自從迷上自己裝以來,過關斬將完成了不少的製作,由SF-101、SF-107到PRO序列的前級。PRO系列中的212最為迷人,我做過4片,在其他人(不會製作擴大機的人)手中視為珍品,後級也做了好幾台。但是對於影響音色最大的揚聲器卻一直不敢嘗試製作。主要原因是不知道該如何著手,也不知道如何掌握控制因數,如果貿然下手,很可能會弄得什麼都不像。而音技在這方面的製作並不多見,資料很散。最近為了要在寢室做一對揚聲器,找了不少的資料來看,主要是SMALL的LOUDSPEAKER IN CLOSED BOX及VENTED-BOX SPEAKER SYSTEM,另外有THIELE的LOUDSPEAKER IN VENTED BOXES。在製作之後,寫下此過程報告,以供各位同時參考,使大家都能有一對親手製作的珍品。
在67期音技中,甘棣談到他的THETA-6S製作,內容精彩。而且完成的水準直追ROGERS,令人十分羨慕,也由此領悟,在事前的週全準備及詳細的計畫,將會得到極有價值的經驗與結果。有心製作揚聲器的同好請詳細閱讀,對你的製作將會有幫助的。
一、 基本要求
我希望做一對迷你型的揚聲器,音色要細膩、清晰、稍微開朗些。而且將成為3D系統的第一步,所以低頻響應並不苛求,只要能低於100Hz即可;整體表現要能適應種音樂。尺寸上要放在書架上,因此高度要少於32公分,深度要少於25公分,寬度比較沒有關係。以上是我的基本要求,當然最重要的是音色一定要對胃口。
二、 單體選擇
前面的要求,可做為選擇單體的依據。市面上的單體種類很多,我比較偏愛歐洲貨,主要是歐洲貨比較具有音樂性。有許多歐洲貨都是用AUDAX的單體,知名者如SPENDOR的SA系列,甘棣也是採用AUDAX。其他的產品,我比較不瞭解,我想這次製作就採用AUDAX,以後或許會用PEERLESS。
下一步是選二個適用的單體。低音有HD13B25H2C12及HD13B25J2C12,其主要差別是H的QTS較低,J的QTS較高。低的QTS在相同的VAS時,VB會小一些,而且QTS的DAMPING較好,缺點是fc比較高而f3也高,即低頻較不低沉。如果不打算做3D,則以J較優。我在難以取捨間選擇了H,只因為甘棣用這支,而且那個大磁鐵非常誘人。AUDAX的高音有很多,其中最好的是HD13D34H,磁鐵和HD13B25H一樣大,當然價格也最高,先不考慮。TW 74A是一只超高音,分頻點要高於5KHz,不太適合。HD10AV25是高效率的單體,和HD13B25H不易配合,最適用的是HD12X9D25。拿到單體時,覺得振膜很美觀,好像絲做的,給人很細緻的感覺,希望音色也是這麼細緻。
三、 分頻器的設計
單體選得這麼好,分頻器若不仔細做,還是白搭。以我所知道的情況,美國的系統以二階最常見,有些便宜的貨品只有一個電容和一顆電阻。而歐洲的系統,稍微考究些的都是三階分頻,這一點就造成他們音色細膩的特色,所以一般Hi-Fi以歐洲的揚聲器較適合聽古典音樂,而美國的產品聽ROCK較富衝擊性。我聽的音樂是古典小品、POP及ROCK的抒情曲,所以歐洲的做法比較適合我。
基本上,我決定使用3階分頻,接下來是選擇分頻點。以2音路來說,一般均在1.5KHz到3KHz間選分頻點,這樣的分頻點,二個單體各負責4個八度音,比較合理。另外,單體的特性也是重要的參數。事實上,單體和分頻器應該是一體的,每一個單體都有其特殊的要求,依其特性方能設計出天衣無縫的搭配。我想出一個方法,來求得所需的分頻點。首先要先知道:高頻部分和低頻部分的聲平輸出半功率點(-3dB點)需要重合,此點即系統的分頻點,在此稱為XOF。然後,依下列步驟進行:
1.參考單體的頻率響應圖(圖1、圖2)。
