分频器设计基础知识
分频器的设计
分频器的设计一、课程设计目的1.学会使用电路设计与仿真软件工具Hspice，熟练地用网表文件来描述模拟电路，并熟悉应用Hspice内部元件库。
通过该实验，掌握Hspice的设计方法，加深对课程知识的感性认识，增强电路设计与综合分析能力。
2.分频器大多选用市售成品，但市场上出售的分频器良莠不齐，质量上乘者多在百元以上，非普通用户所能接受。
价格在几十元以下的分频器质量难以保证，实际使用表现平庸。
自制分频器可以较少的投入换取较大的收获。
二.内容分频器-概述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。
在许多电子设备中如电子钟、频率合成器等，需要各种不同频率的信号协同工作，常用的方法是以稳定度高的晶体振荡器为主振源，通过变换得到所需要的各种频率成分，分频器是一种主要变换手段。
早期的分频器多为正弦分频器，随着数字集成电路的发展，脉冲分频器（又称数字分频器）逐渐取代了正弦分频器，即使在输入输出信号均为正弦波时也往往采用模数转换－数字分频－数模转换的方法来实现分频。
正弦分频器除在输入信噪比低和频率极高的场合已很少使用。
分频器-作用分频器是音箱中的“大脑”，对音质的好坏至关重要。
功放输出的音乐讯号必须经过分频器中的各滤波元件处理，让各单元特定频率的讯号通过。
要科学、合理、严谨地设计好音箱之分频器，才能有效地修饰喇叭单元的不同特性，优化组合，使得各单元扬长避短，淋漓尽致地发挥出各自应有的潜能，使各频段的频响变得平滑、声像相位准确，才能使高、中、低音播放出来的音乐层次分明、合拍，明朗、舒适、宽广、自然的音质效果。
在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件，而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。
尤其在中、高频部分，分频电路所起到的作用就更为明显。
其作用如下：合理地分割各单元的工作频段；合理地进行各单元功率分配；使各单元之间具有恰当的相位关系以减少各单元在工作中出现的声干涉失真；利用分频电路的特性以弥补单元在某频段里的声缺陷；将各频段圆滑平顺地对接起来。
分频器的设计原理
分频器的设计原理
分频器的设计原理是将输入信号分成多个具有不同频率的输出信号。
通过使用不同的电路和技术，可以将输入信号分频为两个或更多个频率不同的输出信号。
常见的分频器设计原理包括以下几种：
1. 分频器基于计数器：通过使用计数器电路，将输入信号的频率除以一个固定的整数值，从而获得分频后的输出信号。
计数器经过一定的计数周期后重新开始计数，实现分频功能。
2. 分频器基于锁相环（PLL）：锁相环是一种反馈控制系统，通过将输入频率与参考频率进行比较，并不断调整输出频率，使其与输入频率相同或成比例，从而实现分频功能。
3. 分频器基于频率合成器：频率合成器是一种电路，可以将不同的频率合成为所需的频率。
通过设置合适的频率合成比例，可以实现输入信号的分频。
4. 分频器基于滤波器：滤波器可以选择性地通过或屏蔽特定频率范围的信号。
通过设计适当的滤波器，可以将输入信号的特定频率分离出来作为输出信号。
以上是一些常见的分频器设计原理，不同的应用场景可能采用不同的设计原理。
分频器广泛应用于无线通信、音频处理、数字信号处理等领域。
分频器的简易计算与制作
分频器的简易计算与制作一、分频器的计算1.1阶分频器及其计算通常采用1阶（6dB/Out）3dB降落点交叉型、其特点是高、低通和带通滤波器采用同值的L和CL=R/2πf c=159R/f c (mH)C=1/2πf c R=159000/f c R(µF)2. 2阶分频器及其计算（1）3dB降落点交叉型f c=225R/f c(mH)f c R=113000/f c/R(µF)（2）6dB降落点交叉型只需将高、低通滤波器的f c向上和向下移到1.3f c和0.76f c位置L=22FR/f c0.76=296R/f c(mH)C=113000/0.76f c R=148000/Rf c(µF)3．阻抗补偿电路的计算（C为无极性电容）（1）以音圈电感为主要依据R=R o(喇叭阻抗)C=L bm/R e2(µF)( L bm为音圈电感量、R e为音圈直流电阻)（2）以某个频侓点的阻抗为主要设计依据R=R o(喇叭阻抗)C=159000Z/FR2 (µF)F为最佳的阻抗补偿点频率，一般选在单元曲线上升幅度达6dB处。
