率。他是該音箱的正常工作功率，長期連續工作不致損壞。

　　靈敏度：他的定義是，在音箱上施加1瓦功率的粉紅噪聲電壓時，在離參考點一米處所產生的聲壓。以分貝［db］表示。音箱的靈敏度越高，在同樣的驅動功率下就越響，這在使用小功率的功放時，靈敏度就顯得很重要了。

　　阻抗：它是指音頻信號加在音箱輸入端，音箱所呈現出的一個純阻。常見的有4歐，8歐，國外也有3歐，5歐系統的。使用時注意要與功放的輸出阻抗相匹配。特別是膽機對音箱阻抗的匹配尤其重要。

　　二、揚聲器詳解

　　揚聲器又稱“喇叭”。是一種十分常用的電聲換能器件，在發聲的電子電氣設備中都能見到它。

　　1、揚聲器的原理

　　揚聲器是把（擴音機輸出的）電能轉換成聲音（機械能）的一種器件。根據構造不同，揚聲器可分為電動式、電磁式、壓電式等幾種，電化教育工作中最常使用的是電動式揚聲器。

　　（1）電動號筒式揚聲器

　　電動號筒式揚聲器又稱為高音喇叭，其構造如圖1所示。主要由磁路系統、振動系統和助音筒三部分組成。磁路系統和振動系統裝在一起，稱為發音頭。發音頭和助音簡可以分開，各成一體。

　　磁路系統由永久磁鐵和軟鐵組成，磁場集中在縫隙處。振動系統由帶著音圈的振動膜構成，音圈位于磁隙正中。音頻電流通過音圈時，受磁場力的作用，音圈便帶動振動膜前后運動，使空氣發生振動。由于發音頭前面裝有助者簡，可使空氣共鳴，從而發出宏亮的聲音。 《？xml:namespace prefix = o ns = “urn:schemas-microsoft-com:office:office” /》

　　圖1電動號筒式揚聲器

　　（2）電動紙盆式揚聲器

　　電動紙盆式揚聲器又稱為低音喇叭，其構造如圖2所示。主要由磁路系統和振動系統兩部分組成。

　　磁路系統由環形永久磁鐵和軟鐵組成，磁場集中在縫隙處。振動系統由帶著音圈的紙盆構成，彈性片把音圈固定在磁隙的正中。有音頻電流通過時，音圈在磁場力的作用下，帶著紙盆前后運動，從而發出聲音。

　　圖2電動紙盆式揚聲器

　　（3）組合式揚聲器

　　為了提高放音質量，擴展有效頻率范圍，通常將幾只不同頻率響應范圍的揚聲器組合在一起，裝入同一助音箱內，構成組合音箱。它可以使得在整個音頻范圍內的頻率響應曲線得到顯著改善。

　　2、揚聲器的使用

　　（1）正確選擇揚聲器的類型。在室外使用時，應選用電動號筒式揚聲器；在室內使用，應選用電動紙盆式場聲器，并選好助者箱；要求還原高保真度聲音時，應選用優質的組合音箱。

　　（2）揚聲器在電路中得到的功率不要超過它的額定功率，否則會燒毀音圈，或將音圈振散。

　　（3）注意揚聲器的阻抗應和擴音機輸出阻抗匹配，避免損壞揚聲器或擴音機。

　　（4）使用電動號筒式揚聲器時，必須把發音頭套在助音筒上后再通電，否則很易損壞發音頭。

　　（5）兩個以上揚聲器放在一起使用時，必須注意相位問題。如果反相，聲音將顯著削弱。設置立體聲音箱時，更要注意相位不要接錯。

　　（6）在使用立體聲放音系統時，應將兩個音箱分開適當的距離，如圖3所示。按照經驗，兩個音箱之間的距離應等于音箱到聽眾中間位置的長度。

　　圖3立體聲音箱的布置

　　三、分頻器詳解

　　分頻器其實是音箱里面的一個小部件，也是一個相當重要的部件，雖然分頻器很不起眼，但是它的作用是不容忽視的，音箱播放聲音的時候，是需要經過分頻器的處理才能放出來的，現在的分頻器主要是由兩種，一個是模擬分頻器，另外一個是數字分頻器，在一般人認識里面，分頻器其實是音箱的大腦，是不能缺失的。

　　分頻器的原理

　　從電路結構來看，分頻器本質上是由電容器和電感線圈構成的LC濾波網絡，高音通道是高通濾波器，它只讓高頻信號通過而阻止低頻信號；低音通道正好相反，它只讓低音通過而阻止高頻信號；中音通道則是一個帶通濾波器，除了一低一高兩個分頻點之間的頻率可以通過，高頻成份和低頻成份都將被阻止。在實際的分頻器中，有時為了平衡高、低音單元之間的靈敏度差異，還要加入衰減電阻；另外，有些分頻器中還加入了由電阻、電容構成的阻抗補償網絡，其目的是使音箱的阻抗曲線心理平坦一些，以便于功放驅動。

