自製一款適合小功率膽機的音箱

    近年來在數字音源的感召下，古老的電子管功放又煥發出了青春。電子管放大器諧波豐富、聲音醇厚、優美動聽，但其也存在著以下一些不盡如人意的地方。例如，它的輸出功率不容易做大，特別是那些流行的小功率管或被廣為推崇的各類低效率Hi-Fi電路裝配的發燒功放膽機的有效頻率響應很難做得寬潤與平滑，尤其是高頻響應不易做好，一般能做到40Hz～16kHZ已經是相當發燒了。電子管功放的輸出阻抗RZ比較高，它對揚聲器的阻尼因素FD要比晶體管功放的低1～2個數量級。功放的FD反映了它對揚聲器振膜的控制能力，FD大則聲音清晰、層次分明；FD小則聲音模糊、缺乏層次。電子管放大器對電信號的應變能力也較差，即它的轉換速度不夠敏捷。信號轉換速度高的功放瞬態、動態響應較好，聲音清晰、亮麗、有力度；速度低的則明顯呈現出軟、甜、柔的電子管音色。

一． 膽機及其音箱的特性
    許多膽迷曾多次被音響展示會或精品店中膽機的風采所傾倒，但當他們聆聽自製或所購買的品牌膽機時卻總也找不回那份韻味與氣勢。對此，一些朋友已明智地意識到問題可能出在音箱上。的確如此，就膽機遠離Hi-Fi的一些音色個性和弱點來說，除了要從電路技術上下功夫來提高其保真度外，千萬不要忽視了與它息息相關的放音系統，音箱對提高膽機音質和電聲效率也有著非同凡響的作用。膽機雖好但也要靠靚聲音箱相助，這點已漸漸成為了共識。因此，如何正確地為膽機選擇揚聲器、配置音箱以及充分利用放音系統的特性來校正、彌補膽機的一些缺陷顯得尤為重要。對於動手派發燒友來說，最關心的問題是怎樣製作出一款適應膽機特性的高效率Hi-Fi音箱。下面我們就來談談這方面的問題。

1． 提高膽機放聲效率
    通常，在面積不太大的居室、客廳中原汁原味地聆聽音樂的響度大約為92～94dB，這與原始音源節目製作時的音量基本吻合。而營造AV音響效果的響度至少為96～105dB，這對於那些能輕而易舉地做到百瓦級以上的晶體管功放來說，即使配套的音箱靈敏度較低也沒有什麼問題。不過，一般家用型膽機的情況就不那麼樂觀了，特別是那些輸出為3～15W 的單端A類或威廉遜、超線性等功放。儘管電子管功放是效率很高的感性負載輸出，還有過荷承受能力強、過載后非線性畸變小、不需要很大的儲備功率等優點，但是此類Hi-Fi功放由於輸出功率有限，因此很難達到原汁原味的放音效果。如果給它們錯配了靈敏度低的音箱則更是雪上加霜，在此情況下不可能經常開足音量、拼足力氣去營造那驚心動魄的AV氣氛。
    其實，一台功放所給出的聲功率除了與功放的輸出大小有關外，還與其配套音箱的靈敏度高低有直接關係。也就是說，在放音響度一定的情況下，隨著音箱靈敏度的變化，所需要的電功率也截然不同。靈敏度高的音箱消耗的電功率較小，反之則較大。這方面的事例不勝枚舉，如以往用於城鄉電影放音的都是清一色的電子管功放和高靈敏度音箱，它們的音響服務於數千觀眾，但是功放的功率卻僅為15～40W。當時如用一台功率為40W 的YJ603型電影擴音機來驅動靈敏度達108dB的巨型音箱，其所擁有的震撼力及衝擊力足以使2000個座位席的影劇院中的空氣振蕩起來。
