電子分頻前級放大器部分一

無論從原理還是從實踐上，電子分頻的優點已經被廣泛認同。但是為什么沒有被廣泛推廣？本人認為主要原因有兩個：
第一，不同揚聲器單元的有效頻段都不相同，一套固定分頻點的電子分頻器只能針對一套特定的揚聲器單元，這點與功率分頻相似，不同之處在于：功率分頻已經把分頻器安裝在了聲箱之內，與聲箱構成了一個整體而不需要用戶調整；而電子分頻的分頻器則插在功放之前，分頻點需要根據揚聲器單元的特性來設定，這樣分頻器、功放和聲箱共同構成了一個系統，用戶難于調整。因此，固定分頻點的電子分頻器對成品聲箱，缺乏普遍的適用性。如果分頻點可以根據不同揚聲器單元的特性自由調整，將大大開闊電子分頻器的適用范圍。
第二，現有器材升級為電子分頻，需要使用者具備一定的專業知識。如果電子分頻器能夠象其他器材一樣可以簡單地僅通過按鈕來調節分頻點，使用接插件來連接，就能夠解決普及應用的問題。
雖然電子分頻需要更多的功率放大器，需要更大的投入，但是現在多聲道的功率放大器已經非常普遍，盡管絕大部分都是AV功放，但是由此可知，適用于電子分頻的多聲道Hi-Fi功率放大器，其價格將不會成為限制電子分頻普及推廣的主要因素。
經過長期努力，我們研發完成了這套電子二分頻前后級放大器，集信源選擇、高低頻獨立、準確的分頻點調整、衰減調節、相位調節、四通道高品質、高可靠性的MOSFET高偏流甲乙類功率放大器、多種輸入輸出組合于一個系統內，利用微處理器控制分頻點的調節和顯示，在此奉獻給各位燒友。外形見題頭照片。
一．二分頻前級放大器。
前級放大器是一個電子二分頻的分頻前級放大器，由輸入選擇和放大電路、分頻濾波電路、單片機控制電路、電源電路構成。
1．輸入電路
輸入選擇部分的信號切換由進口高品質微型信號繼電器JR17－JR20構成，通過插座Js由一個四位波段開關來控制。這種結構最大限度地縮短了線號線的長度，優點不言而喻。Jin是一個四聯的雙聲道RCA插座，可以接入四路立體聲信號。經選擇后的雙聲道信號分為兩路：一路通過RCA插座Jdt輸出，供"直通"輸入輸出，或者外接重低音放大器使用；另一路通過插座JUV連接到音量電位器，而后輸入到雙運放U1A、U1B完成前置放大，放大倍數可根據需要而定，圖中的數值是10倍。放大器的輸出信號直接被送到圖2所示的分頻濾波電路。

2．分頻濾波電路
經綜合考慮，分頻濾波電路還是選用了瞬態特性和衰減特性都能兼顧的二階巴特沃思(Butterworth)濾波器，基本電路見圖2a、b。當然，這里也可以選用瞬態特性更加優異的貝塞爾(Bessel)濾波器，或者衰減特性更好的切比雪夫( Chebyshev)濾波器(基本電路都與圖2相同，只是阻容值不一樣)。但貝塞爾濾波器的缺點一是阻帶內的衰減相對較小；二是轉折點的相移不是90°(對二階而言)，而是74.2°，不利于分頻點除的相位銜接；三是電容取值更復雜。但是貝塞爾濾波器優良的瞬態特性和平坦延遲的特點，使其更多在CD中被用于低通濾波器。因為CD中的低通濾波器的任務是徹底濾除高頻分量，而不用考慮高低頻相位銜接的問題。切比雪夫濾波器有更陡峭的衰減特性，但是其瞬態和相位特性都稍差，而且通帶內的衰減率有紋波狀的小幅度波動，因此只在有源低音箱上偶有應用。

在圖2中，每個聲道的高低音分頻器都使用了4只高品質的進口微型信號繼電器，用于改變濾波網絡中電阻的阻值，因此共使用了JR1－JR16共16只繼電器。在每一路中，濾波電阻連接在繼電器的每組動觸點與常開觸點之間，依靠繼電器的吸合和釋放來將電阻短路或者接入電路，這樣4個繼電器就有2 4 ＝ 16個吸合和釋放的排列，也就產生了16個分頻點。全部繼電器通過8條控制線A0－A7由圖4中的單片機來控制，其中A0－A3用來控制左右聲道高音的分頻點；A4－A7用于控制左右聲道低音的分頻點。由于A0－A3和A4－A7相互獨立，因此高低音的分頻點可以獨立調整。例如，高音分頻點可以調整到2.5kHz，而低音調整到3.1kHz，這樣高低音之間就可以有2.5－3.1kHz的重合區域，相反亦然。這種獨特的設計非常方便發燒友試驗器材的聽音特性，找到問題或者調整器材。左右聲道的高音分頻運放U2A、U3A的輸出端，分別連接到反向放大器U4A、U4B的輸入端，構成高音衰減網絡。在實際應用中，圖中的衰減電位器WT(A、B)已經被更換為一只由2*6的波段開關和固定電阻構成的衰減網絡，最大阻值與電位器WT相同，通過PCB上的接插件Jt-adj接入。用固定電阻來替代電位器，衰減值就可以被明確標度，在此分別是0、-1、-2、-3、-4、-6dB，足以適應絕大多數聲箱中高低音揚聲器靈敏度的差異。U2B、U3B及其阻容網絡構成了左右聲道的低音分頻器，結構形式與高音部分相同，在此不再螯述。左右聲道的高低頻分別通過RCA插座Jout輸出，電阻R147、R148和R247、R248起到隔離保護的作用。由于運放中點電位漂移最大只有十幾個mV，故電路均直流耦合以拓展系統頻響。

由于計算得到的電阻值絕大部分都不是1％精度系列內的標準值，所以分頻網絡內的電阻都用兩個電阻串聯而成，最大限度地保證分頻點的準確性。電容也采用相同的方式串并聯而得到，并且用電容表測量得到精確值。對運放的基本要求是高的輸入阻抗和低的輸出阻抗，這里選用在發燒友中口碑不錯的OP275。