WinISD：关于分频器

分频器分为主动式和被动式，被动分频器也叫功率分频器（或无源分频器）。

被动分频器：

无源分频器与音箱里的扬声器串联安装，用于将放大器的输出频率“分配”到音箱里合适的扬声器。如果向高音扬声器发送低频信号会在短时间内使其冒烟，向低音扬声器发送高频信号会浪费高频功率，而高频功率会更好地被高音扬声器利用。中频位于中间位置，受这两种情况的影响。

无源分频器主要由电容和电感构成：

电容

电容（caps）阻挡低频并通过高频。这是电容的电子符号：

这是一个准确的符号，因为它很好地代表了电容实际是如何构成的。与其讨论平板、电介质和其他所有东西，我们只讨论这个东西是如何工作的。需要注意的是，实际上没有电流通过电容器。想象一下这样的电容器。。。想象一个一英尺长的水平管道，大约和可乐罐一样大。现在，想象一下，在管道中间有一个橡胶隔膜（如果你往管道里看，你看不到整个管道……相反，你会看到管道中间的橡胶隔膜）。现在，你无法将任何东西（例如直径较小的杆子）从一端穿过这根管子到达另一端。但是，如果你交替推拉两个不同的杆，这两个杆实际上在管道中心相遇，你可能会产生一种将杆前后穿过管道的错觉。当你向一个方向推动时，横膈膜会有一点拉伸，然后当你向另一个方向推时，它会向后拉伸到另一侧。对于一无所知的观众来说，他们会认为这个管道真的是中空的！

这就是电容器对电流的影响。直流电（DC）被完全阻断，而交流电（AC）能够通过。由于直流电基本上为零赫兹，因此最大阻抗出现在低频。随着频率的增加，阻抗越来越低（你在电极上推/拉得越快，就越容易）。请记住，电容器可以为高频提供“快速通道”功能。

电感

电感与电容完全相反。电感是一种绕组，用来阻挡高频，同时让低频“自由通过”！电感的电气符号为：

当电流在导线中流动时，导线周围就会产生电场。当电流从导线中移除时，磁场“消失”。如果你把一根电线绕成一个线圈，事情就会变得有趣起来。当你开始给线圈通电时，线圈中的每个绕组周围都会产生一个磁场（实际上它仍然只有一段电线）。问题是，由于线圈都离得很近，它们实际上开始彼此干扰！但是，一旦在电线中建立了稳定的电流，线圈周围的磁场就会停止干扰。只要电流保持恒定，都会相安无事。然而，当电流再次开始变化时（例如当电流增加或消失时），他们会再次相互干扰，直到电流停止变化。出于这个原因，电感器会阻止电流的任何变化。

就直流和低频而言，电感器会让其通过。但对于总是在变化（而且变化很快）的高频，电感器会阻止它通过。

电容和电感的作用：

我们知道电容和电感的阻抗会随着输入频率的相应变化而变化。电容提供的阻抗称为电容电抗（Xc），以欧姆为单位测量，公式如下：

Xc = 1/(2pi * F * C)

其中，

Xc=电容电抗（欧姆）

2π=6.28

F=输入频率

C=电容器本身的电容值（单位：法拉）

电感提供的阻抗被称为电感电抗（Xl），也以欧姆为单位，公式如下：

Xl = 2pi * F * L

其中，

Xl=电感电抗（欧姆）

2π=6.28

F=输入频率

L=电感器本身的电感值（以亨利为单位）

为了简单理解，请看下图中典型的被动两分频设计（没有中频扬声器）：

可以看到电感与低音扬声器串联（标记为“lo”），电容与高音扬声器串联（标记为“hi”）。根据我们上面讨论的内容，请注意电感（通低频）确实连接到了低音扬声器。这允许所有的低音信号传输到低音扬声器，也阻止高频信号到达低音扬声器。同样，电容连接到高音扬声器，使高频信号可以自由传播，同时阻止那些致命的低频信号到达高音扬声器。

