Desain sistem akustik menurut gambar yang sudah jadi, tentu saja, menarik, tetapi unsur kreativitas, apa pun yang dikatakan, tidak ada. Sekarang, jika Anda bisa menguasai prinsip-prinsip dasar membangun AU, dan kemudian menghitung semuanya sendiri dan membuatnya dari apa yang ada, itu akan menjadi kelas! Ini dimungkinkan jika Anda mengambil beberapa pelajaran dari seorang master yang berpengalaman. Hari ini adalah sesi pertama.

pelajaran tenaga kerja,
atau teknik untuk membuat sistem akustik

Semua amatir dan spesialis yang tertarik pada reproduksi suara yang andal tahu bahwa sistem akustik yang baik sangat diperlukan. Oleh karena itu, kontradiksi antara pandangan yang berbeda tentang kriteria kualitas AS sangat membingungkan. Metode pembuatan AS mana yang lebih andal dan mengarah pada hasil yang dapat diterima bahkan kurang jelas.

Bahkan pengalaman mendengarkan awal sudah cukup untuk melihat perbedaan yang sangat besar antara suara musik yang sama pada model yang berbeda. Pada saat yang sama, parameter utama - karakteristik frekuensi amplitudo (AFC) - hampir selalu mendekati ideal, menurut data pabrikan.

Sebagian besar pecinta musik tidak dapat mengukur respons frekuensi sendiri dan sampai pada kesimpulan: masalah respons frekuensi praktis terpecahkan, kualitas reproduksi suara tergantung pada desain dan bahan speaker, kasing, crossover. Misalnya: kumparan tanpa inti itu baik, dengan inti itu lebih buruk. Atau: kasing dengan berat 40 kg lebih baik daripada kasing 20 kg, dengan dimensi yang sama, dll.

Tentu saja, akan menjadi kesalahan untuk memperdebatkan pengaruh speaker, kabinet, elemen crossover, kabel kabel internal, peredam suara, dan komponen lainnya, tetapi apakah semuanya sesuai dengan respons frekuensi? Pengukuran independen, misalnya, di laboratorium yang dilengkapi dengan baik dari majalah audio asing dan domestik terkemuka, tidak mengkonfirmasi parameter optimis yang dinyatakan oleh pabrikan.

Dalam praktiknya, setiap model speaker memiliki kurva respons frekuensinya sendiri, yang sangat berbeda dari jenis speaker lainnya, dan ini berlaku untuk semua kelompok harga. Perbedaan yang diamati berkali-kali melebihi ambang persepsi yang diketahui dari psikoakustik, tidak mungkin untuk tidak mendengarnya. Dan pendengar, tentu saja, melihatnya sebagai perbedaan keseimbangan timbre saat memainkan komposisi yang sama dengan speaker yang berbeda. Tidak mudah mengidentifikasi distorsi timbre dengan masalah keseragaman respons frekuensi, karena di depan mata Anda bahkan ada karakteristik dari pabrikan, seolah-olah digambar di sepanjang penggaris.

Bukan fakta bahwa grafik luar biasa ini adalah tipuan. Hanya untuk periklanan, pengukuran dilakukan menurut metode yang memberikan tampilan lekuk yang "cantik". Misalnya, dengan peningkatan kecepatan pemindaian rentang operasi, dikombinasikan dengan inersia tinggi, yaitu rata-rata puncak dan penurunan saat mendaftarkan ketergantungan tekanan suara pada frekuensi.

Pabrikan dapat dipahami, pada akhirnya, kita semua ingin terlihat sedikit lebih baik dari yang sebenarnya, dan karena itu kita menyisir rambut, mencuci muka, dll. sebelum pertemuan penting.

Hal lain yang jauh lebih menarik: mengapa satu pembicara dengan respons frekuensi "buruk" terdengar bagus, dan yang lain, mungkin dengan karakteristik yang kurang jelek, jauh lebih buruk? Pengukuran independen, lebih "jujur" mengungkapkan ketidaksempurnaan transmisi keseimbangan timbre karena karakteristik respons frekuensi, tetapi tidak membantu menafsirkan, menguraikan arti "kinks" dan ketidakseimbangan dalam karakteristik, mengungkapkan hubungan antara perilaku kurva dan fitur khusus dari suara speaker. Berikut adalah perbandingan yang cocok: kardiogram tidak mengatakan apa-apa kepada orang kebanyakan, sementara spesialis medis dapat membaca kondisi pasien darinya.

Tugas kita hari ini adalah mempelajari cara menganalisis respons frekuensi. Mari kita mulai dengan pertanyaan paling umum. Mengapa, karena memiliki semua yang Anda butuhkan, pengembang tidak menciptakan akustik yang sempurna dan terdengar sama bagusnya. Bagaimanapun, hanya ada satu ideal, standar! Jelas, semua speaker yang dekat dengannya akan terdengar sangat mirip. Ada sejumlah metode yang diterima secara umum untuk memastikan respons frekuensi "halus", dan salah satu yang utama adalah memasang speaker di ruang anechoic yang dilembabkan. Ada metode lain yang tampaknya logis dan memadai, misalnya, penyetelan dengan sinyal impuls. Tetapi bekerja pada algoritma yang sama, spesialis setiap kali mendapatkan hasil yang berbeda. Ingat wahyu dari master asing otoritatif yang diterbitkan dalam pers audio: "... setelah memberikan respons frekuensi yang ideal di ruang suara, kami kemudian "memanjakan" karakteristik ini untuk mendapatkan suara yang dapat diterima dalam kondisi normal ...". Bukankah sudah waktunya untuk berhenti berdoa untuk keseragaman respons frekuensi dari sudut pandang beberapa teknik pengukuran yang terkenal?

Bagaimanapun, metode pengukuran apa pun dalam sains dan teknologi pasti memberikan berbagai macam kesalahan. Dalam kasus kami, kesalahan yang paling berbahaya adalah metodologis, yaitu kesalahan yang terkait dengan ketidaksempurnaan pendekatan itu sendiri. Misalnya, di mana sebaiknya mikrofon ditempatkan relatif terhadap speaker di ruang suara? Pada sumbu akustik? Dimana poros ini? Di depan tweeter? Dan jika mereproduksi mulai dari 8 kHz? Lalu, ternyata lebih akurat mengukur pada sumbu speaker midrange? Dan jika Anda memindahkan mikrofon 5 cm lebih tinggi? Kami mendapatkan respons frekuensi yang sama sekali berbeda. Yang mana yang harus difokuskan? Dan mengapa kita berpikir bahwa telinga pendengar akan berakhir tepat di tempat mikrofon itu berada?

Selain itu, pada frekuensi rendah dan tengah bawah, pembicara secara aktif berinteraksi dengan lantai, yang pengaruhnya tidak ada di ruang anechoic.

Kami bahkan tidak akan memulai percakapan tentang integrasi radiasi speaker dengan ruang mendengarkan saat ini. Interaksi ini sangat mempengaruhi suara, tetapi manifestasi spesifiknya sangat beragam, oleh karena itu mereka tidak cocok dengan "tempat tidur" model matematika apa pun, dengan akurasi yang cukup yang diperlukan untuk reproduksi kualitas yang sangat tinggi.

Fakta menarik lainnya: di ruang nyata, respons frekuensi total dua speaker dari sepasang stereo, bahkan dengan rata-rata yang kuat, sangat berbeda dari respons frekuensi satu speaker. Metode penyetelan speaker tradisional tidak memperhitungkan keadaan penting ini. Ini tidak dapat diterima, karena orang-orang utama dalam musik - solois - paling sering dilokalisasi di tengah panggung suara, yaitu, mereka direproduksi oleh kedua speaker.

Kita dapat menyimpulkan bahwa dengan banyaknya kesalahan metodologis, metode kontrol respons frekuensi konvensional memberikan respons yang salah untuk speaker yang sangat halus (misalnya, Audio Note, Magnepan, dll.). Di sisi lain, respons frekuensi yang terlalu halus yang diperoleh dengan metode yang tidak dapat diandalkan terlihat sangat mencurigakan. Dalam hal ini, kesalahan pengukuran dikompensasi oleh karakteristik yang dibentuk secara khusus, yang disediakan oleh pengembang, secara membabi buta mempercayai metode pengukuran yang tidak membenarkan diri mereka sendiri dalam praktik.

Hal terakhir yang ingin saya lakukan adalah mengganti keyakinan pada beberapa prinsip yang tidak sempurna dengan keyakinan pada yang lain, milik saya. Mereka juga jauh dari ideal, mengandung kesalahan metodologis yang nyata, hanya yang kurang kotor.