即比额定阻抗大一倍处。
Z为f处的阻抗（即Z=2R o）二、常用分频器的相位特性1. 1阶−3dB降落点交叉型高通部分相位旋转至+45，低通部分旋转至−45、两者有90的相位差，高低单元在分频点附近的辐射声有部分被抵消，一般取−3dB落点处交叉。
2.2阶−6dB降落点交叉型高低单元应反向连接，一般取−6dB落点处交叉。
3.非对称−4.5dB落点交叉型（1阶低+2阶高）高通部分旋转至90、低通部分旋转至−45，若同向相接则相位差为135、反向则为−45，正好可校正到低单元平面排列时产生的+45相位差。
三.电感线圈制作数据220四、分频器的设计实例1. 电路选择及参数的选取（1）选非对称−4.5dB落点交叉型（1接低通+2阶高通）（2）f c取3200HZ2.计算方法：L1=159R/0.9f c=159×8/0.9×3200=0.44mH(140T)L2=225R/1.1f c=225×8/1.1×3200=0.51/mH(150T)C2=113000/1.1f c R=113000/1.1×3200×8=4.01µ3.阻抗补偿网络的计算R=R低=8Ω实测低音单元至2400HZ时，Z=2R低=16ΩC=159000×16/2400×64=16.6µ。
分频器设计
分频器设计分频器是一种电子电路，能够将输入信号分解成不同频率的输出信号。
在电子系统中，分频器扮演着重要的角色，被广泛应用于通信、信号处理、计算机等领域。
分频器的设计需要考虑许多因素，包括分频比、频率范围、输出信号质量等。
下面将以一个简单的二分频器为例，介绍分频器的设计过程。
首先，我们需要根据要求确定分频比。
假设我们需要设计一个二分频器，即将输入信号的频率减小一半，可得到输出信号的频率。
其次，我们需要选择适当的电子元件组成电路。
在这个例子中，我们可以使用D触发器和与门组成二分频器。
D触发器是一种特殊的触发器，具有两个输入端(D和时钟信号CLK)和两个输出端(Q和Q’)。
根据D触发器的特性，当CLK信号上升沿到来时，Q端的信号会根据D端的信号进行更新。
具体地说，我们将输入信号接入D触发器的CLK端，将输出信号接入D触发器的D端。
当输入信号的频率较高时，D触发器在每个时钟周期都会根据输入信号更新一次输出信号，从而使输出信号的频率减小一半。
同时，我们还需要使用与门将原始输入信号与输出信号进行“与”运算。
与门是一种逻辑门，只有当所有输入信号都为高电平时，输出信号才为高电平。
在二分频器的设计中，输出信号只有当原始输入信号和分频后的输入信号都为高电平时，才为高电平。
通过与门可以实现这一功能。
最后，我们需要考虑电路的摆放和电源的供应。
将D触发器和与门适当摆放，以确保信号传输和电路工作的稳定性。
同时，供应适当的电源电压和电流，以满足电路工作的要求。
总结起来，分频器是一种实现信号分解的电子电路。
通过选择适当的元件组成电路，并考虑电路布局和电源供应等因素，可以设计出满足不同需求的分频器。
分频器的设计需要充分理解电子元件的特性和工作原理，并根据要求进行合理设计和优化，以实现预期的信号分解效果。
分频器分频点计算公式
分频器分频点计算公式分频器是电路中非常常见的一种电子元件，在信号处理、数字电路等领域都有广泛的应用。
分频器的作用是将输入的信号分成多个频段输出，这样可以更好地处理和控制不同频段的信号。
分频器的分频点是分频器设计中非常重要的参数之一，它决定了分频器能够分成几个频段，以及每个频段的频率范围。
下面我们来详细介绍分频器分频点的计算公式和相关的知识点。
首先，我们需要了解一下分频器的基本结构和工作原理。
一般的分频器由一个或多个带通滤波器串联或并联而成，通过不同的组合方式来实现分频的功能。
在设计分频器时，通常会给定分频器的通带范围和阻带范围，并需要计算出分频点的具体数值。