2.各取一條平直的響應曲線,
3.在HD13B25H上仔細看,在1.500Hz以後開始升升降降,尤其是3000以後不平坦且開始有明顯的指向性(二條響應線,一條是軸上響應,一條是離軸30度響應。)。而1.500Hz時是3dB升起,若以此點為低通濾波器的-3dB點稱為XOP,則1.500Hz的響應會平直,而整體的-3dB點(以第2項的參考線為準)將成為2.000Hz,及XOP。
4.高頻部分的整體-3dB點應該也是XOF 2.000Hz,參考HD12X9D25的響應圖,若以2.000Hz為高通濾波器的-3dB點,則總體響應在此點可能是-3.5dB到-4dB。配合低頻部分,總體響應可能在此掉0.5dB,可以不予理會。
至於分頻器的計算式見圖3,注意低通部分以XOP 1.500Hz計算,高通部分則以XOP 2.000Hz計算。另外HD13B25H需要一個等化器拉平逐漸上昇的阻抗,電路圖和計算式看圖4。
高音單體要加一個諧振點等化器,及一個衰減器以配合低音的效率;電路圖和計算式為圖5和圖6。
依照這些資料,相信你也能設計出合乎你要求的分頻器。我的分頻器為圖7, 包含5個電容、4個電感及4個電阻,一共識13個元件,屬於複雜型的分頻器。零件方面,電容全部是金屬膜電容,以併聯方式取得所需的數值,相信會比無極性電解質電容優秀些。電感則請專家繞製,構造上是空心蕊的,比鐵粉心的要好很多。電阻是舊貨攤的拆船貨,是金屬殼封裝的,再倂聯小電阻來取得所需的阻值。我買的電容有TSC及TEAPO的,TSC的MEF用在高頻,TEAPO的MF用在低頻及等化器。電感則能耐到3A的電流,全是一流的品質。但所費不貲,電容就要上千元了,電感也要好幾百元(我不知這一項市面上的行情,只是猜測而已)。如果你要省錢用電解質電容要注意,至少要在高頻的通路上併上金屬膜或PPN電容。如果你口袋錢很多,用進口的高價電容亦無不可。在此製作中,我總共用了40個電容,已經有點發燒過度。不扯這個,回到主題吧!
四、 箱子的計算
反射式和密閉式的設計是音箱設計的兩大主流,而箱子的重要性對低頻延伸有決定性影響。別的因素只有單體本身的fs及QTS值。有人說分音器也有影響,在我看來是荒謬之說,根本不可能。
一般說來,反射式能得到較低的延伸,但是體積較大,而失敗的可能也比較大。密閉式的體積小,容易掌握。以下分為兩部分計算,一部分為密閉式,一部分為反射式。
這是反射式的響應。的確比密閉式低,也比較大。我想用密閉式的,因為我只是給3D做衛星揚聲器,屆時其分頻點為f3的兩倍,即170Hz,已經能接受了。況且,小一點也比較好擺設。如果你想做成反射式的,
我的箱子實際尺寸為:內部13(寬)x15.3(深)x25.4(高);外部17(寬)x19.3(深)x29.4(高)。實際容積為5公升。扣除分音器和單體所佔的體積差不多是4.7公升。而填滿吸音棉後,琪等校容積又會大一些,離設計直不遠。箱子的製作,我實在「沒法度」,只能找人定做。我是找志新木器廠做,材料是高壓板,製作為集合上膠。這個木器廠其實是專做喇叭箱的,內行人都知道,大家叫他「阿進」。箱子至此告一段落。
五、 試聽
箱子拿到手之後,電感尚未拿到。先將單體鎖上試驗。在高音單體前串上一個4.7uF的電容和-4.8dB的衰減。箱子輸入端我用4P的接頭,可以直接接上高低音單體,就這麼聽聽已經能唬唬外行人了。待電感繞好拿到後,將分頻器做好正式試聽。器材是:
唱頭:DECCA LONDON
唱盤:AR-77
前級:PRO-212(EQ)+217(10倍)
後級:SF-106N
