制作简单音箱

音响设备中，担任人机界面的电声转换设备——音箱，号称音响系统的喉舌，音响源的最终重新演绎全赖于此，可见其于音响系统中的重要地位。音箱造价少则几十元，多则耗资几千甚至上万元，更有几十万元不等，但不管是哪一种音箱，都应包含有扬声器、分频器及箱体等部分。作为初学者来说，重点是认识这些器件，并在条件允许的情况下，能动手制作出简单的音响系统。这节任务中将学习如何制作一套简单的音响系统。

1.扬声器

扬声器是各种音响设备的终端，是音响设备中不可缺少的器件，其主要任务是将经过处理后的音频信号电流还原成声音。如图5－12为扬声器的实物图、结构图及电路图形符号。

1）扬声器的种类

按其换能原理可分为电动式 （即动圈式）、静电式 （即电容式）、电磁式 （即舌簧式）、压电式 （即晶体式）等几种，按频率范围可分为全频带扬声器、低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器等。电动式扬声器应用最广泛，其又分为纸盆式、号筒式和球顶形3种。

图5－12 扬声器

（a）实物图；（b）电动纸盆式扬声器结构图；（c）电路图形符号

2）电动纸盆式扬声器结构

如图5－12（b）所示，电动纸盆式扬声器由3部分组成。

（1）振动系统。包括折环、锥盆、音圈和定心支片等；

（2）磁路系统。包括永久磁体、上夹板和T铁等；

（3）辅助系统。包括盆架、接线板、折环和防尘帽等。

3）电动纸盆式扬声器的工作原理

当音频电流流入音圈时，就在音圈中产生随音频电流而变化的磁场，磁场的方向与永久磁体的磁场方向垂直，因此音圈受到磁场力的作用而发生上下位移，带动锥盆一起移动，由锥盆的震动而产生声音。

4）扬声器的主要性能指标

扬声器的主要性能指标有灵敏度、频率响应、额定功率、额定阻抗、指向性以及失真度等参数，重点介绍额定功率与额定阻抗。

（1）额定功率。扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。标称功率又称额定功率、不失真功率，指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为额定功率。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率，为保证扬声器工作的可靠性，一般扬声器的最大功率为标称功率的2～3倍。

（2）额定阻抗。扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指当音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗，一般是音圈直流电阻的1.2～1.5倍。动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。

5）扬声器的使用

要根据使用场合对声音的要求，并结合各种扬声器的特点来选择扬声器。

（1）扬声器得到的功率不要超过其额定功率，否则将烧毁音圈或将音圈震散。

（2）注意扬声器的阻抗应与输出线路配合。

（3）要正确选择扬声器的型号，如在广场使用时，应选用高音扬声器。在室内使用时，应选用纸盆式扬声器，并选好辅助音箱，也可将高、低音扬声器做成扬声器组，以扩展频率响应范围。

（4）当两个扬声器放在一起使用时，必须注意相位问题。如果是反相，声音将显著削弱。测定扬声器相位的最简单方法是利用高灵敏度表头或万用表的50～250μA电流挡，把表笔与扬声器的接线头相连接，双手扶住纸盆，用力推动一下，若指针的摆动方向相同，则表示相位相同，此时可把与正表笔相连的音圈引脚作为信号 “＋”极。

2.制作分频器

一般的音箱上都有2～3个扬声器，其原因是音乐信号从低音到高音包含有非常宽广的频率范围，一个全频带扬声器的放音频率范围满足不了高品质听音效果的需要，所以将音频信号进行频率范围分割后分别送入不同的扬声器，以实现听音需求。分频器的任务就是对音频信号进行频率范围分割，常说的二分频音箱就需要高、低音两个扬声器单元，而三分频则需要高、中、低音3个扬声器单元。分频器在音箱系统中占有很重要的地位，要保证高、低音信号准确无误地传输到各自单元而不产生干扰、失真、交调。分频器的作用如图5－13所示。

图5－13 二、三分频音箱的构成

（a）二分频；（b）三分频

1）分频器的类型

常见的分频器有功率分频器与电子分频器两种。

（1）功率分频器位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音、中音和高音，分别送至各自的扬声器单元。功率分频器电路连接简单、使用方便，但消耗功率，重放质量与扬声器的特性参数有很大关系，因此误差也较大，不利于调整。业余条件下一般采用此种分频方式。

（2）电子分频器设置于功率放大器之前，将音频弱信号进行分频，分频后再用各自独立的功率放大器把每一个音频频段信号给予放大，然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现，其调整较容易、功率损耗少，扬声器单元之间的干扰也小，使得信号损失小、音质好。但此方式每路信号要用独立的功率放大器，成本高、电路结构复杂，适用于专业扩声系统。

2）分频器电路

如图5－13所示，分频器电路由若干节滤波器组成。

常用滤波器电路及其频率响应曲线如图5－14所示，L、C元件以不同的组合形式出现，对信号产生不同的滤波作用。电路的滤波功能主要是利用了电感元件通低阻高的特性和电容元件通高阻低的特性来实现的。元件取值不同，就决定了其频率特性转折点的位置，具体原理请自行分析。

