一种高保真电子分频器的制作方法

本实用新型涉及音频处理技术领域，尤其是一种高保真电子分频器。

背景技术：

分频器是一种将不同频段的声音信号区分开来，然后分别送入相应频段的扬声器中进行重放的电路装置，其相当于音响系统中的“大脑”，对音质的好坏起到至关重要的作用。周知，音乐信号的频率范围在20Hz至20kHz之间，为了高质量的还原音响系统的音乐信号，通常会利用分频器将音乐信号分为高、低两个频段或高、中、低三个频段，然后再将不同频段的音乐信号送入二分频音箱或三分频音箱中去重放；然而，由于分频器的电路结构设计的不甚理想，常常会使得同一频率的音乐信号在经过分频器之后的时间延迟存在明显差异，从而导致经分频后的不同频段的信号的相位无法保持一致(在将各频段的幅频特性曲线进行叠加后所呈现的曲线不平坦)，极大地影响了音频信号的保真度。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种高保真电子分频器。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高保真电子分频器，它包括输入端同时与同一音频信号源相连的一低音通道和一高音通道，所述低音通道包括顺序串联的第一低通滤波模块、第二低通滤波模块和低音喇叭，所述高音通道包括顺序串联的第一高通滤波模块、第二高通滤波模块和低音喇叭；

所述第一低通滤波模块包括至少一个第一低通滤波电路，所述第一低通滤波电路包括一第一低通运算放大器，所述第一低通运算放大器的同相输入端通过顺序串联的第一电阻和第二电阻连接音频信号源并同时通过第一电容接地、反相输入端直接与第一低通运算放大器的输出端相连并同时通过第二电容连接于第一电阻与第二电阻之间；

所述第二低通滤波模块包括至少一个第二低通滤波电路，所述第二低通滤波电路包括一第二低通运算放大器，所述第二低通运算放大器的同相输入端通过顺序串联的第三电阻和第四电阻连接第一低通运算放大器的输出端并同时通过第三电容接地、反相输入端直接与第二低通运算放大器的输出端相连并同时通过第四电容连接于第三电阻与第四电阻之间；

所述低音喇叭与第二低通运算放大器的输出端相连，所述第一电容和第三电容的容量相同，所述第二电容和第四电容的容量相同，且所述第一电容的容量小于第二电容的容量，所述第一电阻的阻值大于第二电阻的阻值，所述第二电阻的阻值大于第三电阻的阻值，所述第三电阻的阻值大于第四电阻的阻值，所述第一低通运算放大器和第二低通运算放大器的性能参数相同；

所述第一高通滤波模块包括至少一个第二高通滤波电路，所述第一高通滤波电路包括一第一高通运算放大器，所述第一高通运算放大器的同相输入端通过顺序连接第五电容和第六电容连接音频信号源并同时通过第五电阻接地、反相输入端直接与第一高通运算放大器的输出端相连并同时通过第六电阻连接于第五电容与第六电容之间；

所述第二高通滤波模块包括至少一个第二高通滤波电路，所述第二高通滤波电路包括一第二高通运算放大器，所述第二高通运算放大器的同相输入端通过顺序串联的第七电容和第八电容连接第二高通运算放大器的输出端并通过第七电阻接地、反相输入端直接与第二高通运算放大器的输出端相连并同时通过第八电阻连接于第七电容与第八电容之间；

所述高音喇叭与第二高通运算放大器的输出端相连，所述第五电容、第六电容、第七电容和第八电容的容量均等于第二电容的容量，所述第五电阻的阻值介于第一电阻的阻值与第二电阻的阻值之间，所述第六电阻的阻值介于第二电阻的阻值与第三电阻的阻值之间，所述第七电阻的阻值介于第三电阻的阻值与第四电阻的阻值之间，所述第八电阻的阻值小于第四电阻的阻值，所述第一高通运算放大器和第二高通运算放大器的性能参数均与第一低通运算放大器的性能参数相同。

优选地，它还包括一输入端与音频信号源相连的中音通道，所述中音通道包括与音频信号源作顺序串联的第二高通滤波模块、第一低通滤波模块和中音喇叭。

优选地，所述第一低通滤波模块由两个顺序地连接于音频信号源与第二低通滤波电路之间的第一低通滤波电路组成；所述第二低通滤波模块由两个顺序地连接于第一低通滤波电路与低音喇叭之间的第二低通滤波电路组成；所述第一高通滤波模块由两个顺序地连接于音频信号源与第二高通滤波电路之间的第一高通滤波电路组成，所述第二高通滤波模块由两个顺序串联的第二高通滤波电路组成之间的第二高通滤波电路组成。

由于采用了上述方案，本实用新型的各个通道均是由两个滤波模块串联而成，从而使得每个通道均具有两个前后不同的分频点，而每个滤波模块均采用了至少一个类似于巴特沃斯滤波电路的电路结构，电路之间的差异通过相应的电阻及电容的布置方式及参数进行差异性设计，则可使每个通道中的两个分频点趋近相同(甚至使同一信号会同时出现在两个通道中)，从而使得通道之间的相位趋近相同(在将通道的幅频特性进行叠加后，特性曲线整体上相对平坦)，由此可极大地提高整个分频器的保真度，提高其对音频信号的处理效果；其电路结构简单、成本低廉、音频信号保真度高，具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例的控制原理框图；

图2是本实用新型实施例的电路结构参考图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种高保真电子分频器，它包括输入端同时与同一音频信号源相连的一低音通道和一高音通道；低音通道包括顺序串联的第一低通滤波模块a、第二低通滤波模块b和低音喇叭c，高音通道则包括顺序串联的第一高通滤波模块d、第二高通滤波模块e和低音喇叭f；

