Proiectarea sistemelor acustice după desene gata făcute este, desigur, fascinantă, dar elementul de creativitate, orice s-ar spune, este absent. Acum, dacă ai putea stăpâni principiile de bază ale construirii unei AU și apoi să calculezi totul singur și să le faci din ceea ce este la îndemână, asta ar fi o clasă! Acest lucru este posibil dacă luați câteva lecții de la un maestru experimentat. Astăzi este prima ședință.

lectii de munca,
sau o tehnică de creare a sistemelor acustice

Toți amatorii și specialiștii interesați de o reproducere fiabilă a sunetului știu că sistemele acustice bune sunt indispensabile. Prin urmare, contradicțiile dintre diferitele puncte de vedere cu privire la criteriile de calitate AS sunt deosebit de încurcate. Este și mai puțin clar care metode de creare a SA sunt mai fiabile și conduc la rezultate acceptabile.

Chiar și experiența de ascultare inițială este suficientă pentru a observa o diferență foarte mare între sunetul aceleiași muzici pe modele diferite. În același timp, parametrul principal - caracteristica amplitudine-frecvență (AFC) - este aproape întotdeauna aproape de ideal, conform datelor producătorilor.

Majoritatea iubitorilor de muzică nu pot măsura singuri răspunsul în frecvență și ajung la concluzia: problema răspunsului în frecvență este practic rezolvată, calitatea reproducerii sunetului depinde de designul și materialele difuzoarelor, carcaselor, crossover-urilor. De exemplu: o bobină fără miez este bună, cu miez este mai rău. Sau: o carcasă de 40 kg este mai bună decât una de 20 kg, cu aceleași dimensiuni etc.

Desigur, ar fi o greșeală să contestăm influența difuzoarelor, dulapurilor, elementelor crossover, cablurilor de cablare interne, absorbantelor de sunet și a altor componente, dar este totul în regulă cu răspunsul în frecvență? Măsurătorile independente, de exemplu, în laboratoare bine echipate ale revistelor audio străine și interne de renume, nu confirmă parametrii optimiști declarați de producători.

În practică, fiecare model de difuzoare are propria curbă de răspuns în frecvență, care este izbitor de diferită de alte tipuri de difuzoare, iar acest lucru se aplică oricărui grup de preț. Diferența observată depășește de multe ori pragul de perceptibilitate cunoscut din psihoacustică, pur și simplu este imposibil să nu o auzi. Și ascultătorii, desigur, o observă ca o diferență de echilibru de timbru atunci când redă aceleași compoziții cu difuzoare diferite. Nu este ușor să identifici distorsiunile de timbru cu probleme de uniformitate a răspunsului în frecvență, pentru că în fața ochilor tăi există chiar caracteristici de la producător, parcă desenate de-a lungul unei rigle.

Nu este un fapt că aceste grafice uimitoare sunt o farsă. Doar pentru reclamă, măsurătorile se fac după metode care oferă un aspect „frumos” al curbelor. De exemplu, cu o viteză de scanare crescută a domeniului de operare, combinată cu o inerție mare, adică medierea vârfurilor și scăderilor atunci când se înregistrează dependența presiunii sonore de frecvență.

Producătorii pot fi înțeleși, până la urmă, cu toții ne dorim să arătăm puțin mai bine decât suntem în realitate și, prin urmare, ne pieptănăm, ne spălăm pe față etc. înainte de întâlniri importante.

Altceva este mult mai interesant: de ce un difuzor cu un răspuns în frecvență „prost” sună bine, iar altul, poate cu o caracteristică mai puțin urâtă, este mult mai rău? Măsurătorile independente, mai „cinstite” dezvăluie imperfecțiunea transmiterii echilibrului de timbru din cauza caracteristicilor răspunsului în frecvență, dar nu ajută la interpretarea, descifrarea semnificației „îndoirii” și dezechilibrele în caracteristici, dezvăluie relația dintre comportamentul curba și caracteristicile specifice ale sunetului difuzoarelor. Iată o comparație potrivită: cardiograma nu spune nimic omului obișnuit, în timp ce medicul specialist este capabil să citească starea pacientului din ea.

Sarcina noastră astăzi este să învățăm cum să analizăm răspunsul în frecvență. Să începem cu cea mai generală întrebare. De ce, având tot ce aveți nevoie, dezvoltatorii nu creează o acustică perfectă, la fel de bună. Până la urmă, există un singur ideal, un standard! Evident, toate difuzoarele apropiate vor suna foarte asemănător. Există o serie de metode general acceptate pentru a asigura un răspuns în frecvență „neted”, iar una dintre principalele este instalarea difuzoarelor într-o cameră umezită, anecoică. Există și alte metode, aparent logice și adecvate, de exemplu, reglarea prin semnale de impuls. Dar lucrând pe aceiași algoritmi, specialiștii obțin de fiecare dată un rezultat diferit. Amintiți-vă dezvăluirile unor maeștri străini de autoritate publicate în presa audio: „... având furnizat răspunsul în frecvență ideal în camera sonoră, apoi „stricam” această caracteristică pentru a obține un sunet acceptabil în condiții normale...”. Nu este timpul să încetăm să ne rugăm pentru uniformitatea răspunsului în frecvență din punctul de vedere al vreunei tehnici de măsurare cunoscute?

La urma urmei, orice metodă de măsurare în știință și tehnologie dă inevitabil o serie întreagă de erori de diferite tipuri. În cazul nostru, cele mai dăunătoare erori sunt metodologice, adică cele asociate cu imperfecțiunea abordării în sine. De exemplu, unde ar trebui plasat microfonul în raport cu difuzoarele din camera de sunet? Pe axa acustica? Unde este axa asta? În fața tweeterului? Și dacă se reproduce începând de la 8 kHz? Atunci, aparent, este mai precis să măsori pe axa difuzorului midrange? Și dacă muți microfonul cu 5 cm mai sus? Obținem un răspuns în frecvență complet diferit. Pe care să se concentreze? Și de ce credem că urechea ascultătorului va ajunge exact acolo unde era microfonul?

În plus, la frecvențele joase și la mijlocul inferior, difuzorul interacționează activ cu podeaua, a cărei influență este absentă în camera anecoică.

Nici măcar nu vom începe o conversație despre integrarea radiației difuzorului în camera de ascultare în acest moment. Această interacțiune afectează foarte mult sunetul, dar manifestările sale specifice sunt infinit de diverse, prin urmare nu se încadrează în „patul” niciunui model matematic, cu suficientă acuratețe necesară pentru o reproducere cu adevărat de înaltă calitate.

Un alt fapt interesant: într-o cameră reală, răspunsul total în frecvență a două difuzoare dintr-o pereche stereo, chiar și cu o medie puternică, este foarte diferit de răspunsul în frecvență al unui difuzor. Metodele tradiționale de reglare a difuzoarelor nu țin cont de această circumstanță importantă. Acest lucru este inacceptabil, deoarece persoanele principale din muzică - soliştii - sunt cel mai adesea localizate în centrul scenei sonore, adică sunt reproduse de ambele difuzoare.

Putem concluziona că, cu o asemenea abundență de erori metodologice, metodele convenționale de control al răspunsului în frecvență dau un răspuns incorect pentru difuzoarele cu adevărat foarte fine (de exemplu, Audio Note, Magnepan etc.). Pe de altă parte, răspunsul în frecvență prea neted obținut prin metode nesigure pare extrem de suspect. În acest caz, erorile de măsurare sunt compensate de o caracteristică special formată, pe care dezvoltatorul o oferă, încrezându-se orbește în metodele de măsurare care nu s-au justificat în practică.

Ultimul lucru pe care mi-aș dori să-l fac este să înlocuiesc credința în unele principii imperfecte cu credința în altele, ale mele. De asemenea, sunt departe de a fi ideale, conțin erori metodologice sesizabile, doar mai puțin grosolane.

Cheia progresului este o înțelegere a fragilității rolului cunoștințelor și aptitudinilor dobândite, o disponibilitate de a percepe, în procesul muncii practice și cercetării, noi descoperiri. Este necesar să poți revizui abordările pentru a obține rezultate mai bune dacă creșterea cantitativă îți permite să faci un salt calitativ.

