Разделительные фильтры для самодельных акустических систем – Разделительные фильтры в акустических системах, изготовление акустики hificomponents
ФИЛЬТР ДЛЯ АКУСТИКИ
Тема сведения акустических систем довольно популярна среди радиолюбителей. Этому способствует не только желание созидать, благо динамиков нынче на любой бюджет, но также и неудовлетворительное качестве серийной акустики. Изготовление фильтров требует как правило большого опыта, отчасти эмпирического, так как строгий математический расчет в лице симуляций никак не отражает звучание, и тем более не может дать ответ как сводить. Примерная прикидка не всегда дает ожидаемые результаты.
Виной тому отсутствие внятной теории именно сведения, а не электрических фильтров, с ними все ясно, чего нельзя сказать про сведение, где все базируется на нюансах которые в литературе как правильно не описаны. Цель данной статьи поведать некоторые особенности проектирования фильтров на реальном примере. В этой статье, к величайшему сожалению, не будет полноценного расчета или инструкции как брать и делать, ибо каждый случай уникален и требует персонального рассмотрения, и в лучшем случае можно указать на что обратить внимание и задать вектор размышлений в целом.
Важные характеристики АС
Для начала разберёмся чем характеризуется акустическая система. Тут три характеристики: амплитудная, фазовая и импедансная.
- АЧХ считается наиболее важной, так как больше определяет звучание, впрочем не в ней счастье, ровная АЧХ еще не гарантия хорошего звука.
- ФЧХ сама о себе не слышна, может быть слышен резкий перегиб фазы в точке раздела.
- ИЧХ вовсе на звучание не влияет, зато влияет на усилитель, но не на каждый, а лишь на тот у которого высокое внутреннее сопротивление, в частности ламповые.
Из-за кривого импеданса многие колонки могут не спеться с лампой, вся неровность импеданса вылезет в АЧХ. В каком-то случае это может пойти на пользу, но надеяться на это не стоит, хотя бы потому, что такая акустика будет крайне чувствительна к усилителю, станут слышны лампы, их режимы, а сравнение с каменным усилителем становится вообще не корректным.
Потому, если задаться цель построить акустику мало чувствительную к усилителю, необходимо обеспечить постоянство импеданса во всем диапазоне частот, а это накладывает определенные ограничения. В частности это обязывает применять фильтра настроеные на равную частоту среза и имеющие равную добротность.
Это правило позволяет для настройки фильтра контролировать только линейность импеданса, что исключает необходимость измерения АЧХ фильтров и в случаи отсутствия хорошего микрофона в измерении ачх динамиков, то есть можно обойтись минимальным набором приборов: генератором (возможно программным) и вольтметром.
Практическая работа
Плавно переходим от теории к практике. Достались мне винтажные колонки под названием Kompaktbox B 9251. И первое что было сделано — произведено прослушивание.
С холодным камнем звук был в среднем не плох, а если говорить конкретно, то местами хороший, а местами как попало. С теплой лампой играть вообще отказались. На основе этих наблюдений был сделан вывод о наличии глубоко зарытого потенциала. Вскрытие показало, что немецкие инженеры решили обойтись одним единственным конденсатором последовательно с ВЧ головкой. Измерение АЧХ дало страшную картину. На рисунке АЧХ одной колонки, кривая с глубокой дыркой на 6 кгц из-за плохого контакта разъема, на нее внимание не обращать. АЧХ отдельно ВЧ и НЧ приведены ниже.
Частота раздела
Тут самое время задуматься о частоте раздела. Обычно частота раздела выбирается на ровных горизонтальных участках, вдали от резонансов и завалов, стараясь обойти внезапные неравномерности как потенциальные источники искажений… А если вспомнить что существует фаза, о которой мало известно, а если известно, то векторно ачх на бумажке не сложишь, а из-за кривизны фаз даже на идеально ровной ачх что-то вылезет, что-то провалится в большей или меньшей степени. Также надо помнить что может дать сам динамик, особенно ВЧ, скажем не надо заставлять дюймовый купольник играть от двух, а тем более одного килогерца, даже если он способен их отыграть по АЧХ.
Не забывайте, что большой ход порождает интермодуляционные искажения, поэтому каждому размеру динамика соответствует свой диапазон частот. В свете вышесказанного понятие частоты раздела размазывается на область, куда стоить сводить, а конечную точку подбирать иначе, например на слух. Или вовсе не подбирать, но про это чуть позже.
Итак, смотрим какие уникальные динамики нам достались. Высокочастотник начинает валить с 1,3 кгц, значит ниже его пускать нельзя. С другой стороны низкочастотник пытается играть по самые 10 кгц, с переменным успехом. Однако здравый смысл подсказывает, что выше килогерца его пускать плохая затея. И что спрашивается делать, если рабочие диапазоны динамиков не пересекаются?
Тут есть два варианта: если спады имеют адекватную крутизну, то лучше всего сводить в ямку, особенно если ямка получается широкой. В случае же нашем, когда спады круты как обрывы, надо держатся подальше от самого крутого из них. Чаще всего это может случится с высокочастотником, им всегда тяжко работать у нижней границы диапазона, поэтому им целесообразнее облегчить жизнь возлагая воспроизведение нижней части диапазона на НЧ динамик, который отыграет хоть плохо, но не нагадит. Поэтому ограничиваем диапазон участком от 1,5 кгц до 2,2 кгц.
Порядок фильтра и его добротность
Следующий параметр, с которым надо определиться — это порядок фильтра и его добротность. В данной статье будут рассматриваться два порядка, первый и второй.
