Az akusztikai rendszerek kész rajzok szerinti tervezése természetesen lenyűgöző, de a kreativitás eleme, bármit is mondjunk, hiányzik. Nos, ha elsajátítanád az AU felépítésének alapelveit, majd mindent magad számolnál ki, és abból készítenél, ami kéznél van, az már egy osztályzat lenne! Ez akkor lehetséges, ha néhány leckét vesz egy tapasztalt mestertől. Ma van az első ülés.

munkaórák,
vagy akusztikus rendszerek létrehozásának technikája

Minden amatőr és szakember, aki érdeklődik a megbízható hangvisszaadás iránt, tudja, hogy a jó akusztikai rendszerek nélkülözhetetlenek. Ezért különösen elgondolkodtatóak az AS minőségi kritériumokkal kapcsolatos különböző nézetek közötti ellentmondások. Még kevésbé világos, hogy az AS létrehozásának mely módszerei megbízhatóbbak és elfogadható eredményekhez vezetnek.

Már a kezdeti hallgatási élmény is elegendő ahhoz, hogy észrevegyük a nagyon nagy különbséget ugyanazon zene hangzása között a különböző modelleken. Ugyanakkor a fő paraméter - az amplitúdó-frekvenciás karakterisztika (AFC) - a gyártók adatai szerint szinte mindig közel áll az ideálishoz.

A legtöbb zenekedvelő nem tudja önállóan megmérni a frekvenciamenetet, és arra a következtetésre jut: a frekvenciamenet problémája gyakorlatilag megoldott, a hangvisszaadás minősége a hangszórók, tokok, crossoverek kialakításától és anyagától függ. Például: a tekercs mag nélkül jó, a maggal rosszabb. Vagy: egy 40 kg-os tok jobb, mint egy 20 kg-os, ugyanolyan méretű stb.

Természetesen hiba lenne vitatkozni a hangszórók, szekrények, crossover elemek, belső vezetékek, hangelnyelők és egyéb alkatrészek befolyását illetően, de vajon a frekvenciamenettel minden rendben van? A független mérések például neves külföldi és hazai audio magazinok jól felszerelt laboratóriumaiban nem erősítik meg a gyártók által deklarált optimista paramétereket.

A gyakorlatban minden hangsugárzó-modellnek megvan a saját frekvencia átviteli görbéje, amely feltűnően különbözik a többi hangsugárzó típustól, és ez minden árcsoportra vonatkozik. A megfigyelt különbség sokszorosan meghaladja a pszichoakusztikából ismert érzékelhetőségi küszöböt, egyszerűen lehetetlen nem hallani. A hallgatók pedig természetesen a hangszínegyensúly különbségeként veszik észre, amikor ugyanazt a kompozíciót játsszák különböző hangszórókkal. A hangszíntorzításokat a frekvenciamenet egységességi problémáival nem könnyű azonosítani, mert a szemed előtt még a gyártótól származó karakterisztikák is ott vannak, mintha vonalzón húzták volna.

Nem tény, hogy ezek a csodálatos grafikák álhírek. Csak reklámozás céljából a méréseket olyan módszerek szerint végezzük, amelyek "szép" megjelenést biztosítanak a görbéknek. Például a működési tartomány megnövelt pásztázási sebességével, nagy tehetetlenséggel kombinálva, azaz csúcsok és süllyedések átlagolásával a hangnyomás frekvenciától való függésének regisztrálásakor.

A gyártókat meg lehet érteni, a végén mindannyian szeretnénk egy kicsit jobban kinézni, mint amilyenek vagyunk, ezért fésüljük a hajunkat, mosunk arcot stb. fontos találkozók előtt.

Valami más sokkal érdekesebb: miért szól jól az egyik „rossz” frekvenciaátvitelű hangszóró, a másik pedig, talán kevésbé csúnya karakterisztikájú, sokkal rosszabb? A független, "őszintébb" mérések feltárják a hangszínegyensúly átvitelének a frekvenciamenet sajátosságaiból adódó tökéletlenségét, de nem segítenek értelmezni, megfejteni a "gyűrődések" jelentését és a karakterisztikák kiegyensúlyozatlanságait, feltárják a hangszínegyensúly átvitelének tökéletlenségét a frekvenciamenet jellemzőiből. a hangszórók hangjának görbéjét és sajátosságait. Íme egy megfelelő összehasonlítás: a kardiogram az átlagembernek nem mond semmit, a szakorvos viszont képes kiolvasni belőle a beteg állapotát.

A mai feladatunk az, hogy megtanuljuk a frekvenciaválasz elemzését. Kezdjük a legáltalánosabb kérdéssel. Miért, ha minden kell, a fejlesztők nem hoznak létre tökéletes, ugyanolyan jól hangzó akusztikát. Hiszen csak egy ideál létezik, egy szabvány! Nyilvánvaló, hogy az összes közeli hangszóró nagyon hasonló lesz. Számos általánosan elfogadott módszer létezik a "sima" frekvenciamenet biztosítására, ezek közül az egyik fő a hangszórók csillapított, visszhangmentes kamrában történő elhelyezése. Vannak más, logikusnak és megfelelőnek tűnő módszerek, például az impulzusjelekkel történő hangolás. De ugyanazon az algoritmusokon dolgozva a szakemberek minden alkalommal más eredményt kapnak. Emlékezzünk vissza tekintélyes külföldi mesterek hangsajtóban megjelent kinyilatkoztatásaira: "... a hangkamrában az ideális frekvenciaátvitelt biztosítva, ezt a tulajdonságot aztán "elrontjuk", hogy normál körülmények között elfogadható hangzást kapjunk...". Nem lenne itt az ideje, hogy ne imádkozzunk a frekvenciamenet egységességéért valamilyen jól ismert mérési technika szemszögéből?

Végül is a tudomány és a technológia bármely mérési módszere elkerülhetetlenül különféle hibák egész sorát adja. Esetünkben a legkárosabbak a módszertani hibák, vagyis azok, amelyek magának a megközelítésnek a tökéletlenségéhez kapcsolódnak. Például hova kell elhelyezni a mikrofont a hangkamrában lévő hangszórókhoz képest? Az akusztikus tengelyen? Hol van ez a tengely? A magassugárzó előtt? És ha 8 kHz-től kezdve reprodukál? Akkor látszólag pontosabb a középhangszóró tengelyén mérni? És ha 5 cm-rel feljebb tolja a mikrofont? Teljesen más frekvenciamenetet kapunk. Melyikre kell összpontosítani? És miért gondoljuk, hogy a hallgató füle pontosan ott fog végződni, ahol a mikrofon volt?

Ezenkívül alacsony frekvenciákon és az alsó középső részen a hangszóró aktívan kölcsönhatásba lép a padlóval, amelynek hatása hiányzik a visszhangtalan kamrában.

Egyelőre nem is kezdünk beszélgetésbe a hangsugárzók sugárzásának a lehallgató helyiséggel való integrációjáról. Ez a kölcsönhatás nagymértékben befolyásolja a hangzást, de specifikus megnyilvánulásai végtelenül sokrétűek, ezért egyetlen matematikai modell "ágyába" sem férnek bele, kellő pontossággal, ami az igazán jó minőségű reprodukcióhoz szükséges.

Egy másik érdekesség: egy valós helyiségben egy sztereó pár két hangszórójának összfrekvenciája még erős átlagolás mellett is nagyon eltér egy hangszóró frekvenciamenetétől. A hagyományos hangszóróhangolási módszerek nem veszik figyelembe ezt a fontos körülményt. Ez elfogadhatatlan, mivel a zene főbb szereplői - a szólisták - leggyakrabban a hangszíntér közepén helyezkednek el, vagyis mindkét hangszóró reprodukálja őket.

Megállapíthatjuk, hogy a módszertani hibák ilyen sokasága mellett a hagyományos frekvenciaválasz-szabályozási módszerek hibás választ adnak a valóban nagyon sima hangsugárzókra (például Audio Note, Magnepan stb.). Másrészt a megbízhatatlan módszerekkel elért túl sima frekvenciaválasz rendkívül gyanúsnak tűnik. Ebben az esetben a mérési hibákat egy speciálisan kialakított karakterisztika kompenzálja, amelyet a fejlesztő biztosít, vakon bízva a gyakorlatban nem igazolt mérési módszerekben.

Az utolsó dolog, amit szeretnék tenni, az az, hogy az egyes tökéletlen alapelvekbe vetett hitet felváltsa a másokba vetett hit, az enyém. Ezek is messze vannak az ideálistól, észrevehető módszertani hibákat tartalmaznak, csak kevésbé durvákat.