Rezultatul muncii depinde de metodele și dezvoltarea personalității creatorului AS. Sunt cunoscute produse excelente, născute în cadrul abordărilor tradiționale, supuse celei mai înalte clase și experiență a dezvoltatorilor.

Scopul meu este să echipez pe toată lumea cu o tehnică destul de eficientă pentru a crea difuzoare cu un sunet acceptabil. Lunga introducere a fost necesară pentru a vă atrage atenția asupra factorilor care împiedică dezvoltarea artei acordării difuzoarelor.

Aș dori să-mi transmit experiența fără a cheltui eforturi exorbitante ale „scriitorului”. Prin urmare, voi vorbi doar despre faptele și metodele de lucru obținute în practică, fără fundamentari și explicații teoretice. Principiul meu este că îți poți exprima cu încredere părerea dacă există un sistem audio care confirmă recomandările autorului cu un sunet bun. Pentru accesibilitate, calculele și tehnicile de reglare sunt simplificate pe cât posibil, fără a afecta semnificativ rezultatul.

Prima lectie. Cadru

În primul rând, vom limita subiectul imens. Luați în considerare dezvoltarea și configurarea difuzoarelor cu două benzi cu un invertor de fază (FI). Acest tip este mai ușor pentru începători. Vom fi de acord că vom exprima o cameră de zi de 10 - 20 m². Acest lucru determină alegerea diametrului woofer-ului/difuzorului midrange. În acest caz, diametrul optim al difuzorului este de 10 - 20 cm (aproximativ). Putere pașaport (100 de ore de zgomot unic fără a deteriora difuzorul) - 20 - 60 wați. Sensibilitate - 86 - 90 dB / W / m. Frecvența de rezonanță (în afara carcasei) - nu mai mare de 60 Hz. Dacă sunteți mulțumit de frecvența de limitare inferioară (a difuzorului finit) de 100 Hz, puteți lua un difuzor cu o rezonanță de 80 - 100 Hz.

Apropo, dacă difuzorul reproduce cel puțin 100 Hz fără blocare, sunetul este destul de fundamental și „greu”, doar că uneori unele elemente opționale, dar foarte de dorit ale imaginii sonore dispar. Ele pot fi restaurate cu un subwoofer, dar pentru a nu strica sunetul, trebuie să câștigi experiență în asortarea acestuia cu sateliții.

Nu vă flatați cu datele de pașaport ale difuzoarelor ieftine, indicând reproducerea frecvențelor joase de la 30 la 40 Hz. În realitate, doar acele note joase care sunt redate fără „blocare” participă la formarea imaginii sonore. Orice cu o depășire de cel puțin 4 - 5 dB este mascat de „basul superior” (80 - 160 Hz), deci pentru majoritatea difuzoarelor, intervalul sonor începe de la 50 - 80 Hz. Suntem obișnuiți să credem că acesta este 30 - 40 Hz, deoarece ne ghidăm după datele pașapoartelor cu o toleranță de -8 - -16 dB. Aruncă o privire mai atentă în presa audio la răspunsul real în frecvență al difuzoarelor. Măsurați, conform scalei date, -3 dB față de nivelul mediu și veți vedea că chiar și suporturile mari de podea funcționează eficient undeva de la 50 Hz.

Dacă diametrul difuzorului este de 10 - 12 cm, sensibilitatea este de 86 - 88 dB / W / m, iar puterea este de 20 - 30 W (parametri tipici ai unui difuzor ieftin), atunci va trebui să uitați de „discoteca de acasă”. ”. Pe de altă parte, difuzoarele cu diametrul cel mai mic au adesea un răspuns în frecvență mai uniform decât cele mai mari.

„Copiii” sunt mai buni în ceea ce privește lățimea și uniformitatea modelului de radiație. Este interesant că System Audio, una dintre difuzoarele de cea mai înaltă calitate, folosește în principiu doar difuzoare medii mici. Factorul total de calitate al wooferelor moderne mici este de obicei 0,2 - 0,5.

Nu vă bazați pe calcule de proiectare cu frecvență joasă, rezultatele practice nu se potrivesc suficient cu ele. Experiența arată: este mai bine să alegeți difuzoare cu un factor de calitate mai mare de 0,3 - 0,4, altfel, chiar și cu un invertor de fază, este dificil să oferi bas acceptabil. Pentru astfel de difuzoare, este logic să fabricați dulapuri cu un volum aproximativ egal cu volumul echivalent al difuzorului.

10 cm - ≈ 18 litri;

16 cm - ≈ 26 litri;

20 cm - ≈ 50 litri.

Ca opțiune de bază, luați în considerare o carcasă cu FI pentru un difuzor cu diametrul de 16 cm.Volum - 26 litri. Suprafata sectiune FI - 44 cm². Lungimea conductei FI este de 20 cm. Frecvența de acordare este de aproximativ 40 Hz. Aria secțiunii transversale FI ar trebui să fie de 20 - 25% din aria difuzorului Sd.

Sd \u003d π (d / 2)²,

unde d este diametrul difuzorului, limitat de mijlocul suspensiei (Fig. 1).

Orez. unu

1. Difuzor d = 9 cm, Volum echivalent (Ve) ≈ 8 l. 8 litri înseamnă mai puțin de 26 de litri de 3,25 ori. Este necesar să se compenseze diferența prin modificarea lungimii (l) și a ariei (Sfi) a conductei FI, altfel frecvența rezonanței FI va crește brusc.

Reduceți frecvența de acord Ffi prin creșterea lphi și scăderea Sphi.

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

este în intervalul:

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

În acest caz, scăderea Sphi contribuie la scăderea Fphi în

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

care compensează pe deplin modificarea volumului AC de 3,25 ori.

Apropo, este imposibil să se compenseze scăderea volumului prin creșterea lungimii conductei FI pentru un corp mic (V = 8 litri). Mai mult, de la tăierea interioară a conductei FI până la cel mai apropiat obstacol (până la peretele dulapului boxei) trebuie să existe o distanță liberă de cel puțin 8 cm (în cazuri extreme - 5 cm). Adică, una dintre dimensiunile corpului (paralelă cu axa conductei FI) trebuie să fie egală cu lfi (20 cm) + 8 cm (spațiu liber) + aproximativ 3 cm (grosime a doi pereți ai corpului) = 31 cm.

Pentru o carcasă de 8 litri, o dimensiune atât de mare poate fi doar înălțimea. În fig. 2a.

Orez. 2

Acesta este un design foarte nepractic, deoarece necesită instalarea pe un suport special care nu blochează ieșirea FI. Dacă aduceți portul în sus, instalarea difuzoarelor va fi simplificată, dar vederea de sus se va înrăutăți, în plus, coloana se va transforma într-o capcană excelentă pentru praf, gunoi și obiecte mici.

Un design foarte convenabil este prezentat în Fig. 2b. Cu toate acestea, ea necesită o creștere a înălțimii la 31 cm + 8 cm = 39 cm Acest lucru nu este întotdeauna acceptabil.

Este posibil să se facă o carcasă sub forma unei „pâini”, cu cea mai mare dimensiune - în adâncime (Fig. 2c).

Dacă nu este posibil să furnizați lungimea dorită a conductei, puteți:

În primul rând, alegeți minimul

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

în al doilea rând, pentru a reduce ușor lphi (≈ cu 30%), sacrificând o creștere a Fphi la ≈ 50 - 60 Hz.

Reducerea Sfi la 10,6 cm² va reduce eficiența FI și, în consecință, va crește „blocarea” returului în intervalul 40 - 60 Hz.

O creștere a Fphi cu o scădere a lphi este permisă, deoarece frecvența de rezonanță a unui difuzor cu un diametru de 10 cm este mai mare decât cea a unui difuzor de 16 cm. Aceasta înseamnă că un FI cu o rezonanță de 55 Hz nu va însuma crește basul odată cu rezonanța difuzorului din cutie (≈ 70 - 90 Hz în acest caz) și nu va exista o creștere a frecvențelor joase în regiunea de 50 - 100 Hz, care ar putea fi dăunătoare sunetului , care ar putea apărea, de exemplu, atunci când FI este scurtat pentru o carcasă cu un difuzor de 16 cm.