对于二阶滤波器而言，其通带和阻带之间有一个临界点，也就是所谓的截止频率。
当信号的频率小于截止频率时，信号可以通过滤波器的通道，当信号频率大于截止频率时，信号就被滤波器的阻带所过滤掉了。
因此，分频器的分频点其实就是这个截止频率。
对于一个单级带通滤波器而言，其中心频率是通过电容和电感的串联或并联得到的，实际计算公式为：$$f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{L_1C_1}}$$其中，$f_0$表示滤波器的中心频率，$L_1$和$C_1$表示电感和电容的取值。
对于多级分频器的设计而言，需要注意各级滤波器的截止频率应该依次递减，以保证分频器能够正常工作。
具体计算公式为：$$f_n = \frac{f_{n-1}}{\sqrt{2}}$$其中，$f_n$表示第$n$级滤波器的截止频率，$f_{n-1}$表示前一级滤波器的截止频率。
可以看出，每一级滤波器的截止频率都是前一级截止频率的一半，这样就能够保证不同频段的信号能够被正确地分离出来。
需要注意的是，分频点的计算公式是基于理想情况下的计算，而实际的电路中会有一些误差和偏移。
对于高频率的信号而言，贴片电容的电感等因素会导致阻抗产生变化，这些都可能会导致分频点偏移。
因此，在实际设计中需要进行相关的测试和优化，以确保分频器的性能能够得到充分的发挥。
分频器的设计取决于什么？
分频器的设计取决于什么？
文章来源：
分频器的设计主要取决三个因素：
(1)扬声器额定阻抗
(2)分频点频率
一般两频道分频器，分频点可在800～3000赫之间选取；三频道分频器的第一分频点可在300～500赫之间选取，第二分频点可在3000～5000赫之间选取。
选取分频点时应注意两点：一是在分频点处，两个扬声器同时都处在良好的工作状态，即在分频点处的频响曲线应器同时都处在良好的工作状态，即在分频点处的频响曲线应平直；二是在分频点处两者衔接要平滑、自然。
其频响曲线不应出现明显的“峰”和“谷”。
(3)衰减率
所谓衰减率，是指扬声器在分频点以下，扬声
器的频响曲线随频率变化而下降的斜率，以每倍频程下降的分贝数来表示。
分频
分频器是FPGA设计中使用频率非常高的基本单元之一。
尽管目前在大部分设计中还广泛使用集成锁相环（如altera的PLL，Xilinx的DLL）来进行时钟的分频、倍频以及相移设计，但是，对于时钟要求不太严格的设计，通过自主设计进行时钟分频的实现方法仍然非常流行。
首先这种方法可以节省锁相环资源，再者，这种方式只消耗不多的逻辑单元就可以达到对时钟操作的目的。
1 整数分频器的设计1.1偶数倍分频偶数分频器的实现非常简单，通过计数器计数就完全可以实现。
如进行N倍偶数分频，就可以通过由待分频的时钟触发计数器计数，当计数器从0计数到N/2-1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，以使下一个时钟从零开始计数。
以此循环，就可以实现任意的偶数分频。
图1所示是占空比为1：1的36分频的仿真波形图。
1.2奇数倍分频奇数倍分频有两种实现方法，其中之一完全可以通过计数器来实现，如进行三分频，就可通过待分频时钟上升沿触发计数器来进行模三计数，当计数器计数到邻近值时进行两次翻转。
比如可以在计数器计数到1时，输出时钟进行翻转，计数到2时再次进行翻转。
这样，就在计数值邻近的1和2进行了两次翻转。
如此便实现了三分频，其占空比为1/3或2/3.占空比1/15的15分频设计的主要代码如下：如果要实现占空比为50％的三分频时钟，则可通过待分频时钟下降沿触发计数，并以和上升沿同样的方法计数进行三分频，然后对下降沿产生的三分频时钟和上升沿产生的时钟进行相或运算。
即可得到占空比为50％的三分频时钟这是奇数分频的第三种方法。
这种方法可以实现任意的奇数分频。
如将其归类为一般的方法：对于实现占空比为50％的N倍奇数分频，首先要进行上升沿触发以进行模N计数，计数选定到某一个值再进行输出时钟翻转，然后过（N-1）/2再次进行翻转，就可得到一个占空比非50％的奇数n分频时钟。