A haladás kulcsa az elért tudás és készségek szerepének törékenységének megértése, a hajlandóság arra, hogy a gyakorlati munka és a kutatás folyamatában új felfedezéseket észleljenek. Szükséges a megközelítések felülvizsgálata a jobb eredmények elérése érdekében, ha a mennyiségi növekedés lehetővé teszi a minőségi ugrást.

A munka eredménye az AS megalkotójának módszereitől és személyiségfejlődésétől függ. Kiváló termékek ismertek, amelyek a hagyományos megközelítések keretein belül születnek, a fejlesztők legmagasabb osztálya és tapasztalata alapján.

Célom, hogy mindenkit felszereljek egy meglehetősen hatékony technikával, amivel elfogadható hangzású hangszórókat lehet létrehozni. A hosszú bevezetőre azért volt szükség, hogy felhívjuk a figyelmet a hangszóró-hangolás művészetének fejlődését gátló tényezőkre.

A tapasztalataimat szeretném átadni anélkül, hogy túlzott "írói" erőfeszítéseket költenék rá. Ezért csak a gyakorlatban megszerzett tényekről, munkamódszerekről fogok szólni, alátámasztások és elméleti magyarázatok nélkül. Az az elvem, hogy bátran kifejtheti a véleményét, ha van olyan audiorendszer, amely jó hangzással megerősíti a szerző ajánlásait. A hozzáférhetőség érdekében a számításokat és a hangolási technikákat a lehető legnagyobb mértékben leegyszerűsítik, anélkül, hogy az eredmény jelentős mértékben károsodna.

Első lecke. Keret

Először is korlátozzuk a hatalmas témát. Fontolja meg két sávos hangszóró fejlesztését és konfigurálását fázisinverterrel (FI). Ez a típus könnyebb a kezdőknek. Egyetértünk abban, hogy 10-20 m²-es nappalit mondunk. Ez határozza meg a mélysugárzó/középső meghajtó átmérőjének kiválasztását. Ebben az esetben az optimális diffúzor átmérő 10-20 cm (körülbelül). Passport teljesítmény (100 óra egyszeri zaj a hangszóró károsodása nélkül) - 20 - 60 watt. Érzékenység - 86 - 90 dB / W / m. Rezonanciafrekvencia (a házon kívül) - legfeljebb 60 Hz. Ha elégedett a 100 Hz-es (a kész hangszóró) alsó határfrekvenciájával, választhat 80-100 Hz rezonanciájú hangszórót.

Egyébként, ha a hangszóró legalább 100 Hz-et ad le blokkolás nélkül, akkor a hang meglehetősen alapvető és „súlyos”, csak néha tűnik el a hangkép egyes opcionális, de nagyon kívánatos elemei. Mélynyomóval visszaállíthatók, de hogy ne rontsa el a hangot, tapasztalatot kell szerezni a műholdakkal való párosításban.

Ne hízelegjen magának az olcsó hangszórók útlevéladataival kapcsolatban, amelyek a 30-40 Hz-es alacsony frekvenciák reprodukálását jelzik. A valóságban csak azok a mély hangok vesznek részt a hangkép kialakításában, amelyek „blokkolás” nélkül szólalnak meg. A legalább 4-5 dB-es hullámot a "felső basszus" (80-160 Hz) takarja el, így a legtöbb hangszóró esetében a hallható tartomány 50-80 Hz-nél kezdődik. Azt szoktuk gondolni, hogy ez 30 - 40 Hz, mivel az útlevéladatokat -8 - -16 dB tűréshatárral vezéreljük. Nézze meg közelebbről az audio sajtóban a hangszórók tényleges frekvenciaválaszát. Mérj a megadott skála szerint -3 dB-t az átlagos szinttől, és látni fogod, hogy valahol 50 Hz-től a nagy padlón is hatékonyan működnek.

Ha a diffúzor átmérője 10-12 cm, az érzékenység 86-88 dB / W / m, a teljesítmény pedig 20-30 W (egy olcsó hangszóró tipikus paraméterei), akkor el kell felejtenie az „otthoni diszkót” ”. Másrészt a legkisebb átmérőjű hangszórók gyakran egyenletesebb frekvenciaátvitellel rendelkeznek, mint a nagyobbak.

A "gyerekek" jobbak a sugárzási minta szélessége és egységessége szempontjából. Érdekesség, hogy a System Audio, az egyik legjobb minőségű hangszóró, elvileg csak kis méretű középmély hangszórókat használ. A modern kis mélynyomók teljes minőségi tényezője általában 0,2 - 0,5.

Ne hagyatkozzon alacsony frekvenciájú tervezési számításokra, a gyakorlati eredmények nem egyeznek meg velük kellőképpen. A tapasztalatok azt mutatják: érdemesebb 0,3-0,4-nél nagyobb minőségi tényezővel rendelkező hangszórókat választani, ellenkező esetben még fázisváltóval is nehéz elfogadható basszust biztosítani. Az ilyen hangszórókhoz célszerű olyan szekrényeket gyártani, amelyek hangereje megközelítőleg megegyezik a hangszóró ekvivalens térfogatával.

10 cm - ≈ 18 liter;

16 cm - ≈ 26 liter;

20 cm - ≈ 50 liter.

Alapvető lehetőségként fontolja meg a 16 cm átmérőjű hangszóróhoz való FI-vel ellátott tokot.Térfogat - 26 liter. Metszeti terület FI - 44 cm². Az FI cső hossza 20 cm, hangolási frekvenciája kb. 40 Hz. Az FI keresztmetszeti területnek az Sd diffúzor területének 20-25% -ának kell lennie.

Sd \u003d π (d / 2)²,

ahol d a diffúzor átmérője, amelyet a felfüggesztés közepe korlátoz (1. ábra).

Rizs. egy

1. Hangszóró d = 9 cm, egyenértékű térfogat (Ve) ≈ 8 l. A 8 liter 3,25-ször kevesebb, mint 26 liter. A különbséget a FI cső hosszának (l) és területének (Sfi) változtatásával kell kompenzálni, ellenkező esetben az FI rezonancia frekvenciája meredeken megnő.

Csökkentse az Ffi hangolási frekvenciát az lphi növelésével és a Sphi csökkentésével.

Sd \u003d π (9 cm / 2)² \u003d 3,14 (4,57 cm)² ≅ 63,6 cm²

tartományban van:

Sfi ≈ 63,6 cm² / 5 ... 63,6 cm² / 4 ≅ 13 cm² ... 16 cm².

Ebben az esetben a Sphi csökkenése hozzájárul az Fphi in csökkenéséhez

44 cm²/(13 cm² ... 16 cm²) ≈ 2,75 ... 3,38-szor a,

amely teljes mértékben kompenzálja az AC térfogatának változását 3,25-szörösére.

A térfogatcsökkenést egyébként lehetetlen kompenzálni az FI cső hosszának növelésével egy kis testnél (V = 8 liter). Ezenkívül az FI cső belső vágásától a legközelebbi akadályig (a hangszórószekrény faláig) legalább 8 cm szabad távolságnak kell lennie (szélsőséges esetekben - 5 cm). Ez azt jelenti, hogy a test egyik méretének (a FI cső tengelyével párhuzamosan) egyenlőnek kell lennie: lfi (20 cm) + 8 cm (szabad tér) + körülbelül 3 cm (a test két falának vastagsága) = 31 cm.

Egy 8 literes háznál ekkora méret csak magasság lehet. ábrán látható egy téglalap alakú csőszakasszal rendelkező hornyolt FI lehetséges kialakítása. 2a.

Rizs. 2

Ez egy nagyon nem praktikus kialakítás, mivel speciális állványra kell szerelni, amely nem blokkolja a FI kimenetét. Ha felhúzza a portot, a hangszóró telepítése leegyszerűsödik, de a felülről kilátás romlik, ráadásul az oszlop kiváló csapdává válik a por, az alom és az apró tárgyak számára.

Egy nagyon kényelmes kialakítást mutat be az ábra. 2b. Azonban 31 cm + 8 cm = 39 cm-re kell növelni a magasságot. Ez nem mindig elfogadható.

Lehetőség van mély „cipó” formájú tokot készíteni, a legnagyobb mérettel - mélységben (2c. ábra).

Ha nem lehetséges a kívánt csőhossz megadása, akkor:

Először válassza ki a minimumot

Sphi = Sd/6; Sphi \u003d 63,6 cm² / 6 ≈ 10,6 cm²;

másodszor, az lphi enyhén csökkentése (≈ 30%-kal), feláldozva az Fphi ≈ 50-60 Hz-re való növelését.

Az Sfi 10,6 cm²-re való csökkentése csökkenti a FI hatásfokát, és ennek megfelelően növeli a visszatérés "blokkolását" a 40-60 Hz tartományban.