Kunci kemajuan adalah pemahaman tentang rapuhnya peran pengetahuan dan keterampilan yang dicapai, kemauan untuk merasakan, dalam proses kerja praktek dan penelitian, penemuan-penemuan baru. Perlu untuk dapat merevisi pendekatan untuk mencapai hasil yang lebih baik jika pertumbuhan kuantitatif memungkinkan Anda membuat lompatan kualitatif.

Hasil karya tergantung pada metode dan pengembangan kepribadian pencipta AS. Produk unggulan dikenal, lahir dalam kerangka pendekatan tradisional, tunduk pada kelas tertinggi dan pengalaman pengembang.

Tujuan saya adalah membekali semua orang dengan teknik yang cukup efektif untuk membuat speaker dengan suara yang dapat diterima. Pengenalan yang panjang diperlukan untuk menarik perhatian Anda pada faktor-faktor yang menghambat perkembangan seni menyetel speaker.

Saya ingin menyampaikan pengalaman saya tanpa menghabiskan upaya "penulis" yang terlalu tinggi untuk itu. Oleh karena itu, saya hanya akan berbicara tentang fakta dan metode kerja yang diperoleh dalam praktik, tanpa pembuktian dan penjelasan teoretis. Prinsip saya adalah Anda dapat dengan percaya diri mengungkapkan pendapat Anda jika ada sistem audio yang mengkonfirmasi rekomendasi penulis dengan suara yang bagus. Untuk aksesibilitas, perhitungan dan teknik penyetelan disederhanakan sebanyak mungkin, tanpa membahayakan hasil yang signifikan.

Pelajaran pertama. Bingkai

Pertama-tama, kami akan membatasi topik yang sangat besar. Pertimbangkan pengembangan dan konfigurasi speaker dua pita dengan inverter fase (FI). Jenis ini lebih mudah untuk pemula. Kami akan setuju bahwa kami menyuarakan ruang tamu 10 - 20 m². Ini menentukan pilihan diameter driver woofer/midrange. Dalam hal ini, diameter diffuser yang optimal adalah 10 - 20 cm (kurang-lebih). Daya paspor (100 jam kebisingan satu kali tanpa merusak pengeras suara) - 20 - 60 watt. Sensitivitas - 86 - 90 dB / W / m. Frekuensi resonansi (di luar kasing) - tidak lebih tinggi dari 60 Hz. Jika Anda puas dengan frekuensi batas bawah (speaker yang sudah jadi) 100 Hz, Anda dapat menggunakan speaker dengan resonansi 80 - 100 Hz.

Omong-omong, jika speaker mereproduksi setidaknya 100 Hz tanpa penyumbatan, suaranya cukup mendasar dan "berbobot", hanya terkadang beberapa elemen opsional, tetapi elemen yang sangat diinginkan dari gambar suara menghilang. Mereka dapat dipulihkan dengan subwoofer, tetapi agar tidak merusak suara, Anda perlu mendapatkan pengalaman dalam mencocokkannya dengan satelit.

Jangan menyanjung diri sendiri tentang data paspor speaker murah, yang menunjukkan reproduksi frekuensi rendah dari 30 hingga 40 Hz. Pada kenyataannya, hanya nada-nada rendah yang dimainkan tanpa "penghalang" yang berpartisipasi dalam pembentukan gambar suara. Apa pun dengan rolloff setidaknya 4 - 5 dB ditutupi oleh "bass atas" (80 - 160 Hz), jadi untuk sebagian besar speaker, rentang yang dapat didengar dimulai pada 50 - 80 Hz. Kami terbiasa berpikir bahwa ini adalah 30 - 40 Hz, karena kami dipandu oleh data paspor dengan toleransi -8 - -16 dB. Perhatikan lebih dekat pada pers audio pada respons frekuensi sebenarnya dari speaker. Ukur, sesuai dengan skala yang diberikan, -3 dB dari tingkat rata-rata, dan Anda akan melihat bahwa bahkan floorstander besar bekerja secara efektif di suatu tempat dari 50 Hz.

Jika diameter diffuser 10 - 12 cm, sensitivitasnya 86 - 88 dB / W / m, dan dayanya 20 - 30 W (parameter khas speaker murah), maka Anda harus melupakan "disko rumahan" ”. Di sisi lain, pengeras suara dengan diameter terkecil seringkali memiliki respons frekuensi yang lebih seragam daripada yang lebih besar.

"Anak-anak" lebih baik dalam hal lebar dan keseragaman pola radiasi. Menariknya, System Audio, salah satu speaker dengan kualitas terbaik, pada prinsipnya hanya menggunakan speaker mid-bass kecil. Faktor kualitas total woofer kecil modern biasanya 0,2 - 0,5.

Jangan mengandalkan perhitungan desain frekuensi rendah, hasil praktisnya tidak cukup tepat. Pengalaman menunjukkan: lebih baik memilih speaker dengan faktor kualitas lebih dari 0,3 - 0,4, jika tidak, bahkan dengan inverter fase, sulit untuk memberikan bass yang dapat diterima. Untuk pengeras suara seperti itu, masuk akal untuk membuat kabinet dengan volume yang kira-kira sama dengan volume pengeras suara yang setara.

10 cm - 18 liter;

16 cm - 26 liter;

20 cm - 50 liter.

Sebagai opsi dasar, pertimbangkan kasing dengan FI untuk pengeras suara dengan diameter 16 cm Volume - 26 liter. Luas penampang FI - 44 cm². Panjang pipa FI adalah 20 cm, frekuensi penyetelan sekitar 40 Hz. Luas penampang FI harus 20 - 25% dari luas diffuser Sd.

Sd \u003d (d / 2)²,

di mana d adalah diameter diffuser, dibatasi oleh bagian tengah suspensi (Gbr. 1).

Beras. satu

1. Loudspeaker d = 9 cm, Volume ekivalen (Ve) 8 l. 8 liter kurang dari 26 liter sebanyak 3,25 kali. Hal ini diperlukan untuk mengkompensasi perbedaan dengan mengubah panjang (l) dan luas (Sfi) pipa FI, jika tidak frekuensi resonansi FI akan meningkat tajam.

Turunkan frekuensi tuning Ffi dengan meningkatkan lphi dan menurunkan Sphi.

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

berada dalam kisaran:

Sfi 63.6 cm² / 5 ... 63.6 cm² / 4 13 cm² ... 16 cm².

Dalam hal ini, penurunan Sphi berkontribusi pada penurunan Fphi di

44 cm²/(13 cm² ... 16 cm²) 2,75 ... 3,38 kali a,

yang sepenuhnya mengkompensasi perubahan volume AC sebesar 3,25 kali.

Omong-omong, tidak mungkin untuk mengkompensasi penurunan volume dengan menambah panjang pipa FI untuk benda kecil (V = 8 liter). Selain itu, dari bagian dalam pipa FI ke penghalang terdekat (ke dinding kabinet speaker) harus ada jarak bebas minimal 8 cm (dalam kasus ekstrem - 5 cm). Artinya, salah satu dimensi tubuh (sejajar dengan sumbu pipa FI) harus sama dengan lfi (20 cm) + 8 cm (ruang kosong) + kira-kira 3 cm (ketebalan dua dinding tubuh) = 31 cm.

Untuk kasing 8 liter, ukuran sebesar itu hanya bisa tinggi. Kemungkinan desain FI berlubang dengan bagian pipa persegi panjang ditunjukkan pada gambar. 2a.

Beras. 2

Ini adalah desain yang sangat tidak praktis, karena memerlukan pemasangan pada dudukan khusus yang tidak menghalangi keluaran FI. Jika Anda membawa port ke atas, pemasangan speaker akan disederhanakan, tetapi pemandangan dari atas akan memburuk, selain itu, kolom akan berubah menjadi perangkap yang sangat baik untuk debu, sampah, dan benda-benda kecil.

Desain yang sangat nyaman ditunjukkan pada Gambar. 2b. Namun, dia membutuhkan peningkatan tinggi menjadi 31 cm + 8 cm = 39 cm, ini tidak selalu dapat diterima.

Dimungkinkan untuk membuat kasing dalam bentuk "roti" yang dalam, dengan ukuran terbesar - dalam (Gbr. 2c).

Jika tidak memungkinkan untuk memberikan panjang pipa yang diinginkan, Anda dapat:

Pertama, pilih minimum

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

kedua, untuk sedikit mengurangi lphi (≈ sebesar 30%), mengorbankan peningkatan Fphi menjadi 50 - 60 Hz.