再同时进行下降沿触发的模N计数，当其到达与上升沿触发输出时钟翻转选定值相同时，再进行输出时钟翻转，同样，经过（N-1）/2时，输出时钟再次翻转以生成占空比非50％的奇数n分频时钟。
VHDL语言分频器的设计 ppt课件
else
cnt2 <= 0;
end if;
end if;
end process;
clkout <= '1' when cnt1<(N-1)/2 or cnt2<(N-1)/2 else
'0';
end a;
2021/3/26
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仿真结果
从波形图可以看到，clkout是clkin的5分频。
2021/3/26
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奇数分频器的VHDL源程序
Library ieee; Use ieee.std_logic_1164.all; Use ieee.std_logic_unsigned.all; Use ieee.std_logic_arith.all;
end if;
end process;
process(cnt) --根据计数值，控制输出时钟脉冲的高、低电平
begin
if(cnt<n/2) then
clkout <= '1';
else
clkout <= '0';
end if;
end process;
End a;
2021/3/26
VHDL语言分频器的设计 ppt课件
2021/3/26
VHDL语言分频器的设计 ppt课件
8
偶数分频器的VHDL源程序(1)
Library ieee; Use ieee.std_logic_1164.all; Use ieee.std_logic_unsigned.all; Use ieee.std_logic_arith.all;
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制作 李柏雄
定义
• 分频器是指将不同频段的声音信号区分开 来，分别给于放大，然后送到相应频段的 分别给于放大， 扬声器中再进行重放。在高质量声音重放 扬声器中再进行重放。 时，需要进行电子分频处理。 它可分为两 需要进行电子分频处理。 种：
• （1）功率分频器：位于功率放大器之后， 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 设置在音箱内，通过LC滤波网络， LC滤波网络 放大器输出的功率音频信号分为低音， 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。 音和高音，分别送至各自扬声器。
• 连接低音喇叭电路：电流先流过线圈，这 连接低音喇叭电路：电流先流过线圈， 样高频部分被阻止， 样高频部分被阻止，而低频段由于线圈基 本没有阻碍作用而顺利通过，同样， 本没有阻碍作用而顺利通过，同样，低音 喇叭并联了一个电容器， 喇叭并联了一个电容器，就是利用电容器 在高频的时候产生一个电压来补偿损失的 电压，道理和高音喇叭端是一样的。 电压，道理和高音喇叭端是一样的。
• 所以音箱分频器采用了上图结构，具体分析： 所以音箱分频器采用了上图结构，具体分析： 连接高音喇叭的电路：让电流先流过电容器， 连接高音喇叭的电路：让电流先流过电容器， 阻止低频，让高频通过， 阻止低频，让高频通过，并且喇叭与一个线圈 并联，让线圈产生负电压， 并联，让线圈产生负电压，那么这个电压对于 高音喇叭来说正好是一个电压补偿， 高音喇叭来说正好是一个电压补偿，于是可以 近似地逼真还原声音电流。 近似地逼真还原声音电流。
• 功率分频器连接简单，使用方便，但消耗功率， 功率分频器连接简单，使用方便，但消耗功率， 出现音频谷点，产生交叉失真， 出现音频谷点，产生交叉失真，它的参数与扬 声器阻抗有的直接关系， 声器阻抗有的直接关系，而扬声器的阻抗又是 频率的函数，与标称值偏离较大， 频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差也 较大，不利于调整。 较大，不利于调整。
分频点的选择