Deci, pentru o cutie de 8 litri și un difuzor cu un diametru de 10 cm, este destul de normal să alegeți lphi ≅ 14 cm, Sphi ≅ 13 cm².

2. Difuzor d = 18 cm, volum echivalent (Ve) ≈ 50 l. 50 de litri înseamnă mai mult de 26 de litri, de 1,92 ori.

Sfi optim pentru zona difuzoarelor:

SD ≅ 3,14 (18 cm / 6)² ≈ 254,3 cm²

este în gamă

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

O creștere a Ve de 1,92 ori are un efect mai puternic decât o creștere a Sphi de 1,45 ori. În general, Fphi scade la aproximativ 35 Hz. Deoarece frecvența de rezonanță a difuzorului (Fd) cu un diametru de 20 cm este mai mică decât Fd cu un diametru de 16 cm, scăderea Fphi este un factor pozitiv. Nu este necesar să se compenseze acest lucru prin scăderea lfi.

Profesioniștii cu experiență sunt capabili să ajusteze parametrii designului acustic cu fază inversată, obținând cel mai plat răspuns în frecvență în intervalul de la frecvența de tăiere inferioară a difuzoarelor la 125 - 200 Hz. Un amator sau începător nu ar trebui să depună mult efort pentru asta.

În viitor, voi explica cum să controlez răspunsul în frecvență recepționat la frecvențe joase și cum să elimini abaterile inacceptabile, dacă se găsesc. În plus, impactul asupra sunetului imperfecțiunii în răspunsul la frecvență joasă este foarte dependent de raportul dintre nivelul de reproducere a basului în comparație cu frecvențele medii. Nu trebuie să uităm că, datorită interacțiunii difuzorului cu camera reală, răspunsul în frecvență în registrul inferior va fi în orice caz foarte neuniform.

Eforturile principale trebuie concentrate pe setarea răspunsului de frecvență dorit în gama medie și echilibrarea între bass, midrange și treble. În prima etapă a creării unei AU - atunci când se dezvoltă un caz, este suficient să țineți cont de următoarele recomandări.

Corpul trebuie să tacă. În mod ideal, doar difuzoarele reproduc sunetul, dar în viața reală, carcasa răspunde muncii lor. Reemiterea sunetului de către pereții cutiei introduce distorsiuni.

Una dintre cele mai simple moduri de a îmbunătăți protecția la vibrații a unei carcase este creșterea grosimii peretelui. Aici ar trebui să cunoașteți măsura, ascultarea arată că pornind de la o anumită valoare, această măsură oferă o ușoară îmbunătățire a sunetului. Pentru difuzoarele de raft, va fi suficient PAL sau PAL de 16 - 8 mm. Este avantajos să întăriți corpul din interior cu elemente de rigidizare. O variantă a utilizării lor practice este prezentată în articolul meu din „Practica” nr. 2 (4) / 2002, iulie).

plasarea materialelor fonoabsorbante în interiorul carcasei;
caracteristici ale fabricării filtrelor;
cum să faci cabluri de foarte bună calitate pentru cablarea internă;
cerințe de etanșare a cocii;
informațiile minime necesare pentru a selecta tipul de condensatori.

Articolul menționat discută, de asemenea, selecția vorbitorilor și atinge alte probleme. Este logic să tratez acest lucru ca parte a prezentării metodelor mele de lucru, așa că nu mă voi repeta.

Desigur, există multe modalități de a proteja dulapul difuzorului de vibrații. Ele sunt date, de exemplu, în cartea „Sisteme și emițători acustici de înaltă calitate” (I.A. Aldoshina, A.G. Voishvillo. - M .: Radio and Communication, 1985.). Practica arată că pereții de 16 mm, întăriți cu elemente de rigidizare, asigură o protecție suficientă împotriva vibrațiilor.

Nu există adevăruri absolute. Dulapurile moarte acustic au o alternativă - utilizarea unei game de diferite tipuri de lemn, fiecare având propriul său sunet. Este un drum dificil, cu provocări tehnologice și creative. Nu este pentru începători, necesită cea mai înaltă calificare în domeniul prelucrării lemnului, percepție subtilă a muzicii, perseverență în căutarea opțiunilor corporale acceptabile. Uneori în acest fel este posibil să se creeze difuzoare excelente.

Lecția a doua. Filtre

Dacă credeți că un filtru este doar un circuit care împarte semnalul în mai multe benzi de frecvență pentru difuzoarele corespunzătoare, atunci va trebui să vă dezamăgesc. Totul este mult mai complicat. Este nevoie de un crossover simplu pentru difuzoarele ideale cu un răspuns plat în frecvență în ceea ce privește presiunea sonoră, dar, din păcate, acestea nu există. În cel mai bun caz, unele tipuri de drivere permit o echilibrare aproximativ acceptabilă a răspunsului în frecvență atunci când se utilizează crossover-uri frontale.

Situația este complicată de interacțiunea complexă a difuzoarelor în banda de transfer de la frecvență joasă la frecvență mai mare. De exemplu, avem capete de frecvență medie și înaltă în benzile lor remarcabil, cu scăderi precise de răspuns în frecvență în afara benzilor, iar când lucrăm împreună obținem un răspuns în frecvență teribil. Este deosebit de problematic pentru un începător să andocheze dinamica basului și a gamei medii. Tehnicile pentru o astfel de conexiune fără întreruperi este subiectul unui articol separat. Mai întâi trebuie să câștigi experiență instalând un difuzor cu două căi.

Chiar și cele mai simple filtre sunt un instrument puternic în mâini capabile, permițându-vă să aduceți răspunsul în frecvență al unui difuzor real mai aproape de idealul dorit. Pentru capete LF/MF, filtrele de ordinul întâi (un inductor conectat în serie cu un difuzor) nu sunt de cele mai multe ori potrivite. Ele deformează în mod inacceptabil răspunsul în frecvență în banda de trecere, umplu mijlocul, făcând sunetul plictisitor, neritmic, bâzâit monoton. În unele cazuri, un astfel de filtru vă permite să ajustați ușor răspunsul în frecvență în partea superioară a gamei reproduse de capul bass / midrange. În acest caz, frecvența de tăiere a unui astfel de filtru este apropiată de frecvența superioară a difuzorului.

În capete rare, există o creștere a returului, proporțională cu creșterea frecvenței semnalului pe mai multe octave. În aceste cazuri, răspunsul în frecvență poate fi echilibrat de inductanța filtrului de ordinul întâi, dar mai des se folosesc filtre de ordinul doi pentru aceasta. Ele vă permit să eliminați distorsiunea puternică a răspunsului în frecvență în banda de trecere.

Prin selectarea combinațiilor de valori de capacitate și inductanță ale filtrului de ordinul doi, este posibil să se asigure o scădere sau o creștere a răspunsului în frecvență în banda din apropierea frecvenței de tăiere, folosind circuitul ca egalizator. Aceasta este una dintre metodele de optimizare a răspunsului în frecvență.

Pe fig. 3 arată un filtru de ordinul doi. Capacitatea este conectată în paralel cu difuzorul.

Orez. 3

Prima abordare

Calculați valorile L1 și C1 pentru un filtru fără creștere sau scădere la frecvența de tăiere. Să verificăm valoarea impedanței dată de producător. Dacă nu există bucăți de hârtie, măsurați rezistența DC și înmulțiți rezultatul cu 1,25. Să notăm doar valoarea rezultată ca R.

L1 = R / (2π Fc),

unde Fc este frecvența de tăiere,

C1 = 1 / ((2π Fc)² L1).

De exemplu: R = 4 ohmi, Fc = 1,6 kHz.

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

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

Pentru trimitere:

Fc = 1 / (2π √ L1 C1 ).

În acest caz, modulele (valorile fără a lua în considerare faza) rezistenței L1 și C1 la frecvența Fc sunt egale cu R, adică 4 ohmi. Apropo, la frecvența de tăiere, modulele de rezistență L1 și C1 sunt întotdeauna egale.

Dacă egalizarea răspunsului în frecvență necesită o creștere a Fc cu, de exemplu, 1 dB, adică aproximativ 10%, este necesar să se reducă modulele de rezistență L1(|Z L1 |) și C1(|Z C1 |) cu aproximativ 10% față de R = 4 Ohm, adică până la 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 μH.