Az Fphi növekedése az lphi csökkenésével megengedett, mivel egy 10 cm átmérőjű hangszóró rezonanciafrekvenciája nagyobb, mint egy 16 cm-es hangszóróé. Ez azt jelenti, hogy az 55 Hz-es rezonanciájú FI nem összegez növeli a mélyhang emelkedést a dobozban lévő hangszóró rezonanciájával (ebben az esetben ≈ 70 - 90 Hz), és nem lesz 50 - 100 Hz tartományban az alacsony frekvenciák emelkedése, ami káros lehet a hangzásra. , ami például akkor fordulhat elő, ha az FI-t lerövidítik egy 16 cm-es hangszóró esetén.

Tehát egy 8 literes dobozhoz és egy 10 cm átmérőjű hangszóróhoz teljesen normális az lphi ≅ 14 cm, Sphi ≅ 13 cm² választása.

2. Hangszóró d = 18 cm, egyenértékű térfogat (Ve) ≈ 50 l. 50 liter több mint 26 liter, 1,92-szer.

Optimális Sfi a hangszóróterülethez:

SD ≅ 3,14 (18 cm / 6)² ≈ 254,3 cm²

tartományban van

Sfi ≈ 254,3 cm² / 5 ... 254,3 cm² / 4 ≈ 51 cm² ... 64 cm².

A Ve 1,92-szeres növelése erősebb hatást fejt ki, mint a Sphi 1,45-szörös növekedése. Általában az Fphi körülbelül 35 Hz-re csökken. Mivel a 20 cm átmérőjű hangszóró rezonanciafrekvenciája (Fd) kisebb, mint a 16 cm átmérőjű Fd, az Fphi csökkenése pozitív tényező. Ezt nem szükséges az lfi csökkentésével kompenzálni.

A tapasztalt szakemberek képesek finomhangolni a fázisfordított akusztikai kialakítás paramétereit, így a hangszórók alsó vágási frekvenciájától a 125-200 Hz-ig terjedő tartományban érik el a leglaposabb frekvenciaátvitelt. Egy amatőr vagy kezdő nem költhet sok erőfeszítést erre.

A jövőben elmagyarázom, hogyan lehet szabályozni a vett frekvenciaválaszt alacsony frekvenciákon, és hogyan lehet kiküszöbölni az elfogadhatatlan eltéréseket, ha találnak ilyeneket. Ezenkívül az alacsony frekvenciájú válasz tökéletlenségének a hangra gyakorolt hatása nagymértékben függ a mélyhang-visszaadás szintjének a középfrekvenciákhoz viszonyított arányától. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a hangszóró és a valós helyiség kölcsönhatása miatt az alsó regiszterben a frekvenciamenet mindenképpen nagyon egyenetlen lesz.

A fő erőfeszítéseket a kívánt frekvenciamenet középtartományban történő beállítására, valamint a mély, közép és magas hangok közötti egyensúlyozásra kell összpontosítani. Az AU létrehozásának első szakaszában - az eset kidolgozásakor elegendő figyelembe venni a következő ajánlásokat.

A testnek csendben kell lennie. Ideális esetben csak a hangszórók adják vissza a hangot, de a való életben a tok reagál a munkájukra. A hang újrakibocsátása a doboz falainál torzítást okoz.

A ház rezgésvédelmének javításának egyik legegyszerűbb módja a falvastagság növelése. Itt tudnia kell a mértéket, hallgatás azt mutatja, hogy egy bizonyos értéktől kezdve ez a mérték enyhe hangjavulást ad. Polchangszórókhoz 16-8 mm-es forgácslap vagy farostlemez is elegendő. A testet belülről előnyös merevítőkkel erősíteni. Gyakorlati felhasználásuk egy változatát a "Practice" No. 2 (4) / 2002, július című cikkemben mutatom be.

hangelnyelő anyagok elhelyezése a házon belül;
a szűrők gyártásának jellemzői;
hogyan készítsünk nagyon jó minőségű kábeleket a belső vezetékekhez;
hajótest tömítési követelményei;
a kondenzátorok típusának kiválasztásához szükséges minimális információ.

Az említett cikk a hangszórók kiválasztását is tárgyalja, és néhány más kérdést is érint. Értelemszerűen ezt a munkamódszereim bemutatásának részeként kezelem, ezért nem ismétlem magam.

Természetesen sokféleképpen megvédhetjük a hangszóróházat a vibrációtól. Ezeket például a "Kiváló minőségű akusztikus rendszerek és sugárzók" című könyv tartalmazza (I.A. Aldoshina, A.G. Voishvillo. - M .: Radio and Communication, 1985.). A gyakorlat azt mutatja, hogy a 16 mm-es, merevítőkkel megerősített falak megfelelő rezgésvédelmet biztosítanak.

Nincsenek abszolút igazságok. Az akusztikailag elhalt szekrényeknek van egy alternatívája - különféle fafajták használata, amelyek mindegyikének saját hangja van. Nehéz út ez, technológiai és kreatív kihívásokkal. Nem kezdőknek való, a famegmunkálás területén a legmagasabb végzettséget, a zene finom érzékelését, a kitartást az elfogadható testalkatok keresésében igényli. Néha így kiváló hangszórókat lehet létrehozni.

Második lecke. Szűrők

Ha úgy gondolja, hogy egy szűrő csak egy áramkör, amely a jelet több frekvenciasávra osztja a megfelelő hangszórókhoz, akkor csalódást kell okoznom. Minden sokkal bonyolultabb. A hangnyomás szempontjából lapos frekvenciaátvitelű ideális hangszórókhoz egyszerű keresztváltóra van szükség, de sajnos ilyen nincs. A legjobb esetben bizonyos típusú meghajtók megközelítőleg elfogadható frekvenciaválasz-kiegyenlítést tesznek lehetővé frontális keresztváltók használatakor.

A helyzetet bonyolítja a hangszórók bonyolult kölcsönhatása az alacsony frekvenciától a magasabb frekvenciáig terjedő átadási sávban. Például figyelemreméltóan egyenletes közép- és magasfrekvenciás fejek vannak a sávjukban, amelyeknek a frekvenciamenete a sávokon kívül esik, és amikor együtt dolgozunk, szörnyű frekvencia-választ kapunk. Kezdők számára különösen problémás a basszus és a középső dinamika dokkolása. Az ilyen zökkenőmentes kapcsolat technikái egy külön cikk témája. Először tapasztalatot kell szereznie egy kétirányú hangszóró beállításával.

Még a legegyszerűbb szűrők is hatékony eszközt jelentenek a hozzáértő kezekben, lehetővé téve, hogy egy valódi hangszóró frekvenciaátvitelét közelebb hozza a kívánt ideálishoz. LF/MF fejekhez az elsőrendű szűrők (hangszóróval sorba kapcsolt induktor) legtöbbször nem megfelelőek. Elfogadhatatlanul deformálják a frekvenciamenetet az áteresztősávban, feltöltik a közepét, tompává, ritmustalanná, monoton zümmögővé téve a hangzást. Egyes esetekben egy ilyen szűrő lehetővé teszi, hogy kissé módosítsa a frekvenciaválaszt a mély/középső fej által reprodukált tartomány felső részén. Ebben az esetben egy ilyen szűrő vágási frekvenciája közel van a hangszóró felső frekvenciájához.

Ritka fejekben a hozam növekedése figyelhető meg, amely arányos a jel frekvenciájának több oktávon keresztüli növekedésével. Ezekben az esetekben a frekvenciamenetet az elsőrendű szűrő induktivitásával lehet kiegyenlíteni, de gyakrabban másodrendű szűrőket használnak erre. Lehetővé teszik az erős torzítások kiküszöbölését a frekvenciamenetben az áteresztősávban.

A másodrendű szűrő kapacitás- és induktivitás-értékeinek kombinációinak kiválasztásával lehetőség nyílik a frekvenciaválasz csökkentésére vagy növelésére a vágási frekvencia közelében lévő sávban, az áramkört hangszínszabályzóként használva. Ez az egyik frekvenciaválasz-optimalizálási módszer.

ábrán A 3. ábra egy másodrendű szűrőt mutat. A kapacitás a hangszóróval párhuzamosan van bekötve.

Rizs. 3

Első megközelítés

Számítsa ki az L1 és C1 értékeket egy olyan szűrőhöz, amelynél nincs emelkedés vagy csökkenés a vágási frekvencián. Ellenőrizzük a gyártó által megadott impedancia értéket. Ha nincsenek papírdarabok, mérje meg a DC ellenállást, és szorozza meg az eredményt 1,25-tel. A kapott értéket jelöljük R-ként.

L1 = R / (2π Fc),

ahol Fc a vágási frekvencia,

C1 = 1 / ((2π Fc)² L1).

Például: R = 4 ohm, Fc = 1,6 kHz.

L1 \u003d 4 / (6,28 1,6 10³) \u003d 3,98 10 -4 H = 0,398 mH = 398 μH,

C1 \u003d 1 / [(6,28 1,6 10³)² 3,98 10 -4] \u003d 2,49 10 -5 F = 24,9 μF.