其中，第一低通滤波模块a包括至少一个第一低通滤波电路，第一低通滤波电路包括一第一低通运算放大器U1，第一低通运算放大器U1的同相输入端通过顺序串联的第一电阻R1和第二电阻R2连接音频信号源并同时通过第一电容C1接地、反相输入端直接与第一低通运算放大器U1的输出端相连并同时通过第二电容C2连接于第一电阻R1与第二电阻R2之间；

第二低通滤波模块b包括至少一个第二低通滤波电路，第二低通滤波电路包括一第二低通运算放大器U2，第二低通运算放大器U2的同相输入端通过顺序串联的第三电阻R3和第四电阻R4连接第一低通运算放大器U1的输出端并同时通过第三电容C3接地、反相输入端直接与第二低通运算放大器U1的输出端相连并同时通过第四电容C4连接于第三电阻R3与第四电阻R4之间；低音喇叭c与第二低通运算放大器U2的输出端相连，第一电容C1和第三电容C3的容量相同，第二电容C2和第四电容C4的容量相同，且第一电容C1的容量小于第二电容C2的容量，第一电阻R1的阻值大于第二电阻R2的阻值，第二电阻R2的阻值大于第三电阻R3的阻值，第三电阻R3的阻值大于第四电阻R4的阻值，第一低通运算放大器U1和第二低通运算放大器U2的性能参数相同；

第一高通滤波模块d包括至少一个第二高通滤波电路，第一高通滤波电路包括一第一高通运算放大器U3，第一高通运算放大器U3的同相输入端通过顺序连接第五电容C5和第六电容C6连接音频信号源并同时通过第五电阻R5接地、反相输入端直接与第一高通运算放大器U3的输出端相连并同时通过第六电阻R6连接于第五电容C5与第六电容C6之间；

第二高通滤波模块e包括至少一个第二高通滤波电路，第二高通滤波电路包括一第二高通运算放大器U4，第二高通运算放大器U4的同相输入端通过顺序串联的第七电容C7和第八电容C8连接第二高通运算放大器U4的输出端并通过第七电阻R7接地、反相输入端直接与第二高通运算放大器U4的输出端相连并同时通过第八电阻R8连接于第七电容C7与第八电容C8之间；高音喇叭f与第二高通运算放大器U4的输出端相连，第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8的容量均等于第二电容C2的容量，第五电阻R5的阻值介于第一电阻R1的阻值与第二电阻R2的阻值之间，第六电阻R6的阻值介于第二电阻R2的阻值与第三电阻R3的阻值之间，第七电阻R7的阻值介于第三电阻R3的阻值与第四电阻R4的阻值之间，第八电阻R8的阻值小于第四电阻R4的阻值，第一高通运算放大器U3和第二高通运算放大器U4的性能参数均与第一低通运算放大器U1的性能参数相同。

整个分频器中的低音通道和高音通道均是由两个滤波模块串联而成，从而使得每个通道均具有两个前后不同的分频点，而每个滤波模块均采用了至少一个类似于巴特沃斯滤波电路的电路结构，电路之间的差异通过相应的电阻及电容的布置方式及参数进行差异性设计，则可使每个通道中的两个分频点趋近相同(甚至使同一信号会同时出现在两个通道中)，从而使得通道之间的相位趋近相同(在将通道的幅频特性进行叠加后，特性曲线整体上相对平坦)，由此可极大地提高整个分频器的保真度，提高其对音频信号的处理效果。以对1kHz-4kHz的音频信号处理为例，低音通道相当于由一1kHz低通滤波模块(此时，第一电阻R1的阻值可选用53.99欧姆、第二电阻R2为14.22欧姆、第一电容C1选用3.3nF、第二电容C2选用10nF)和一4kHz低通滤波模块(此时，第三电阻R3选用10.79欧姆、第四电阻R4选用2.544欧姆、第三电容C3选用3.3nF、第四电容C4选用3.3nF)串联而成，高音通道则相当于由一1kHz高通滤波模块(此时，第五电阻R5选用22.51欧姆、第六电阻选用11.25欧姆、第五电容C5和第六电容C6均选用10nF)和一4kHz高通滤波模块(此时，第七电阻R7选用4.502欧姆、第八电阻R8选用2.25欧姆、第七电容C7和第八电容C8均选用10nF)串联而成；由此，第一低通滤波模块a和第一高通滤波模块d均可在各自的通道中起到滤波器的作用，而第二低通滤波模块b和第二高通滤波模块e则可保证在两个通道之间出现同一交叉信号时，保证他们之间相位的一致性，从而能够有效提供音频信号的保真度。

为能够使整个分频器能够适用于更多频段的信号处理，同时保证多个通道之间的限位一致性，本实施例的分频器还包括一输入端与音频信号源相连的中音通道，而中音通道包括与音频信号源作顺序串联的第二高通滤波模块e、第一低通滤波模块a和中音喇叭g。由此，通过将低音通道的组成模块与高音通道的组成模块进行融合，可在低音与高音之间形成中音频段，并利用三者之间的电路结构的差异点和共同点来保证三个通道之间的相位关系。

为使三个通道的幅频特性曲线在叠加后能够趋于平坦，本实施例的第一低通滤波模块a由两个顺序地连接于音频信号源与第二低通滤波电路之间的第一低通滤波电路组成；第二低通滤波模块b由两个顺序地连接于第一低通滤波电路与低音喇叭c之间的第二低通滤波电路组成；第一高通滤波模块d由两个顺序地连接于音频信号源与第二高通滤波电路之间的第一高通滤波电路组成，第二高通滤波模块e由两个顺序串联的第二高通滤波电路组成。由此，每个通道中的每个模块均由两个完全相同的滤波电路串联而成，可使得幅频特性区域更为趋于一条平坦的直线，保证信号的处理效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。