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

Frecvența de tăiere rămâne aceeași, dar ≈110% din semnal este alimentat capului la Fс din cauza consumului de curent crescut de la amplificator și a conversiei acestuia printr-un filtru „sunet” cu un factor de calitate mai mare de unu într-un semnal forțat pe cap.

Dacă trebuie să „umpleți” zona din jurul Fc cu 1 dB, atunci trebuie să recalculați filtrul, ca și cum sarcina acestuia ar fi impedanța difuzorului de aproximativ 1,1 x 4 ohmi = 4,4 ohmi.

Este mai ușor să obțineți valorile dorite prin creșterea L1 și scăderea C1. Atunci Fc nu se modifică și |Z L | și |Z C | va fi egal cu 4,4 ohmi.

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

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

Pentru trimitere:

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

Vă rugăm să rețineți că dacă trebuie să creșteți randamentul în zona de lângă FC, va trebui să suportați o scădere a impedanței difuzoarelor în aceeași zonă.

Scăderea impedanței trebuie controlată. Încercați următoarea metodă simplă.

Etapa 1

Conectați la ieșirea amplificatorului dvs. circuitul prezentat în fig. 4a.

Orez. 4

În această figură, semnul „+” corespunde terminalului roșu, iar „-” celui negru. Rezultatele măsurătorilor nu sunt afectate de inversarea polarității.

Aplicați un semnal sinusoidal de 1 kHz de la generator la intrarea amplificatorului. Folosind controlul volumului amplificatorului și controlul nivelului de ieșire al generatorului, setați bornele de ieșire ale amplificatorului la o tensiune efectivă de ≈1 V. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de un voltmetru care poate măsura valoarea efectivă a tensiunii în regiunea frecvenței audio.

Comutați voltmetrul pentru a măsura tensiunea la ieșirile rezistorului R2. Dispozitivul va afișa ≈38,5 mV. Reglați nivelul semnalului la citirea voltmetrului de ≈40 mV.

Etapa 2

Conectați difuzorul în loc de R2. Schimbați ușor frecvența semnalului la ieșirea generatorului. Veți vedea modificarea citirii voltmetrului. Aceste modificări sunt proporționale cu valoarea dependentă de frecvență a impedanței difuzorului. Puteți schița caracteristica măsurată: scara de frecvență va fi pe axa orizontală, iar nivelul de tensiune va fi pe axa verticală. Ambele sunt efectuate pe o scară logaritmică. (Un exemplu de formular alb va fi publicat în următorul număr al AV Practice.) Fiți deosebit de atenți să căutați minimele de tensiune, schimbând fără probleme frecvența. Aceste puncte de pe caracteristică corespund minimelor impedanței difuzorului.

De exemplu, 40 mV corespunde la 4 ohmi, 30 mV - 3 ohmi. Dacă nu aveți un voltmetru sensibil, un tester bun vă va ajuta. În modul de măsurare a tensiunii AC, testerul este un voltmetru. Citirile sale sunt corecte până la 2 - 5 kHz, poate exista o eroare semnificativă mai sus. Verificați pașaportul testatorului. În plus, nu toate modelele de tester vă permit să măsurați semnale de zeci de milivolți cu o precizie bună. În acest caz, puteți seta semnalul de ieșire la bornele amplificatorului nu 1, ci 10 V. În modul măsurătorilor noastre, amplificatorul este încărcat cu o rezistență mai mare de 100 ohmi. O astfel de sarcină de înaltă rezistență permite chiar și majorității amplificatoarelor de putere redusă să dezvolte 10 V rms fără supraîncălzire.

Din păcate, la ieșire de 10 V, există pericolul de a arde rezistența de stabilitate găsită în multe circuite de amplificare. Prin urmare, nu măsurați la frecvențe mai mari de 3 kHz.

Este clar că în modul „10 volți”, este necesar să setați nu 40 mV, ci 400 mV pe rezistența de testare R2. În consecință, scala de tensiune va fi gradată de la 125 mV la 6000 mV (6 V). În acest caz, citirile voltmetrului sunt împărțite la 100 și obținem valoarea impedanței AC. De exemplu, 400 mV corespunde la 4 ohmi.

PracticaAV #3/2002

Pagina 4 din 4

Despre funcționarea difuzoarelor în frecvențe medii și înalte

Netezirea răspunsului în frecvență al unui difuzor în ceea ce privește presiunea sonoră în regiunea de joasă frecvență nu este singura sarcină pe care trebuie să o rezolve un radioamator atunci când încearcă să îmbunătățească parametrii difuzorului său. Cert este că niciunul dintre capetele dinamice create până acum nu este capabil să acopere întreaga gamă de sunet și, prin urmare, toate difuzoarele de clasă Hi-Fi sunt realizate după scheme cu două sau trei benzi, care presupun prezența filtrelor crossover în ele. De regulă, acestea sunt filtre pasive de primul ordin (rar al doilea), a căror influență asupra caracteristicilor difuzoarelor este la fel de mare ca cea a capetelor dinamice în sine. Totuși, judecând după publicațiile revistei Radio, această împrejurare nu este luată în considerare de majoritatea cititorilor și autorilor.

Să ilustrăm cele spuse cu un exemplu luat din lucrare. Pe fig. 13 prezintă răspunsul în frecvență al capetelor 25GD-26, 15GD-11 și 3GD-31 instalate în difuzorul 25AS-309, conectate prin filtrul de separare din fabrică. Linia continuă arată răspunsul în frecvență al capetelor LF și HF (cu frecvența medie dezactivată), linia întreruptă arată răspunsul în frecvență al unui cap de gama medie. Pe ultima caracteristică se atrage atenția asupra creșterii răspunsului în frecvență în apropierea frecvenței de 100 Hz, ajungând la 10 dB. Această creștere crește considerabil „mormăitul” difuzoarelor, ceea ce i-a determinat pe autori să refacă difuzorul.

Care sunt cauzele acestei creșteri nedorite a răspunsului în frecvență? Este evident că factorul de calitate general al capului midrange este destul de mare și cel mai probabil mai mult de 1.

Cu toate acestea, în loc să netezească caracteristica, dacă nu negativă, atunci cel puțin zero impedanță de ieșire a UMZCH, dezvoltatorii difuzoarelor au conectat un rezistor de 5,1 ohmi în serie cu capul, ceea ce a condus la o creștere a răspunsului în frecvență cu la cel puțin 6 dB. Este imposibil să refuzați utilizarea acestui rezistor, deoarece revenirea capului midrange 15GD-11A (cu aceeași putere de intrare) este aproximativ de două ori mai mare decât cea a 25GD-26. Filtrul de încrucișare de ordinul întâi instalat în difuzoare, deși reglat la o frecvență relativ înaltă (1600 Hz), nu este capabil să atenueze suficient semnalul de cap de gama medie la frecvențe joase. În plus, frecvența de încrucișare se află în zona sensibilității maxime a auzului la distorsiuni, ceea ce nu ar putea decât să afecteze calitatea sunetului.

O analiză a caracteristicilor capului HF (curba solidă din Fig. 13 în intervalul de la 5 ... 20 kHz) arată că, în comparație cu capul LF, ieșirea acestuia este, de asemenea, prea mare. În acest sens, a trebuit conectat în serie cu acesta și un rezistor cu o rezistență de 5,1 ohmi. Cu toate acestea, acest lucru nu a fost suficient și creșterea răspunsului în frecvență al capului HF la frecvențe de 10 ... 15 kHz a rămas nerezonabil de mare.

Aceste neajunsuri sunt inerente atât multor (dacă nu majoritatea) boxelor produse în masă în țară [b], cât și majorității boxelor cu trei benzi realizate de radioamatori (deși despre acestea din urmă nu se poate vorbi decât speculativ, deoarece practic niciunul dintre radioamatorii nu are capacitatea, ca și autorii, de a elimina răspunsul în frecvență al difuzorului tău din camera de sunet). Metodele de abordare a acestor neajunsuri propuse de autori, deși dau rezultate pozitive pentru un anumit difuzor, cu greu pot fi recomandate pentru toate ocaziile, deoarece ratingurile elementelor de filtrare depind în mare măsură de tipurile de difuzoare utilizate și de designul lor acustic. Acest exemplu demonstrează modul în care neglijarea a cel puțin uneia dintre legăturile complexului de reproducere a sunetului face ca calitatea sunetului să fie vizibil mai proastă decât poate fi atins.