Mengurangi Sfi hingga 10,6 cm² akan mengurangi efisiensi FI dan, karenanya, meningkatkan "penyumbatan" pengembalian dalam kisaran 40 - 60 Hz.

Peningkatan Fphi dengan penurunan lphi diperbolehkan, karena frekuensi resonansi speaker dengan diameter 10 cm lebih tinggi daripada loudspeaker 16 cm, ini berarti bahwa FI dengan resonansi 55 Hz tidak akan menjumlahkan naikkan bassnya dengan resonansi speaker di dalam kotak (dalam kasus ini ≈ 70 - 90 Hz) dan tidak akan ada kenaikan frekuensi rendah di wilayah 50 - 100 Hz, yang dapat membahayakan suara , yang dapat terjadi, misalnya, saat FI diperpendek untuk kasing dengan speaker 16 cm.

Jadi, untuk kotak 8 liter dan pengeras suara dengan diameter 10 cm, cukup normal untuk memilih lphi 14 cm, Sphi 13 cm².

2. Loudspeaker d = 18 cm, volume ekivalen (Ve) 50 l. 50 liter lebih dari 26 liter, 1,92 kali.

Sfi Optimal untuk area speaker:

SD 3,14 (18 cm / 6)² 254,3 cm²

berada dalam kisaran

Sfi 254.3 cm² / 5 ... 254.3 cm² / 4 51 cm² ... 64 cm².

Peningkatan Ve sebesar 1,92 kali memiliki efek yang lebih kuat daripada peningkatan Sphi sebesar 1,45 kali. Secara umum, Fphi turun menjadi sekitar 35 Hz. Karena frekuensi resonansi speaker (Fd) dengan diameter 20 cm lebih rendah dari Fd dengan diameter 16 cm, penurunan Fphi merupakan faktor positif. Hal ini tidak perlu untuk mengkompensasi hal ini dengan menurunkan lfi.

Profesional berpengalaman mampu menyempurnakan parameter desain akustik fase-terbalik, mencapai respons frekuensi paling datar dalam rentang dari frekuensi cutoff speaker yang lebih rendah hingga 125 - 200 Hz. Seorang amatir atau pemula tidak harus menghabiskan banyak usaha untuk ini.

Di masa depan, saya akan menjelaskan bagaimana mengontrol respons frekuensi yang diterima pada frekuensi rendah dan bagaimana menghilangkan penyimpangan yang tidak dapat diterima, jika ditemukan. Selain itu, dampak ketidaksempurnaan suara pada respons frekuensi rendah sangat bergantung pada rasio tingkat reproduksi bass dibandingkan dengan frekuensi menengah. Kita tidak boleh lupa bahwa karena interaksi speaker dengan ruang nyata, respons frekuensi di register bawah bagaimanapun juga akan sangat tidak merata.

Upaya utama harus difokuskan pada pengaturan respons frekuensi yang diinginkan di midrange dan keseimbangan antara bass, midrange, dan treble. Pada tahap pertama pembuatan AU - saat mengembangkan kasing, cukup mempertimbangkan rekomendasi berikut.

Tubuh harus diam. Idealnya, hanya pengeras suara yang mereproduksi suara, tetapi dalam kehidupan nyata, kasing merespons pekerjaan mereka. Reemisi suara oleh dinding kotak menimbulkan distorsi.

Salah satu cara paling sederhana untuk meningkatkan perlindungan getaran rumah adalah dengan meningkatkan ketebalan dinding. Di sini Anda harus mengetahui ukurannya, mendengarkan menunjukkan bahwa mulai dari nilai tertentu, ukuran ini memberikan sedikit peningkatan suara. Untuk speaker rak, chipboard atau papan serat 16 - 8 mm sudah cukup. Adalah menguntungkan untuk memperkuat tubuh dari dalam dengan pengaku. Sebuah varian dari penggunaan praktis mereka ditunjukkan dalam artikel saya di "Latihan" No. 2 (4) / 2002, Juli).

penempatan bahan penyerap suara di dalam kasing;
fitur pembuatan filter;
cara membuat kabel berkualitas sangat tinggi untuk kabel internal;
persyaratan penyegelan lambung;
informasi minimum yang diperlukan untuk memilih jenis kapasitor.

Artikel tersebut juga membahas pemilihan pembicara dan menyentuh beberapa isu lainnya. Masuk akal untuk memperlakukan ini sebagai bagian dari presentasi metode kerja saya, jadi saya tidak akan mengulanginya.

Tentu saja, ada banyak cara untuk melindungi kabinet speaker dari getaran. Mereka diberikan, misalnya, dalam buku "Sistem dan pemancar akustik berkualitas tinggi" (I.A. Aldoshina, A.G. Voishvillo. - M .: Radio and Communication, 1985.). Praktek menunjukkan bahwa dinding 16 mm, diperkuat dengan pengaku, memberikan perlindungan getaran yang cukup.

Tidak ada kebenaran mutlak. Lemari mati akustik memiliki alternatif - penggunaan berbagai jenis kayu yang berbeda, yang masing-masing memiliki suaranya sendiri. Ini adalah jalan yang sulit dengan tantangan teknologi dan kreatif. Ini bukan untuk pemula, itu membutuhkan kualifikasi tertinggi di bidang pengerjaan kayu, persepsi musik yang halus, ketekunan dalam mencari opsi tubuh yang dapat diterima. Terkadang dengan cara ini dimungkinkan untuk membuat speaker yang sangat baik.

Pelajaran dua. Filter

Jika Anda berpikir bahwa filter hanyalah rangkaian yang membagi sinyal menjadi beberapa pita frekuensi untuk pengeras suara yang sesuai, maka saya harus mengecewakan Anda. Semuanya jauh lebih rumit. Crossover sederhana diperlukan untuk speaker ideal dengan respons frekuensi datar dalam hal tekanan suara, tetapi sayangnya, itu tidak ada. Paling-paling, beberapa jenis driver memungkinkan penyeimbangan respons frekuensi yang kira-kira dapat diterima saat menggunakan crossover frontal.

Situasi ini diperumit oleh interaksi kompleks pengeras suara di pita serah terima dari frekuensi rendah ke frekuensi yang lebih tinggi. Misalnya, kami memiliki head frekuensi menengah dan frekuensi tinggi yang sangat merata di pita mereka dengan respons frekuensi yang akurat turun di luar pita, dan ketika kami bekerja sama, kami mendapatkan respons frekuensi yang mengerikan. Ini sangat bermasalah bagi pemula untuk merapat bass dan dinamika midrange. Teknik untuk koneksi yang mulus seperti itu adalah topik artikel terpisah. Pertama, Anda perlu mendapatkan pengalaman dengan menyiapkan speaker dua arah.

Bahkan filter yang paling sederhana adalah alat yang ampuh di tangan yang cakap, memungkinkan Anda untuk membawa respons frekuensi dari speaker nyata lebih dekat ke ideal yang diinginkan. Untuk kepala LF/MF, filter orde pertama (induktor yang dihubungkan seri dengan speaker) paling sering tidak cocok. Mereka secara tidak dapat diterima merusak respons frekuensi di pita sandi, mengisi bagian tengah, membuat suara menjadi tumpul, tidak berirama, berdengung monoton. Dalam beberapa kasus, filter semacam itu memungkinkan Anda untuk sedikit menyesuaikan respons frekuensi di bagian atas rentang yang direproduksi oleh kepala bass / midrange. Dalam hal ini, frekuensi cutoff filter semacam itu dekat dengan frekuensi atas speaker.

Di kepala yang jarang, ada peningkatan kembali, sebanding dengan peningkatan frekuensi sinyal selama beberapa oktaf. Dalam kasus ini, respons frekuensi dapat diseimbangkan dengan induktansi filter orde pertama, tetapi lebih sering filter orde kedua digunakan untuk ini. Mereka memungkinkan Anda untuk menghilangkan distorsi yang kuat dalam respons frekuensi di pita sandi.

Dengan memilih kombinasi nilai kapasitansi dan induktansi dari filter orde kedua, dimungkinkan untuk memberikan penurunan atau peningkatan respons frekuensi pada pita di dekat frekuensi cutoff, menggunakan rangkaian sebagai equalizer. Ini adalah salah satu metode optimasi respon frekuensi.

pada gambar. 3 menunjukkan filter orde kedua. Kapasitansi dihubungkan secara paralel dengan speaker.