　　由于現在的音箱幾乎都采用多單元分頻段重放的設計方式，所以必須有一種裝置，能夠將功放送來的全頻帶音樂信號按需要劃分為高音、低音輸出或者高音、中音、低音輸出，才能跟相應的喇叭單元連接，分頻器就是這樣的裝置。如果把全頻帶信號不加分配地直接送入高、中、低音單元中去，在單元頻響范圍之外的那部分 “多余信號”會對正常頻帶內的信號還原產生不利影響，甚至可能使高音、中音單元損壞。

　　分頻器的作用

　　1、基本分頻

　　不管什么類型電子分頻器的主要功能和任務當然還是分頻。由于現在音箱的種類很多，系統中要采用什么功病能的、幾分頻的電子分頻器還是要靈活配置的，現在通常用的電子頻器有2分頻、3分頻、4分頻等區分，超過4分頻就顯得太復雜和無實際意義了。分頻器可以合理地進行各單元功率分配，使各單元之間具有恰當的相位關系以減少各單元在工作中出現的聲干涉失真。

　　2、保護音箱

　　我們知道不同揚聲器的工作頻率是不一樣的，一般來說口徑越大的揚聲器其低頻特性也越好，頻率下潛也越低。電子分頻器可以提供不同揚聲器各自需要的最佳工作頻率，彌補單元在某頻段里的聲缺陷，讓各種揚聲器更合理、更安全的工作。因此，電子分頻器除了分頻任務外，正常的使用它更重要的功能還有：保護音箱設備。

　　3、增加聲音層次感

　　如果一個 音響 系統中有很多只不同種類的音箱，而且沒有使用電子分頻器，那不同音箱之間就會有很多頻率疊加、重復的部分，聲干涉也會變得很嚴重，聲音就會變得模糊不清。若音響系統中使用了電子分頻器進行合理的分頻，讓不同音箱處在最佳工作狀態下，這樣不同音箱之間發出的聲音頻率范圍幾乎不會重復，同時減少了聲波互相干涉的現象，聲音就會變得格外清晰，音色也會更好、更具有層次感！

　　分頻器的分類

　　分頻器有兩大類：一類是被動分頻器（PassiVe Crossover），亦稱功率分頻器；另一類是主動分頻器（Active Crossover），亦稱電子分頻器。

　　1、被動分頻器

　　被動分頻器是一種音箱內置分頻器，由電容和電感濾波網絡構成，其特點是分頻網絡設置在功率放大器和揚聲器之間。這種分頻器把從功率放大器直接出的全頻音頻功率信號分為低音和高音或者低音、中音和高音，將分頻后的信號按不同頻段分配給各頻段揚聲器。在全頻高、低音或高、中、低音主動分頻音箱中，均由被動分頻電路完成分頻任務。

　　被動分頻的優點是：首先，結構簡單、成本低，與音安裝在一起，毋需調整，使用方便；其次，在系統連接方面較為容易，只要給功放輸入全頻信號，將功放與音箱連接在一起就可以實現全頻放音；第三，需要的功率放大器少，一般一臺功放可以帶兩只全頻被動分頻音箱，故系統成本較低。

　　被動分頻的不足是：首先，分頻網絡要承擔加到揚聲器上的很大功率和電流，所以要用較大體積的電感，而且由于電感的參數與揚聲器阻抗有著直接關系，而揚聲器的阻抗又是頻率的函數，與標稱值偏離較大，因此誤差較大，計算較難；其次，功率放大器輸出的功率音頻信號通過電容和電感濾波器后，必然會由于電容和電感的非線性而造成失真，聲音失真再所難免；第三，從功放輸出的音頻功率信號，每經過一個電容和電感器件都會造成功率信號的損失，所以被動分頻的功率信號損失較大；最后，分頻衰減率不能做得太高，一般最大12dB／倍頻程，分頻交叉區域的干擾偏大，這是因為被動分頻器提高分頻衰減率的途徑是增加電容器或電感器，也就是濾波階數，但是增加電容器或電感器的個數，就意味著隨之增加信號失真和功率損失，提高分頻衰減率的結果是帶來了其他更多的問題。