Dintre toată varietatea literaturii dedicate difuzoarelor, poate doar în activitatea filtrelor de încrucișare se acordă atenția cuvenită. Prin urmare, înainte de a discuta despre alte modalități de îmbunătățire a parametrilor difuzoarelor, trebuie să vă familiarizați cel puțin pe scurt cu opiniile moderne despre rolul filtrelor încrucișate în difuzoare, tipurile de filtre utilizate, avantajele și dezavantajele acestora.

Caracteristicile filtrelor din AC

Studiile din anii 40-50 au arătat că atunci când se proiectează difuzoare multibandă, nu este suficient să se ia în considerare doar răspunsul în frecvență al filtrelor și să nu se țină cont de caracteristicile fază-frecvență (PFC) ale acestora. Să presupunem că în sistemul de difuzoare cu două benzi pe care îl avem la dispoziție se folosesc filtre care se potrivesc perfect ca răspuns în frecvență. Cu alte cuvinte, în regiunea frecvenței de încrucișare, suma amplitudinilor semnalelor la ieșirile filtrelor (cu o amplitudine constantă la intrări) este constantă și egală cu amplitudinea semnalului la ieșirea oricărui dintre ele în lățimea de bandă. Dacă neglijăm răspunsul neuniform în frecvență al unui astfel de difuzor, din cauza interferenței undelor sonore într-un volum închis, atunci, s-ar părea, ar trebui să fie orizontal în „regiunea frecvenței de intersecție”, fără creșteri și scăderi.

Cu toate acestea, nu este posibil să se obțină un astfel de răspuns în frecvență. Motivul este diferența de răspuns de fază a frecvențelor joase și înalte ale filtrelor. Dacă, la una dintre frecvențele din regiunea de frecvență de încrucișare, amplitudinile semnalelor la ieșirile filtrelor trece-jos și trece-înalte sunt aproximativ egale, dar una dintre ele întârzie semnalul cu 90 °, iar la ieșire de celălalt este prezent cu un avans de fază cu aceeași cantitate, atunci semnalele reproduse de capetele de înaltă și joasă frecvență în același timp, nu vor fi însumate, ci scăzute, în urma cărora o profundă dip va apărea pe răspunsul în frecvență la frecvența menționată. Din acest motiv, nu toate filtrele pot fi aplicate în difuzoare de înaltă calitate.

În prezent, dezvoltatorii majorității companiilor occidentale, precum și dezvoltatorii celor mai bune difuzoare domestice, folosesc doar câteva tipuri de filtre, care sunt numite filtre „rezistență constantă de intrare”, „tip de transmisie totală” și filtre „tensiune constantă”. .

Filtrele „rezistență constantă de intrare” sunt, în esență, filtre Butterworth de ordinea corespunzătoare. Cu egalitatea și natura activă a rezistențelor de sarcină ale canalelor LF și HF, impedanța lor de intrare este constantă. Filtrele de ordine uniformă la frecvența de încrucișare creează o creștere a răspunsului total în frecvență al difuzorului în ceea ce privește presiunea sonoră, ajungând la 3 dB și, prin urmare, nu sunt utilizate de dezvoltatorii de difuzoare de înaltă calitate. Răspunsul total în frecvență al difuzoarelor care utilizează filtre de ordin impar nu depinde de frecvență, dar aceste filtre au o schimbare de fază dependentă de frecvență atât pe canalele de înaltă frecvență, cât și pe cele de joasă frecvență. Răspunsul de fază al canalelor LF și HF ale filtrelor Butterworth de ordin ciudat este identic, dar se caracterizează printr-o schimbare de fază a semnalului HF în raport cu LF,

egal cu n * π / 2, unde n = 1, 3, 5, ... Modelul de radiație al AU, folosind filtre Butterworth de ordin impar, este asimetric în regiunea frecvenței de încrucișare datorită defazajului menționat.

Remarcăm un fapt necunoscut de majoritatea radioamatorilor și dezvoltatorilor de AS: în filtrele Butterworth ale comenzilor 3, 7 etc., includerea anti-fază a capetelor canalelor separate este de preferat în ceea ce privește reducerea distorsiunii de fază și asimetriei modelul de radiație, în filtrele Butterworth din ordinele 1, 5 etc., este de preferat comutarea în mod comun.

O caracteristică distinctivă a filtrelor de „tip all-passing” este independența răspunsului lor total în frecvență față de frecvența pentru filtrele de ordine impare și pare. Pentru filtrele de ordine pare, diferența dintre PFC al canalelor de înaltă frecvență și de joasă frecvență este n * (π/2), unde n = 1, 2, 3,..., pentru ordinele impare - n * ( π/2), unde n = 1, 3, 5,... Filtrele Butterworth de ordine impare descrise mai sus au proprietățile de mai sus. Astfel, filtrele Butterworth de ordin impar aparțin simultan atât clasei de filtru „rezistență constantă de intrare”, cât și clasei de filtre „tip cu transmisie totală”.

Dar filtrele de tipul „all-passing” de ordine pare nu mai sunt filtre Butterworth, deși sunt descrise de o funcție de transfer care este funcția de transfer la pătrat a unui filtru Butterworth de jumătate din ordinul [3]. Filtrele „de tip all-passing” de ordin uniform au un model de radiație simetric în regiunea de frecvență de încrucișare (față de axa care trece prin centrele capetelor dinamice ale benzilor separate). De asemenea, au propriile reguli pentru fazarea capetelor dinamice: pentru filtrele de ordine egală, având un grad egal cu 4 m, unde m == l, 2, 3, ..., includerea în fază a capetelor în benzile divizate. este obligatoriu. Dacă ordinea este egală cu 2(2m+1), unde m==0, 1, 2,..., atunci este permisă numai includerea anti-fază a capetelor.

A treia clasă de filtre - „tensiune constantă” - este utilizată mai rar decât primele două și este dificil de calculat și implementat chiar și de radioamatorii instruiți. Celor care doresc să cunoască mai bine aceste filtre, precum și celor care doresc să obțină informații mai complete despre filtrele descrise mai sus, li se poate recomanda să lucreze [3]. Vom reveni la întrebarea cum, cu ajutorul îmbunătățirilor circuitelor UMZCH, poate fi îmbunătățită calitatea sunetului difuzoarelor.

Despre alegerea filtrelor pentru difuzoare

Dificultățile întâmpinate de dezvoltatorii AS atunci când aleg o pereche de filtre trece-jos-înalt care au un răspuns de frecvență total plat și un răspuns de fază satisfăcător se datorează în mare măsură faptului că trebuie să satisfacă încă o cerință - să fie incluse între UMZCH și capete dinamice, adică să fie pasive. Această din urmă condiție limitează posibilitățile dezvoltatorilor, deoarece exclude din considerare așa-numitele filtre de funcție suplimentare (AFF), în care unul dintre canale, de exemplu, unul de joasă frecvență, primește un semnal de la ieșirea HPF și celălalt canal (de înaltă frecvență) primește diferența dintre semnalul de intrare și semnalul de joasă frecvență.canal. Într-un astfel de filtru, cerințele pentru un dispozitiv care emite un semnal de diferență sunt destul de mari și, prin urmare, se realizează de obicei pe un amplificator operațional. Cu toate acestea, în acest caz, pentru a amplifica semnalul de diferență, va fi necesar un UMZCH suplimentar, deoarece semnalul de la ieșirea unui amplificator operațional utilizat pe scară largă nu poate fi aplicat direct unui cap dinamic cu o rezistență de câțiva ohmi. Ca rezultat, amplificatorul se transformă într-unul cu mai multe benzi, adică numărul de UMZCH independenți din complexul stereo crește de la 2 la 4-6.

Această opțiune, de regulă, este inacceptabilă pentru firmele de proiectare și producătorii de echipamente de reproducere a sunetului, deoarece costul costurilor suplimentare pe unitate de producție nu scade odată cu creșterea producției. Cu alte cuvinte, atâta timp cât există speranță de a găsi o pereche de filtre trece-jos cu caracteristici bine potrivite, producătorii (din motive economice) vor adera la schema tradițională de construire a unor astfel de echipamente: bandă largă de înaltă calitate UMZCH - filtre crossover pasive - capete dinamice.