Beras. 3

Pendekatan pertama

Hitung nilai L1 dan C1 untuk filter tanpa naik atau turun pada frekuensi cutoff. Mari kita periksa nilai impedansi yang diberikan oleh pabrikan. Jika tidak ada potongan kertas, ukur hambatan DC dan kalikan hasilnya dengan 1,25. Mari kita nyatakan nilai yang dihasilkan sebagai R.

L1 = R / (2π Fc),

di mana Fc adalah frekuensi cutoff,

C1 = 1 / ((2π Fc)² L1).

Misalnya: R = 4 ohm, Fc = 1,6 kHz.

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

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

Sebagai referensi:

Fc = 1 / (2π L1 C1 ).

Dalam hal ini, modul (nilai tanpa memperhitungkan fase) dari resistansi L1 dan C1 pada frekuensi Fc sama dengan R, yaitu 4 ohm. Omong-omong, pada frekuensi cutoff, modul resistansi L1 dan C1 selalu sama.

Jika pemerataan respons frekuensi memerlukan peningkatan Fc sebesar, katakanlah, 1 dB, yaitu sekitar 10%, modul resistansi L1(|Z L1 |) dan C1(|Z C1 |) perlu dikurangi sebesar kira-kira 10% dibandingkan dengan R = 4 Ohm, yaitu hingga 4 Ohm x 0,9 = 3,6 Ohm.

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

C1 \u003d 1 / [(6.28 1.6 10³)² 3.58 10 -4] \u003d 2.77 10 -5 F \u003d 27.7 F.

Frekuensi cutoff tetap sama, tetapi 110% dari sinyal diumpankan ke kepala di Fс karena peningkatan konsumsi arus dari amplifier dan konversinya oleh filter "dering" dengan faktor kualitas lebih besar dari satu menjadi sinyal paksa di atas kepala.

Jika Anda perlu "mengisi" area di sekitar Fc sebesar 1 dB, maka Anda perlu menghitung ulang filter, seolah-olah bebannya adalah impedansi speaker sekitar 1,1 x 4 ohm = 4,4 ohm.

Lebih mudah untuk mendapatkan nilai yang diinginkan dengan meningkatkan L1 dan menurunkan C1. Maka Fc tidak berubah, dan |Z L | dan |Z C | akan sama dengan 4,4 ohm.

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

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

Sebagai referensi:

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

Harap dicatat bahwa jika Anda perlu meningkatkan pengembalian di area dekat FC, Anda harus memasang impedansi speaker drop di area yang sama.

Penurunan impedansi harus dikontrol. Coba cara sederhana berikut ini.

Tahap 1

Hubungkan ke output amplifier Anda sirkuit yang ditunjukkan pada gambar. 4a.

Beras. 4

Pada gambar ini, tanda "+" sesuai dengan terminal merah, dan "-" untuk terminal hitam. Hasil pengukuran tidak terpengaruh oleh pembalikan polaritas.

Terapkan sinyal sinusoidal 1 kHz dari generator ke input amplifier. Dengan menggunakan kontrol volume amplifier dan kontrol level output generator, atur terminal output amplifier ke tegangan efektif 1 V. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan voltmeter yang dapat mengukur nilai tegangan efektif di wilayah frekuensi audio.

Ganti voltmeter untuk mengukur tegangan pada keluaran resistor R2. Perangkat akan menunjukkan 38,5 mV. Sesuaikan level sinyal ke pembacaan voltmeter 40 mV.

Tahap 2

Colokkan speaker Anda alih-alih R2. Ubah frekuensi sinyal dengan lancar pada output generator. Anda akan melihat pembacaan voltmeter berubah. Perubahan ini sebanding dengan nilai tergantung frekuensi dari impedansi speaker. Anda dapat membuat sketsa karakteristik yang diukur: skala frekuensi akan berada pada sumbu horizontal, dan level tegangan akan berada pada sumbu vertikal. Keduanya dilakukan pada skala logaritmik. (Contoh formulir kosong akan dipublikasikan di edisi berikutnya dari AV Practice.) Berhati-hatilah untuk mencari tegangan minimum, mengubah frekuensi dengan lancar. Titik-titik pada karakteristik ini sesuai dengan minimum impedansi speaker.

Misalnya, 40 mV sesuai dengan 4 ohm, 30 mV - 3 ohm. Jika Anda tidak memiliki voltmeter sensitif, penguji yang baik akan membantu. Dalam mode pengukuran tegangan AC, tester adalah voltmeter. Pembacaannya benar hingga 2 - 5 kHz, mungkin ada kesalahan signifikan di atas. Periksa paspor penguji. Selain itu, tidak semua model penguji memungkinkan Anda mengukur sinyal puluhan milivolt dengan akurasi yang baik. Dalam hal ini, Anda dapat mengatur sinyal output ke terminal amplifier bukan 1, tetapi 10 V. Dalam mode pengukuran kami, amplifier dimuat dengan resistansi lebih dari 100 ohm. Beban resistansi tinggi seperti itu memungkinkan bahkan sebagian besar amplifier berdaya rendah untuk mengembangkan 10 V rms tanpa terlalu panas.

Sayangnya, pada output 10V, ada bahaya terbakarnya resistor stabilitas yang ditemukan di banyak rangkaian amplifier. Oleh karena itu, jangan mengukur pada frekuensi di atas 3 kHz.

Jelas bahwa dalam mode "10 volt", perlu untuk mengatur bukan 40 mV, tetapi 400 mV pada resistor uji R2. Dengan demikian, skala tegangan akan diturunkan dari 125 mV menjadi 6000 mV (6 V). Dalam hal ini, pembacaan voltmeter dibagi dengan 100 dan kami memperoleh nilai impedansi speaker. Misalnya, 400 mV sama dengan 4 ohm.

Latihan AV #3/2002

Halaman 4 dari 4

Tentang pengoperasian loudspeaker di frekuensi menengah dan tinggi

Memperhalus respons frekuensi pengeras suara dalam hal tekanan suara di wilayah frekuensi rendah bukanlah satu-satunya tugas yang harus diselesaikan oleh seorang amatir radio ketika mencoba meningkatkan parameter pengeras suaranya. Faktanya adalah bahwa tidak ada head dinamis yang dibuat sejauh ini yang mampu mencakup seluruh rentang suara, dan oleh karena itu semua speaker kelas Hi-Fi dibuat sesuai dengan skema dua atau tiga pita, yang mengasumsikan adanya filter crossover di dalamnya. Sebagai aturan, ini adalah filter pasif dari urutan pertama (jarang kedua), yang pengaruhnya pada karakteristik pengeras suara sama besarnya dengan kepala dinamis itu sendiri. Namun, dilihat dari publikasi majalah Radio, keadaan ini tidak diperhitungkan oleh sebagian besar pembaca dan penulis.

Mari kita ilustrasikan apa yang telah dikatakan dengan contoh yang diambil dari karya tersebut. pada gambar. 13 menunjukkan respons frekuensi dari head 25GD-26, 15GD-11 dan 3GD-31 yang dipasang di loudspeaker 25AS-309, terhubung melalui filter pemisahan pabrik. Garis padat menunjukkan respons frekuensi kepala LF dan HF (dengan frekuensi tengah dimatikan), garis putus-putus menunjukkan respons frekuensi satu kepala rentang menengah. Pada karakteristik terakhir, perhatian tertuju pada peningkatan respons frekuensi mendekati frekuensi 100 Hz, mencapai 10 dB. Kenaikan ini secara nyata meningkatkan "gumam" speaker, yang mendorong penulis untuk membuat ulang loudspeaker.

Apa penyebab kenaikan respons frekuensi yang tidak diinginkan ini? Jelas bahwa faktor kualitas keseluruhan dari kepala midrange cukup besar dan kemungkinan besar lebih dari 1.

Namun, alih-alih menghaluskan karakteristik, jika tidak negatif, maka setidaknya nol impedansi keluaran UMZCH, pengembang speaker menghubungkan resistor 5,1 Ohm secara seri dengan kepala, yang menyebabkan peningkatan respons frekuensi meningkat sebesar minimal 6dB. Tidak mungkin untuk menolak menggunakan resistor ini, karena pengembalian head midrange 15GD-11A (dengan daya input yang sama) kira-kira dua kali lebih tinggi dari 25GD-26. Filter crossover orde pertama yang dipasang di speaker, meskipun disetel ke frekuensi yang relatif tinggi (1600 Hz), tidak mampu meredam sinyal head midrange pada frekuensi rendah secara memadai. Selain itu, frekuensi crossover berada di wilayah sensitivitas pendengaran maksimum terhadap distorsi, yang tidak dapat tidak mempengaruhi kualitas suara.