　　顧名思義，被動分頻是一種“無奈”：的分頻方式，功放輸出的全頻功率信號不得不要分頻，不分頻就會導致一系列問題，故只能被迫將功率信號分頻處理。民用音箱為了降低系統成本，全部采用被動分頻方式。專業音箱由于與民用音箱在要求、聽音主體以及使用人員等方面存在著很大的不同，故除了被動分頻方式音箱外，還有主動分頻方式音箱。

　　2、主動分頻器

　　主動分頻器是一種將全頻音頻弱信號進行分頻的設備，一般由有源電子線路分頻系統構成，其特點是分頻系統位于功率放大器前，將全頻音頻弱分頻后，把低音、高音或低音、中音、高音信號分別送至各自功率放大器，然后由功放分別輸出到低音、高音或低音、中音、高音揚聲器，這種方法被稱為主動分頻，因工作在弱信號情況下，故可用小功率的電子有源濾波器實現分頻。

　　被動分頻的音箱的各揚聲器單元均設有自己的功率信號接口，有些高、低音分離式音箱可以有主動分頻和被動分頻兩種連接方式，這類音箱的背后都設有主動分頻（Active）與被動分頻（Passive）轉換開關，有些音箱上的這種轉換開關還裝有鎖定機構，避免發生誤撥動情況。當采用主動分頻方式時，一定要將分頻方式轉換開關撥到“Active”一邊，將高音功放接高音（Hi2h）輸入、低音功放接低音（Low）輸入。

　　主動分頻的優點很多，一是由于采用弱信號電子線路信號進行分頻處理，故聲音信號損失小、失真小，再現音質好；二是分頻衰減率可以較被動分頻做得更高，達到24dB／倍頻程很容易，分頻交叉區域較被動分頻小得多，分頻交叉區域中的高、低音單元聲音之間的干擾基本上被克服了；三是可調性好，電聲指標高。

　　主動分頻的不足沒有一條是涉及音質方面的，其主要問題在于：一是成本高，投資大。由于主動分頻方式高、低音每路分別要用獨立的功率放大器，故使用功率放大器多，如一對二分配音箱要用兩只功放推動；二是增加一臺電子分頻器，這就使得在連接和調整方面增加使用難度。

　　四、功放詳解

　　功率放大器簡稱功放，俗稱“擴音機”，是音響系統中最基本的設備，它的任務是把來自信號源（專業音響系統中則是來自調音臺）的微弱電信號進行放大以驅動揚聲器發出聲音。

　　功放的組成

　　功放的性能指標

　　輸出功率輸出功率：單位為W，由于各廠家的測量方法不一樣，所以出現了一些名目不同的叫法。例如額定輸出功率，最大輸出功率，音樂輸出功率，峰值音樂輸出功率。

　　音樂功率音樂功率：是指輸出失真度不超過規定值的條件下，功放對音樂信號的瞬間最大輸出功率。

　　峰值功率峰值功率：是指在不失真條件下，將功放音量調至最大時，功放所能輸出的最大音樂功率。

　　額定輸出功率額定輸出功率：當諧波失真度為10%時的平均輸出功率。也稱做最大有用功率。通常來說，峰值功率大于音樂功率，音樂功率大于額定功率，一般的講峰值功率是額定功率的5--8倍。

　　頻率響應頻率響應：表示功放的頻率范圍，和頻率范圍內的不均勻度。頻響曲線的平直與否一般用分貝（db）表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20Hz--20KHZ正負1db.這個范圍越寬越好。一些極品功放的頻響已經做到0--100KHZ。

　　失真度失真度：理想的功放應該是把輸入的訊號放大后，毫無改變的忠實還原出來。但是由于各種原因經功放放大后的信號與輸入信號相比較，往往產生了不同程度的畸變，這個畸變就是失真。用百分比表示，其數值越小越好。HI-FI功放的總失真在0.03%--0.05%之間。功放的失真有諧波失真，互調失真，交叉失真，削波失真，瞬態失真，瞬態互調失真等。

　　信噪比信噪比：是指信號電平與功放輸出的各種噪聲電平之比，用db表示，這個數值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

　　輸出阻抗輸出阻抗：對揚聲器所呈現的等效內阻，稱做輸出阻抗

　　功放的工作原理

　　功放的工作原理其實很簡單，就是將音源播放的各種聲音信號進行放大，以推動音箱發出聲音。我們以常見的D類功放工作原理來詳細解說：

　　D類功放是放大元件處于開關工作狀態的一種放大模式。無信號輸入時放大器處于截止狀態，不耗電。工作時，靠輸入信號讓晶體管進入飽和狀態，晶體管相當于一個接通的開關，把電源與負載直接接通。理想晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電，實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種耗電只與管子的特性有關，而與信號輸出的大小無關，所以特別有利于超大功率的場合。在理想情況下，D類功放的效率為100%，B類功放的效率為78.5%，A類功放的效率才50%或25%（按負載方式而定）。

