淺談HI END 音響diy

Ryan

聽優美的音樂一直是我的最愛, 不過要聽到百萬級音響確是很傷荷包, 對一個以上班維持家計的我是一個沉重負擔, diy只要原廠進口喇叭1/5價就可以擁有相當高品質的喇叭系統.
從高中起就常在diy音響, 不過那時的電子能力只能玩套件, 之後陸陸續續diy前/後極放大到最終的2路電子分音, 玩掉不少錢, 最後放棄diy放大器, 放大器diy要到好的音質是不容易的, 改買有錢人升級後不想要的中階2手放大器, 價格是市價除以3.
整個音響系統對音質的比例放大器佔40%喇叭佔60%, 最後鎖定diy喇叭, 喇叭箱形式是有很多種的, 每一種我都有diy過, 以下介紹各種不同設計的喇叭箱與喇叭組合, 與特色.
1.密閉式
2.氣墊式
3.反射式
4.傳輸線式(迷宮型)
喇叭組合
1.全音域喇叭
2.2路式喇叭
3.3路式喇叭
簡單敘述一下喇叭發声原理, 喇叭有磁鐵音圈紙盆3個主要元件組合, 當我們拿一顆1.5V的乾電池正極接喇叭正極電池負極接喇叭負極, 這時喇叭紙盆是往前凸, 如反接電池啦叭是往後縮, 這是直流電情形, 當接上音源(是屬時時刻刻在變化的交流電)這時喇叭就前後震動了, 振膜前面輻射出的聲音與振膜後面輻射出的聲音相位正好相反180度, 如果前後聲波互相混和聲音會被消弱許多, 這就是為何需要音箱將喇叭單體前後聲音封住的原因了. 就算是百萬喇叭沒有音箱那聲音就會是不堪入耳.

本主題佔的篇幅會很大, 我會分數天寫完, 下午要去當農夫了, 晚上再繼續.

Ryan

分音器
理想上喇叭是全音域最佳選擇, 可是全世界技術上最好的全音域喇叭還是會有低音不夠低高音不夠高且少有大的承受功率問題, 但卻也是問題最單純, 因為多音路喇叭會因加入分音器後增加LC被動元件的插入損失(insertion loss) 與相位偏移等問題.
分音器會有以下型式設計
1. 6db/oct(對交叉頻率每2倍頻衰減6db)     一階分音器
2. 12db/oct(對交叉頻率每2倍頻衰減12db) 二階分音器
3. 18db/oct(對交叉頻率每2倍頻衰減18db) 三階分音器

其中一階分音器分頻點最大相位移90度, 二階分音器分頻點最大相位移180度,
其中三階分音器針對以上相移問題改進, 分頻點相位由180度又反轉到0度, 看似
解決相位問題, 其實不然, 例如分頻點設在3khz, 在分頻點3khz那一點相位是沒相位差
但3khz以外頻率依舊相移嚴重, 只有解決分頻點那一個點的相位問題, 其他聲音相位問題
一點也沒解決.
相位問題是什麼呢? 就是波峯波谷不同程度的互相抵銷, 也就是某些聲音會凸顯而有些聲音又會陷落, 對聲音的解析度乾淨度會較差些.
以上對喇叭箱/喇叭/分音器有一些初淺說明.

alpha

鼓掌.........
2home 上的各家高手真多,喇叭的DIY一直是我不敢碰觸的領域,一直以來只有對擴大機的DIY接觸較深,音源的部份也只能換換OP和交聯電容或是加個 DC SERVO,幾年前為了加裝真空管的BUFFER,搞壞了一台CD951,從此就很少打開機器的蓋子了
看你照片中的多音路落地喇叭真是羨慕,我所擁有過的喇叭最大也不過 6.5吋,一直沒機會試試10吋以上的系統,也許年紀大了對高音的聽覺退化了,所使用的喇叭都是偏向低音不足的系統,目前服役中的喇叭是2.5吋的全音域喇叭,音箱式傳輸式的,低音鬆鬆扁扁的,但是對於偏向旋樂器的我來說已經夠了
目前服役中的擴大機都是真空管的機器,線路都是抄銘機的線路,再依個人偏好調整一些電容的數值,取其速度快的優點,其實全音域喇叭的好處就是不需要分音器,少個吃功率的元件,後級就不需要太大的功率,1W就很夠用了,不過稿真空管的機器還真的有些危險,曾經為了玩2A3,被未完全放電的高壓電容電得跳起來,後來那ㄧ堆零件全部便宜賣給網友了

接下來,搬個椅子當觀眾

Ryan

補充說明各種喇叭箱的特性.
1.密閉式喇叭-----純粹只是將喇叭單體背後聲音隔開, 聲音接近氣墊式.
2.氣墊式喇叭-----將喇叭單體背後聲音完全封死且不透氣, 有如空氣彈簧般,低頻單薄些.
3.反射式喇叭-----喇叭箱前面或後面或底下挖個洞加導管延遲背後聲音時間將低音倒到前面增加低音感.聲音混濁些.
4.迷宮型喇叭-----反射式的一種, 針對反射式喇叭改良, 將喇叭箱內部利用木板摺疊增加導管長度, 其導管長度是想要的最低低頻頻率的1/4波長.
5.被動輻射式----針對反射式改良, 喇叭箱除了主喇叭外加裝一個沒有磁鐵與音圈只有紙盆的假喇叭, 利用假喇叭共振增強低音, 卻沒有相位移問題.