Analisis karakteristik head HF (kurva solid pada Gambar 13 dalam kisaran 5...20 kHz) menunjukkan bahwa dibandingkan dengan head LF, pengembaliannya juga terlalu tinggi. Dalam hal ini, resistor dengan resistansi 5,1 ohm juga harus dihubungkan secara seri. Namun, ini tidak cukup dan peningkatan respons frekuensi kepala HF pada frekuensi 10 ... 15 kHz tetap sangat besar.

Kekurangan ini melekat pada banyak (jika tidak sebagian besar) speaker yang diproduksi secara massal di negara ini [b], dan sebagian besar speaker tiga pita yang dibuat oleh amatir radio (walaupun yang terakhir hanya dapat dibicarakan secara spekulatif, karena secara praktis tidak ada radio amatir yang memiliki kemampuan, seperti penulisnya, untuk menghilangkan respons frekuensi speaker Anda di ruang suara). Metode mengatasi kekurangan yang diusulkan oleh penulis, meskipun memberikan hasil positif untuk pembicara tertentu, hampir tidak dapat direkomendasikan untuk semua kesempatan, karena peringkat elemen filter sangat bergantung pada jenis pengeras suara yang digunakan dan desain akustiknya. Contoh ini menunjukkan bagaimana pengabaian setidaknya satu tautan kompleks reproduksi suara membuat kualitas suara terasa lebih buruk daripada yang mungkin bisa dicapai.

Dari semua variasi literatur yang ditujukan untuk pengeras suara, mungkin hanya karya filter crossover yang diperhatikan. Karena itu, sebelum membahas cara lebih lanjut untuk meningkatkan parameter pengeras suara, Anda setidaknya perlu berkenalan secara singkat dengan pandangan modern tentang peran filter crossover di speaker, jenis filter yang digunakan, kelebihan dan kekurangannya.

Fitur filter di AC

Studi tahun 40-50-an menunjukkan bahwa ketika merancang speaker multiband, tidak cukup hanya memperhitungkan respons frekuensi filter dan tidak memperhitungkan karakteristik frekuensi fase (PFC). Mari kita asumsikan bahwa dalam sistem speaker dua pita yang kita miliki, filter yang sangat cocok dalam respons frekuensi digunakan. Dengan kata lain, di wilayah frekuensi crossover, jumlah amplitudo sinyal pada keluaran filter (dengan amplitudo konstan pada masukan) adalah konstan dan sama dengan amplitudo sinyal pada keluaran setiap dari mereka dalam bandwidth-nya. Jika kita mengabaikan respons frekuensi yang tidak merata dari speaker semacam itu, karena interferensi gelombang suara dalam volume tertutup, maka, tampaknya, itu harus horizontal di "wilayah frekuensi persimpangan", tanpa naik dan turun.

Namun, tidak mungkin untuk mendapatkan respons frekuensi seperti itu. Alasannya adalah perbedaan respons fase dari frekuensi rendah dan tinggi dari filter. Jika, pada salah satu frekuensi di wilayah frekuensi persilangan, amplitudo sinyal pada keluaran filter lolos rendah dan tinggi kira-kira sama, tetapi salah satunya menunda sinyal sebesar 90 °, dan pada keluaran dari yang lain itu hadir dengan kemajuan fase dengan jumlah yang sama, kemudian sinyal yang direproduksi oleh kepala frekuensi tinggi dan frekuensi rendah pada saat yang sama, tidak akan diringkas, tetapi dikurangi, sebagai akibatnya dip akan muncul pada respon frekuensi pada frekuensi tersebut. Untuk alasan ini, tidak semua filter dapat diterapkan pada speaker berkualitas tinggi.

Saat ini, pengembang sebagian besar perusahaan Barat, serta pengembang speaker domestik terbaik, hanya menggunakan beberapa jenis filter, yang disebut filter "resistensi input konstan", "tipe transmisi semua" dan "tegangan konstan". .

Filter "Resistensi masukan konstan" pada dasarnya adalah filter Butterworth dengan urutan yang sesuai. Dengan kesetaraan dan sifat aktif dari resistansi beban saluran LF dan HF, impedansi inputnya konstan. Filter urutan genap pada frekuensi crossover membuat peningkatan respons frekuensi total speaker dalam hal tekanan suara, mencapai 3 dB, dan oleh karena itu tidak digunakan oleh pengembang speaker berkualitas tinggi. Respons frekuensi total speaker yang menggunakan filter orde ganjil tidak bergantung pada frekuensi, tetapi filter ini memiliki pergeseran fasa yang bergantung pada frekuensi di saluran frekuensi tinggi dan frekuensi rendah. Respon fase saluran LF dan HF dari filter Butterworth dengan urutan ganjil adalah identik, tetapi dicirikan oleh pergeseran fase sinyal HF relatif terhadap LF,

sama dengan n * / 2, di mana n = 1, 3, 5, ... Pola radiasi AU, menggunakan filter Butterworth orde ganjil, adalah asimetris di wilayah frekuensi crossover karena pergeseran fasa yang disebutkan.

Kami mencatat fakta yang tidak diketahui oleh sebagian besar amatir radio dan pengembang AS: dalam filter Butterworth dari urutan ke-3, ke-7, dll., penyertaan anti-fase dari kepala saluran yang terpisah lebih disukai dalam hal mengurangi distorsi fase dan asimetri saluran. pola radiasi, dalam filter Butterworth dari urutan 1, 5, dll., pengalihan mode umum lebih disukai.

Ciri khas dari filter "tipe all-passing" adalah kemandirian respons frekuensi totalnya dari frekuensi untuk filter orde ganjil dan genap. Untuk filter orde genap, perbedaan antara PFC saluran frekuensi tinggi dan frekuensi rendah adalah n * (π/2), di mana n = 1, 2, 3,..., untuk orde ganjil - n * ( /2), di mana n = 1, 3, 5,... Filter Butterworth orde ganjil yang dijelaskan di atas memiliki properti di atas. Dengan demikian, filter Butterworth dengan orde ganjil secara bersamaan termasuk dalam kelas filter "resistansi input konstan" dan kelas filter "tipe transmisi semua".

Tetapi filter dari "tipe all-passing" dari orde genap bukan lagi filter Butterworth, meskipun mereka dijelaskan oleh fungsi transfer yang merupakan fungsi alih kuadrat dari filter Butterworth setengah orde [3]. Filter "all-passing type" orde genap memiliki pola radiasi simetris di wilayah frekuensi crossover (relatif terhadap sumbu yang melewati pusat head dinamis dari pita yang terpisah). Mereka juga memiliki aturan sendiri untuk pentahapan head dinamis: untuk filter orde genap, memiliki derajat yang sama dengan 4 m, di mana m == l, 2, 3, ..., penyertaan head dalam fase dalam pita yang dibagi adalah wajib. Jika orde sama dengan 2(2m+1), di mana m==0, 1, 2,..., maka hanya pencantuman head anti-fase yang diperbolehkan.

Filter kelas ketiga - "tegangan konstan" - digunakan lebih jarang daripada dua yang pertama dan sulit untuk dihitung dan diterapkan bahkan oleh amatir radio yang terlatih. Mereka yang ingin mengenal filter ini lebih baik, serta mereka yang ingin mendapatkan informasi lebih lengkap tentang filter yang dijelaskan di atas, dapat direkomendasikan untuk bekerja [3]. Kami akan kembali ke pertanyaan bagaimana, dengan bantuan perbaikan sirkuit UMZCH, kualitas suara speaker dapat ditingkatkan.

Tentang memilih filter untuk speaker

Kesulitan yang dialami oleh pengembang AS ketika memilih sepasang filter high-low-pass yang memiliki respons frekuensi total datar dan respons fase yang memuaskan sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa mereka harus memenuhi satu persyaratan lagi - untuk disertakan di antara UMZCH dan kepala dinamis, yaitu pasif. Kondisi terakhir membatasi kemungkinan pengembang, karena mengecualikan dari pertimbangan yang disebut filter fungsi tambahan (AFF), di mana salah satu saluran, misalnya, saluran frekuensi rendah, menerima sinyal dari output HPF, dan saluran (frekuensi tinggi) lainnya menerima perbedaan antara sinyal input dan saluran sinyal frekuensi rendah. Dalam filter seperti itu, persyaratan untuk perangkat yang memancarkan sinyal perbedaan cukup tinggi, dan oleh karena itu biasanya dilakukan pada op-amp. Namun, dalam hal ini, untuk memperkuat sinyal perbedaan, UMZCH tambahan akan diperlukan, karena sinyal dari output op-amp yang banyak digunakan tidak dapat diterapkan langsung ke kepala dinamis dengan resistansi beberapa ohm. Akibatnya, amplifier berubah menjadi multi-band, yaitu jumlah UMZCH independen dalam kompleks stereo bertambah dari 2 menjadi 4-6.