    有資料表明，在一定的響度級別下， 音箱的靈敏度每下降3dB則所需要的音頻功率將增大兩倍。當一台功放以105dB的響度進行AV放音時，如果它的音箱靈敏度為94dB，那麼大約有10W的功率便綽綽有餘了。此時分別換上91dB、88dB和85dB幾種不同靈敏度的音箱，如果也要達到105dB的響度，那麼輸入功率將依次上升到20W 、40W 和80W。
    由此可見，隨著音箱靈敏度的降低，輸入功率由10W 上升到80W 。反之也表明，如果一台10W 的功放與94dB的音箱搭配，那麼其音量與80W 功放配85dB音箱的旗鼓相當，前者的輸入功率僅為後者的1/8。通過上面的例子，說明了小功率膽機只要配置了高靈敏度的放聲系統，同樣也能營造出相當不錯的AV效果。

2．校正膽機音色
    無論多麼發燒的晶體管功放還是電子管功放的音色都不是中規中矩、自然純真的，多少都帶有一些令人遺憾的個性音色。其中晶體管功放的音色表現是干、硬、噪，電子管功放卻是軟、甜、柔。功放品質越低下則所呈現的音色個性就越明顯。其實，如站在Hi-Fi的立場上看，兩者都是一種聲染色失真。
    針對晶體管功放的干、硬、噪，近年來那些由柔順的橡皮邊低頻單元和軟球頂中、高頻單元組成的具有軟、甜、柔音色特性的放音系統，可以用來校正令人生厭的晶體管聲。晶體管功放與這種特性的音箱聯姻雖不是什麼天作之合，但卻能有效地令功放的狂氣和躁氣變得服服帖帖，音質和音色也確實變得柔順耐聽多了。對於膽機來說就不能給它配置校正晶體管音色特性的音箱。否則，膽機的個性將於此類音箱的特性不謀而合地疊加在一起，不但達不到補償或校正電子管聲音的目的，相反還會進一步地加強膽機的個性，使聲音變得更加軟、甜、柔。在這方面，行之有效的辦法是給此類膽機配置特性相反的即具有冷、硬、亮音色個性的音箱，以此來校正膽機過分的聲染色失真。當然， 不能矯枉過正，要恰到好處，否則，也會喪失可愛的膽味。
    不少膽機都缺乏爆發力和衝擊力，中、高頻也少了些沁人心脾的穿透力。這正是人們對膽機頗有微詞的地方，也是它難以勝任AV的原因。事實上，出現上述情況除了有膽機功率不夠大、頻響及瞬態響應比較差這些問題外，還有一個重要的因素便是與所配製的放音系統的特性不適應。確實，膽機的瞬態響應趕不上晶體管機。長期以來，在電路方面都是通過盡量減少放大電路耦合級數、採用直流DC放大器以及改進電源品質等辦法來提高其轉換速率，使功放的瞬態響應得到了明顯的好轉。後來，人們已經注意到了揚聲器輻射速度對瞬態響應的重要性。從揚聲器的一些特性上來看，它的振膜、音圈、定心支片等構件的材料、質量、剛性、幾何形狀以及結構工藝等將直接影響聲輻射速度。聲速快的振膜反應靈敏，對那些瞬息萬變的信號有非常準確的跟隨能力，播出的聲音明快、有力度。而聲速慢的振膜反應遲鈍，對信號的分析能力差，聲音軟弱無力達不到信號應有的高潮和爆發力。
    明白了電子管功放與晶體管功放轉換速率上的差異后，在給它們配置音箱時就應該充分考慮到這一點。由於晶體管功放的轉換速率較高，因此在一般的情況下不必對其所配音箱的瞬態響應特性過分挑剔，只要綜合電聲指標達到上乘的音箱便可。然而，膽機所配的音箱則要選擇那些聲速特別高的揚聲器來組成音箱，以此來彌補膽機瞬態響應不佳的缺陷。通常，那些用鈹、鈦等金屬或特種植物纖維製成的振膜，其聲速可達220m/s，對聲音不僅有非常出色的刻畫能力，而且聲音也特別鏗鏘有力。由這類單元組成的音箱雖然不合晶體管功放的口味，但對於膽機來說卻是求之不得的。