Pentru radioamatorii, această cale este departe de a fi atât de optimă. Faptul este că, din cauza lipsei de echipamente de măsurare adecvate, marea majoritate a radioamatorilor nu au posibilitatea să judece în mod fiabil motivele calității scăzute a sunetului difuzoarelor lor și, în mod similar, să aleagă în mod intenționat modalități de a le elimina, deoarece singura modalitate de a evalua rezultatele finalizării difuzoarelor este ca aceștia să evalueze îmbunătățirea calității sunetului, „aural”.

În acest caz, obținerea garantată a unui rezultat pozitiv este posibilă fie prin repetarea proiectelor propuse de specialiști de înaltă calificare care au posibilitatea unei evaluări instrumentale obiective a muncii lor, fie prin alegerea unor astfel de soluții tehnice care dau rezultate apropiate de cele calculate. .

Potrivit autorului articolului, astfel de soluții includ, în primul rând, înlocuirea unui UMZCH cu o singură bandă cu unul cu mai multe benzi, în care se folosesc filtre active și FDF pentru a separa benzile. S-au spus multe despre avantajele unui astfel de UMZCH în,. Să adăugăm la aceasta doar următoarele.

Când înfășurați bobine de filtru pentru difuzoare de înaltă calitate, fie că sunt filtre „de tip „toate”, „tensiune constantă” sau „rezistență constantă de intrare”, radioamatorul trebuie să se străduiască să se asigure că nu numai inductanța, ci și rezistența activă. a bobinei este egală cu cea calculată. În caz contrar, se modifică factorul de calitate al bobinei și, prin urmare, tipul de filtru. Când se utilizează filtre active, această problemă este ușor de rezolvat, deoarece factorul de calitate al filtrului este setat, de regulă, de un rezistor de reglare.

Instalarea filtrelor pasive presupune utilizarea elementelor cu o împrăștiere în cote de 2 ... 3%. Când aceste toleranțe sunt depășite, frecvențele de acord ale fiecăruia dintre filtrele perechii HF-LF și tipul de filtre se schimbă. În același timp, răspunsul în frecvență și răspunsul de fază al difuzoarelor se abate de la cele calculate, ceea ce reduce din nou calitatea difuzoarelor. Utilizarea FDF înlătură această problemă, deoarece răspunsul în frecvență și răspunsul de fază al unei perechi de astfel de filtre sunt potrivite automat și pentru orice tip de filtru.

Utilizarea filtrelor pasive și a capetelor dinamice cu impedanțe active diferite și niveluri dezvoltate de presiune a sunetului necesită utilizarea unor rezistențe de balast pentru a se potrivi cu aceste capete în difuzoare. După cum se arată mai sus, acest lucru poate duce la o creștere a răspunsului în frecvență al difuzorului, din cauza rezonanței capului midrange, care nu poate fi suprimată nici măcar de impedanța negativă de ieșire a UMZCH. Toate aceste probleme sunt rezolvate automat atunci când se folosește un UMZCH multi-bandă cu ajustare a câștigului în fiecare dintre benzi și conectarea directă a capului dinamic la ieșirea UMZCH a benzii corespunzătoare.

După cum sa menționat deja, cea mai mare distorsiune a modelului difuzorului este observată în apropierea frecvenței de încrucișare, atunci când semnalul este emis simultan de două capete dinamice distanțate în spațiu. Utilizarea filtrelor active de ordinul 3 și 4 într-un UMZCH multibandă vă permite să restrângeți aceste zone de mai multe ori în comparație cu difuzoarele care folosesc filtre de încrucișare pasive de ordinul întâi (mai rar al doilea).

În plus, capetele dinamice introduc propriile schimbări de fază în semnalele pe care le emit. Compensarea acestor schimbări atunci când se utilizează filtre pasive în condiții de amatori este practic imposibilă, deoarece necesită un număr mare de măsurători complexe și calcule ale mașinii. Utilizarea multibandă UMZCH facilitează, de asemenea, rezolvarea acestei probleme, deoarece în acest caz este necesară corectarea sistemului amplificator-element reactiv la ieșire, ceea ce este mult mai ușor de făcut. Dacă la avantajele enumerate adăugăm ușurința de a calcula filtrele active de ordin înalt proiectate corect și cea mai bună corespondență cu calculul filtrelor active reale de ordin înalt (datorită influenței mici a unei legături asupra alteia), devine evident că pentru un radioamator care decide să creeze un AU cu adevărat de înaltă calitate, dar nu are la dispoziție echipamentul pentru o analiză cantitativă a tuturor motivelor pentru reducerea calității sunetului său, este optim să folosești un UMZCH multi-bandă cu filtre active de ordin înalt și FDF.

UMZCH multibanda cu filtre de distributie

Pe fig. 14 prezintă o diagramă a unui dispozitiv pentru filtrarea și formarea unei rezistențe negative de ieșire pentru un UMZCH cu trei benzi, dezvoltat în conformitate cu recomandările date în acest articol. Dispozitivul este conectat la ieșirea preamplificatorului, după controalele de volum și ton. Dacă impedanța de ieșire a etapei anterioare este suficient de mare, mai mare de 1 kOhm, atunci trebuie conectat un emițător urmăritor sau (ceea ce este mai bine din punctul de vedere al minimizării distorsiunii neliniare) o treaptă de amplificare pe amplificatorul operațional K574UD1. la intrarea dispozitivului.

(mai mare)

Dispozitivul constă din trei filtre Butterworth de ordinul 3 pe tranzistoarele VT1 - VT3, două FDF, pe amplificatorul operațional DA1, DA2, o unitate de formare a rezistenței de ieșire negativă pe amplificatorul operațional DA4 și un mixer de bandă de joasă frecvență pe amplificator operațional DA3. Semnalul canalului RF este generat de un filtru de funcție suplimentar pe amplificatorul diferenţial DA1. Întregul semnal de intrare este furnizat la intrarea inversoare a amplificatorului, iar semnalul de la ieșirea LPF reglat la o frecvență de 6,5 kHz pe tranzistorul VT1 este alimentat la intrarea neinversoare. Ordinea selectată a benzii este optimă din punctul de vedere al reducerii distorsiunii de intermodulație - armonicile de ordin superior care apar în canalele MF și LF ale UMZCH nu pot intra în UMZCH al canalului HF. În același scop, ca amplificator operațional, este de dorit să se utilizeze amplificatoare operaționale de bandă largă (de exemplu, K574UD1 sau K544UD2) cu circuite de corecție pentru câștigul unitar.

Componentele de frecvență medie și joasă ale semnalului de intrare, selectate de filtrul de pe VT1, sunt alimentate la intrarea de inversare a amplificatorului diferențial de pe amplificatorul operațional DA2. Intrarea sa non-inversoare primește un semnal de la ieșirea filtrului trece-jos de pe tranzistorul VT2. Acest LPF este setat la 650 Hz, astfel încât canalul MF reproduce semnale în banda de 650 Hz până la 6,5 kHz. Componentele de joasă frecvență ale semnalului de intrare, selectate de filtrul de pe tranzistorul VT2, sunt alimentate la filtrul de trecere înalt de pe tranzistorul VT3, reglat la o frecvență de 30 Hz. Scopul HPF este de a tăia componentele infra-joase ale semnalului de intrare care supraîncărcă capul de joasă frecvență. De la ieșirea HPF, semnalul este transmis la intrarea inversoare a amplificatorului diferenţial de pe amplificatorul operaţional DAS. Intrarea sa non-inversoare primește un semnal de la unitatea de generare a semnalului POST și OOSN, realizată pe OS DA4. Fazarea cascadei la amplificatorul operațional DAS este dată pentru cazul unui canal UMZCH LF care nu se inversează. Când utilizați un UMZCH inversor, semnalul de la ieșirea cascadei de pe tranzistorul VT3 trebuie aplicat la intrarea neinversoare a amplificatorului operațional DA3, iar semnalul de la ieșirea amplificatorului operațional DA4 la cel inversor. .