Tájékoztatásul:

Fc = 1/(2π √ L1 C1 ).

Ebben az esetben az L1 és C1 ellenállás moduljai (az értékek a fázis figyelembevétele nélkül) Fc frekvencián megegyeznek R-vel, azaz 4 ohm-mal. Egyébként a vágási frekvencián az L1 és C1 ellenállásmodulok mindig egyenlőek.

Ha a frekvenciamenet kiegyenlítése megköveteli az Fc növelését, mondjuk 1 dB-lel, azaz körülbelül 10%-kal, akkor az L1(|Z L1 |) és C1(|Z C1 |) ellenállásmodulokat csökkenteni kell körülbelül 10% az R = 4 Ohm-hoz képest, azaz 4 Ohm x 0,9 = 3,6 Ohm-ig.

L1 = 3,6 / (6,28 1,6 10³) \u003d 3,58 10 -4 H = 0,358 mH = 358 μH.

C1 \u003d 1 / [(6,28 1,6 10³)² 3,58 10 -4] \u003d 2,77 10 -5 F = 27,7 μF.

A vágási frekvencia változatlan marad, de a jel ≈ 110%-a az Fс-en a fejbe kerül az erősítő megnövekedett áramfelvétele és egynél nagyobb minőségi tényezőjű „csengő” szűrő által kényszerjellé alakítása miatt. a fejen.

Ha az Fc körüli területet 1 dB-lel kell „feltölteni”, akkor újra kell számolni a szűrőt, mintha a terhelése a hangszórók impedanciája körülbelül 1,1 x 4 ohm = 4,4 ohm lenne.

Könnyebb elérni a kívánt értékeket az L1 növelésével és a C1 csökkentésével. Ekkor az Fc nem változik, és |Z L | és |Z C | 4,4 ohm lesz.

L1 = 398 mN x 1,1 = 438 mN.

C1 = 24,9 mF x 1,1 = 22,64 mF.

Tájékoztatásul:

|Z L1 | = 2π F L1, |Z C1 | = 1/(2π F C).

Kérjük, vegye figyelembe, hogy ha növelnie kell a megtérülést az FC közelében, akkor el kell viselnie a hangszóró impedancia csökkenését ugyanazon a területen.

Az impedancia csökkenését szabályozni kell. Próbálja ki a következő egyszerű módszert.

1. szakasz

Csatlakoztassa az erősítő kimenetéhez az ábrán látható áramkört. 4a.

Rizs. 4

Ezen az ábrán a "+" jel a piros, a "-" pedig a feketének felel meg. A mérési eredményeket nem befolyásolja a polaritás felcserélése.

Adjunk 1 kHz-es szinuszos jelet a generátortól az erősítő bemenetére. Az erősítő hangerőszabályzójával és a generátor kimeneti szintszabályzójával állítsa az erősítő kimeneti kapcsait ≈1 V effektív feszültségre. Ehhez szüksége lesz egy voltmérőre, amely képes mérni a feszültség effektív értékét a hangfrekvencia-tartományban.

Kapcsolja be a voltmérőt, hogy mérje a feszültséget az R2 ellenállás kimenetein. A készülék ≈38,5 mV-ot mutat. Állítsa be a jelszintet a voltmérő ≈40 mV értékére.

2. szakasz

Csatlakoztassa a hangszórót az R2 helyett. Simán változtassa meg a jel frekvenciáját a generátor kimenetén. Látni fogja, hogy a voltmérő állása megváltozik. Ezek a változások arányosak a hangszóró impedanciájának frekvenciafüggő értékével. A mért karakterisztikát felvázolhatja: a vízszintes tengelyen a frekvencia skála, a függőleges tengelyen a feszültségszint lesz. Mindkettőt logaritmikus skálán hajtják végre. (Példát az üres űrlapra az AV Practice következő számában teszünk közzé.) Különösen ügyeljen a feszültségminimumokra, a frekvencia zökkenőmentes megváltoztatására. A karakterisztika ezen pontjai megfelelnek a hangszóró impedancia minimumának.

Például 40 mV 4 ohmnak, 30 mV - 3 ohmnak felel meg. Ha nincs érzékeny voltmérőd, egy jó teszter segít. AC feszültség mérési módban a teszter egy voltmérő. Leolvasása 2 - 5 kHz-ig helyes, fentebb jelentős hiba lehet. Ellenőrizze a tesztelő útlevelét. Ráadásul nem minden teszter modell teszi lehetővé a több tíz millivoltos jelek jó pontosságú mérését. Ebben az esetben az erősítő kapcsaira nem 1, hanem 10 V kimeneti jelet állíthatunk be. Méréseink üzemmódjában az erősítő 100 ohmnál nagyobb ellenállással van terhelve. Az ilyen nagy ellenállású terhelés még a legtöbb kis teljesítményű erősítő számára is lehetővé teszi, hogy 10 V effektív feszültséget fejlesszen ki túlmelegedés nélkül.

Sajnos 10V-os kimenetnél fennáll a veszélye annak, hogy a sok erősítő áramkörben található stabilitási ellenállás kiég. Ezért ne mérjen 3 kHz feletti frekvencián.

Nyilvánvaló, hogy "10 voltos" módban nem 40 mV-ot, hanem 400 mV-ot kell beállítani az R2 tesztellenálláson. Ennek megfelelően a feszültségskála 125 mV-tól 6000 mV-ig (6 V) lesz beosztva. Ebben az esetben a voltmérő leolvasott értékeit elosztjuk 100-zal, és megkapjuk az AC impedancia értékét. Például 400 mV 4 ohmnak felel meg.

PracticeAV #3/2002

4/4. oldal

A hangszóró működéséről közepes és magas frekvencián

A hangszóró frekvencia-válaszának simítása a hangnyomás szempontjából az alacsony frekvenciájú tartományban nem az egyetlen feladat, amelyet egy rádióamatőrnek meg kell oldania, amikor hangszórója paramétereit próbálja javítani. A helyzet az, hogy az eddig elkészített dinamikus fejek egyike sem képes lefedni a teljes hangtartományt, ezért az összes Hi-Fi osztályú hangsugárzó két vagy három sávos sémák szerint készül, amelyek feltételezik a crossover szűrők jelenlétét. Ezek általában első (ritkán másodrendű) passzív szűrők, amelyek hatása a hangszórók jellemzőire olyan nagy, mint maguknak a dinamikus fejeknek. Ezt a körülményt azonban a Rádió folyóirat publikációiból ítélve az olvasók és a szerzők többsége nem veszi figyelembe.

Illusztráljuk az elhangzottakat a műből vett példával. ábrán A 13. ábra a 25AS-309 hangszóróba szerelt 25GD-26, 15GD-11 és 3GD-31 fejek frekvenciaátvitelét mutatja, a gyári elválasztószűrőn keresztül csatlakoztatva. A folytonos vonal az LF és HF fejek frekvenciamenetét mutatja (kikapcsolt középfrekvencia mellett), a szaggatott vonal pedig egy középső fej frekvenciamenetét mutatja. Az utolsó jellemzőnél felhívjuk a figyelmet a frekvenciamenet 100 Hz-es frekvencia közeli növekedésére, amely eléri a 10 dB-t. Ez az emelkedés észrevehetően növeli a hangszórók „motyogását”, ami arra késztette a szerzőket, hogy újrakészítsék a hangszórót.

Melyek az okai a frekvenciaválasz e nem kívánt növekedésének? Nyilvánvaló, hogy a középkategóriás fej általános minőségi tényezője meglehetősen nagy, és valószínűleg több, mint 1.

A hangsugárzók fejlesztői azonban ahelyett, hogy kisimították volna az UMZCH karakterisztikus, ha nem is negatív, de legalább nulla kimeneti impedanciáját, egy 5,1 ohmos ellenállást kötöttek sorba a fejjel, ami a frekvenciamenet növekedéséhez vezetett kb. legalább 6 dB. Lehetetlen megtagadni ennek az ellenállásnak a használatát, mivel a 15GD-11A középkategóriás fej (ugyanolyan bemeneti teljesítménnyel) visszatérése körülbelül kétszer olyan magas, mint a 25GD-26. A hangsugárzókba szerelt elsőrendű crossover szűrő bár viszonylag magas frekvenciára (1600 Hz) van hangolva, alacsony frekvenciákon nem képes kellően csillapítani a középső fejjelet. Ezenkívül a keresztezési frekvencia a maximális hallásérzékenység tartományában van a torzítással szemben, ami nem befolyásolhatja a hangminőséget.

