浅谈电子分频器

理论和实践都表明，前级电子分频优于后级LC功率分频，但相对于单一的LC功率分频电路，
前级电子分频却有多种方法及不同的电路。对于这些不同的电子分频方法，除了电路的繁
简，鲜有人对其性能进行综合的对比分析。为此，笔者对几种不同的电子分频电路进行了实
验研究及理论分析，有了一些新的体会。
对于一个理想的分频电路，除了能把频带分开之外，更重要的是应能使分频后的不同频带再
次合成后能与原分频前的特性相一致，这样才能使合成音与原音一致，达到使信号无失真传
递的目的，即所谓的原汁原味。
有源电子分频的方法代表性的有三种：与功率分频类似的常规法、扣除法和带相位补偿的扣
除法。相关电路可参见香港无线电技术出版社的《Hi-Fi电路分析与新颖电路制作》之第210
页、《无线电与电视》杂志1990-1-44及1999-2-38等。
对于常规三分频电路，滤波器在各自的分频点处下降3dB，电压合成幅频特性在分频点有3dB
的隆起，功率合成幅频特性却是一条直线，而这正是我们所需要的。但在此我所想强调的
是：功率合成相频特性并非是一条直线，而是随频率的增加由0度非线性变化到滞后360度的
一条曲线，正因为此，才使得合成音不可能与原音相一致。我们知道：一个非正弦波是由基
波和无数次的高次谐波组成的，而音乐中的乐音基本上都是非正弦波，当这样一个音通过分
频后，由于相频特性的非线性，必然使得各次谐波的相位相对于基波有所改变，最后，当你
听到合成后的此音时，也必然与原音不一样。
两种扣除法的电压合成幅频特性和电压合成相频特性线均是一条直线，如果用双踪示波器比
较通过分频器及加法器后的合成信号与输入信号，除幅度外（当然幅度也可以调至相同），
通带内两信号相位始终保持一致，幅度亦保持不变，即如将两信号调至重合，无论输入频率
如何改变，看不出是两个信号，真正是“原汁原味”。但是，在经过功率放大后，却变了
“味”：幅频及相频特性曲线在分频点处发生弯曲。对于不带相位补偿的扣除法来说，如果
在分频电路中加以预校正，可以将幅频特性曲线的不均匀度降至±0.8dB以内；相频特性曲
线的不均匀度控制在±20°以内，也可以说相当完美。但对于带相位补偿的扣除法来说，则
没有这么幸运，因其电路复杂，相移达720°之多，无法校正。
以上只是从合成的角度所得，如果单纯从分频的角度去考虑问题，分频的越彻底越好，即在
分频点处两频段的重合越少越好，从这点出发去看三种分频方式，最不好的就是不带相位补
偿的扣除法：虽然用的是二阶分频，但其中一个频段的幅频特性却是一阶分频型的。如笔者
实验用的扣除法三分频电路，分频点设计为1kHz和5kHz，扣除高频和低频后的中频 -3dB带
宽却是约500Hz和10kHz，如图1所示。加校正后，也只能将中频幅度降低，不能缩减带宽，
否则会影响合成效果。扣除法加补偿后，三个频段的分频是比较彻底了，但合成后的相移却
也大大增加了。
以上讨论还没有考虑扬声器特性对合成的影响，事实上，也很少有厂家提供扬声器的相频特
性。随着发烧的深入，现在人们也越来越重视扬声器单元的相频特性对音乐重放的影响。实
际中，至少应该将分频器、功放、扬声器组合看做一个整体进行设计，要达到这一点，并非
易事，正所谓“发烧无止境”。
笔者观点：电子分频优于功率分频，扣除法稍胜一筹。由于电子分频降低了对放大器的要
求，所以可用优质功放IC，如LM3886等，虽然可能要用6块之多（3分频），但成本并不比分
立件的功放高，电路也不复杂。中频扬声器要仔细选择，频带要尽可能宽。
另外，如果设计为笔者所称的“2.5分频形式”，理论上可获得更好的合成幅频及相频特
性，如图2所示分别是合成后的相频特性、幅频特性与分频曲线，对此笔者并没有实验，效
果如何，有待于验证。