3． 改善膽機音質
    許多CD節目中都有極豐富的高、低頻樂音，但經過一些膽機的播放后沒有了蕩氣迴腸的低音，也少了些清脆纖細的高音。這裡有功放的毛病，也有音箱的問題。在膽機中，除了輸出變壓器是左右高、低頻帶寬的關鍵元件外，還要考慮其各級電路中的容抗及分佈電容所產生的相移影響。這樣，膽機信號中的高低頻成分再怎麼精彩也別指望它能真實地展現出來。如果配置的音箱頻率響應不太寬，高、低頻單元的靈敏度又不高，那麼所給出的聲音必然是上面所述的樣子。
    晶體管功放的情況就不同了，目前的晶體管功放幾乎都是OTL直流DC放大器，很容易將功放頻響做到0Hz～50kHz，因此對其音箱來說就不必刻意地追求寬頻響。相反，為了防止過分的晶體管聲，有時還特意給它們配置一些頻響不十分寬的、具有軟特性的音箱，以此來抑制那些尖刺、生硬的高頻雜訊。然而，對於頻響一般的膽機，由於頻帶兩端衰減量大，高、低頻功率分量比中頻段差得多，因此所配的音箱不但要強調高、低頻靈敏度，而且還希望其頻率響應特別寬。這樣的音箱才能有效地展寬放音頻帶，改善功放高、低頻響應的平滑程度。
    筆者常見到不少膽機的頻響很到位，聲音也柔和激蕩、圓潤悅耳，但仔細品味后覺得低音多了些尾音而顯得有些渾，高音也少了些微妙的成分。這些問題是那些高輸出阻抗膽機的通病，其特徵是音量越大則上述不良表現越顯著。造成這種現象的原因主要有兩個。一是膽機的FD僅為10～30．它對揚聲器的阻尼能力弱，振膜不能準確分析信號，所給出的聲音不是丟了些細節便是新增了些原始信號中沒有的成分，聲音必然就變了樣。二是所配音箱低頻單元的Q值不合適，Q值高的揚聲器振動系統質量大，振動慣性也大，響應不平滑且聲音渾濁。膽機由於FD較小，對揚聲器的控制力小，不能及時制約振膜的慣性振動，因此採用Q值低一些的揚聲器有利於改善音質。這樣的揚聲器聲音剛勁、清脆，膽機又天性柔和，兩者所搭配出的必定是柔和且層次分明的聲音。

二． 適合於膽機的Hi-Fi音箱製作
    現在的音響市場上揚聲器品種豐富，國內的電聲名廠都不時有品質一流的高、中、低頻單元亮相。有些單元的特性不一定適應晶體管機，但它們的一些品質卻很投膽機所好，並且價廉物美、唾手可得，這就為自製適合膽機特性的音箱提供了方便。筆者也是一個多年的音響迷，打造過許多不同種類的小功率膽機。由於長期以來尋覓不到適合膽機特性的高靈敏度音箱，因此在不得已的情況下設計了幾款Hi-Fi音箱，現將其中表現不錯的一款介紹給大家。

1．音箱設計理念
    在自製一款Hi-Fi音箱前，除了要對它的頻率響應、失真度、靈敏度、承受功率和輸入阻抗等主要技術指標做到心中有數外，還要事先對音箱的音色取向、聲輻射特性、音箱類型、體積和單元組合等予以重點考慮。本音箱所要達到的主要技術指標如下：
(1)頻率響應：27Hz～25kHz ±1dB
(2)靈敏度：不小於92dB
(3)輸入功率：60W
(4)輸入阻抗：8 Ω
(5)音箱特點：體積小、聲輻射面寬、瞬態響應及聲象定位好

2．單元組合