Opsi ini, sebagai suatu peraturan, tidak dapat diterima oleh perusahaan desain dan produsen peralatan reproduksi suara, karena biaya tambahan biaya per unit produksi tidak berkurang dengan pertumbuhan output. Dengan kata lain, selama ada harapan untuk menemukan sepasang filter high-low-pass dengan karakteristik yang cocok, pabrikan (untuk alasan ekonomi) akan mematuhi skema tradisional untuk membangun peralatan tersebut: UMZCH berkualitas tinggi broadband - filter crossover pasif - kepala dinamis.

Bagi para amatir radio, jalur ini jauh dari kata optimal. Faktanya adalah bahwa karena kurangnya peralatan pengukur yang sesuai, sebagian besar amatir radio tidak memiliki kesempatan untuk menilai secara andal alasan kualitas suara yang rendah dari speaker mereka dan, dengan cara yang sama, dengan sengaja memilih cara untuk menghilangkannya, karena satu-satunya cara untuk mengevaluasi hasil finalisasi speaker adalah dengan mengevaluasi peningkatan kualitas suara, "aural".

Dalam hal ini, pencapaian yang dijamin dari hasil positif dimungkinkan baik dengan mengulangi desain yang diusulkan oleh spesialis berkualifikasi tinggi yang memiliki kemungkinan penilaian instrumental yang objektif dari pekerjaan mereka, atau dengan memilih solusi teknis yang memberikan hasil yang mendekati yang dihitung. .

Menurut penulis artikel, solusi semacam itu, pertama-tama, mencakup penggantian UMZCH single-band dengan multi-band, di mana filter aktif dan FDF digunakan untuk memisahkan band. Banyak yang telah dikatakan tentang keuntungan dari UMZCH seperti itu di,. Mari kita tambahkan ini hanya berikut.

Saat memutar gulungan filter untuk speaker berkualitas tinggi, apakah itu filter "tipe all-passing", "tegangan konstan" atau "resistansi input konstan", amatir radio harus berusaha untuk memastikan bahwa tidak hanya induktansi, tetapi juga resistansi aktif kumparan sama dengan yang dihitung. Jika tidak, faktor kualitas koil berubah, dan karenanya jenis filternya. Saat menggunakan filter aktif, masalah ini mudah diselesaikan, karena faktor kualitas filter diatur, sebagai aturan, oleh satu resistor penyetelan.

Pemasangan filter pasif melibatkan penggunaan elemen dengan penyebaran peringkat 2 ... 3%. Ketika toleransi ini terlampaui, frekuensi penyetelan masing-masing filter dari pasangan HF-LF dan jenis filter berubah. Pada saat yang sama, respons frekuensi dan respons fase speaker menyimpang dari yang dihitung, yang sekali lagi mengurangi kualitas speaker. Penggunaan FDF menghilangkan masalah ini, karena respons frekuensi dan respons fase dari sepasang filter tersebut secara otomatis dicocokkan, dan untuk semua jenis filter.

Penggunaan filter pasif dan head dinamis dengan impedansi aktif yang berbeda dan tingkat tekanan suara yang dikembangkan memerlukan penggunaan resistor ballast untuk mencocokkan head ini di speaker. Seperti yang ditunjukkan di atas, ini dapat menyebabkan peningkatan respons frekuensi speaker, karena resonansi kepala rentang menengah, yang tidak dapat ditekan bahkan oleh impedansi keluaran negatif UMZCH. Semua masalah ini diselesaikan secara otomatis saat menggunakan UMZCH multi-band dengan penyesuaian penguatan di masing-masing band dan koneksi langsung head dinamis ke output UMZCH dari band yang sesuai.

Seperti yang telah dicatat, distorsi terbesar dari pola speaker diamati di dekat frekuensi crossover, ketika sinyal dipancarkan secara bersamaan oleh dua kepala dinamis yang terpisah dalam ruang. Penggunaan filter aktif dari urutan ke-3 dan ke-4 dalam UMZCH multiband memungkinkan Anda untuk mempersempit area ini beberapa kali dibandingkan dengan speaker yang menggunakan filter crossover pasif dari urutan pertama (lebih jarang kedua).

Selain itu, kepala dinamis itu sendiri memperkenalkan pergeseran fase mereka sendiri ke dalam sinyal yang mereka pancarkan. Kompensasi untuk pergeseran ini saat menggunakan filter pasif dalam kondisi amatir praktis tidak mungkin, karena memerlukan sejumlah besar pengukuran kompleks dan perhitungan mesin. Penggunaan UMZCH multiband juga memfasilitasi solusi dari masalah ini, karena dalam hal ini perlu untuk memperbaiki sistem elemen penguat-reaktif pada output, yang jauh lebih mudah dilakukan. Jika kita menambahkan keuntungan yang terdaftar kemudahan menghitung filter aktif orde tinggi yang dirancang dengan benar dan korespondensi terbaik dengan perhitungan filter aktif orde tinggi nyata (karena pengaruh kecil dari satu tautan ke tautan lain), menjadi jelas bahwa untuk seorang amatir radio yang memutuskan untuk membuat AU yang benar-benar berkualitas tinggi, tetapi tidak memiliki peralatan untuk analisis kuantitatif semua alasan untuk mengurangi kualitas suaranya, optimal untuk menggunakan UMZCH multi-band dengan filter aktif orde tinggi dan FDF.

UMZCH multiband dengan filter distribusi

pada gambar. 14 menunjukkan diagram perangkat untuk menyaring dan membentuk resistansi keluaran negatif untuk UMZCH tiga pita, yang dikembangkan sesuai dengan rekomendasi yang diberikan dalam artikel ini. Perangkat terhubung ke output pra-amplifier, setelah kontrol volume dan nada. Jika impedansi keluaran dari tahap sebelumnya cukup besar, lebih dari 1 kOhm, maka pengikut emitor atau (yang lebih baik dari sudut pandang meminimalkan distorsi non-linier) tahap penguat pada op-amp K574UD1 harus dihubungkan ke input perangkat.

(lebih besar)

Perangkat ini terdiri dari tiga filter Butterworth orde ke-3 pada transistor VT1 - VT3, dua FDF, pada op-amp DA1, DA2, unit pembentukan resistansi keluaran negatif pada op-amp DA4 dan mixer pita frekuensi rendah pada op-amp DA3. Sinyal saluran RF dihasilkan oleh filter fungsi tambahan pada penguat diferensial DA1. Seluruh sinyal input disuplai ke input pembalik penguat, dan sinyal dari output LPF disetel ke frekuensi 6,5 kHz pada transistor VT1 diumpankan ke input non-pembalik. Urutan pemilihan pita yang dipilih optimal dari sudut pandang pengurangan distorsi intermodulasi - harmonik tingkat tinggi yang terjadi pada saluran MF dan LF dari UMZCH tidak dapat memasuki UMZCH dari saluran HF. Untuk tujuan yang sama, sebagai op amp, diinginkan untuk menggunakan op amp broadband (misalnya, K574UD1 atau K544UD2) dengan sirkuit koreksi untuk penguatan kesatuan.

Komponen midrange dan frekuensi rendah dari sinyal input, yang dipilih oleh filter pada VT1, diumpankan ke input pembalik penguat diferensial pada op-amp DA2. Input non-pembaliknya menerima sinyal dari output filter low-pass pada transistor VT2. LPF ini diatur ke 650 Hz, sehingga saluran MF mereproduksi sinyal dalam pita 650 Hz hingga 6,5 kHz. Komponen frekuensi rendah dari sinyal input, dipilih oleh filter pada transistor VT2, diumpankan ke filter high-pass pada transistor VT3, disetel ke frekuensi 30 Hz. Tujuan dari HPF adalah untuk memotong komponen infra-rendah dari sinyal input yang membebani head frekuensi rendah. Dari output HPF, sinyal diumpankan ke input pembalik penguat diferensial pada op-amp DAS. Input non-pembaliknya menerima sinyal dari unit pembangkit sinyal POST dan OOSN, yang dibuat pada OS DA4. Pentahapan kaskade pada op-amp DAS diberikan untuk kasus saluran UMZCH LF non-pembalik. Saat menggunakan UMZCH pembalik, sinyal dari output kaskade pada transistor VT3 harus diterapkan ke input non-pembalik dari op-amp DA3, dan sinyal dari output op-amp DA4 ke pembalik .