A nagyfrekvenciás fej jellemzőinek elemzése (a 13. ábrán az 5...20 kHz tartományban lévő szilárd görbe) azt mutatja, hogy az LF fejhez képest a teljesítménye is túl magas. Ezzel kapcsolatban egy 5,1 ohmos ellenállást is sorba kellett kötni vele. Ez azonban nem volt elég, és a HF fej frekvenciaátvitelének emelkedése 10 ... 15 kHz-es frekvenciákon indokolatlanul nagy maradt.

Ezek a hiányosságok benne rejlenek mind az országban tömegesen gyártott hangsugárzókban (ha nem a legtöbbben) [b], mind a rádióamatőrök által gyártott háromsávos hangsugárzókban (bár ez utóbbiakról csak spekulatívan beszélhetünk, hiszen gyakorlatilag egyik rádióamatőr sem képes, mint a szerzők, hogy eltávolítsa a hangszóró frekvenciaátvitelét a hangkamrában). A szerzők által javasolt módszerek e hiányosságok kezelésére, bár egy-egy hangszóróra pozitív eredményeket adnak, aligha ajánlhatók minden alkalomra, mivel a szűrőelemek besorolása nagymértékben függ az alkalmazott hangszórók típusától és azok akusztikai kialakításától. Ez a példa bemutatja, hogy a hangvisszaadó komplexum legalább egy láncszemének figyelmen kívül hagyása a lehetségesnél észrevehetően rosszabbá teszi a hangminőséget.

A hangszórókkal foglalkozó sokféle irodalom közül talán csak a crossover szűrők esetében fordítanak kellő figyelmet. Ezért, mielőtt megvitatná a hangszórók paramétereinek javításának további módjait, legalább röviden meg kell ismerkednie a hangszórókban található keresztszűrők szerepéről, a használt szűrők típusáról, előnyeiről és hátrányairól szóló modern nézetekkel.

A szűrők jellemzői az AC-ban

A 40-50-es évek tanulmányai kimutatták, hogy a többsávos hangszórók tervezésénél nem elég csak a szűrők frekvenciamenetét figyelembe venni, és nem veszik figyelembe azok fázisfrekvenciás jellemzőit (PFC). Tételezzük fel, hogy a rendelkezésünkre álló kétsávos hangszórórendszerben olyan szűrőket használnak, amelyek frekvenciamenetében tökéletesen illeszkednek. Más szóval, a keresztezési frekvencia tartományában a szűrők kimenetein lévő jelek amplitúdóinak összege (a bemeneteken állandó amplitúdóval) állandó, és megegyezik a bármely kimeneti jel amplitúdójával. közülük a sávszélességén belül. Ha figyelmen kívül hagyjuk egy ilyen hangszóró egyenetlen frekvenciamenetét, a hanghullámok zavarása miatt zárt hangerőben, akkor úgy tűnik, a "metszésponti frekvencia tartományban" vízszintesnek kell lennie, emelkedések és süllyesztések nélkül.

Ilyen frekvenciaválaszt azonban nem lehet elérni. Ennek oka a szűrők alacsony és magas frekvenciájának fázisválaszának különbsége. Ha a keresztezési frekvenciatartomány valamelyik frekvenciáján az aluláteresztő és felüláteresztő szűrők kimenetein a jelek amplitúdója megközelítőleg egyenlő, de az egyik 90°-kal késlelteti a jelet, a kimeneten pedig a másiknál azonos mértékű fáziselőléptetéssel van jelen, akkor a nagy- és kisfrekvenciás fejek egyidejűleg reprodukált jelei nem összeadódnak, hanem kivonásra kerülnek, aminek következtében egy mély dip jelenik meg a frekvenciameneten az említett frekvencián. Emiatt nem minden szűrő alkalmazható jó minőségű hangszórókban.

Jelenleg a legtöbb nyugati cég fejlesztői, valamint a legjobb hazai hangszórók fejlesztői csak néhány fajta szűrőt használnak, amelyeket „állandó bemeneti ellenállású”, „mindent átadó típusú” és „állandó feszültségű” szűrőknek neveznek. .

Az "állandó bemeneti ellenállás" szűrők lényegében a megfelelő sorrendű Butterworth szűrők. Az LF és HF csatornák terhelési ellenállásának egyenlősége és aktív jellege mellett a bemeneti impedanciájuk állandó. Az egyenletes sorrendű szűrők a keresztezési frekvencián megnövelik a hangszóró teljes frekvenciaválaszát a hangnyomás tekintetében, elérve a 3 dB-t, ezért a jó minőségű hangszórók fejlesztői nem használják őket. A páratlan sorrendű szűrőket használó hangszórók teljes frekvenciaátvitele nem függ a frekvenciától, de ezek a szűrők frekvenciafüggő fáziseltolással rendelkeznek mind a magas, mind a kisfrekvenciás csatornákon. A páratlan sorrendű Butterworth-szűrők LF és HF csatornáinak fázisválasza azonos, de a HF jel fáziseltolása az LF-hez képest,

egyenlő n * π / 2-vel, ahol n = 1, 3, 5, ... Az AU sugárzási mintája páratlan sorrendű Butterworth szűrőket használva az említett fáziseltolódás miatt aszimmetrikus a keresztezési frekvencia tartományában.

Megjegyezzük a legtöbb rádióamatőr és AS fejlesztő számára ismeretlen tényt: a 3., 7. stb. rendű Butterworth szűrőkben a fázistorzítás és a csatornák aszimmetriájának csökkentése szempontjából előnyösebb a szétválasztott csatornák fejeinek fázisellenállása. sugárzási mintázat, az 1., 5. stb. sorrendű Butterworth szűrőknél a közös módú kapcsolás előnyösebb.

A „minden áthaladó típusú” szűrők megkülönböztető jellemzője a teljes frekvenciaválasz függetlensége a páratlan és páros sorrendű szűrők frekvenciájától. Páros sorrendű szűrők esetén a nagy és alacsony frekvenciájú csatornák PFC-je közötti különbség n * (π/2), ahol n = 1, 2, 3,..., páratlan sorrendűeknél - n * ( π/2), ahol n = 1, 3, 5,... A fent leírt páratlan sorrendű Butterworth-szűrők a fenti tulajdonságokkal rendelkeznek. Így a páratlan sorrendű Butterworth szűrők egyszerre tartoznak az „állandó bemeneti ellenállású” szűrőosztályba és a „mindent átadó típusú” szűrőosztályba.

A páros sorrendű „mindent átmenő” szűrők azonban már nem Butterworth-szűrők, bár egy átviteli függvénnyel írják le őket, amely egy fele sorrendű Butterworth-szűrő négyzetes átviteli függvénye [3]. Az egyenletes sorrendű „minden áthaladó típusú” szűrők szimmetrikus sugárzási mintázattal rendelkeznek a keresztezési frekvenciatartományban (az elválasztott sávok dinamikus fejeinek középpontjain áthaladó tengelyhez képest). Megvannak a saját szabályaik a dinamikus fejek szakaszolására is: a páros sorrendű, 4 m-es fokozatú szűrőknél m == l, 2, 3, ... kötelező. Ha a sorrend egyenlő 2(2m+1), ahol m==0, 1, 2,..., akkor csak a fejek antifázisú beépítése megengedett.

A szűrők harmadik osztályát - az „állandó feszültséget” - ritkábban használják, mint az első kettőt, és még képzett rádióamatőrök számára is nehéz kiszámítani és megvalósítani. Azoknak, akik szeretnének jobban megismerni ezeket a szűrőket, illetve akik a fentebb leírt szűrőkről teljesebb információt szeretnének kapni, azoknak ajánlható a munka [3]. Visszatérünk arra a kérdésre, hogy az UMZCH áramköri fejlesztések segítségével hogyan lehet javítani a hangszórók hangminőségén.

A hangszórók szűrőinek kiválasztásáról

Az AS fejlesztők által tapasztalt nehézségek egy lapos összfrekvencia-válaszú és kielégítő fázisválaszú aluláteresztő szűrőpár kiválasztásakor nagyrészt abból a tényből fakadnak, hogy még egy követelményt kell teljesíteniük – az UMZCH és az UMZCH közé kell tartozniuk. dinamikus fejjel, azaz legyen passzív. Ez utóbbi feltétel korlátozza a fejlesztők lehetőségeit, mivel kizárja a számításból az úgynevezett kiegészítő funkciószűrőket (AFF), amelyekben az egyik csatorna, például egy alacsony frekvenciájú, a HPF kimenetről kap jelet, ill. a másik (nagyfrekvenciás) csatorna a bemeneti jel és a kisfrekvenciás jel különbségét veszi.csatorna. Egy ilyen szűrőben elég magasak a követelmények a különbségjelet kibocsátó eszközzel szemben, ezért általában műveleti erősítőn hajtják végre. Ebben az esetben azonban a különbségjel erősítéséhez további UMZCH-ra lesz szükség, mivel a széles körben használt op-amp kimenetéből származó jel nem alkalmazható közvetlenül egy több ohmos ellenállású dinamikus fejre. Ennek eredményeként az erősítő többsávossá válik, azaz a sztereó komplexumban a független UMZCH száma 2-ről 4-6-ra nő.

