黑胶科学 | 经典回顾:JBL L300 Summit 落地音箱 Vol.8

记得是2000年左右我在广州淘街二手市场第一次见到这款音箱,不论是外观还是声音当时都打动了我,可惜房子太小,放不下这对大家伙,错过了。那时候的二手价格是2万多人民币。


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JBL L300 SUMMIT发布于70年代初,正是JBL顶峰时期,技术大牛云集,现在所有喇叭单元上应用的T型磁路就是当年JBL发明的。L300有别于传统JBL音箱四四方方的造型,首次在音箱上运用后倾斜面设计,将安装喇叭单元的前面板向后倾斜,有利于各频段的声波到达人耳的时间同步。这个外观设计在当时是很超前的,现在看来也一点不过时,L300是有史以来最吸引我的音箱之一。

L300 采用三分频设计,15寸低音136A, 号角中音LE85, 水晶高音077,是JBL 4333 录音室监听音箱的民用版。


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JBL L300 SUMMIT 音箱参数:


Low Frequency Loudspeaker:

Nominal Diameter———15 inches 38cm

Voice Coil———4 inch (10.2cm) edgewound copper ribbon

Magnetic Assembly Weight——12 pounds, 5.4kg

Flux Density———12,000 gauss

Sensitivity———44dB SBL


Midrange Compression Driver:

Throat Diameter———1 inch 2.5cm

Dispersion:

———120 degrees horizontal, 40 degrees vertical

Voice Coil:

———1-3/4 inch (4.4cm) edgewound aluminium ribbon

Magnetic Assembly Weight:

———10 pounds, 4.5kg

Flux Density———19,000 gauss

Sensitivity———59dB SBL


Ultra-High Frequency Transducer:

Horn Mouth———7.9 x 1.8 cm

Dispersion———130 degrees horizontal, 40 degrees vertical at 15kHz

                ———110 degrees horizontal, 40 degrees vertical at 20kHz

Voice Coil:

———1-3/4 inch (4.4cm) edgewound aluminium ribbon

Magnetic Assembly Weight:

———3-1/4 pounds, 1.5kg

Flux Density———16,500 gauss

Sensitivity———56dB SBL


General Specifications:

Power Capacity———150 Watts continuous program

Nominal Impedance———8 ohms

Crossover Frequencies———800 and 8500 Hz

System Sensitivity

———1 Watt input produces 80dB sound pressure level

——— Note: 75-80dB is a comfortable listening level


Description: Audio speaker

Dimensions: L: 0,58 m , W: 0,58 m , H: 0,81 m

Weight: 66 kg



美国Pass Lab音响公司的老板--纳尔森.帕斯 (Nelson Pass)也是JBL L300的粉丝,他在2011年写过一篇改进L300分频器的文章发表在自己网站上(http://www.firstwatt.com/),后来还有商家根据这篇文章专门制作成品L300分频器在网上销售。


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帕斯重新设计的这款分频器在L300的玩家当中影响很大,我觉得他分享的设计思路对所有JBL喇叭玩家都非常有益,尤其是对那些玩JBL古董喇叭的发烧友,很有参考意义。所以,我特地把他这篇文章翻译成中文与大家分享。


JBLL300分频器改进

纳尔森.帕斯 (天藏于2019-6-20翻译)

简介:

自从70年代中期我第一次见到它们以来,我一直很欣赏JBL L300 Summit (顶峰)这对落地箱。至今我仍然认为这是有史以来最吸引我的音箱之一,我记得它们的声音和外观都一样的非常好。当年我买不起新的,但35年后的今天我的机会来了,我可以以大致当年相同的价格买到二手的L300。这就是通货膨胀,我发现我现在能负担得起了。


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(必须收一对!)