    採用多揚聲器單元組成寬頻帶音箱已經是個老話題了，但從小功率膽機特性要求的高效率、高保真音箱情況來看，要真正全面做到設計中要求的電聲技術指標不是那麼簡單。似乎選用一隻靈敏度高的寬頻帶大功率Hi-Fi揚聲器最符合創意要求，但問題是揚聲器的振膜與頻率響應、保真度、電聲效率等始終存在著一系列尖銳的、不可調和的矛盾，至今還很難用一隻揚聲器來Hi-Fi地重放全音頻。儘管也有同軸、雙振膜(雙紙盆)、組合式(附加的高、中頻單元用構架組裝在低頻單元上)等形式的全頻帶揚聲器，然而由於結構上的諸多原因，它們仍然存在著頻響不平滑、互調失真大、瞬態欠佳、靈敏度低、功率小以及聲場窄等損害保真度的問題。因此，很少見到用此類揚聲器製成的高靈敏度或大功率Hi-Fi放音系統。
    由高、低頻獨立的揚聲器單元組成的音箱具有頻響寬、功率大、分頻網路簡單、單元少、安裝緊湊及聲象定位好等優點，其始終是各類視聽音響系統中首選的音箱。然而，在要求很高的Hi-Fi放音時，二單母音箱的情況就不容樂觀了。試想一隻下潛到20Hz的低頻單元，其振動系統已不能出色地再現中頻，而一隻頻響上揚到20kHz的高頻單元也不可能很好地兼顧中頻。這樣的組合即便能勉強做到寬頻帶，但在中頻段的響應將變得很不平坦。尤其是語言、音樂中豐富的諧波功率多半是在中頻，如果離開了品質一流的高、低頻單元的支持，其保真度也就可想而知了。另外，二單母音箱對高、低頻揚聲器的電聲指標要求十分苛刻，能勝任Hi-Fi組合的二單元揚聲器也都存在著價格昂貴、不易搭配及難以購到等問題。如果對揚聲器特性、音箱製作與調試技術缺乏了解 一般用二單元裝成功Hi-Fi音箱的把握不大。
    如果在二單元中間插入中頻揚聲器，那麼放音的情況就大為改觀了。顯然，高、中、低頻揚聲器各有特色，三者能盡情地展現自己的風采，給出的必然是一個寬頻帶Hi-Fi音箱。多單母音箱由於頻段劃分細，因此不需要響應十分平坦的寬頻揚聲器，只要它們各自所承擔的頻段靈敏度及響應出色，便能將頻響、效率、功率銜接搭配得很均衡。另外，多單元組合對揚聲器的要求不高、成本低廉，這些都使得三單母音箱一直成為各類Hi-Fi放音的佼佼者。
    當然，組合音箱時也並非是單元越多越好，從某些情況來看，二單母音箱的一些優點正好是多單母音箱的不足。對於多單元組合及分頻網路所引起的頻帶銜接、響應平滑度、靈敏度以及聲象定位等問題都要加以考慮。只要認真選擇並搭配單元、科學合理地設計音箱，仔細地組裝調試，一般都能做出令人滿意的Hi-Fi音箱。全面權衡利弊，筆者認為小功率Hi-Fi放音系統還是選擇三單元組合音箱為上策。
    那麼，究竟哪一類型的音箱才是設計理念中的最佳拍檔呢?回答肯定是倒相式音箱，其主要有以下幾個閃光點。
(1)它的靈敏度很高，輸入較小的功率便能給出很大的聲壓，並且音質也相當好。理論數據表明，好的倒相式音箱可以使低頻的靈敏度提高4～6dB，這就意味著功放的輸出功率增加了3～4倍，這一點對提高小功率膽機的音量更顯得難能可貴。
(2)有效地彌補了由功放低頻相移及揚聲器聲短路現象而引起的聲壓下降問題，這也是一般膽機求之不得的優點。
(3)由於箱子的諧振頻率與揚聲器的共振頻率相調諧(諧振)，揚聲器的諧振峰受到了極大的阻尼，可使低頻響應的平滑度改善80％，而且低頻端的響應也比原來向下延伸1/ (31/2)，因此完全可以用普通揚聲器來獲得寬頻響和高靈敏度。
(4)倒相式音箱的保真度很高且箱子的體積很小，在同樣的下限頻率時箱容積也僅為密閉箱的60％。