Ez a lehetőség általában elfogadhatatlan a tervező cégek és a hangvisszaadó berendezések gyártói számára, mivel a termelési egységenkénti többletköltségek nem csökkennek a termelés növekedésével. Más szavakkal, mindaddig, amíg van remény találni egy pár aluláteresztő szűrőt jól illeszkedő jellemzőkkel, a gyártók (gazdasági okokból) ragaszkodnak az ilyen berendezések hagyományos konstrukciójához: szélessávú, kiváló minőségű UMZCH - passzív crossover szűrők - dinamikus fejek.

A rádióamatőrök számára ez az út messze nem olyan optimális. Az a helyzet, hogy a megfelelő mérőberendezések hiányában a rádióamatőrök túlnyomó többségének nincs lehetősége megbízhatóan megítélni hangszórói alacsony hangminőségének okait, és hasonlóképpen célirányosan megválasztani azok megszüntetésének módjait, hiszen a A hangszórók véglegesítésének eredményét csak úgy értékelhetjük, ha a hangminőség javulását értékelik, "hangzásilag".

Ebben az esetben a pozitív eredmény garantált elérése lehetséges vagy a magasan képzett szakemberek által javasolt tervek megismétlésével, akiknek lehetőségük van munkájuk objektív műszeres értékelésére, vagy olyan műszaki megoldások kiválasztásával, amelyek a számítotthoz közeli eredményeket adnak. .

A cikk írója szerint ilyen megoldások elsősorban az egysávos UMZCH cseréjét tartalmazzák egy többsávosra, amelyben aktív szűrőket és FDF-et használnak a sávok szétválasztására. Sokat beszéltek már az ilyen UMZCH előnyeiről itt. Ehhez csak a következőket tegyük hozzá.

A jó minőségű hangszórók szűrőtekercseinek feltekerésekor, legyen szó „minden áteresztő típusú”, „állandó feszültségű” vagy „állandó bemeneti ellenállású” szűrőről, a rádióamatőrnek arra kell törekednie, hogy ne csak az induktivitás, hanem az aktív ellenállás is a tekercs értéke megegyezik a számított értékkel. Ellenkező esetben megváltozik a tekercs minőségi tényezője, és ezáltal a szűrő típusa is. Aktív szűrők használatakor ez a probléma könnyen megoldható, mivel a szűrő minőségi tényezőjét általában egy hangolóellenállás állítja be.

A passzív szűrők felszerelése 2 ... 3%-os besorolású elemek felhasználásával jár. Ezen tűréshatárok túllépése esetén a HF-LF pár egyes szűrőinek hangolási frekvenciája és a szűrők típusa megváltozik. Ugyanakkor a hangszórók frekvencia- és fázisválasza eltér a számítottaktól, ami ismét rontja a hangszórók minőségét. Az FDF használata megszünteti ezt a problémát, mivel egy ilyen szűrőpár frekvencia- és fázisválasza automatikusan illeszkedik, és bármilyen típusú szűrő esetén.

A passzív szűrők és a különböző aktív impedanciájú és fejlett hangnyomásszintekkel rendelkező dinamikus fejek használatához előtétellenállások szükségesek, hogy ezekhez a fejekhez illeszkedjenek a hangszórókban. Amint fentebb látható, ez a hangszóró frekvenciaválaszának növekedéséhez vezethet a középső fej rezonanciája miatt, amelyet még az UMZCH negatív kimeneti impedanciája sem tud elnyomni. Mindezek a problémák automatikusan megoldódnak, ha többsávos UMZCH-t használunk, mindegyik sávban erősítés beállítással és a dinamikus fej közvetlen csatlakoztatásával a megfelelő sáv UMZCH kimenetéhez.

Mint már említettük, a hangsugárzó mintázatának legnagyobb torzulása a keresztezési frekvencia közelében figyelhető meg, amikor a jelet egyidejűleg két dinamikus fej bocsátja ki, amelyek egymástól térközzel vannak elhelyezve. A 3. és 4. sorrendű aktív szűrők használata többsávos UMZCH-ban lehetővé teszi ezeknek a területeknek a többszöri szűkítését az első (ritkábban a második) sorrendű passzív crossover szűrőkkel összehasonlítva.

Ezenkívül maguk a dinamikus fejek saját fáziseltolásokat vezetnek be az általuk kibocsátott jelekbe. Ezen eltolódások kompenzálása passzív szűrők használatakor amatőr körülmények között gyakorlatilag lehetetlen, mivel nagyszámú összetett mérést és gépi számítást igényel. A többsávos UMZCH alkalmazása is megkönnyíti ennek a problémának a megoldását, hiszen ebben az esetben a kimeneten az erősítő-reaktív elem rendszert kell korrigálni, ami sokkal könnyebben kivitelezhető. Ha a felsorolt előnyökhöz hozzáadjuk a helyesen megtervezett nagyrendű aktív szűrők kiszámításának egyszerűségét és a valós magasrendű aktív szűrők számításával való legjobb megfelelést (az egyik link csekély befolyása miatt) nyilvánvalóvá válik, hogy egy rádióamatőr, aki úgy dönt, hogy egy igazán jó minőségű AU-t hoz létre, de nem áll rendelkezésére a berendezés a hangminőség csökkenésének minden okának kvantitatív elemzéséhez, optimális egy többsávos UMZCH használata kiváló minőségű aktív szűrőkkel és FDF-fel.

Többsávos UMZCH elosztószűrőkkel

ábrán A 14. ábra egy háromsávos UMZCH szűrésére és negatív kimeneti ellenállás kialakítására szolgáló eszköz diagramját mutatja, amelyet az ebben a cikkben megadott ajánlásoknak megfelelően fejlesztettek ki. A készülék a hangerő- és hangszínszabályzók után az előerősítő kimenetére csatlakozik. Ha az előző fokozat kimeneti impedanciája elég nagy, több mint 1 kOhm, akkor a K574UD1 op-amp-on emitter követőt vagy (ami jobb a nemlineáris torzítás minimalizálása szempontjából) erősítő fokozatot kell csatlakoztatni. a készülék bemenetére.

(nagyobb)

A készülék három 3. rendű Butterworth szűrőből áll a VT1 - VT3 tranzisztorokon, két FDF-ből, a DA1, DA2 műveleti erősítőn, egy negatív kimeneti ellenállásképző egységből a DA4 műveleti erősítőn és egy alacsony frekvenciájú keverőből az op-ampon. op-amp DA3. Az RF csatorna jelét a DA1 differenciálerősítő kiegészítő funkciószűrője állítja elő. A teljes bemeneti jel az erősítő invertáló bemenetére kerül, és a VT1 tranzisztoron 6,5 kHz-es frekvenciára hangolt LPF kimenetének jele a nem invertáló bemenetre kerül. A sávválasztás kiválasztott sorrendje optimális az intermodulációs torzítás csökkentése szempontjából - az UMZCH MF és LF csatornáiban előforduló magasabb rendű harmonikusok nem léphetnek be a HF csatorna UMZCH-jába. Ugyanebből a célból, műveleti erősítőként, kívánatos szélessávú műveleti erősítők (például K574UD1 vagy K544UD2) használata korrekciós áramkörökkel az egységerősítés érdekében.

A VT1 szűrője által kiválasztott bemeneti jel közép- és alacsony frekvenciájú összetevői a DA2 műveleti erősítő differenciálerősítőjének invertáló bemenetére kerülnek. Nem invertáló bemenete a VT2 tranzisztoron lévő aluláteresztő szűrő kimenetéről kap jelet. Ez az LPF 650 Hz-re van beállítva, így az MF csatorna a 650 Hz és 6,5 kHz közötti sávban reprodukálja a jeleket. A bemeneti jel alacsony frekvenciájú összetevői, amelyeket a VT2 tranzisztoron lévő szűrő választ ki, a VT3 tranzisztoron lévő felüláteresztő szűrőre táplálják, 30 Hz-es frekvenciára hangolva. A HPF célja, hogy levágja a bemeneti jel infra-low összetevőit, amelyek túlterhelik az alacsony frekvenciájú fejet. A HPF kimenetről a jel a DAS op-amp differenciálerősítőjének invertáló bemenetére kerül. Nem invertáló bemenete az OS DA4-en készült POST és OOSN jelgeneráló egységtől kap jelet. A kaszkád szakaszolása a DAS műveleti erősítőnél egy nem invertáló UMZCH LF csatorna esetén van megadva. Invertáló UMZCH használatakor a VT3 tranzisztoron lévő kaszkád kimenetének jelét a DA3 műveleti erősítő nem invertáló bemenetére, a DA4 műveleti erősítő kimenetéről pedig az invertálóra kell juttatni. .