我有一个邻居杰瑞,他在80年代初买了一对L300,当时他在他的媒体室里用它们做后置音箱。你可能会问,“什么主音箱会把L300挤到后置音箱的位置”?是一对定制的Augspurger监听箱,使用双TAD 1601低音单元,配置TAD 4001号角驱动器和喇叭。也是非常棒的音箱。


杰里的L300由于长期暴露在洛杉矶的阳光和烟雾中,结果低音喇叭的泡沫边分解了,就像烤架上的烂布条,音箱木纹表皮也变得干燥和发白,他是让我来帮忙维修音箱的,然而,当看到它们却重新点燃了我最初对这套音箱的渴望,我决定买一对。我朋友肯特.英格力诗在旧金山“Haight and Ashbury”音响店的角落里发现了一对L300正在出售。外观很新,木皮看起来也很好,低音单元是全新的泡沫边。店老板杰克给我播放了一些试音曲目,以确认音箱完好无损,是的,声音与我记亿中的印象一样,就是它了。


我把它们拖回家,在接下来几个星期的时间里,一直用它比较我原来的一对障板全频喇叭,总的来讲,L300声音非常动态和鲜活,低音快速有力,由号角表达的中高频也非常好,非常摇滚的声音。


另一个优点是L300比我想象的更容易推动。即使你用小功率功放,或者输出阻尼系数不是很高的功放也都能把它推得像模像样。从这点来说,L300也是一款很适合用胆机来推动的箱子。L300音箱还配有音量控制,可以调节中频和高音喇叭的音量,这样你就可以调整它们来适应不同的口味。


我想对一款诞生于迪斯科时代初期的音箱,苛求它的完美表现也许太过分了。L300主要有两个缺点——在50Hz低音点有些许共振,另外就是分频器在中低频衔接部分,号角声过于突出。也许仅仅是经过36年我的口味已经进化了,又或者这只是我个人的感觉。无论如何,经过一段时间,这些特征让我坐立不安,我开始考虑自己动手对音箱做些调整。顺便说一句,乔治·布鲁克(George Brooke)曾经写过一篇很好的文章讲述他翻新自己的L300,发表在2001年9月的audioXpress期刊上。他的文章中包含了一台Pass Aleph 5后级功放,但这并不影响他作品的优秀,据我所知,他正在考虑另一篇以JBL4343为主角的文章。


新低音环绕音箱


与此同时,隔壁的杰瑞已经着手翻修了他的L300。针对他的情况,我们需要修理他低音单元的泡沫边,所以我们去Orange County Sound网站www.speakerrepair.com/,以30美元的价格订购了一个重修喇叭边(Re-Edge)的套件#11-035-W-JBL。对于没有动手能力的人,这家公司也可以提供直接的维修服务。我们选择了DIY工具包,按逻辑,最坏的情况是我们最终还是要把喇叭寄给Orange County Sound维修。结果这套工具很完美,我们用锋利的美工刀修除掉原先腐烂的泡沫边,刮去旧胶粘剂。新的泡沫边缘和垫圈非常契合,我们首先将泡沫边与喇叭锥体边缘粘合,然后放置一晚等胶水干透,第二天回来再将泡沫边与盆架粘合。非常幸运的是,Orange County Sound提供了足量的胶水,我们按照操作说明完美地进行了修复。


原来的分频器


我打开音箱,把分频器移到外面,把接线穿过倒相孔接到单元上。然后我做了一系列的测量,记录了它的特性,绘制了单元的电平、阻抗和频响等曲线。我还测量了每个驱动单元的静态阻抗,以便更好地模拟它们与分频器的交互作用。


以下是JBL提供的原装分频器示意图:


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以下是输入喇叭单元的电平与频率的关系图:


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这里你可以看到两个喇叭单元的曲线,我们推断低音单元和中音单元之间的分频点约为1 kHz,中音单元和高音单元之间的分频点约为7 kHz。


以下是L300音箱在一米处的声音输出图:


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你在图上看到的400Hz处的低谷是由地板反射所造成,但1700Hz的下沉却是扬声器本身的响应特性。


下面是功放端看到的阻抗变化曲线图:


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重新设计分频器


在测量了原装分频器之后,我开始按我的思路从头组装了一个新的分频器,放置在扬声器顶部的一块胶合板上。我搭建这样一个的系统是为了方便试听及做电声方面的测量。这一过程持续了几个月,也许有人会说,我们可以把测量的参数输入相关电脑软件就可以仿真出一个完美的分频器电路。当然,这样做你可以轻易得到一个理想状态的电路,但根据我的经验,结果往往不是最好声的一个,电脑仿真只能作为一个好的开始。其实,我们手上既然已经有了JBL原装分频器的设计,这本身就是一个很好的起点。此外,网上也有其他资深玩家开发的L300分频器替代设计,这也证明L300在音响圈有良好的声誉,在音箱领域有自己的江湖地位。


分频器有了初始设计后,接下来就需要经过一个修改提炼过程,这包括尝试不同的原件、测量、然后反复试听。有了烙铁和零件,前几个零件只需要几分钟,后期有时会很快(换上原件听感很糟糕的时候),如果换上的东西听起来不错或更好,那就必须花更多的时间来处理,试听一系列熟悉的录音,有时要花几天才能决定是否保留更改。然后你重复这个过程,直到你对声音和做出的每一个改动都感到满意为止。我通常用CD来做试听音源,因为相对播放我珍贵的黑胶,CD基本不会有磨损的问题。记得70年代初我在ESS的时候收集不少 Oscar Peterson, Joan Baez,和Shaft的黑胶唱片,还有各种备用的唱头,那时听的太频繁,经常会听坏唱片。


正如我前面所说,L300有两个性能缺陷。第一个是50Hz的低频共振,这个共振比较容易处理——在倒相孔中塞少量吸音棉就可以在50Hz共振点减少约3dB的振幅,使声音收得更紧和更平滑。这种调整方式很方便,你不用拆开音箱,从外部就可以按自己对声音的喜好来调整。


调整中低频之间的那个凹陷要稍复杂一些。从厂家原来的测试曲线和电路图来看,我猜想原来的设计思路应该是为了满足音箱在被满功率驱动的场景下保持不失真的需要。这是一个关于中频号角喇叭失真和可靠性的潜在问题,因为这个号角喇叭在1 KHz以下不能提供太多的负载,所以分频网络将分频点设置在稍高于1KHz的位置,从而导致一个相当陡的下陷。L300在中频号角和水晶高音之间的分频电路重,也是采用了类似的解决方法,应用了有三个极点的高通滤波器。


我的调整思路:考虑到我们通常不会用功放的最大功率来驱动音箱,因此可以适度放松这些限制,把分频点降低一点,并使用低Q值的滤波器。为了实现这个目的,我开始搭建一个对原始滤波电路进行改进的分频器,以验证这样改变是否能带来声音的改善。稍后,我搭好了一个低音喇叭的低通网络,这个网络几乎和原来的一样,只是分频频率稍微低一点。我在铁心上使用了大尺寸的空心线圈,以及更大容量的聚丙烯电容,这两个都用了比原来更高品质的材料。


最初,我围绕中频的原始同相布线进行调整,但我发现很难构建一个平坦的1 kHz滤波器,而且声音也不像我想要的那样好。我认为问题出在中频的距离-时间延迟上,这可以在MLSSA脉冲仪上清楚地看到(也就是说,有两个中频,一个来自低音单元,另一个来自中频单元)。最后我开始尝试调整中频相位衔接问题。


这就是我必须在错误之间做出选择的地方。这两个驱动因素之间根本没有理想的互补匹配。经过更多的试验,我找到了我的最佳折衷方案——一个在细节和响应曲线上有所不同的中频高通网络,但它能大部分满足我想要的温暖、耐听和清晰的声音。当声音从音箱飘出,充盈你整个房间的时候,你就会体会到所谓的“空气感”。通常,你只需尝试所有的事情,最终依靠你的耳朵告诉你什么是对的,就可以得到这样的结果。接下来几个礼拜里我继续尝试不同的修改方案,但最终我还是决定选择这个方案:


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所有的线圈都是高品质的空气芯,电容是聚丙烯的,电阻是10瓦规格的。我想要20瓦规格的地方,我就用并联电阻的方式实现。你可以从Parts Express 或者 Madisound买到这些元件。选择Clarity电容和Mills电阻是因为我手上刚好有这些。所有部件都用热熔胶固定,然后点到点焊接。


高精度在这个分频器网络中并不重要,5%误差规格足够了。音箱里面没有使用花哨的线缆,只是符合国标的常规材料,但从音箱接线柱到分频器的连接线我做了分离,以尽量减少相互串扰。另外,在考虑将线圈粘在胶合板上的位置时,要留够足够空间,这样也是为了降低互相串扰。30x 40cm的木块有足够的空间,仍然适合安装在音箱底部。


我把输入接线柱换成了大个镀金的,在电路中仍然采用L-Pad微调声音的方式(控制旋钮仍放在前面板原来的位置上)。您可以用Parts Express上卖的下列零件替换掉原来的元件:


高音:# 260-250 ,L-pad,15W,8ohm


中音:# 260-265,L-pad,100W,8ohm


注意:L-pad的柄长度要留够2.5cm,因为在音箱里面安装固定后会沉下去很多,不够长的话,你没法让旋钮帽与箱体表面平齐。


许多人觉得用L-Pad不够发烧,可以理解,就像汽车雨刮器用久了会发出噪音一样,L-Pad肯定也有老化的问题,但这个老化过程会比较长,事实上我使用它们令人满意。如果你想做得更好,这里有一个使用电阻分离元件设计的替代电路:


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这个网络已经过测试,它和用L-Pad之间的性能差异很小,基本没什么影响。只要你愿意,直接把单元的接线从低音到高音连接到分接头上就可以了。电阻可以是3W或更打瓦数的,再次,5%的精度足够了。使用线绕型电阻的声音其实没什么影响,但如果你想花更多钱也无所谓。


下面是这个分频器的频响曲线:


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与原厂相比,单元的滚降特性相似,但在高频段没有原来那么锋利。低频和中频之间的分频频率已经稍微降低些,高频现在的分频点要稍高一些,但使用的是单极(1个电容器)而不是原来的3极网络。


下面是中低频平滑后的近场频响曲线:


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上面曲线经过平滑处理以突出700Hz分频点的声学特性。当然,实际的曲线比这条曲线更颠簸,反映了喇叭中频的共振点和单元之间的一些干扰。


这是音箱在1米处测量的频响曲线:


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从上图你可以看到更多的实际频响的变化。在300赫兹时,可以观察到声波被地板反弹上来对声音产生的一些干扰(在离扬声器更远的地方不会有这个的问题),以及分频点附近的颠簸曲线。我能说什么呢?我可以让它更平直漂亮,但我不能让它更好听。在上图你也可以看到6KHz的高音分频点。


这是改进后的音箱输入阻抗曲线:


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总结

这不是我第一次尝试改进JBL音箱。几年前,我玩过一对L100(很喜欢它的面罩设计),但我不得不说,我不认为是款成功的产品。也许只是我没有花足够的时间和精力在它们上面。我确实了解到,改进原始JBL设计并不是一项简单的事情。想做到这一点,需要有很大的毅力和耐心——这正是托马斯·爱迪生(Thomas Edison)所采用的方法。


非常适合自己动手


L300这款音箱对功放的适应性很强。我能用600瓦高阻尼系数的分体后级驱动它们,也能用5瓦,阻尼系数为3或4的小功放驱动它们。两个极端都能很好地工作,虽然声音不完全相同。我对结果很满意,最终的定稿并没有仅仅根据响应曲线来改进,但听起来确实很棒。我认为我已经设法尊重JBL的理念,同时调整声音以反映21世纪的品味。他们仍然有着原版的活泼性格,但是低音弹跳性更好,高音变得轻灵和甜美,希望能让你沉浸在音乐的欣赏过程中,而忘记时间的流逝,这就是我们做这事的目的。


当然,我保留了原来的分频器…


                                                                                          by 2011年纳尔逊.帕斯(Nelson Pass)

【2019-6-24 天藏写于深圳】

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