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[发烧DIY] 5寸混合式两分频静电书架音箱制作

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youzuokkll 发表于 2019-5-17 16:41:28 |阅读模式 |复制链接

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书架音箱箱体的设计制作


  本音箱是由自制3×7寸方形静电高音扬声器单元加上5寸惠威D5低音扬声器构成,箱体设计为两分频高低音单元整体结构。

  由于静电高音扬声器前后均有发声,故高音单元的箱体后部设计为直通形式,让静电高音背后的声波经墙体反射到听音区,这种360度的传音方式,在音场包围感和空间感上明显优于传统音箱。
  低音部分则设计为背负号角式,由一个约2.2升(除去内置的升压变压器、高压静电发生器和分频电路板所占体积)的小型低音共鸣腔体加上总长1.35米的抛物线号角通道组成。



  腔体内的空气质量少,能让低音单元获得更快的瞬态、更多的中频密度,并且没有箱声;而单元后部的声波经过号角通道的延伸,能达到低于50Hz的低频下限,小箱体大动态,完全满足的中小编制交响乐的重放。箱体整体尺寸高52cm、宽24cm、厚30cm。



  背负号角式箱体结构复杂,传统的手工方式无法生产。本音箱全部的板材都是经电脑CNC雕刻再组合拼装而成,使产品工艺有很好的一致性,非常适合标准化量产。在保证其良好谐振性的条件下,箱体的面板、侧板、顶板均采用高档橡木板,并可喷涂各种有色漆,使音箱的外观档次、品位进一步提高。

自制静电高音扬声器简介  静电高音扬声器是由前后开孔的两片导电信号极板,加上中间一张绷紧的0.0005mm厚的聚苯乙烯加涂层振膜和高强度碳纤维塑料混合材料的支撑框架组成。先由充电电路,让振膜上充满静电荷,再将高压音频信号加在信号极板上产生交变的电场,振膜上静电荷在交变电场中受电场力推动,使得振膜随着音频信号前后振动,驱动空气而发声。由于超薄的振膜质量仅为传统球顶高音振膜的1/50甚至更轻,并且是全体振膜平面受同相位力驱动,几乎没有惰性失真、能量残留、分割震动,又是推挽结构,很容易做到小于0.5%的失真。这些先天优势使其具有传统球顶高音扬声器无可比拟的瞬态响应、透明度、解析力和失真度。
  所以在听感上,静电音箱的高频不象传统音箱那样很容易分辨出高频的左右两个发音点,初听者往往不习惯,等几首乐器听下来,才能感受到静电音箱的高中低频是随着整个音场扑面而来,基本感觉不到音箱的摆放位置。静电扬声器的声衰减系数很小,对听音区的皇帝位要求不是非常挑剔(全频静电音箱更为明显)。
  由于静电扬声器都有一个最大输入电压限制,一般都高达3000V左右。当电压增加到一定程度,信号极板与振膜之间就会产生放电现象甚至被击穿,容易损伤单元。故在参考国外一些类似静电单元相同承受功率的基础上,经过多次试验,我们将单元的极板与振膜间距设计减小了1/3 ,从而得到效率更高、失真更小、反应速度更快也更容易驱动的静电高音扬声器。
  目前市场上的国外品牌静电音箱大都采用110V~220V交流供电,存在一定的安全隐患。本音箱采用了安全的12V直流供电,其消耗功率不足2瓦。经振荡、放大、升压电路,配合高效设计的静电高音单元,完全满足对振膜能量补充的需求,这样从源头上确保了音箱的使用安全。   
  早期静电单元的振膜寿命不高,受使用环境的温湿度影响大,一般使用五年就需要更换。要根本上解决这个问题,必须在单元的两个极板、振膜上,喷涂了温度、湿度阻隔层和绝缘阻断层,进行了表面防护处理,使得其受环境影响更小,更加耐用。我们第一代开发的静电单元样品,已经正常工作六年仍完好如初。另外,根据南北方地区气候的差异,我们把静电单元的高压配置分为两种:以较低的极板电压配较高的静电电压,以解决南方地区空气湿度大的问题;反之,配置为高极板电压配中等电压的静电发生器则能适应北方干燥的气候。解决了音箱在不同地区的使用问题。
低音扬声器的选配  由于静电高音扬声器的瞬态极高,市场上很难找到与其匹配的低音单元,只有进口的丹拿、魔雷等有部分5寸左右的小口径单元能达到指标。鉴于成本的考虑,在国内的扬声器市场上,我们选择了惠威D5低音扬声器。该单元灵敏度为83db,与静电高音单元相同;75mm特大音圈,将振动能量快速均匀地传播到振膜上,配合窄橡皮边悬挂的短冲程,其瞬态反映接近静电单元;加上适当的分频网络、配合特别的箱体结构,使音箱整体的表现比较平衡,基本没有低音滞后的现象。
音箱整体听感  本音箱音质真实自然、纯正准确、没有多余的声染、没有所谓的个性。速度反应快、微弱细节多;音场宽广、深远,舞台结像感很好。特别是现场的还原能力和重播乐器的真实质感,是使用球顶高音扬声器的传统音箱少有的,就算一些天价的品牌音箱也很难做到。重播蔡琴各个年龄段录制的歌曲,嗓音很容易区分出来。纤细的高频丝丝入扣,毫无毛刺感,非常耐听;淳厚圆润的中频,密度饱满,演唱者的感情清晰易见;低音单元在背负号角箱体中表现也非常强劲,低频的动态和下潜深度远远超出传统的5寸倒相式书架音箱。Romens罗曼士5寸混合型静电音箱利用了静电扬声器的优势,达到了声音真实、平衡、纯净、无染的忠实还原——这就是hifi的真谛。
小结  到目前为止,静电扬声器已经60岁了,其工作原理并非复杂,由于制作难度和驱动难度都比较大,市场上国外品牌又都是天价,一直很难普及。如何做高静电扬声器的灵敏度也是个世界难题,虽然普通50瓦的功放就能推响,但很难推好;需要100瓦以上高瞬态大电流、无大环路反馈电路的放大器或者大功率的胆机来推动,可以说静电音箱是玩功放的音箱。这也是前几年国内上过一些静电扬声器项目胎死腹中的原因之一。
  从静电扬声器的先天优势来看,静电音箱比起传统音箱的优越性是非常明显的。相信在数码科技日新月异的发展下,由国产的混合型静电音箱和全频静电音箱、以及高瞬态大电流无反馈电路功放,将打破天价进口品牌的垄断,逐步走进普通爱乐者之家。
音箱基本参数● 频率响应:50Hz~22KHz
● 灵敏度:83db/1w/1m(4m测量)
● 阻抗:一般8Ω  变动阻抗:4-20Ω
● 音乐功率:50/120W
● 输入电源:DC12V,200mA
● 分频点频率:1800Hz  
● 箱体尺寸:520(高)x300(深)x240(宽)mm
● 音箱重量:约30Kg/对
发表于 2019-6-17 12:35:59
高手的技术贴,适合动手能力强的人,谢谢分享。
发表于 2019-6-17 13:17:50
楼主真厉害!DIY音箱!不是一般人可以制作的!
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