首先聽四季──春,LOVEDAY主奏(DECCA ZRG 654),給人感覺很細緻,每一個音均不放過,似乎太清晰了一點。整體表現很均勻,感覺不出是否有渲染。我無法說出那種感受,連有點擔心的低音都能令人滿意。這AUDAX的音色已符合我的要求。接下來聽流行曲(其實是很早以前的)NEIL DIAMOND的歌:SWEET CAROLINE;SHILO;SONGSUNG BLUE及SOOLAIMON。出奇的好,好像該是什麼音就是什麼音,不會含糊。NEIL DIAMOND深沉及磁性的嗓音均表露無遺。再聽一曲最流行的國語歌曲:鄭怡的「結束」,很舒服,但只有一點遺憾,就是低音不夠沉。不過以5公升的箱子來說已難能可貴了。回過頭來聽小夜曲集(DECCA SPA 323),這張唱片的曲子都很好聽。主要是聽第一首:莫扎特的弦樂小夜曲,很夠味,不知怎麼著,聽甚麼音樂都好,想必是兒子總是自己的好。
在此同時,想順便說另一對同時做的小型揚聲器,這是一對全音域的喇叭,單體也是AUDAX,型號是: HD11P25JBC(福茂的廣告上圖片有錯,和MHD10P25FSM弄反了)。剛拿到單體時,看來很普通,沒什麼特別。可是喇叭不是用看到,只要聽起來好,再不好看也無妨。
依照單體的規格,計算出VAS=7.43l,若做成密閉式的,fc會高達188Hz(f3相同),太高了。計算反射式的VB=2.9l,B=90Hz,f3=103Hz。所以決定用反射式的箱子。最後容積用3.5公升,以期低頻再延伸一些。反射孔是3公分直徑,10公分深。尺寸外部為18公分x18公分x24公分;內部則各減4公分。箱子的材質一樣是高壓板,2公分厚。吸音材料不能像密閉式的塞得滿滿的,只要箱壁上都有即可,讓空間大一些,低頻會漂亮些。
做這對喇叭比二音路簡單多了,少了分頻器好像什麼都不用弄,將單體裝上箱子後接上系統試聽。音量一開,嚇我一跳!沒想到音色竟然如此出人意外。低音不低沉,不然,IMF也用不著做個百餘公升的傳輸式揚聲器了。不輸大型揚聲器。但小傢伙比較悶些,單體的頻率響應可以到12.000,而且起伏頗大。和AR-3a/Imp.切換比較,最主要是低音的天壤之別(以低音聞名的AR-3a欺負它,稍微過分些。);另外就是比較悶,如果要苛求,可以加上一個高音單體。AUDAX TW 74非常適用,用簡單的一階分頻就夠了。低音前串一個電感L=2πfR,高音前串一個電容C=1/(2πfR),再加一個衰減器(圖6),要注意的是單體阻抗曲線的阻抗值,計算時宜以此值帶入。如此做,只要計算無誤,聲音會令人滿意的。事實上,聽過這對喇叭的人都不相信才三千餘元就可以做到。我告訴一位來訪的朋友這個價錢,他居然不信是這麼便宜。因為音色很醇,如果聽不是以低音為主奏的樂曲,是非常的好了(以這麼低的代價)。我放一些抒情的國語歌曲,人聲部分很好,高音不夠開,低音還好,就是不沉。
其實,這對喇叭是替一個朋友做的,主要是用來聽收音機和WALKMAN。這二種器材的頻率在100到大約10.000Hz,可以用一個單體已足矣!
將試聽器材列出:
唱頭:GRACE F9U
唱盤:AR-77
前級:PRO-212
後即:MOSFET 60W
也許你想知道和前面二音路的比較結果,可是A●B TEST有困難,因為一在台北、一在新竹。以我都聽過的感覺,二音路的好,但是貴些,差二倍;要花錢還是省事就在你自己了。
[後記]:小型揚聲器很難在大房間中產生低頻,因為VD不夠大(VD=XMAXSV),無法振動大量的空氣,除非是長衝程的設計(即XMAX很大)。所以在大房間中一定要用大口徑的揚聲器。這個理論可以參考SMALL的論文,希望以後有機會再介紹。
轉載音響技術第96期DEC. 1983 AUDAX 二音路揚聲器製作/景秉仁
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