本期利用早些年在HIFIDIY论坛风靡一时的音箱设计制作软件lspCAD
(中文翻译:老色批计算机辅助设计软件)
制作一对二分频5.5寸音箱
闲话不多说直接开始制作吧!
本文内容由b站up主曹大辉倾情制作,严禁未经许可转载,私自转载的不要让我逮到啊,小逼崽痣,逮到有你好果汁吃的!
一. 扬声器选型
1.1 高音选型
高音选择威发早些年给EV制作的XT25SG60-04
独特的子弹头结构使其高频最高可至40kHz,并且拥有很低的三次谐波失真,配以优秀的后腔体设计,谐振峰在550Hz左右,可惜已停产
由于其结构设计原因,实际振动面积并没有传统25mm音圈高音的大,虽然其谐振频率很低,但还是建议分频点不要低于2.5kHz
1.2 中低音选型
中低音选用PEERLESS早些年为加拿大PSB定制的5.5寸中低音P830911,4欧姆版本
铝金属相位锥,KAPTON材料音圈骨架,纸基玻璃纤维三明治结构振盆,上铜下铝双短路环设计,代表着PEERLESS设计的最高标准,可惜已停产
二. 箱体设计
箱体设计分为净容积设计和面板尺寸设计,倒向箱还要确定倒向管长度以及直径,目的是获得良好的低频相应曲线和低的高音障板衍射
2.1 箱体容积
2.1.1 确定T/S参数
箱体容积取决于低音单元的T/S参数,T/S参数可以用speakerworkshop自测,如果购买的单元本身自带,可以直接用也可自测(最好自测)
好在PEERLESS的这款喇叭虽然已停产,但参数信息还保留在官网,这里偷个懒直接用了
后面有我偷懒的后果嘤嘤嘤
2.1.2 确定容积
打开我们的主角lspCAD,在新建里选择音箱,音箱选择倒向箱,在扬声器编辑器中把T/S参数输入进去,底下有个别参数缺少没事,点击计算不可见域就行
完事后打开两个窗口,一个是SPL窗口看低频段频响曲线,还有个阻抗窗口看阻抗曲线,通过调整箱体容积和倒向管长度以及横截面积来达到设计需求
频响曲线一般选择调平
阻抗曲线两峰高度不要差距过大
最后调整结果为箱净容积为9L,倒向管长度为12cm,直径5cm,端口调谐60Hz左右
2.2 面板尺寸
音箱面板的大小尺寸对低音的障板跌落效应有影响,对高音的障板衍射也有影响,我没法对这两个效应进行实验,因为我没箱子,但可以通过软件仿真
这里利用了HIFIDIY论坛版主推荐的小工具,对低音障板跌落进行模拟
这个跌落曲线之后在lspCAD上实测低音频响曲线时会用到,lspCAD也有对频响曲线的障板跌落模拟,使用方法是把-2db对应的频率填入,lspcad会自动把低音频响曲线跌落后的结果计算出来,这里用工具模拟曲线得到-2db是频率为435Hz,到时候直接填入里即可
至于高音的衍射模拟这里就不弄了,降低高音衍射操作方法无非就是面板四周倒角,可我这个箱子面板太小,再倒角防尘网都装不上了,以后设计6.5寸箱子时再考虑
三. 箱体制作
箱体面板用25mm厚密度板,其余20mm,箱体内部空间比较小,加强筋就算了,把箱体壁整厚点得了,切割打孔的活直接交给X宝即可
粘合箱体用白乳胶,固定用扎带,干就完了!奥利给!
你可能会有疑问,为什么不让卖家给你粘好然后贴木皮,其实我本来就这打算,可由于疫情,工人太少,可定制需求又大,如果代粘工期太长,只能临时取消代粘服务而不是因为手工费太特么贵了
达瓦里氏!至此我们的音箱喇叭选型和箱体设计部分就已经圆满完成了,下一阶段我们要开展音箱里最具价值也最具难度其实不难的音箱分频器设计工作!
革命尚未成功 同志仍需努力
四. 单元频响和阻抗曲线的测量
这里利用lspCAD自带的justmls进行测量,由于当时测量时没有保留测量过程截图,所以这节就先省略了,具体可以去HIFIDIY论坛查阅相关帖子,里面写得很详细,大致过程就是利用测试套件测高低音的频响曲线和阻抗曲线,其中要得到完整的低频响应曲线需要远近分别测量和拼接、倒向管频响曲线合成以及障板跌落模拟等步骤
要说与教程最大的不同也就是win10和win11这类新系统与win7和XP这类老系统的设置,还有一些测量的经验,相位对齐的操作细节等,这些视这期专栏的反响如何,如果好的话,那可以在下一次制作音箱时细说这一过程
五. 分频器设计与制作
分频器被誉为音箱工作的大脑、发声的灵魂,良好的分频器设计可以化腐朽为神奇,让价格平平的单元也能发出中规中矩的声音,但由于其设计需要专业的测量工具和测试环境,门槛太高导致很多爱好者望而却步,不过现在有了lspCAD自带的justmls测试工具,只需简单的搭建测试平台,在家就可以测量,并且精度还不低,满足业余音箱diy需求
5.1 测量结果分析
之前也说了测量过程省略了,但测量结果少不了
图中红色就是高音频响曲线,蓝色为低音频响曲线(没有加倒向管曲线),500Hz那个峰是拼接是相位对的有点不准,有点跳相位,小问题对整体设计无影响
从上面这个曲线可以看出这两个曲线在2000Hz都有个大坑,在1000Hz都有点鼓包,这惊人的巧合就是典型的障板衍射和测量环境对测量结果的影响,justmls的测量信号功率不大,小信号非常容易因障板衍射和测试环境的反射的影响而出现各种奇怪的峰谷,如果在大房子测量效果会好很多,要是能在消音室用大信号扫频测量那就无敌了,咱这条件属实没有大房子、消音室和牛逼轰轰的设备,那怎么办呢
