CN2355506Y - 重低音提升装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种重低音提升装置。该装置主要解决现有低音重放效果好的系统中存在的成本高和现有重放低音成本低系统存在的效果差的问题。采用谐振频率F₀、Q值可分别单独可调的两个相同二阶有源高通滤波器，分别连接在音响系统的R，L通道的音频信号源与功放之间，其中F₀的调节范围选择为12—48HZ之间，Q值的调节范围选择为0.55—5.5之间，并分别通过连接在两通道的电阻器同步调节。具有成本低，电路简单，低音提升效果明显之优点，可广泛用于家庭影院系统和高保真音响系统。

Description

重低音提升装置

本实用新型涉及电子装置，具体的说是一种可用于高保真放音系统或家庭影院系统中的重低音提升装置。

在高保放音设备或家庭影院设备中，对于100HZ，特别是40HZ以下的重低音重放，越来越受到人们的重视与关注。在现有的一些音响设备中，因受其音箱的频率限制，使其重低音的重放效果往往不佳，特别是对于小于音箱下限频率40HZ以下的低音一般很难放出来。由于音箱的下限频率取决于音箱本身的设计与所用扬声器的参数，故市面上流行的“低音炮”就是为解决重放重低音而设计的一种专用音箱，这种音箱虽说重放重低音效果好，但却由于需要专门的功率放大电路来推动，所以成本很高。96年第6期“音响技术”上刊登的“有源低频失真修正”技术(SC技术)的文章，提出了一种用高通滤波器补偿音箱的低频响应，使合成的声压频响曲线平滑地延伸到超低频的方案，但该方案又存在有以下三方面的不足：

1.由于其谐振频率F₀是一个固定的不可调参数，因而对于不同音箱的不同下限频率来说，很难实现在F₀处的上冲修正和延伸音箱下限频率的效果；

2.由于滤波器的Q值，是一个确定参定，上冲量不可调，故利用其上冲来修正，会占去音频系统的动态范围中的很大空间，这样对于动态范围余量不大的系统，必然会造成削顶失真，或功率太小，推动力不足的后果；

3.由于一个二阶高通滤波器于F₀处会产生π/2相移，所以现有SC技术采用四阶高通滤波器，在F₀处会产生π相移，该反相的信号重放时必然会带来不利影响。

本实用新型的目的在于避免上述已有技术的不足，提供一种谐振频率F₀、Q值可调的重低音提升装置。

实现本实用新型目的技术方案是采用有源高通滤波电路，确定其元件参数，谐振频率F₀与Q的可调范围，以达到调整上冲增益之效果。该滤波器分别串接在左右通道L、R的音频信号与功放之间，其中L通道的滤波器主要是由运算放大器A₁、A₂、A₃及外围件R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁、C₂组成的二阶高通滤波器，R通道的滤波器主要由运算放大器A₃、A₄、A₆及外围件R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、C₃、C₄组成的二阶高通滤波器。该滤波器的A₁、A₂、A₃、A₄的各自输入电阻R₁、R₂、R₆、R₇之前分别连接有可变电阻器W₁、W₂、W₃、W₄，在A₁的负端电容C₁和A₅的正端之间连接有可变电阻器W₅，在A₃的负端电容C₃与A₆的正端之间连接有可变电阻器W₆，通过调节W₁、W₂、W₃、W₄、与W₅、W₆以分别实现滤波器谐振频率F₀与Q值的单独可调，而相互不受影响。该滤波器的F₀范围选择在12—48HZ之间，可调Q值选择在0.55—5.5之间可调，为实现该滤波器的F₀、Q值的调节范围，该滤波器的外围元件参数选择为：

C₁＝C₂＝C₃＝C₄＝1μ     R₁＝R₂＝R₆＝R₇＝3.3K

R₃＝R₄＝R₅＝10K          R₈＝R₉＝R₁₀＝10K

W₁＝W₂＝W₃＝W₄＝10K     W₅＝W₆＝100K

该滤波可以将其二个或多个级联使用，以获得在某一频点更大的提升(此时各级的F₀调谐在相同点)或获得更宽的补偿特性(此时各级F₀调谐在不同点)。

上述装置的高通滤波器对在其确定的音响系统情况下，可确定出补偿频率F₀与Q值时，则滤波器还可采用更简单，成本更低的有源高通滤波器。该滤波器可由一个运算放大器与外围元件构成，直接制作在整机电路内，同样可取利很好的效果。

本实用新型由于采用谐振频率F₀与Q值可分别单独可调的二阶高通滤波器，因而对不同的音箱可调整出不同的补偿频率和上冲幅度，比如，一对书架音箱可调出其补偿点为34HZ，又如，一对落地箱，调出的补偿点为21HZ；同时由于该滤波器可采用二级或多级连用，所以可获得某一频点的更大提升或更宽的补偿特性；此外由于滤波器在F₀处的相移为π/2，所以可使人的听觉得到加强。本装置通过与各种不同音箱的实际配接，均可获得明显的重低音提升效果，并有电路简单，成本低，易于实现重低音提升之优点。