• 两分频音箱的分频点，可以在2～5kHz之间 进行优化选择。一般把分频点频率f选在低 音单元自上限起一个倍频程以下，高音单 元自下限起一个倍频程以上的范围内。
法国 SOLEN “索伦”SCR电容 索伦” 电容: 电容
日本ELNA等音响高速补品电解电容 等音响高速补品电解电容 日本
西德ERO补品 补品Байду номын сангаасKT电容 西德 补品 电容
菲利浦极品电解电容
瑞典RIFA系列电容 系列电容 瑞典
日本三洋OS固体介质电解电容 镀银引脚 日本三洋 固体介质电解电容(镀银引脚 固体介质电解电容 镀银引脚)
德国WIMA补品电容 补品电容 德国
下面是一个常用的电路分频器
分频器作用
• 在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频 电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大 件，而分频电路对扬声器系统能否高质量 地还原电声信号起着极其重要的作用。
其作用如下： 合理地分割各单元的工作频段； 合理地进行各单元功率分配； 使各单元之间具有恰当的相位关系以减少 各单元在工作中出现的声干涉失真； • 利用分频电路的特性以弥补单元在某频段 里的声缺陷； • 将各频段圆滑平顺地对接起来。 • 显然，分频电路的这些作用已被人们所认 识和接受。 • • • •
• 可以看出，分频器充分利用的电容器和线圈的 特性达到分频。但是，线圈和电容器在各自阻 碍的频率段内终究还是消耗了电压的，所以电 路分频器会损失一定的声音，而电子分频就解 决了这个问题，当声音输入到功放之前就先分 频，然后对不同的频段使用专门的放大电路进 行放大，这样的话声音失真小，还原逼真。但 是电路复杂，造价昂贵。
• （2）电子分频器：将音频弱信号进行分频的 电子分频器： 设备，位于功率放大器前， 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， 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。 放大，然后分别送到相应的扬声器单元。
• 电子分频器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， 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， 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， 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。 成本高，电路结构复杂，运用于专业扩声系统。
电容器
• 当电容器两端加载电压的时候，两端就会 当电容器两端加载电压的时候， 感应并存储电荷， 感应并存储电荷，所以电容器是一个临时 的储存电能的器件。 的储存电能的器件。
• 当电容器两端电压变化很快的时候【即高 当电容器两端电压变化很快的时候【 频】，由于电压变化太快导致两端感应电 荷也同步地变化， 荷也同步地变化，也就等效于有电流流过 电容器，而当频率很低的时候， 电容器，而当频率很低的时候，电容器两 端电压变化很慢，近似没有电流流过。 端电压变化很慢，近似没有电流流过。所 以说电容器是阻低频通高频的。 以说电容器是阻低频通高频的。 阻低频通高频的
线圈
• 当有电流通过的时候，如果电流的大小和 当有电流通过的时候， 方向发生变化， 方向发生变化，线圈会产生感应电动势 【电压】，它与原来的电压方向相反，即 电压】 它与原来的电压方向相反， 线圈是阻碍变化的电流通过的。 线圈是阻碍变化的电流通过的。
• 当电流变化很快的时候，线圈产生的负电 当电流变化很快的时候， 压会很大【 压会很大【根据公式伏电压和频率成正 比】，所以线圈是阻高频通低频的。【因 所以线圈是阻高频通低频的。 阻高频通低频的 为频率很低的时候近似负电压很低或为0， 为频率很低的时候近似负电压很低或为 ， 即可以让低频电流顺利通过】 即可以让低频电流顺利通过】