Sebagai saluran UMZCH (A1 - A3), Anda dapat menggunakan amplifier yang dijelaskan dalam,, atau serupa. Saat memilihnya, Anda hanya perlu mengingat bahwa daya nominal saluran UMZCH LF harus tidak kurang dari daya nominal saluran UMZCH HF dan MF. Kekuatan saluran UMZCH HF bisa 1,5 ... 2 kali lebih rendah dari kekuatan saluran UMZCH MF. Juga diinginkan bahwa jumlah daya maksimum saluran UMZCH LF dan MF berada di 3 3 = 9 kali lebih tinggi dari kekuatan di mana ia seharusnya mengoperasikan kompleks. Yang terakhir ditentukan oleh fakta bahwa faktor puncak dari sinyal musik dan suara yang nyata adalah 3, yaitu, nilai maksimum tegangan keluaran di hampir semua fonogram adalah tiga kali lebih tinggi dari nilai rata-rata, dan untuk reproduksi yang tidak terdistorsi, a margin tiga kali lipat dalam amplitudo sinyal output diperlukan, yang setara dengan margin sembilan kali lipat dalam daya.

Sebagai op amp DA2 - DA4 diperbolehkan untuk menggunakan op amp aplikasi yang luas (dengan sirkuit koreksi yang sesuai, jika perlu). Transistor VT1 - VT3 dapat berupa silikon apa saja dengan tegangan maksimum yang diizinkan antara kolektor dan basis minimal 20 V dan penguatan arus minimal 200. Dianjurkan untuk menggunakan elemen filter dan resistor penguat diferensial (dengan pengecualian pemangkas) dengan penyimpangan resistansi dan kapasitansi dari nilai nominal tidak lebih dari 5%. Saat menyetel filter ke frekuensi yang berbeda, perlu untuk mengurangi kapasitansi filter yang sesuai sebanyak yang diperlukan untuk meningkatkan frekuensi penyetelan (dan sebaliknya).

Perangkat yang dirakit tanpa kesalahan dari bagian yang dapat diservis tidak memerlukan penyesuaian. Ketika daya diterapkan, tegangan pada emitor transistornya harus berada dalam 0,6 ... 0,7 V, dan tegangan pada output op-amp DA1 - DA3 (SA1 di posisi bawah sesuai dengan diagram) -1 ... + 1V. Tegangan yang sama harus dibuat pada output op-amp DA4 ketika resistor R34 dan R36 dihubung pendek. Filter tidak memerlukan konfigurasi khusus. Saluran POST dan OOCH disesuaikan dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan sebelumnya. Resistor pemangkas R29 dan R30 diatur ke posisi di mana tingkat tekanan suara yang dikembangkan oleh speaker pada frekuensi 100, 300, 500 Hz (saluran LF), 1, 2, 4 kHz (saluran MF, resistor R30) dan 10, 15, . 18 kHz (saluran HF, resistor R29) hampir sama. Tingkat tekanan suara diukur menggunakan mikrofon dengan amplifier dan voltmeter AC pada output ketika daya yang disuplai ke UMZCH tidak lebih dari 2 ... 3 W pada jarak 1 ... 2 m dari speaker. Pengukuran harus dilakukan paling sedikit tiga (lebih baik pada lima sampai tujuh) frekuensi dalam masing-masing pita karena respon frekuensi yang tidak merata dalam hal tekanan suara akibat gangguan gelombang suara pada volume tertutup speaker, bentuk yang berbeda dari bola.

Perlu juga dicatat bahwa penggunaan resistor R29 dan R30 sebagai kontrol nada, seperti yang disarankan sebelumnya oleh sejumlah penulis, tidak dapat diterima. Ini karena kecuraman filter crossover yang tinggi. Ketidakseimbangan tingkat tekanan suara di saluran yang berbeda dengan kecuraman filter seperti itu mendistorsi suara ke tingkat yang jauh lebih besar daripada ketidaksempurnaan akustik ruangan.

Seorang amatir radio yang ingin membuat speaker berkualitas tinggi harus mempertimbangkan dua poin lagi. Pertama, adalah mungkin untuk secara signifikan menghaluskan respons frekuensi speaker dalam hal tekanan suara di daerah midrange dan treble dengan menutup kepala midrange dan treble dengan tutup pelindung, yang bentuknya harus sedekat mungkin dengan bola. Kedua, untuk mengurangi distorsi fase, bidang pemasangan kepala HF, MF dan LF di AU umumnya harus berbeda. Informasi paling lengkap tentang masalah ini dari sudut pandang praktis dapat ditemukan di.

Pengukuran head dinamis frekuensi rendah dan desain akustiknya

Yang paling nyaman untuk amatir radio adalah metode penentuan parameter kepala dinamis dari respons frekuensi modul impedansi listrik kepala. pada gambar. 15 menunjukkan ketergantungan khas dari modulus impedansi | Z \ pada frekuensi di udara bebas. Bentuk ketergantungan yang serupa diamati ketika kepala dinamis dipasang di kotak tertutup. Dengan menentukan dependensi ini, Anda bisa mendapatkan Qa, Qe, V AS /V dan f S , yang diperlukan untuk menghitung loudspeaker.

Skema pengukuran ditunjukkan pada gambar. 16. Resistansi resistor pengaturan arus R harus kira-kira 150 ... 200 kali lebih besar dari resistansi head dinamis VA untuk arus searah. Dalam hal ini, UMZCH berubah menjadi generator arus melalui head dinamis dan penurunan tegangan yang melewatinya, diukur menggunakan voltmeter B, berbanding lurus dengan resistansi head. Nilai frekuensi diukur pada skala generator G atau lebih tepatnya pada skala pengukur frekuensi H.

Pertama, perlu untuk mengukur parameter kepala di udara bebas. Kepala harus ditempatkan sejauh mungkin dari permukaan reflektif, misalnya, dipasang pada batang yang kaku. Kekakuan batang harus sedemikian rupa sehingga frekuensi resonansi alaminya jauh di atas fs. Dengan membangun kurva yang mirip dengan yang ditunjukkan pada Gambar. 15, tentukan fs", f 1, f 2, Re, Res, Rs, K 1.2 \u003d 0,71Rs Q "a dan Q" e, yang mencirikan kepala di udara terbuka, ditentukan dari rasio:

(tanda kutip dalam penunjukan f", Qa "Qe" berarti bahwa nilai-nilai ini tidak memperhitungkan pengukuran dalam massa udara terpasang yang terjadi ketika kepala digunakan dalam desain akustik).

Dalam hal ini, resonansi akan diamati pada frekuensi f "" 3 menggunakan f-lam (1) dan (2) nilai-nilai Qa "dan Qe" dapat ditemukan. Nilai pasti dari parameter fs, Qa, Qe dan V AS /V dapat ditemukan dari hubungan:

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)

Perlu dicatat bahwa pada frekuensi resonansi alami kepala yang rendah, kerugian dalam kotak dapat mendistorsi ketergantungan |Z| pada frekuensi dan di atasnya satu lagi maksimum akan muncul, yang dapat dengan mudah disalahartikan sebagai yang utama. Karena itu, saat melepas kurva, Anda harus yakin bahwa maksimum yang ditemukan adalah yang utama.

Untuk melakukan ini, Anda perlu mengukur dependensi | | Z | dari f dalam kisaran 20 hingga 100 Hz, dan jika beberapa "punuk" resonansi ditemukan, pilih salah satu dengan amplitudo maksimum.

Perlu dicatat bahwa kecuraman ketergantungan | Z | dari f maksimum sangat kecil, sehingga sangat sulit untuk mengukur frekuensi fs secara akurat. Untuk meningkatkan akurasi pengukuran, dapat direkomendasikan untuk membuat setidaknya 5-7 pengukuran fs dan mengambil rata-rata aritmatika dari pengukuran yang diberikan sebagai hasil dasarnya. Setelah itu, perlu membandingkan nilai fs yang diperoleh dengan fs * = SQR(f 1 f 2), dan jika berbeda tidak lebih dari 1 ... 1,5 Hz, maka pengukuran fs dapat dianggap lengkap. Jika fs dan fs* berbeda lebih dari 1...1,5 Hz, maka pengukuran harus dilakukan kembali.

Pembaca dapat menemukan deskripsi yang lebih rinci tentang teknik pengukuran dengan contoh numerik di .