Ca canal UMZCH (A1 - A3), puteți utiliza amplificatoarele descrise în, sau similare. Atunci când le alegeți, trebuie doar să vă amintiți că puterea nominală a canalului UMZCH LF nu trebuie să fie mai mică decât puterea nominală a canalelor UMZCH HF și MF. Puterea canalului UMZCH HF poate fi de 1,5 ... 2 ori mai mică decât puterea canalului UMZCH MF. De asemenea, este de dorit ca suma puterilor maxime ale canalelor UMZCH LF și MF să fie în 3 3 = 9 ori mai mare decât puterea la care ar trebui să opereze complexul. Acesta din urmă este determinat de faptul că factorul de vârf al unui semnal muzical și de vorbire real este 3, adică valoarea maximă a tensiunii de ieșire în aproape orice fonogramă este de trei ori mai mare decât valoarea medie, iar pentru reproducerea sa nedistorsionată, o Este necesară o marjă de trei ori în amplitudinea semnalului de ieșire, ceea ce este echivalent cu o marjă de nouă ori în putere.

Ca amplificator operațional DA2 - DA4 este permisă utilizarea oricărui amplificator operațional cu aplicație largă (cu circuite de corecție adecvate, dacă este necesar). Tranzistoarele VT1 - VT3 pot fi oricare dintre cele de siliciu cu o tensiune maxima admisa intre colector si baza de cel putin 20 V si un castig de curent de cel putin 200. Este recomandabil sa se utilizeze elemente de filtrare si rezistente ale amplificatoarelor diferentiale (cu exceptia trimmere) cu o abatere a rezistențelor și capacităților lor de la valorile nominale nu mai mult de 5%. Când reglați un filtru la o frecvență diferită, este necesar să reduceți capacitatea filtrului corespunzător de câte ori este necesar să creșteți frecvența de reglare (și invers).

Un dispozitiv asamblat fără erori din piesele reparabile nu necesită ajustare. Când se aplică putere, tensiunea la emițătorii tranzistorilor săi ar trebui să fie între 0,6 ... 0,7 V, iar tensiunea la ieșirile amplificatorului operațional DA1 - DA3 (SA1 în poziția inferioară conform diagramei) -1 ... + 1V. O tensiune similară ar trebui stabilită la ieșirea amplificatorului operațional DA4 atunci când rezistențele R34 și R36 sunt scurtcircuitate. Filtrele nu necesită nicio configurație specială. Canalele POST și OOCH sunt ajustate în același mod ca cel descris mai devreme. Motoarele trimmerelor R29 și R30 sunt setate într-o poziție în care nivelul de presiune a sunetului dezvoltat de difuzoare la frecvențe de 100, 300, 500 Hz (canal LF), 1, 2, 4 kHz (canal MF, rezistor R30) și 10, 15, . 18 kHz (canal HF, rezistor R29) a fost aproximativ același. Nivelul presiunii sonore este măsurat folosind un microfon cu un amplificator și un voltmetru AC la ieșire atunci când puterea furnizată la UMZCH nu este mai mare de 2 ... 3 W la o distanță de 1 ... 2 m de difuzoare. Măsurătorile trebuie efectuate la cel puțin trei (mai bine la cinci până la șapte) frecvențe în cadrul fiecărei benzi din cauza răspunsului inegal în frecvență în ceea ce privește presiunea sonoră, din cauza interferenței undelor sonore în volumul închis al difuzorului, forma de care este diferit de sferic.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că utilizarea rezistențelor R29 și R30 ca controale de ton, așa cum a sugerat anterior un număr de autori, este inacceptabilă. Acest lucru se datorează abruptului ridicat al filtrelor încrucișate. Dezechilibrul nivelurilor de presiune acustică în diferite canale cu o astfel de abrupție a filtrului distorsionează sunetul într-o măsură mult mai mare decât imperfecțiunile acustice ale încăperii.

Un radioamator care dorește să creeze un difuzor de înaltă calitate trebuie să țină cont de încă două puncte. În primul rând, este posibilă netezirea semnificativă a răspunsului în frecvență al difuzoarelor în ceea ce privește presiunea sonoră în regiunile medii și înalte prin închiderea capetelor medii și înalte cu capace de protecție, a căror formă ar trebui să fie cât mai aproape de sferică. În al doilea rând, pentru a reduce distorsiunile de fază, planurile de instalare ale capetelor HF, MF și LF din AU ar trebui să fie în general diferite. Cele mai complete informații despre această problemă din punct de vedere practic se găsesc în.

Măsurarea capetelor dinamice de joasă frecvență și designul lor acustic

Cea mai convenabilă pentru radioamatori este metoda de determinare a parametrilor capetelor dinamice din răspunsul în frecvență al modulului de impedanță electrică a capului. Pe fig. 15 prezintă o dependență tipică a modulului de impedanță | Z \ pe frecventa in aer liber. O formă similară de dependență se observă atunci când capul dinamic este instalat într-o cutie închisă. Prin determinarea acestor dependențe, puteți obține Qa, Qe, V AS /V și f S , necesare pentru calcularea difuzorului.

Schema măsurătorilor este prezentată în fig. 16. Rezistența rezistenței de setare a curentului R ar trebui să fie de aproximativ 150 ... 200 de ori mai mare decât rezistența capului dinamic VA pentru curent continuu. În acest caz, UMZCH se transformă într-un generator de curent printr-un cap dinamic și căderea de tensiune pe acesta, măsurată cu un voltmetru B, este direct proporțională cu rezistența capului. Valoarea frecvenței este măsurată pe scara generatorului G sau mai precis pe scara frecvențeimetrului H.

În primul rând, este necesar să se măsoare parametrii capului în aer liber. Capul trebuie așezat cât mai departe de suprafețele reflectorizante, de exemplu, montat pe o tijă rigidă. Rigiditatea tijei trebuie să fie astfel încât frecvența sa de rezonanță naturală să fie mult peste fs. Construind o curbă similară cu cea prezentată în Fig. 15, determinați fs", f 1, f 2, Re, Res, Rs, K 1,2 \u003d 0,71Rs. Q "a și Q" e, care caracterizează capul în aer liber, sunt determinate din rapoartele:

(apostrofele din denumirea f", Qa "Qe" înseamnă că aceste valori nu iau în considerare măsurătorile masei de aer atașate care apar atunci când capul funcționează în design acustic).

În acest caz, rezonanța va fi observată la o frecvență f "" 3 folosind f-lams (1) și (2) pot fi găsite valorile Qa "și Qe". Valorile exacte ale parametrilor fs, Qa, Qe și V AS /V pot fi găsite din relațiile:

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)

De remarcat că la o frecvență de rezonanță naturală scăzută a capului, pierderile din cutie pot distorsiona dependența |Z| pe frecvență și pe ea va apărea încă un maxim, care poate fi ușor confundat cu cel principal. Prin urmare, atunci când eliminați curba, trebuie să vă asigurați că maximul găsit este cel principal.

Pentru a face acest lucru, trebuie să măsurați dependențele | | Z | de la f în intervalul de la 20 la 100 Hz, iar dacă se găsesc mai multe „cocoașe” rezonante, alegeți-o pe cea cu amplitudinea maximă.

De remarcat faptul că abruptul dependenței | Z | de la f la maxim este foarte mic, deci este foarte dificil de măsurat cu precizie frecvența fs. Pentru a îmbunătăți acuratețea măsurătorilor, se poate recomanda să se efectueze cel puțin 5-7 măsurători fs și să se ia ca rezultat de bază media aritmetică a măsurătorilor date. După aceea, este necesar să se compare valoarea obținută a lui fs cu fs * = SQR(f 1 f 2), iar dacă diferă cu cel mult 1 ... 1,5 Hz, atunci măsurătorile lui fs pot fi considerate complete. Dacă fs și fs* diferă cu mai mult de 1...1,5 Hz, atunci măsurătorile trebuie reluate.

Cititorii pot găsi o descriere mai detaliată a tehnicii de măsurare cu exemple numerice în .