自然，下一个合乎逻辑的问题是“要用多大的电容和电感？”。问得好。当然，首先要确定的是，你想切除哪些频率？

如果你想阻止所有高于1500Hz的频率到达低音扬声器，那么你需要使用一个电感，该电感将提供与低音扬声器额定阻抗相同的阻抗，即1500Hz时。例如，如果你使用的是8欧姆低音扬声器，而你的截止频率是1500Hz。那么你需要选择一个电感，其阻抗在1500Hz时为8欧姆！

回想一下电感电抗的公式：

Xl=2π*F*L

我们知道，在1500Hz的输入频率下，我们希望电感电抗为8欧姆。所以，把它代进去，我们得到：

8=2pi*1500*L

8/（2pi*1500）=L

得到：L = 0.849 mH

现在，假设我们想要相同的高音截止频率。同样的规则也适用。。。我们需要一个能在1500Hz下提供8欧姆阻抗的高音扬声器（当然前提是高音扬声器是8欧姆的）。再次查看容抗（Xc）的公式：

Xc=1/（2pi*F*C）

我们得到：

8=1/（2pi*1500*C）

C=13.27uF

好的，所以我们需要是13.3 uF的电容，而我们的电感需要是0.849mH的。再看一下上面的原理图。

在1500 Hz的输入频率下，我们的电感L将提供8欧姆的电抗（电阻）。由于低音扬声器的额定电阻也为8欧姆，这意味着施加在低音扬声器上的电压是没有电感时的一半。这导致低音扬声器在1500 Hz时损失6 dB。记住，电感器会阻止高频通过！因此，这意味着当出现更高的频率时，电感器提供的电抗将甚至高于8欧姆。事实上，每增加一个倍频程（倍频），电感器就会使低音扬声器的输出衰减6 dB！这被称为“6 dB/倍频程”分频（一阶分频）。将其他频率值代入感抗公式，可以看到电感在这些频率下为电路提供的电抗有多大……使用0.000849作为H的值。

同样，在1500Hz的频率下，该电容还提供了8欧姆的电抗，这也将高音扬声器的输出减少了6dB。而且，由于电容阻挡低频，每个倍频程的频率下降也会对电容造成相应的6dB衰减。再次，在容抗公式中代入不同的值，并查看不同频率下电容提供给电路的不同阻抗（使用0.0000133作为F的值）。

你可以使用这些公式来计算出在任何频率下需要什么参数的电容或电感来匹配任何扬声器。

进阶：

有时，以6dB/倍频程的斜率来分频是不够的。在6dB/倍频程的情况下，尤其是在高功率系统中，许多低频信号仍然很大，足以损坏高音扬声器。在这种情况下，可以使用12 dB/倍频程分频来“使衰减曲线变陡”。在这种情况下，实际截止频率仍然相同，但对于频率的每个相应倍频程变化，到相应扬声器的输入减少了12dB。请看下面原理图：

在这种设计中，低音扬声器和高音扬声器并联一个电容和一个电感！我们远离冗长的数学运算（只需让WinISD为你计算），下面不进行赘述了。

注意事项：

电感和电容只有特定的值。我们的电路要求13.3 uF的电容，但你找不到13.3 uF的电容器。而10 uF电容是很常见的，使用稍微不同的值不会有什么大问题。同样，电感也是如此。事实上，有时不必在低音扬声器上加分频器。

12 dB/倍频程无源分频器可能会对放大器造成危险。再次查看一下上面的12 dB/倍频程分频器图。

请注意，在每个支路中，电感和电容彼此串联（L1与C1串联，C2与L2串联）。在每个支路中，电感和电容都被选择为在1500Hz下提供8欧姆的电抗。这意味着，在1500Hz时，电容提供8欧姆的容抗，电感提供8Ω的感抗。容抗和感抗是完全相反的，并且相互抵消！如果电路中有23欧姆的容抗和18欧姆的感抗，则净电抗为5欧姆（两者之差）。如果低音扬声器或高音扬声器从电路中断开，则该支路中的容抗为8欧姆，感抗为8Ω。由于两个电抗相互抵消，因此放大器在1500 Hz时有效地总电阻为零欧姆！这将导致放大器损坏。考虑在系统中实现12 dB/倍频程无源分频时，请记住这一点。所以，放大器具有内置短路保护电路很重要。