分频

2023-11-02

分频



   在许多电子设备中,例如电子时钟、频率合成器等,需要不同频率的各种信号一起工作。常用的方法是使用稳定的晶体振荡器作为主源,通过变换获得所需的频率分量。分频器是一种主要的变换方法。早期的分频器大多是正弦分频器。随着数字集成电路的发展,脉冲分频器(也称为数字分频器)逐渐取代了正弦分频器。即使当输入和输出信号都是正弦波时,也经常使用模数转换、数字分频器和模数转换的方法来实现分频。正弦分频器很少使用,除非在输入信噪比低且频率极高的情况下。

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1定义




        分频器是指使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的电子电路。对于任何一个N次分频器,在输入信号不变的情况下,输出信号可以有2pi/N的相位。这种现象是分频作用所固有的,与分频器的具体电路无关,称为分频器输出相位多值性。

受外部周期信号激励的震荡,其频率恰为激励信号频率的纯分数(只有分数部分,即小于1的分数,如3/4就是,而一又五分之四(1+4/5)就不是。),都叫做分频。

实现分频的电路或装置称为“分频器”。

2类型



分频器有两类:一类是功率分频器,亦称为被动分频器;另一类是电子分频器,亦称为主动分频器。

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扬声器。连接简单,使用方便,但消耗功率,出现音频谷点,产生交叉失真。它的参数与扬声器阻抗有直接关系,而扬声器的阻抗又是频率的函数,与标称值

电子分频器,将音频弱信号进行分频的设备,位于功率放大器前,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,调整较容易,减少功率损耗及扬声器单元之间的干扰,使得信号损失小,音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器,成本高,电路结构复杂,运用于专业扩声系统。

3工作原理



分频器本质上是由电容器和电感线圈构成的LC滤波网络,如概述图所示。高音通道是高通滤波器,它只让高频信号通过而阻止低频信号。低音信道正好相反,它只让低音通过而阻止高频信号。中音通道则是一个带通滤波器,除了一低一高两个分频点之间的频率可以通过,高频成分和低频成分都将被阻止。在实际的分频器中,有时为了平衡高、低音单元之间的灵敏度差异,还要加入衰减电阻。另外,有些分频器中还加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿网络,其目的是使音箱的阻抗曲线平坦一些,以便于功放驱动。由于现在的音箱几乎都采用多单元分频段重放的设计方式,所以必须有一种装置,能够将功放送来的全频带音乐信号按需要划分为高音、低音输出,或者高音、中音、低音输出,才能跟相应的喇叭单元连接,分频器就是这样的装置。

4电路中的分频



1、分频是指将一单一频率信号的频率降低为原来的1/N,就叫N分频。实现分频的电路或装置称为“分频器”。

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如把33MHZ的信号2分频得到16.5MHZ的信号,3分频得到11MHZ的信号,10分频得到3.3MHZ的信号。

这种分频一般指在数字电路。

2、分频是对信号中不同频率成分的各种信号分开,分成几个频率段。实现分频的电路或装置称为“分频器”。

这里的是针对由很多不同频率成分组成的混合信号而言的。

如将一个由20HZ-20KHZ组成的混合信号,分成小于20HZ-1KHZ和1KHZ-20KHZ两部分叫二分频,分成20HZ-500HZ、500HZ-2KHZ和2KHZ-20KHZ三部分的叫三分频。

5作用



分频器的主要作用有一下两点:

1、把全频带音频信号分成若干段,由于不同频段的音频信号被分别送往相应频段的扬声器,以此可使每个扬声器都能工作在性能最好的频段(即最佳“位置”)上,从而改善扬声器系统的频响特性。

2、由于一般中、高音扬声器的振膜及振动系统都是以高频、小振幅来设计的,当受到低频大信号激励时,振膜将产生很大的振幅,从而产生过载失真,严重时甚至会损坏扬声器。分频后,低频成分就不会加到中、高音扬声器中去,从而起到保护中、高音扬声器,特别是高音扬声器的作用,同时减少了无用功率,提高了效率。

6选型



在实际中选择几分频的电子分频器,要依据扩声系统的要求而定。

一般的中小型歌舞厅为了降低投资成本,选用二分频电子分频器,配以二分频音箱(具有外接分频端口的音箱,以下同)就可以了,如果想提高档次,也可以配中高音箱和纯低音音箱的组合。

音乐厅、剧院和大型高档歌舞厅等比较复杂的扩声系统,其主扩声通道常采用二分频或三分频音箱再配以纯低音音箱,这时需选用三分频或四分频电子分频器;有些要求更高的系统用于辅助扩声的音箱也采用二分频音箱,此时需要增选二分频电子分频器,因为辅助扩声通道较少使用纯低音音箱。

至于DISCO舞厅,因为要增加震撼力和节奏感,通常要使用较多的纯低音音箱,除主扩声通道外,周围的辅助扩声通道也要适当增加纯低音音箱,这样就应选用不止一台的电子分频器。

必须明确的是,在扩声系统中使用电子分频器,调整分频点时,要使其分频点的频率接近所配音箱的分频点的频率。




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