以下结合附图进一步叙述本实用新型的结构。

图1是本实用新型的方框图

图2是本实用新型的电路结构图

图3是本实用新型对确定F₀、Q值的电路结构图

参照图1和图2，本实用新型是由两个积分器和一个加法器构成的有源二阶高通滤波器。该滤波器根据一般音箱的参数特点，确定F₀的调节范围在15—45HZ之间可调，并根据滤波器在 $Q=\frac{1}{\sqrt{2}}$ 时，有最平坦特性和在 $Q=\frac{1}{\sqrt{3}}$ 时，有线性相移特性的特点，确定滤波器的Q值在0.577—5之间可调。滤波器各元件参数的选择原则要达到F₀与Q值可独立在选定范围连续可调，即调F₀时Q值与H₀(传递函数)应不变，调Q值时F₀，与H₀应不变。同时设定H₀为1，且不受调f₁0及Q值的影响，该滤波器是两个结构参数完全相同的高通二阶滤波器，分别串接在L、R两个通道的音频信号源与功放之间，左右声道的Q值要同步。其中L通道的滤波器是由运算放大器A₁、A₂、A₅及外围件R₁—R₅、C₁、C₂、W₁、W₂、W₅组成，其中电阻器W₁连接在电阻R₁与A₅输出端之间，电阻器W₂连接在A₁的输出端与电阻R₂之间，电阻器W₅连接在A₁负端与A₅的正端之间。R通道的滤波器是由运算放大器A₃、A₄、A₆及外围件R₆—R₉、C₃、C₄、W₃、W₄、W₆组成，其中W₃连接在R₆的一端与A₆输出端之间，W₄连接在A₃输出端与R₇一端之间，W₆接在A₃负端与A₆正负端之间，同步调节两通道的W₁、W₂与W₃、W₄可使两通道滤波器的谐振频率F₀在12—48HZ内可调，以实现滤波器在F₀处的上冲修正。同步调W₅与W₆可使两高通滤波器的Q值在0.55—5.5内可调，以调谐其过冲量实现调谐提升量。该滤波器的参数选择分别为：

H₀为1，C₁—C₄为1μ，R₁—R₆为3.3K，R₈—R₁₀为10K，W₁、W₂、W₃、W₄为10K，W₅与W₆为100K，运算放大器A₁—A₆可选用NE5532、LE353、OP215、TL082等型号。

图3电路是对于确定的音箱系统，确定出最佳补偿参数F₀、H₀、Q而采用的有源高通滤波器电路，该电路也是分别连接在L、R通道的两个相同的滤波电路。其中连接在通道的滤波器是由运放A₇及外围件R₁₁、R₁₂、C₅、C₆构成，连接在R通道的运放是由运放及外围件R₁₃、R₁₄、C₇、C₈构成。该电路可直接制作在整机电路内，电路中的补偿参数分别为 $F_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}{C}_5\sqrt{R_{11}{R}_{12}}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}{C}_7\sqrt{R_{13}{R}_{14}}}$ $Q=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{R_{12}}{R_{11}}}=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{R_{14}}{R_{13}}}$

H₀＝1

C₅＝C₆＝C₇＝C₈

R₁₁＝R₁₃     R₁₂＝R₁₄

A₇、A₈的型号与A₁—A₆相同。

实验表明，采用该电路不但可取得很好的效果，而且成本可大幅度下降，可广泛用于家庭影院系统，高保真音响系统，汽车音响系统等工业化生产中。

Claims (3)

1.一种低音提升装置，主要由高通滤波器构成，该滤波器分别串接在左右两个通道L、R的音频信号源与功放之间，L通道的滤波器主要由运算放大器A₁、A₂、A₅及外围件R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁、C₂组成二阶高通滤波器，R通道的滤波器主要由运算放大器A₃、A₄、A₆及外围件R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、C₃、C₄组成二阶高通滤波器，其特征在于：

(1)A₁、A₂、A₃、A₄的各输入电阻R₁、R₂、R₆、R₇之前分别连接有可变电阻器W₁、W₂、W₃、W₄，在A₁的负端电容C₁与A₅的正端端间连接有可变电阻器W₅，在A₃的负端电容C₃与A₆的正端之间连接有可变电阻器W₆，以分别实现滤波器谐振频率F₀与Q值的单独可调；

(2)外围件的参数确定分别为：

C₁＝C₂＝C₃＝C₄＝1μ     R₃＝R₄＝R₅＝10K

R₁＝R₂＝R₆＝R₇＝3.3K    R₈＝R₉＝R₁₀＝10K

W₁＝W₂＝W₃＝W₄＝10K     W₅＝W₆＝100K

(3)L、R两通道的谐振频率F₀范围选择12—48HZ之间，并通过W₁、W₂与W₃、W₄调节；

(4)L、R两通道的Q值范围选择在0.55—5.5之间，并通过W₅与W₆调节。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于对于已确定补偿频率F₀及Q值参数的确定音响设备，则连接在L、R两个通道的有源高通滤波器可分别采用一个运算放大器A₇与外围件R₁₁，R₁₂，C₅，C₆和一个运算放大器A₈，与外围元件R₁₂、R₁₃、C₇、C₈构成，且直接制作在整机电路中。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于L、R两个通道的音频信号源与功放之间可分别多级连接有源二阶高通滤波器，以获得某一频点更大的提升或更宽的补偿特性。

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