LITERATURĂ

Maksimov S. Încă o dată despre îmbunătățirea sunetului 25AC-109.- Radio, 1991, nr. 1, p. 46.
Aldoshina I, Voishvillo A. Sisteme și emițători acustici de înaltă calitate. - M .: Radio și comunicare, 1985.
Saltykov O., Syritso A. Complex de reproducere a sunetului - Radio, 1979, nr. 7, p. 28-31; nr. 8, p. 34-38.
Vinogradova E. Proiectarea difuzoarelor cu răspunsuri în frecvență netezite M* Enegiya - 1978
Adamenko B., Demidov O. Usacheva E. Difuzoare pentru echipamente radio casnice.- Radio. 1979, nr. 1. p. 35.
Shorov V. Îmbunătățirea sunetului difuzorului 25AC-309.-Radio, 1985. Nr. 4, p. treizeci.
A. Syritso. Amplificator de putere pe amplificatoare operaționale integrate - Radio, 1984, Nr. 8, p. 35.
Leksins V. și V. Single-band sau multi-band? - Radio, 1981, nr. 4, p. 35.
Chanturia A. Amplificator cu trei benzi.- Radio, 1981, nr.5-6, p. 39.
Solntsev Yu. Preamplificator de înaltă calitate.-Radio, 1985, nr. 4, p. 32.
Gumelya E. Un simplu UMZCH de înaltă calitate - Radio, 1989, nr. 1, p. 44.
Dolnik A. Caracteristici ale lucrării capului difuzorului în design acustic - VRL, 1977, nr. 56, p. 34.
Jbanov V. Despre caracteristicile de fază ale difuzoarelor.-Radio, 1989. Nr. 10, p. 58.

Difuzoarele din sistemele de difuzoare trebuie conectate în așa fel încât fiecare dintre ele să primească tensiune doar la frecvențele pe care ar trebui să le reproducă. Acest lucru se realizează prin faptul că un filtru electric este inclus în calea audio, care asigură suprimarea semnalului de frecvențe nedorite. Utilizarea unui filtru în UA se datorează necesității de a îndeplini 2 sarcini principale:

limitarea lățimii de bandă a frecvențelor reproductibile, pentru a elimina excesul de presiune sonoră;
limitarea benzii de frecvență care poate cauza deteriorarea difuzorului (de exemplu, pătrunderea unui semnal de joasă frecvență într-un tweeter);

Filtrele sunt pasive și active. Filtrele pasive sunt incluse între amplificator și sistemul de difuzoare și sunt montate în interiorul acestuia din urmă. Filtrele pasive au caracteristici fixe și nu au capacitatea de a ajusta parametrii în timpul funcționării sistemului.

Filtrele active (încrucișări active) sunt conectate între sursa de semnal și amplificator. Avantajele filtrelor active includ opțiuni mai flexibile pentru ajustarea parametrilor. Printre dezavantaje se numără necesitatea de a folosi un canal de câștig separat pentru fiecare bandă de frecvență filtrată.

În sistemele de sunet reale, aceste două tipuri de filtre sunt adesea combinate.

Calcul filtru pasiv

Filtrul AC este o colecție de circuite electrice concepute pentru a limita anumite frecvențe care vin la difuzoare.

Filtrele sunt de următoarele tipuri (vezi Fig. 1):

Filtru de trecere înaltă (HPF) - limitează gama de frecvență a difuzorului de jos;
Filtru low-pass (LPF) - limitează gama de frecvență a difuzorului de sus;
Filtru trece-bandă (PF) - limitează gama de frecvență a difuzorului de sus și de jos;
Tip combinat - este o combinație a tipurilor de mai sus.

Filtrul se caracterizează prin frecvența de încrucișare și mărimea ordinului (ordinul 1, ordinul 2 etc.) Ordinea filtrului determină panta declinului răspunsului în frecvență în banda de oprire și este determinată de numărul de reactiv elemente din circuitul electronic. Fiecare element reactiv adăugat circuitului crește ordinea filtrului cu unul și, în consecință, panta declinului caracteristic cu 6 dB / oct. Elementele de filtrare reactive sunt inductanțe (bobine) și capacități (condensatori) conectate conform unei anumite scheme. Valorile elementelor reactive determină frecvența de tăiere a filtrului.

Pentru a suprima sensibilitatea excesivă a difuzorului, la circuit este adăugat un atenuator (divizor de tensiune). Această măsură este folosită pentru a aduce sensibilitatea difuzoarelor din difuzoare la un singur nivel. Sensibilitatea unui woofer poate fi de obicei de 95-100 dB, în timp ce o sensibilitate tipică a unui tweeter poate fi de până la 110 dB. Evident, este necesar să se reducă sensibilitatea tweeter-ului la nivelul de sensibilitate al basului. Dacă impedanțele nominale ale wooferelor și wooferelor sunt egale, atunci suprimarea necesară va fi egală cu diferența de sensibilitate a tweeterelor și wooferelor. Calculul este oarecum complicat dacă impedanțele nominale ale difuzoarelor nu sunt egale, deoarece. în acest caz, sensibilitatea tweeter-ului trebuie recalculată pentru o impedanță nominală egală cu impedanța nominală a wooferului. Principiul de calcul va fi discutat mai jos.

Calcul filtrului pentru un sistem de difuzoare cu 2 căi

Vă rugăm să rețineți că calculele pot da un rezultat aproximativ, care poate fi folosit ca opțiune inițială pentru realizarea unui aspect de filtru. De regulă, un filtru realizat pe baza de calcule necesită rafinament pe un AS real, care constă într-o selecție mai optimă a componentelor electrice. Scorul final al filtrului se formează pe baza măsurătorilor răspunsului în frecvență și ca urmare a ascultării difuzoarelor pe diferite fonograme.

Luați în considerare o opțiune de filtru comună implementată în multe difuzoare cu 2 căi cu gamă completă.

Circuitul electric al unui sistem acustic cu un astfel de filtru este prezentat în Fig.2.

O caracteristică a circuitului este că woofer-ul dintr-un astfel de difuzor funcționează „într-o bandă largă”, iar domeniul de reproducere al tweeter-ului este limitat pe partea de frecvență joasă, folosind un filtru trece-înalt de ordinul 3, care oferă o dezintegrare caracteristică. în banda de oprire de 18 dB / oct. Rezistoarele R1 și R2 sunt un divizor de tensiune care asigură suprimarea sensibilității excesive a tweeter-ului. Valoarea lui R2 este aleasă egală cu sau de 2 - 3 ori mai mare decât rezistența nominală a tweeter-ului (Zhf). Această schemă este ușor de implementat, are o greutate și dimensiuni reduse, costuri reduse ale componentelor. Trebuie remarcat faptul că această schemă poate fi implementată numai cu condiția ca răspunsul neuniform în frecvență al woofer-ului să nu depășească valoarea admisă pe întregul său domeniu de funcționare.

De obicei, designul filtrului începe cu o analiză a răspunsului în frecvență al difuzoarelor și alegerea frecvenței de încrucișare optime. Calculul filtrului se reduce la determinarea valorilor elementelor circuitului electric al filtrului.

Calculul filtrului include următorii pași:

1. Determinarea cantității de suprimare a sensibilității excesive la RF (atenuare):

2. Calculul denumirilor elementelor de separare:

3. Calculul ratingurilor elementelor reactive:

4. Calculul puterii disipate pe elemente:

Puterea rezistențelor utilizate poate fi de 2-3 ori mai mică decât valorile calculate, deoarece. puterea de pe plăcuța de identificare a rezistențelor este indicată pentru un semnal sinusoidal.

Pentru comoditatea calculării filtrelor conform algoritmului descris, există un calculator special pe site-ul nostru. Folosind-o, nu vă va fi dificil să calculați filtrul pentru difuzor. Calculul utilizează datele și expresiile inițiale care au fost discutate mai sus.

Rezistența nominală a legăturii LF, Ohm 8 Z_low 2 4 16 32

Sensibilitatea legăturii LF, dB

Primul pas a fost eliminarea tuturor difuzoarelor. Reparate si usor modificate toate difuzoarele. Configurați un invertor de fază pentru fiecare woofer. Am măsurat parametrii difuzoarelor și, pe baza măsurătorilor, am calculat și fabricat un nou crossover. Circuit crossover neobișnuit, filtrul midrange folosește un filtru trece-bandă de ordinul întâi și un circuit paralel. Circuitul paralel este manevrat de impedanța difuzorului, care oferă lățimea de bandă dorită.

filtru #1 în procesul de configurare