　　D類功放實際上只具有開關功能，早期僅用于繼電器和電機等執行元件的開關控制電路中。然而，開關功能（也就是產生數字信號的功能）隨著數字音頻技術研究的不斷深入，用與Hi-Fi音頻放大的道路卻日益暢通。20世紀60年代，設計人員開始研究D類功放用于音頻的放大技術，70年代Bose公司就開始生產D類汽車功放。一方面汽車用蓄電池供電需要更高的效率，另一方面空間小無法放入有大散熱板結構的功放，兩者都希望有D類這樣高效的放大器來放大音頻信號。其中關鍵的一步就是對音頻信號的調制。

　　圖1是D類功放的基本結構，可分為三個部分：

　　第一部分為調制器，最簡單的只需用一只運放構成比較器即可完成。把原始音頻信號加上一定直流偏置后放在運放的正輸入端，另通過自激振蕩生成一個三角形波加到運放的負輸入端。當正端上的電位高于負端三角波電位時，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號為零、直流偏置三角波峰值的1/2，則比較器輸出的高低電平持續的時間一樣，輸出就是一個占空比為1：1的方波。當有音頻信號輸入時，正半周期間，比較器輸出高電平的時間比低電平長，方波的占空比大于1：1；負半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號幅度高于三角波幅度的時間卻大為減少，方波占空比小于1：1。這樣，比較器輸出的波形就是一個脈沖寬度被音頻信號幅度調制后的波形，稱為PWM（PulseWidthModulation脈寬調制）或PDM波形。音頻信息被調制到脈沖波形中。

　　第二部分就是D類功放，這是一個脈沖控制的大電流開關放大器，把比較器輸出的PWM信號變成高電壓、大電流的大功率PWM信號。能夠輸出的最大功率有負載、電源電壓和晶體管允許流過的電流來決定。

　　第三部分需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來。方法很簡單，只需要用一個低通濾波器。但由于此時電流很大，RC結構的低通濾波器電阻會耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當占空比大于1：1的脈沖到來時，C的充電時間大于放電時間，輸出電平上升；窄脈沖到來時，放電時間長，輸出電平下降，正好與原音頻信號的幅度變化相一致，所以原音頻信號被恢復出來，見圖2。

　　D類功放設計考慮的角度與AB類功放完全不同。此時功放管的線性已沒有太大意義，更重要的開關響應和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開關響應要好。另外，整機的效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以，飽和管壓降小不但效率高，功放管的散熱結構也能得到簡化。若干年前，這種高頻大功率管的價格昂貴，在一定程度上限制了D類功放的發展。現在小電流控制大電流的MOSFET已普遍運用于工業領域，特別是近年來UHCMOSFET已在Hi-Fi功放上應用，器件的障礙已經消除。

　　調制電路也是D類功放的一個特殊環節。要把20KHz以下的音頻調制成PWM信號，三角波的頻率至少要達到200KHz。頻率過低達到同樣要求的THD標準，對無源LC低通濾波器的元件要求就高，結構復雜。頻率高，輸出波形的鋸齒小，更加接近原波形，THD小，而且可以用低數值、小體積和精度要求相對差一些的電感和電容來制成濾波器，造價相應降低。但此時晶體管的開關損耗會隨頻率上升而上升，無源器件中的高頻損耗、謝頻的取膚效應都會使整機效率下降。更高的調制頻率還會出現射頻干擾，所以調制頻率也不能高于1MHz。

　　同時，三角波形的形狀、頻率的準確性和時鐘信號的抖晃都會影響到以后復原的信號與原信號不同而產生失真。所以要實現高保真，出現了很多與數字音響保真相同的考慮。

　　還有一個與音質有很大關系的因數就是位于驅動輸出與負載之間的無源濾波器。該低通濾波器工作在大電流下，負載就是音箱。嚴格地講，設計時應把音箱阻抗的變化一起考慮進去，但作為一個功放產品指定音箱是行不通的，所以D類功放與音箱的搭配中更有發燒友馳騁的天地。

　　功放的作用

　　功放的作用就是把來自音源或前級放大器的弱信號放大，推動音箱放聲。一套良好的音響系統功放的作用功不可沒。

　　功放，是各類音響器材中最大的一個家族，其作用主要是將音源器材輸入的較微弱信號進行放大后，產生足夠大的電流去推動揚聲器進行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動態以及不同的使用范圍和控制調節功能，不同的功放在內部的信號處理、線路設計和生產工藝上也各不相同。