UMZCH (A1 - A3) csatornaként használhatja a, vagy hasonló erősítőket. Kiválasztásukkor csak emlékeznie kell arra, hogy az UMZCH LF csatorna névleges teljesítménye nem lehet kisebb, mint az UMZCH HF és MF csatornák névleges teljesítménye. Az UMZCH HF csatorna teljesítménye 1,5 ... 2-szer kisebb lehet, mint az UMZCH MF csatorna teljesítménye. Az is kívánatos, hogy az UMZCH LF és MF csatornák maximális teljesítményének összege 3 3 = 9 szor nagyobb, mint az a teljesítmény, amelyen a komplexumot működnie kellene. Ez utóbbit az határozza meg, hogy egy valódi zenei és beszédjel csúcstényezője 3, azaz a kimeneti feszültség maximális értéke szinte minden hangfelvételen háromszorosa az átlagos értéknek, és torzításmentes visszaadásához a háromszoros ráhagyásra van szükség a kimeneti jel amplitúdójában, ami kilencszeres teljesítménykülönbségnek felel meg.

DA2 - DA4 műveleti erősítőként bármilyen széleskörű alkalmazási erősítő használható (szükség esetén megfelelő korrekciós áramkörökkel). A VT1 - VT3 tranzisztorok bármilyen szilíciumból készültek, a kollektor és az alap között megengedett legnagyobb feszültség legalább 20 V, áramerősítés pedig legalább 200. Célszerű differenciálerősítők szűrőelemeit és ellenállásait használni (kivéve trimmerek), amelyek ellenállásának és kapacitásának eltérése a névleges értékektől legfeljebb 5%. Egy szűrő eltérő frekvenciára hangolásakor a megfelelő szűrő kapacitását annyiszor kell csökkenteni, ahányszor a hangolási frekvenciát növelni kell (és fordítva).

A javítható alkatrészekből hiba nélkül összeszerelt készülék nem igényel beállítást. A tápfeszültség bekapcsolásakor a tranzisztorok emittereinek feszültségének 0,6 ... 0,7 V-on belül kell lennie, és a DA1 - DA3 op-amp kimenetein lévő feszültségnek (SA1 a diagram szerint az alsó helyzetben) -1 ... + 1V. Hasonló feszültséget kell létrehozni a DA4 op-amp kimenetén, ha az R34 és R36 ellenállások rövidre zárnak. A szűrők nem igényelnek különleges konfigurációt. A POST és OOCH csatornák beállítása a korábban leírtak szerint történik. Az R29 és R30 trimmer ellenállások olyan helyzetbe vannak állítva, ahol a hangszórók által kifejlesztett hangnyomásszint 100, 300, 500 Hz (LF csatorna), 1, 2, 4 kHz (MF csatorna, R30 ellenállás) és 10, 15, . 18 kHz (HF csatorna, R29 ellenállás) kb. A hangnyomásszint mérése erősítővel ellátott mikrofonnal és AC voltmérővel történik a kimeneten, ha az UMZCH-hoz táplált teljesítmény nem haladja meg a 2 ... 3 W-ot a hangszóróktól 1 ... 2 m távolságra. A méréseket az egyes sávokon belül legalább három (jobb öt-hét) frekvencián kell elvégezni, mivel a hangnyomás tekintetében a hanghullámok interferenciája a hangsugárzó zárt hangerejében, a hangsugárzó alakja miatt egyenetlen frekvenciamenet amely különbözik a gömb alakútól.

Azt is meg kell jegyezni, hogy az R29 és R30 ellenállások hangszínszabályzóként való használata, ahogyan azt számos szerző korábban javasolta, elfogadhatatlan. Ez a keresztirányú szűrők nagy meredekségének köszönhető. A hangnyomásszintek kiegyensúlyozatlansága a különböző csatornákban ilyen szűrő meredekséggel sokkal nagyobb mértékben torzítja a hangot, mint a helyiség akusztikai tökéletlenségei.

Egy rádióamatőrnek, aki jó minőségű hangszórót szeretne létrehozni, még két szempontot kell figyelembe vennie. Először is, a közép- és magas hangtartományban a hangszórók frekvenciaátvitele a hangnyomás tekintetében jelentősen simítható, ha a közép- és magashangfejeket védőkupakokkal zárjuk, amelyek alakja a lehető legközelebb legyen a gömb alakúhoz. Másodszor, a fázistorzulások csökkentése érdekében a HF, MF és LF fejek beépítési síkjainak az AU-ban általában eltérőnek kell lenniük. A kérdésről gyakorlati szempontból a legteljesebb információ a következő helyen található:.

Alacsony frekvenciájú dinamikus fejek mérése és akusztikai kialakítása

A rádióamatőrök számára a legkényelmesebb a dinamikus fejek paramétereinek meghatározására szolgáló módszer a fej elektromos impedanciájának moduljának frekvenciaválaszából. ábrán A 15. ábra az impedanciamodulus tipikus függését mutatja | Z \ frekvencián szabad levegőn. A függőség hasonló formája figyelhető meg, ha a dinamikus fejet zárt dobozba szerelik be. Ezen függőségek meghatározásával megkaphatjuk a hangszóró kiszámításához szükséges Qa, Qe, V AS /V és f S értékeket.

A mérési séma az ábrán látható. 16. Az R árambeállító ellenállás ellenállásának körülbelül 150...200-szor nagyobbnak kell lennie, mint a VA dinamikus fej egyenáramú ellenállása. Ebben az esetben az UMZCH egy dinamikus fejen keresztül áramgenerátorrá alakul, és a rajta lévő feszültségesés B voltmérővel mérve egyenesen arányos a fej ellenállásával. A frekvenciaérték mérése a G generátor skáláján, pontosabban a H frekvenciamérő skáláján történik.

Először is meg kell mérni a fej paramétereit szabad levegőn. A fejet a lehető legtávolabb kell elhelyezni a tükröződő felületektől, például merev rúdra rögzítve. A rúd merevségének olyannak kell lennie, hogy természetes rezonanciafrekvenciája jóval fs felett legyen. ábrán láthatóhoz hasonló görbe felépítésével. 15, határozza meg az fs", f 1, f 2, Re, Res, Rs, K 1,2 \u003d 0,71Rs. Q "a és Q" e, amely a fejet a szabadban jellemzi, a következő arányokból kerül meghatározásra:

(az f", Qa "Qe" jelölésben lévő aposztrófok azt jelentik, hogy ezek az értékek nem veszik figyelembe a csatlakoztatott légtömeg méréseit, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a fej akusztikai kialakításban működik).

Ebben az esetben a rezonanciát f "" 3 frekvencián figyeljük meg az (1) és (2) f-lamok segítségével, a Qa "és Qe" értékei megtalálhatók. Az fs, Qa, Qe és V AS /V paraméterek pontos értékei a relációkból érhetők el:

f S = f S " SQR.((f S "Qe") / (f S "Qe)), (3)

Qa = (Qa"f S)"/fs, (4)

Qe = (Qe"f S)"/fs, (5)

VAS /V = (f S ""/f S) 2 - 1, (6)

Megjegyzendő, hogy a fej alacsony természetes rezonanciafrekvenciájánál a dobozban lévő veszteségek torzíthatják a függőséget |Z| a frekvencián és rajta még egy maximum jelenik meg, ami könnyen összetéveszthető a fővel. Ezért a görbe eltávolításakor meg kell bizonyosodni arról, hogy a talált maximum a fő.

Ehhez mérni kell a függőségeket | | Z | f-től a 20 és 100 Hz közötti tartományban, és ha több rezonáns „púp” található, válassza a maximális amplitúdójút.

Meg kell jegyezni, hogy a függőség meredeksége | Z | f-től maximum nagyon kicsi, ezért nagyon nehéz pontosan mérni az fs frekvenciát. A mérési pontosság javítása érdekében legalább 5-7 fs mérést javasolhatunk, és az adott mérések számtani középértékét vegyük alapul. Ezt követően össze kell hasonlítani a kapott fs értékét az fs * = SQR(f 1 f 2) értékkel, és ha nem különböznek 1 ... 1,5 Hz-nél nagyobb mértékben, akkor az fs mérése befejezettnek tekinthető. Ha az fs és fs* 1...1,5 Hz-nél nagyobb eltérést mutat, akkor a méréseket újra kell végezni.

A mérési technika részletesebb leírását számpéldákkal a -ban találják az olvasók.