    這些出類拔萃的優點都為小型高靈敏度音箱的製作提供了可能。

3．單元選擇
    反覆權衡了揚聲器的頻響、保真度、電聲效率、輸入阻抗、功率、聲輻射指向性及音色取向等因素后，本音箱選擇了銀笛的YDQG5-14、YDQZ10-2、YD200-54單元作為高、中、低頻單元。之所以對銀笛揚聲器情有獨鍾，主要是因為銀笛廠是研製生產Hi-Fi揚聲器最早的廠家之一， 該廠技術領先且不斷推陳出新，開發生產出的百餘種單元質優價廉，產品一向受到音響界和發燒友的好評。各個單元的特性請參見附表，下面來談談它們的特點。
    YD200-54是一款品質超群的低頻單元，其振膜是在優質纖維紙漿中添加一定的增強材料製成的。振膜上模壓出了許多同心圓的凹凸增強筋，各個波節線之間還模壓了密集的麻點、條形等不同幾何形狀的機械筋。這些措施使紙盆在不增加質量的情況下大幅度提高了剛性，有效地抑制了局部的分割振動。另外，紙質振膜質量小、口徑適中、Q值也不大，即使在大振幅下紙盆也不易產生慣性運動。顯然，它的響應平滑、瞬態特性好、聲音剛勁清晰、保真度比較高。該單元採用的是一種泡沫材料折邊，其特點是質輕、耐疲勞且有合適的內阻尼特性。在直徑達130mm的特大型多波紋定心支片的配合下，它的有效頻率從38Hz至5kHz都有特別平坦的響應，靈敏度比同口徑的橡皮邊高2～3dB。
    該單元的磁鋼增大到Φ130mm×20mm，磁路極板加厚到8mm以上，有效磁場也高達12mm。Φ38mm 的大型音圈使繞組變得很窄，同時又工作在很寬的磁場內，長衝程所營造的動態響應與保真度也是顯而易見的。從本單元的磁路及音圈情況來看，其已經遠遠超過了12英寸喇叭的規格標準。它的輸入功率應當在100～120W 之間，但廠家卻只定為40W，功率標稱得如此保守也足見這是一款名副其實的發燒級單元。
    掃描一下YD200-54，發覺該單元的工藝技術、材料結構等各個環節都是極為地道的。它的輸入端子是大型接線柱，盆架也是非常厚實的鋁合金鑄造，儘管單元基礎是質量很小的鋁盆架，但喇叭的總質量卻高達3.3kg。寬厚的硬橡膠整體壓邊使單元無論在板上正反安裝都有很好的防震和密封性能，絲毫都不漏氣。單元的磁路系統被一隻大型的硬橡膠罩子封閉，既保護了磁路又使其在箱內的駐波減至最小。該單元的后磁路板上還開有一個減壓孔，其作用是令定心支片內封閉的空氣裡外流通，使音圈等不因為受到壓縮空氣阻尼而影響到振幅，明顯的好處便是使正負振幅平衡、非線性失真小。這點小工藝對於一般揚聲器來說不足掛齒，但對於Hi-Fi揚聲器卻有著不同尋常的意義。
    YD200-54的盆架直徑為240mm，這是一款按振膜直徑標稱口徑的揚聲器。紙盆的直徑實實在在地做到了200 mm (8英寸)， 振膜有效輻射半徑達93mm，要比傳統8英寸喇叭的81mm大得多。本箱選擇8英寸低頻單元的原因還在於其在5～l2英寸的5個傳統口徑中(5英寸、6英寸、8英寸、l0英寸、12英寸)佔盡了優勢，它既有小口徑的優點又少了些大口徑的缺陷，從各個方面來說都是令人喜歡的規格。另外， 目前的各類單元阻抗大多為8 Ω，採用一隻低頻揚聲器容易與中、高頻單元及功放匹配，其分頻器的設計製作也較為簡單。以上正是筆者選用本單元的幾個重要原因。