只要思想不滑坡 困难办法总比办法困难多
办法就是用justmls的平滑处理进行,去除小峰小谷,大峰大谷咋办呢,你就默认那地方是平的(其实本来也是平的),设计分频器调整时不要去管他,不要刻意过分地调整这些峰谷,添加不必要的补偿会造成相位的混乱,越调越乱最后箱子做出来声音不自然
5.2 设计分频电路
这一节我是想了半天也不知道咋写,这玩意儿有点只可意会不可言传的意味,没有专门的公式套用,只有一个目的——获得平直的频响曲线、平坦的阻抗曲线和平滑的相位曲线,至于群延迟啊、瀑布图啊、离轴响应啊等等之类的暂时没那条件测量,这也是业余diy很难和丹拿、真力、宝华这些大厂相抗衡的很重要的原因之一,一句话总结就是 臣妾做不到啊
但咱业余可以买好点的喇叭弥补弥补,厂箱由于设计成本、运营成本摆在那呢,单元好的箱子价格肯定是很高的,咱可以搞点好单元,把钱花在刀刃上,但前提必须是正品,不然就是把钱花在刀背上,不,刀把上
市面上卖假喇叭的贼多 请注意甄别
5.3 设计结果
设计过程是没了但结果有的,不提供分频器数值,防止有人随便套用,因为不同的单元不同的箱体的分频器设计是不同的,随便找个分频器接上,好声的可能性几乎为零,回头你莫名其妙过来把我一顿臭骂说装上我设计的分频器声音一坨屎,我竟无言以对
典型的二阶分频加一个陷波电路抑制一下二阶分频后800Hz附近的一个鼓包
三阶分频加一个LR并联电路抑制一下上翘,顺便补偿一下相位,美汁汁!
2000Hz那个谷之前说明过了,实际听下来并没有感觉在2000Hz有那么深的谷
可以看到有个峰矮了,说明箱体设计还是大了点,可能会造成低音散没有力度,4欧版本的P830911可能q值还是没8欧的大,这就是偷懒的后果,同时也是业余玩家的痛,大厂研发时可以多设计几款箱子试验,总有一款适合你,不过可以往里塞砖减少净容积,我这就不塞了,再塞分频器放不下了,实际听下来并没有觉得有低音少力度的缺点,反还多了几分宽松,因祸得福了属于是
500Hz有点跳相位前面已经说明了,无伤大雅,可以看到分频点附近相位曲线过渡平滑
还有一种判断相位对接是否良好的方法
反接其中一个喇叭会出现一个如图所示的深谷,谷越深说明相位对得越齐,我这深不见底属实有点夸张,其实必要这么深,差不多-40db就行,同时也能看出分频点在2.7kHz左右
5.4 制作分频器
电路简单,直接搭就完事了,同样不提供数值,望理解
电阻 高音主通路选用无感绕线电阻,低音旁路选用大功率无感水泥电阻
电感 高音全部采用0.6mm线径空芯电感,低音主通路选用1mm线径空芯电感,旁路选用0.8mm线径铁芯电感
电容 高音全部采用本尼克的XPP无极电容,低音旁路选用本尼克的无极电解电容
至此音箱的设计建造工作就基本完成了,剩下的就是组装和调整吸音棉的多少的事了,至于好不好听就交给耳朵判别
总 结
这对音箱构思及制作大概花费一个月时间,成本大概在1200元左右,总体设计基本符合高保真音箱设计要求,频响大概在20k~60Hz(±3db),灵敏度大概为88db
实际听音感受嘛,PEERLESS的单元素质还是相当不错的,中音清晰明了,毕竟是纸基三明治盆,还是有一点温暖的感觉,听玉置浩二太有内味了,那句さようなら一出来,我的心在那一刻确实滴融化力,我爸妈则天天吵着让我放降央卓玛的《卓玛》,听女中音是一绝
这个高音着重讲一下,我虽然啥歌都听,但小提琴和钢琴以及交响听的还是少点,现在我收藏夹里全是小提琴钢琴交响,没事搞两段,神清气爽,以前总觉得那些土豪弄对天价箱子天天整提琴钢琴交响的纯粹是为了装B,现在算是多少理解了点,这个高音可以将高音细节表现得淋漓尽致,并且在听人发出“嘶、呲”这些气声时竟没有一丝刺耳感,长时间听音不会让人觉得烦躁,属实难能可贵
至于低音,我原本以为5.5寸的喇叭,57Hz(-3db)的下潜可能会有些低音不足,事实证明我有点瞧它不起了,播放赵聪的《春江花月夜》时,开始声音稍微开大点听琵琶,结果低音一出我房间的柜门被震得乱抖,吓得我赶紧关小音量,啊!我柜子动了!呃...我不听了!生怕邻居上来刀了我
缺点肯定也是有的,后倒向式设计离墙必须有一定距离,否则低音轰头,左边靠墙意味着中低频比右边要更突兀,这一切都表明当初把这对箱子当作近场监听箱还是过于草率了,大材小用了属于是,桌面还是4寸的前倒向式或密闭箱更吃得开,之后可能会专门设计一款4寸桌面监听音箱
下 期 预 告
同样的金属铝相位锥,同样的KAPTON音圈骨架,同样的纸基玻璃纤维三明治振盆,同样的上铜下铝双短路环设计,没错!它就是PEERLESS P830911的大哥P830997,6.5寸中低音单元,没错我又要说那句话啦,可惜已停产
暂时没想好搭配什么高音,觉得老董的铍高音不错,想支持一下国货
敬请期待!
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