IRODALOM

Maksimov S. Még egyszer a hangzás javításáról 25AC-109.- Rádió, 1991, 1. sz., p. 46.
Aldoshina I, Voishvillo A. Kiváló minőségű akusztikus rendszerek és sugárzók - M .: Rádió és kommunikáció, 1985.
Saltykov O., Syritso A. Hangvisszaadó komplexum - Rádió, 1979, 7. sz., p. 28-31; 8. szám, p. 34-38.
Vinogradova E. Simított frekvenciaátvitelű hangszórók tervezése M* Enegiya - 1978
Adamenko B., Demidov O. Usacheva E. Hangszórók háztartási rádióberendezésekhez.- Rádió. 1979, 1. szám p. 35.
Shorov V. A hangszóró hangjának javítása 25AC-309.-Rádió, 1985. 4. sz., p. harminc.
A. Syritso. Teljesítményerősítő integrált műveleti erősítőkön - Rádió, 1984, 8. szám, p. 35.
Leksins V. és V. Egysávos vagy többsávos? - Rádió, 1981, 4. szám, p. 35.
Chanturia A. Háromsávos erősítő - Rádió, 1981, 5-6. sz., p. 39.
Solntsev Yu. Kiváló minőségű előerősítő. - Rádió, 1985, 4. szám, p. 32.
Gumelya E. Egy egyszerű, jó minőségű UMZCH. - Rádió, 1989, 1. sz., p. 44.
Dolnik A. A hangszórófej működésének jellemzői az akusztikai tervezésben - VRL, 1977, 1. sz. 56. o. 34.
Zhbanov V. A hangszórók fázisjellemzőiről. - Rádió, 1989. 10. sz., p. 58.

A hangsugárzórendszerekben a hangszórókat úgy kell csatlakoztatni, hogy mindegyikük csak azon a frekvencián kapjon feszültséget, amelyet reprodukálnia kell. Ezt úgy érik el, hogy egy elektromos szűrő van beépítve a hangútba, amely elnyomja a nem kívánt frekvenciák jelét. A szűrő használata az AU-ban annak köszönhető, hogy 2 fő feladatot kell végrehajtani:

a reprodukálható frekvenciák sávszélességének korlátozása a túlzott hangnyomás megszüntetése érdekében;
annak a frekvenciasávnak a korlátozása, amely károsíthatja a hangszórót (például alacsony frekvenciájú jel behatolása a magassugárzóba);

A szűrők passzívak és aktívak. Passzív szűrők találhatók az erősítő és a hangszórórendszer között, és az utóbbi belsejébe vannak felszerelve. A passzív szűrők fix jellemzőkkel rendelkeznek, és nem tudják módosítani a paramétereket a rendszer működése során.

A jelforrás és az erősítő közé aktív szűrők (aktív keresztezők) vannak csatlakoztatva. Az aktív szűrők előnyei közé tartoznak a rugalmasabb paraméterek beállítási lehetőségei. A hátrányok közé tartozik, hogy minden szűrt frekvenciasávhoz külön erősítési csatornát kell használni.

A valódi hangrendszerekben ezt a két szűrőtípust gyakran kombinálják.

Passzív szűrő számítás

Az AC szűrő olyan elektromos áramkörök gyűjteménye, amelyek célja, hogy korlátozza a hangsugárzókra érkező bizonyos frekvenciákat.

A szűrők a következő típusúak (lásd 1. ábra):

High-pass filter (HPF) - alulról korlátozza a hangszóró frekvenciatartományát;
Aluláteresztő szűrő (LPF) - felülről korlátozza a hangszóró frekvenciatartományát;
Sáváteresztő szűrő (PF) - korlátozza a hangszóró frekvenciatartományát felülről és alulról;
Kombinált típus - a fenti típusok kombinációja.

A szűrőt a keresztezési frekvencia és a sorrend nagysága jellemzi (1. rendű, 2. rendű stb.) A szűrő sorrendje határozza meg a frekvenciaválasz-csillapítás meredekségét a stopsávban, és a reaktívak száma határozza meg elemei az elektronikus áramkörben. Az áramkörhöz hozzáadott minden reaktív elem eggyel növeli a szűrő sorrendjét, és ennek megfelelően a jellemző gördülési meredekséget 6 dB / okt. A reaktív szűrőelemek egy bizonyos séma szerint kapcsolt induktivitások (tekercsek) és kapacitások (kondenzátorok). A reaktív elemek értékei határozzák meg a szűrő vágási frekvenciáját.

A hangszóró túlzott érzékenységének elnyomására egy csillapító (feszültségosztó) van hozzáadva az áramkörhöz. Ezzel a mértékkel a hangszórókban lévő hangszórók érzékenységét egyetlen szintre állítják. A mélysugárzó érzékenysége jellemzően 95-100 dB, míg egy tipikus magassugárzó érzékenysége akár 110 dB is lehet. Nyilvánvaló, hogy a magassugárzó érzékenységét a mélyhang érzékenységi szintjére kell csökkenteni. Ha a mély- és mélysugárzó névleges impedanciája egyenlő, akkor a szükséges elnyomás megegyezik a magas- és mélysugárzók érzékenységkülönbségével. A számítás kissé bonyolult, ha a hangszórók névleges impedanciái nem egyenlőek, mert. ebben az esetben a magassugárzó érzékenységét újra kell számítani a névleges mélysugárzó impedanciával megegyező névleges impedanciára. A számítás elvét az alábbiakban tárgyaljuk.

Szűrőszámítás kétutas hangszórórendszerhez

Kérjük, vegye figyelembe, hogy a számítások hozzávetőleges eredményt adhatnak, amely kezdeti lehetőségként használható szűrőelrendezés elkészítéséhez. A számítások alapján készült szűrő rendszerint valódi AS-en finomítást igényel, ami az elektromos alkatrészek optimálisabb kiválasztásából áll. A szűrő végső pontszáma a frekvencia átviteli mérések és a hangszórók különböző hangfelvételeken történő meghallgatásának eredményeként alakul ki.

Fontolja meg a sok kétutas teljes tartományú hangsugárzóban megvalósított általános szűrőopciót.

Egy ilyen szűrővel rendelkező akusztikai rendszer elektromos áramkörét a 2. ábra mutatja.

Az áramkör sajátossága, hogy egy ilyen hangsugárzóban a mélysugárzó „széles sávban” működik, és a magassugárzó reprodukciós tartománya alacsony frekvenciájú oldalon korlátozott egy 3. rendű felüláteresztő szűrővel, amely jellegzetes csillapítást biztosít. 18 dB / okt. Az R1 és R2 ellenállások egy feszültségosztó, amely megakadályozza a magassugárzó túlzott érzékenységét. Az R2 értéke egyenlő vagy 2-3-szor nagyobb, mint a magassugárzó névleges ellenállása (Zhf). Ez a séma könnyen megvalósítható, alacsony súlya és méretei, valamint az alkatrészek alacsony költsége van. Meg kell jegyezni, hogy ezt a sémát csak azzal a feltétellel lehet megvalósítani, hogy a mélysugárzó egyenetlen frekvenciamenete a teljes működési tartományban nem haladja meg a megengedett értéket.

A szűrő tervezése általában a hangsugárzók frekvenciaválaszának elemzésével és az optimális keresztezési frekvencia kiválasztásával kezdődik. A szűrő kiszámítása a szűrő elektromos áramköre elemeinek értékének meghatározására redukálódik.

A szűrő kiszámítása a következő lépéseket tartalmazza:

1. A túlzott rádiófrekvenciás érzékenység (csillapítás) elnyomás mértékének meghatározása:

2. Az osztóelemek névértékének kiszámítása:

3. A reaktív elemek minősítésének kiszámítása:

4. Az elemeken disszipált teljesítmény kiszámítása:

A felhasznált ellenállások teljesítménye 2-3-szor kisebb lehet a számított értékeknél, mert. az ellenállások névleges teljesítménye szinuszos jel esetén van feltüntetve.

A szűrők leírt algoritmus szerinti kiszámításának kényelme érdekében honlapunkon található egy speciális számológép. Használatával nem lesz nehéz kiszámítani a hangszóró szűrőjét. A számítás a fent tárgyalt kezdeti adatokat és kifejezéseket használja.

Az LF csatlakozó névleges ellenállása, Ohm 8 Z_low 2 4 16 32

LF link érzékenység, dB

Az első lépés az összes hangszóró eltávolítása volt. Az összes hangszóró megjavítva, kicsit átalakítva. Minden mélysugárzóhoz állítson be egy fázisváltót. Megmértem a hangsugárzók paramétereit és a mérések alapján kiszámoltam és legyártottam egy új crossovert. Crossover áramkör szokatlan, a középkategóriás szűrő elsőrendű sávszűrőt és párhuzamos áramkört használ. A párhuzamos áramkört a hangszóró impedanciája söntöli, ami biztosítja a kívánt sávszélességet.

szűrő #1 a beállítás folyamatában