    YDQZ10-2是一隻品質不俗的球頂形中頻單元，它採用了生化纖維經浸漬處理的大球頂振膜。其特點是聲音清晰、圓潤悅耳，頻響從800Hz至10kHz幾乎是平直的。由於球頂振膜突出在面板的最前沿， 因此聲波直接向四周擴散，聲象立體感強，聽音時沒有了皇帝位，而盆形振膜則恰恰少了這些優勢。
    該單元是一款不惜工本的重料製作，它的磁鋼體積為120mmX 20mm，與YD200-54很接近，質量約為1.7kg，這樣的用料在各種品牌的同類產品中是少有的。其配以了直徑為60mm 的球頂振膜，令揚聲器的平均特性靈敏度達91dB以上。為了真實而有力地再現中頻，它的音圈直徑增大到50mm，在強磁場作用下其音樂功率至少在150W以上，但廠家給出的標準值卻只有50W。該單元振膜前面板還壓有一個中120mm的聲輻射擴散器，這也使得聲輻射面更加開闊。
    YDQZ10-2的振膜背腔附加了一個很大的圓型罩子(Φ120mmX 60mm)，它與振膜裡面的音圈和磁路形成一個很大的封閉容器。罩內填滿了鬆軟的吸音材料，其目的是消除振膜后腔產生的駐波，以此改善中頻段的響應平滑度。由於振膜背腔密封，因此裝在箱子里也徹底消除了低頻聲波對它的調製。同樣，罩子側面也開有減壓作用的空氣疏通孔。
    由附表可以看出，YDQG5-14的高頻響應相當寬闊，靈敏度也特別高，這完全歸功於所採用的鈦球膜技術。鈦金屬是一種新型的高科技宇航材料，用鈦箔製成的振膜雖然薄如蟬翼，但卻非常堅硬。其球膜直徑為1英寸，如此輕巧的振膜極為靈敏，非常適應高頻振幅特性。在它的振膜上又模壓了許多魚鱗狀的機械增強筋，令其即使在振幅很大的情況下也不會產生有害的分割振動。    該單元的平均特性靈敏度高達91dB以上，有效頻響可從3kHz一直到25kHz的超高頻，比現在流行的那些織物纖維軟球頂高頻單元的頻響要寬得多，靈敏度也要高出3～4dB。它對信號中的諧波刻畫生動，音質清脆明亮，音色絢麗多彩且極富穿透力。由於其電聲效率高，因此與本箱選定的中、高頻單元的效率十分匹配。該單元的額定輸入功率為30W ．這樣的功率正好符合家用Hi-Fi音箱的高頻功率分配。因為是非磁液結構，所以高頻分析也將更加細微、透徹。
    鈦、鈹、鋁等硬球頂中、高頻揚聲器的音質魅力無可厚非，但不少朋友對此類單元始終心有餘悸，認為金屬振膜聲音尖刺、生硬，總
怕用不好。其實，現在的音樂大多為金屬樂器的演奏，硬球頂振膜與它們為同一屬性，刻畫表現這些音樂是最自然不過的了。看一下當今文體演出中使用的大功率Hi-Fi專業音箱，它們都採用了靈敏度高達100多dB的金屬振膜中、高頻揚聲器，並且還給它們附加了各式各樣提高聲效率的號筒。因此，播放的聲音不但清澈明亮，而且歌手的演唱也十分甜美細膩。相信聆聽過大型場館文藝演出的人們都有親身體驗，誰也沒有感覺到聲音冷艷、尖利或不柔和。
    當然，組裝Hi-Fi音箱時也不必拘泥於同一廠家的單元， 只要所選單元的特性有利於提高功放的效率與音質，那麼完全可以採用不同廠家的單元搭配組合。例如，選用南京的YD200-8XPH低頻單元、惠威的大球頂中頻單元及銀笛其他型號的鈦球頂高頻單元等。如果你希望本箱能同時適合晶體管功放的口味，那麼可將特性相應的軟球頂高頻單元加裝在本箱上，使其成為音色取向可變的音箱，具體的方法在本文後面將有所涉及。