图5－14 常用滤波器电路及其频率响曲线

实用二分频电路如图5－15所示。

图5－15 实用二分频电路

图中C1、C2及L1构成高通滤波器，C3、C4及L2构成低通滤波器，R1、R2、C5构成高、低音单元的衰减网络，使高、低音信号在重放时能达到平衡。

3）制作分频器

（1）准备工作。按电路图准备好元器件及电路板，因分频器电路是整机电路的最后一级，其电路的性能直接影响到听音效果，所以电路中各元器件及信号线要求尽量采用精品元件，建议到专门的音响器材店购买。常用的元件如图5－16所示。

图5－16 常用的分频器元器件

（2）安装及焊接。在检查各元器件无损坏后，按照电路图将元器件安插在相应位置并焊牢。焊接时应注意将高、低分频器尽量分两块电路板安装。安装完成的分频器电路板如图5－17所示。

图5－17 成品分频器电路板

（3）电路调试。因分频器的效果与电路元器件、分频点的选择及扬声器的特性参数等因素都有关系，且在业余条件下没有专业测试设备，只能在整机组装完成后凭听觉进行调试，所以此处不过多涉及与调试相关的内容。

3.制作业余音箱

音箱的主要作用是消除声短路，提高低音声压和均匀度，从而改善扬声器低频段的声特性。

1）音箱的类别

按音箱的结构来分，有限大障板型、背面敞开型、封闭型、倒相型、空纸盆型、对称驱动型音响等，常用的有封闭音箱和倒相音箱两种，其结构如图5－18所示。

2）音箱材料

（1）优质木材。如红木、花梨木、桃木、檀木等名贵硬木，最好是无接缝的整板。此类木材为制作音箱的顶级材料，常用于极品音箱中。次之为花柳木、枣木、梓木等，需干燥处理后方可使用。

图5－18 封闭音箱和倒相音箱

（2）中密度纤维板。此类板材采用最多，成本低、材料易购、加工方便。但强度较差、材质细碎松软、刚性差、常用于制作低档音箱。

（3）中密度刨花板，也称压模板。强度较高、成本低、常用于制作中、低档音箱。

（4）高密度纤维板、刨花板以及胶合板，强度很高，隔音性能好，材料较易找，是业余制作优质发烧音箱的首选材料。只是成本稍高，需要专用工具加工。

（5）无机物。常用石质板料 （大理石、混凝土板、花岗岩石板、石膏板等）以特殊工艺成形，如混凝土浇铸成形，或干脆用厚重的大陶罐作箱体。无机物板料具有音染小、声场稳定等优点，常为发烧音响制作高手采用。

（6）工程塑料、聚丙烯、增强改性环氧树脂、厚有机玻璃板等。利用现代先进材料技术制成，许多欧美专业音箱厂商均用此技术创制出高档、高质音箱，业余条件下难以实现。

（7）金属材料。主要用于专业音箱和特殊场合，如舞台音箱、移动音箱、体育用全天候音箱、军事用全天候移动式音箱等。

3）制作方法

（1）板材结合，此为绝大多数音箱，包括一些极品音箱所采用的方法。工艺成熟、简便，适于工厂化生产。

（2）浇铸成形，此法最适于制作混凝土音箱。

（3）掏腔法，可分为以下两类：

a.顶级发烧音箱，将整块名贵硬木或结实石料掏出空腔，作为箱体。

b.大地音箱，即将地上掏空，做好干燥防潮处理，再装上面板及喇叭单元。成本低、音质亦很好，作超低音重放恰到好处，但其缺点是不能移动。

4）制作步骤

音箱的种类较多，用途也不尽相同，本任务中以制作一个二分频封闭音箱为例进行说明。

（1）确定制作方案。本音箱用100mm低音扬声器和球顶高音扬声器构成二分频扬声器系统；音箱形式采用超小型封闭式；外购分频网络和衰减器；音箱装饰采用涂饰和贴木纹贴面两种方式。

（2）选择扬声器。低音扬声器选用4L－60型；高音扬声器选用FT39D型。

（3）选择分频网络和衰减器。查找资料，到音响器材专卖店选用配套的分频网络和衰减器。

（4）确定音箱尺寸。根据扬声器的特性参数，并查阅相关资料，再考虑开箱体板材的厚度 （18mm），最终确定本音箱的尺寸为：外高＝263mm，外宽＝170mm，外厚＝139mm。

（5）画出音箱设计图，如图5－19所示。

图5－19 音响设计图

（a）箱体尺寸；（b）前面板尺寸

（6）准备工具和材料。

所需工具：锯、电钻、刨子、木工锉刀、螺丝刀、锤子、角尺、刻度尺等。

所需材料：扬声器、分频板、信号线、接线柱、三合板（900mm×900mm2）、吸声棉、木纹贴面、胶黏剂、木工油泥、钉子等。

（7）画板并下料。在三合板上按箱体尺寸画好下料图，并用锯分割，用电钻钻出扬声器孔和分频板接线孔。注意在画下料图时，可同时画好两只音箱的下料图，以避免浪费。

（8）组装步骤要遵循底板→后面板→顶板→左右侧板→分频板→吸声材料→前面板→接线柱→贴面纸→扬声器的顺序，以提高工作效率。

5）制作工艺要求

制作工艺的八字方针为 “加固消振，避免音染”。在音箱中的薄弱环节，广泛合理地使用加强筋。箱体内各个面的结合角，要用足量的胶，粘上粗壮的硬三角木或方木棒，再加木螺钉紧固。注意不要对称地安装加强筋，以免产生共振现象。