LITERATUR

Maksimov S. Sekali lagi tentang peningkatan suara 25AC-109.- Radio, 1991, No. 1, p. 46.
Aldoshina I, Voishvillo A. Sistem akustik dan pemancar berkualitas tinggi - M .: Radio dan komunikasi, 1985.
Saltykov O., Syritso A. Kompleks penghasil suara - Radio, 1979, No.7, hlm. 28-31; Nomor 8, hal. 34-38.
Vinogradova E. Merancang pengeras suara dengan respons frekuensi yang dihaluskan M* Enegiya - 1978
Adamenko B., Demidov O. Usacheva E. Pengeras suara untuk peralatan radio rumah tangga.- Radio. 1979, No. 1. hal. 35.
Shorov V. Memperbaiki suara loudspeaker 25AC-309.-Radio, 1985. No. 4, hal. tigapuluh.
A. Siriso. Penguat daya pada op amp terintegrasi - Radio, 1984, No.8, hal. 35.
Leksins V. dan V. Single-band atau multi-band? - Radio, 1981, No. 4, p. 35.
Chanturia A. Penguat tiga pita - Radio, 1981, No.5-6, hlm. 39.
Solntsev Yu Pre-amplifier berkualitas tinggi.-Radio, 1985, No. 4, hlm. 32.
Gumelya E. Sebuah UMZCH sederhana berkualitas tinggi - Radio, 1989, No. 1, hal. 44.
Dolnik A. Fitur kerja kepala pengeras suara dalam desain akustik - VRL, 1977, no. 56, hal. 34.
Zhbanov V. Tentang karakteristik fase pengeras suara.-Radio, 1989. No. 10, hal. 58.

Speaker dalam sistem speaker harus dihubungkan sedemikian rupa sehingga masing-masing hanya menerima tegangan pada frekuensi yang seharusnya direproduksi. Ini dicapai dengan fakta bahwa filter listrik disertakan dalam jalur audio, yang memberikan penekanan sinyal frekuensi yang tidak diinginkan. Penggunaan filter di AU disebabkan oleh kebutuhan untuk melakukan 2 tugas utama:

membatasi bandwidth frekuensi yang dapat direproduksi, untuk menghilangkan tekanan suara berlebih;
membatasi pita frekuensi yang dapat menyebabkan kerusakan pada speaker (misalnya, penetrasi sinyal frekuensi rendah ke tweeter);

Filter bersifat pasif dan aktif. Filter pasif disertakan di antara amplifier dan sistem speaker dan dipasang di dalam yang terakhir. Filter pasif memiliki karakteristik tetap dan tidak memiliki kemampuan untuk menyesuaikan parameter selama operasi sistem.

Filter aktif (crossover aktif) dihubungkan antara sumber sinyal dan amplifier. Keuntungan filter aktif mencakup opsi yang lebih fleksibel untuk menyesuaikan parameter. Di antara kerugiannya adalah kebutuhan untuk menggunakan saluran penguatan terpisah untuk setiap pita frekuensi yang difilter.

Dalam sistem suara nyata, kedua jenis filter ini sering digabungkan.

Perhitungan filter pasif

Filter AC adalah kumpulan rangkaian listrik yang dirancang untuk membatasi frekuensi tertentu yang masuk ke speaker.

Filter adalah dari jenis berikut (lihat Gambar 1):

Filter lolos tinggi (HPF) - membatasi rentang frekuensi speaker dari bawah;
Filter lolos rendah (LPF) - membatasi rentang frekuensi speaker dari atas;
Filter band-pass (PF) - membatasi rentang frekuensi speaker dari atas dan bawah;
Tipe gabungan - adalah kombinasi dari tipe di atas.

Filter dicirikan oleh frekuensi crossover dan besarnya orde (orde 1, orde 2, dst).Orde filter menentukan kemiringan dari peluruhan respons frekuensi di stopband, dan ditentukan oleh jumlah reaktif elemen dalam rangkaian elektronik. Setiap elemen reaktif yang ditambahkan ke sirkuit meningkatkan urutan filter satu per satu dan, dengan demikian, kemiringan karakteristik roll-off sebesar 6dB/okt. Elemen filter reaktif adalah induktansi (kumparan) dan kapasitansi (kapasitor) yang terhubung menurut skema tertentu. Nilai elemen reaktif menentukan frekuensi cutoff filter.

Untuk menekan sensitivitas berlebihan dari speaker, sebuah attenuator (pembagi tegangan) ditambahkan ke sirkuit. Ukuran ini digunakan untuk membawa sensitivitas speaker di speaker ke satu tingkat. Sensitivitas woofer biasanya bisa mencapai 95-100dB, sedangkan sensitivitas tweeter tipikal bisa mencapai 110dB. Jelas, perlu untuk mengurangi sensitivitas tweeter ke tingkat sensitivitas bass. Jika impedansi nominal woofer dan woofer sama, maka penekanan yang diperlukan akan sama dengan perbedaan sensitivitas tweeter dan woofer. Perhitungannya agak rumit jika impedansi nominal speaker tidak sama, karena. dalam hal ini, sensitivitas tweeter harus dihitung ulang untuk impedansi nominal yang sama dengan impedansi woofer nominal. Prinsip perhitungan akan dibahas di bawah ini.

Perhitungan filter untuk sistem speaker 2 arah

Harap dicatat bahwa perhitungan dapat memberikan hasil perkiraan, yang dapat digunakan sebagai opsi awal untuk membuat tata letak filter. Sebagai aturan, filter yang dibuat berdasarkan perhitungan memerlukan penyempurnaan pada AS nyata, yang terdiri dari pemilihan komponen listrik yang lebih optimal. Skor akhir filter dibentuk berdasarkan pengukuran respons frekuensi dan sebagai hasil dari mendengarkan pembicara pada fonogram yang berbeda.

Pertimbangkan opsi filter umum yang diterapkan di banyak speaker full-range 2 arah.

Sirkuit listrik dari sistem akustik dengan filter seperti itu ditunjukkan pada Gbr.2.

Fitur dari rangkaian ini adalah bahwa woofer pada speaker semacam itu beroperasi "dalam pita lebar", dan rentang reproduksi tweeter terbatas pada sisi frekuensi rendah menggunakan filter high-pass orde ke-3, yang memberikan karakteristik pembusukan di stopband 18 dB / okt. Resistor R1 dan R2 adalah pembagi tegangan yang memberikan penekanan sensitivitas tweeter yang berlebihan. Nilai R2 yang dipilih sama dengan atau 2 – 3 kali lebih besar dari nilai hambatan nominal tweeter (Zhf). Skema ini mudah diterapkan, memiliki bobot dan dimensi yang rendah, biaya komponen yang rendah. Perlu dicatat bahwa skema ini hanya dapat diterapkan dengan syarat bahwa respons frekuensi yang tidak merata dari woofer tidak melebihi nilai yang diizinkan di seluruh rentang operasinya.

Biasanya, desain filter dimulai dengan analisis respons frekuensi speaker dan pemilihan frekuensi crossover yang optimal. Perhitungan filter direduksi menjadi penentuan nilai elemen rangkaian listrik filter.

Perhitungan filter mencakup langkah-langkah berikut:

1. Penentuan jumlah penekanan sensitivitas RF yang berlebihan (atenuasi):

2. Perhitungan denominasi elemen pembagi:

3. Perhitungan peringkat elemen reaktif:

4. Perhitungan daya yang dihamburkan pada elemen:

Kekuatan resistor yang digunakan bisa 2-3 kali lebih kecil dari nilai yang dihitung, karena. kekuatan papan nama resistor ditunjukkan untuk sinyal sinusoidal.

Untuk kenyamanan menghitung filter sesuai dengan algoritma yang dijelaskan, ada kalkulator khusus di situs web kami. Dengan menggunakannya, Anda tidak akan kesulitan menghitung filter untuk speaker Anda. Perhitungan menggunakan data awal dan ekspresi yang telah dibahas di atas.

Nilai resistansi tautan LF, Ohm 8 Z_low 2 4 16 32

Sensitivitas tautan LF, dB

Langkah pertama adalah menghapus semua speaker. Memperbaiki dan sedikit memodifikasi semua speaker. Siapkan inverter fase untuk setiap woofer. Saya mengukur parameter speaker dan, berdasarkan pengukuran, menghitung dan membuat crossover baru. sirkuit crossover tidak biasa, filter midrange menggunakan filter bandpass orde pertama dan rangkaian paralel. Sirkuit paralel didorong oleh impedansi loudspeaker, yang memberikan bandwidth yang diinginkan.

Saring #1 dalam proses pengaturan