以上 反射式喇叭/ 迷宮型喇叭皆有相位偏移問題, 因為只能設計想要增加低頻的那一點頻率增加能量, 聲音不只有單一點頻率, 在設計點以外反相聲音因導管引到前面, 造成中低頻混濁, 且用在真空管機上低頻會有嚴重延遲.

finhisky

令人羨慕~~

不知還要等多久才能
坐在農舍前面的草皮看著海聽音樂

Ryan

令人羨慕~~

不知還要等多久才能
坐在農舍前面的草皮看著海聽音樂
finhisky 發表於 2009-11-1 21:13

很美好的想像畫面, 我是一直在期待一邊做農作一邊聽悅耳的音樂.
finhisky 加油! 你一定可以找到你心目中各條件適宜的理想寶地.

Ryan

以上對喇叭各個元件有個了解之後, 再來就是整個喇叭系統的設計.
我很講究相位問題, 我所以選最小相位移方式設計.

喇叭箱規格
被動輻射式
喇叭設計有136公分高, 內部隔成上下喇叭箱, 上喇叭箱(長寬高52*33*68)裝2顆7吋中低音喇叭2支高音喇叭, 下喇叭箱52*33*68裝一顆八吋低音喇叭一顆10吋被動輻射式, 內部容積89L*2
.
分音器
2路式採6db/oct 一階分音設計 (最小相位移), 雖有分頻點斜率不夠陡問題, 但這只是選擇的問題.
如何選擇喇叭箱容積
在上圖8吋喇叭8k516規格中有廠商提供的容積選擇表, 在closed box damping 這欄我選擇0.5, 相對應的volume(L)與cut off frequency (-3db)各為63.3L與68Hz.
因為須扣掉喇叭單體+吸音棉+分音器所佔用內部體積, 為補償佔用體積與增加一顆10吋被動式喇叭所以最後喇叭箱容積設計成89L.
另外被動輻射式喇叭箱非常注重密閉性, 喇叭箱內部四周需用白膠確實塗上防止漏氣, 最好鎖上喇叭後四周也塗白膠更能增加密閉性, 試驗密閉性如何就是用手壓喇叭紙盆放開後會慢慢彈回, 這樣密閉性就很好.
最後就是塞滿吸音棉, 我塞的非常紮實, 紮實到手無法探箱內四周, 塞吸音棉目的就是要防止駐波而產生不平衡的聲音.

Ryan

再來就是分音器設計
首重分頻點的決定, 看上圖7吋声譜, 其中間頻段是非常平整, 從130hz~3.5khz音壓落在92~94db之間, 在5khz 音壓還有90db, 高音喇叭分頻點決定設在5-6khz.
7吋喇叭利用本身高頻自然衰落不加電感做分音.
8吋喇叭補償7吋喇叭在100Hz以下開始衰落, 尤其7吋喇叭在50Hz以下衰落速度很快,
在30Hz時剩下69db, 8吋喇叭還有接近72db.

下面有2個公式計算L/C 電容感抗的數值.
高音喇叭Cx=1/ 2兀fcRo=1/(6.2824*6000hz*8ohm)=3.31uf *其實應該設在5000khz=3.9uf
8吋喇叭Lx=Ro/2兀fc=8ohm/(6.2824*100hz)=12.7mH(100Hz以下通過,濾掉100Hz以上頻率)

另外2顆7吋喇叭在4400khz地方有一小塊聲音攏起, 實際聽起來結果有點斥耳, 決定濾掉此一頻率, Lx=Ro/2兀fc=8ohm/(6.2824*4400hz)=0.29mH
在經過幾次試聽調整之後, 發現只要最上面那顆7吋串接一顆0.29mH就可以, 如2顆都串接此一電感歌聲較無飽足感.

喇叭設計已經全部完成, 經過一再試聽與到店家試聽比較其他HI END 喇叭結果我是非常滿意, 真是法國第一品牌FOCAL喇叭真非浪得虛名.

Ryan

介紹一下整個音響系統所有費用.
PIONEER DVD PLAYER                                            DV535K       10000.
ROGERS PRE-AMPLIFIER                                        RS52             30000                           (2手價)
AUDIO RESEARCH POWER AMPLIFIER               D240             30000  (接7吋喇叭)   (2手價)
AUDIO RESEARCH POWER AMPLIFIER               D240             30000  (接8吋喇叭)   (2手價)
FOCAL TWEETER SPEAKER    *4PCS                    T120K           14000                           (8成新)
FOCAL 7”WOOFER SPEAKER  *4PCS                    7K011DBL    28000
FOCAL 8”WOOFER SPEAKER  *2PCS                    8K516            18000
SPEAKER BOX                            *2PCS                                           16000
SPONGE FILTER                                                                                3000
SPEAKER WIRE / CABLE WIRE                                                     30000
TOTAL                                                                                           209000

Ryan

鼓掌.........
2home 上的各家高手真多,喇叭的DIY一直是我不敢碰觸的領域,一直以來只有對擴大機的DIY接觸較深,音源的部份也只能換換OP和交聯電容或是加個 DC SERVO,幾年前為了加裝真空管的BUFFER,搞壞了一台CD951,從 ...
alpha 發表於 2009-11-1 20:47

看來alpha 也是巷子內喔,
我先前也玩過真空管, 也玩壞2台 , 最後還是放棄聽真空管, 真空管聲音真的很柔順, 但其因交聯變壓器會產生低頻聲音延遲, 有些低頻音樂甚至可以聽到2次bass.
想要聽大動態時也會力有未逮, 聽起來真的是斯斯文文人的.
晶體機只要與喇叭搭配好聲音也可以柔和順暢, 不過那都很名貴的機器.