- С первым все просто: есть катушка, есть конденсатор, считаем их параметры под требуемую частоту среза и при надобности корректируем значения до получения желаемой АЧХ, ФЧХ, ИЧХ.
- Со вторым порядком по-хитрее, там уже две катушки и два конденсатора. От значений номиналов зависит такой параметр как добротность, он определяет крутизну спада АЧХ и в некоторой степени сдвиг фазы. Поскольку влияние фазового сдвига и крутизны умозрительно не прикинешь, остается просто выбрать в какую сторону думать. А думать тут в сторону низкой добротности, читай больше индуктивности в катушках, меньше емкости в конденсаторах.
Как выбрать порядок. Тут руководствуются уже знакомыми соображениями о том, на что способны излучатели, в особенности высокочастотник. Если большой ход ему противопоказан (как в нашем случае) то предпочтение отдаем второму порядку.
Для полноты картины следует упомянуть, что порядок также определяет степень совместной работы динамиков, но это уже информация для самостоятельного размышления.
Импедансная характеристика динамиков
Когда с примерными параметрами все более или менее ясно, самое время переходить к практике. Снимаем импедансную характеристику динамиков. С целью оценки сопротивления на графике имеется лесенка с шагом в один Ом. Скачек на 110 герцах это переключение с 10 Ом на 20.
Разумеется с такими горбами ни один фильтр нормально, и уж тем более расчетно работать не будет, особенно фильтр НЧ. Фильтру ВЧ этот подъем работать в общем то не мешает, однако как упоминалось ранее такой подъем на конце диапазона приведет к подъему высоких частот, в случае если усилитель имеет высокое сопротивление. Это можно использовать и во благо, оставив подъем небольшим.
Для выравнивания этих подъемов применяют так называемую цепочку Цобеля. Она состоит из последовательно включенных резистора и конденсатора. Проще всего ее подобрать методом научного тыка: берется реостат, горсть конденсаторов, и все это двигается пока не получится ровная линия.
Для примерного представления что от чего зависит привожу набор графиков для различных емкостей и сопротивлений. Ступенька начинается с 10 Ом.
Зная минимальное сопротивление НЧ звена, нужно привести к такому же и ВЧ звено. Тут много вариантов как соединить два резистора и цепочку Цобеля, и каждый кто решился на такой отважный шаг как сведение сам способен определить вид подключения и номиналы резисторов, поэтому описывать данную процедуру здесь излишне. Конкретно в данных колонках по результатам предварительного прослушивания решено было оставить родные резисторы на 2,2 ома и цепочку Цобеля параллельно ВЧ динамику.
Сведение фильтров
Теперь начинается финальный этап — сведение фильтров. Пора намотать катушки… или не намотать? Мотать всегда лень, нет провода, каркасов, конкретных значений индуктивности. В виду этих причин поискав в хламе нашлись пары катушек на 0,8 мкг и 3 мкг — на них и пришлось строить. В крайнем случаи всегда же можно домотать или отмотать лишнее.
По графику видно, что раздел попал в район 1,8 кгц, что вполне вписывается в задуманные границы. Подбором конденсаторов удалось добиться следующего импеданса. На частоте раздела имеется два бугорка, но их высота меньше полу ома — это не критично. Это не конечный его вид, в последствии был несколько увеличен резистор в цепочке Цобеля пищалки.
На приведенных выше картинках АЧХ как самого фильтра, так и АЧХ динамиков с его включением.
Фазировка динамиков
На этом сведение подходит в концу. Остается только определиться с фазировкой динамиков. Тут есть как минимум три способа: на слух, по форме АЧХ и по фазовому сдвигу на частоте раздела. Если у динамиков АЧХ и ФЧХ в меру линейная, и фильтр фазу на разделе сильно не накручивает, то при смене правильной фазы на неправильную на частоте раздела появится глубокий провал, пропустить его сложно. В таком случае стоит подгонять фазу по по ее сдвигу. Сделать это можно осциллографом подавая на горизонтальную развертку сигнал с усилителя, а на вертикальное отклонение с микрофона.
Подают на вход усилителя синус с частотой раздела и не меняя взаимного расположения микрофона и колонки переключают ВЧ и НЧ динамики. По одинаковости фигур Лиссажу делается вывод о равенстве фаз излучателей. Этот метод хорошо подходит для фильтров первого порядка. С кривизной наших динамиков этот метод себя не оправдывает, поэтому сравниваем АЧХ при разной фазировке.
Второй вариант заметно хуже. Однако и первый не предел мечтаний, но так как двигать индуктивности катушек не просто, а ковыряться дальше уже лень, то все было оставлено как есть.
Сборка фильтров
В завершение пару слов про сборку. В фильтре применяются сравнительно большие емкости, 20 мкф, 27 мкф, а места в корпусе и так не много, бумаги или пленки не набрать. Приходится ставить электролиты. И если в фильтре НЧ звучание от их применения пострадает не сильно, а в цобеле их можно и вовсе не услышать, то в фильтре ВЧ звучанием конденсаторов пренебрегать опасно. Именно по этой причини были применены бумажный МБГЧ и пленочный К73-16, а все электролиты зашунтированы бумажными МБГО на 4 мкФ.
Не стоит увлекаться параллеленьем сильно разных конденсаторов. Основной критерий здесь тангенс угла потерь. Если к примеру поставить в шунт к бумажному конденсатору аудиофильский полипропилен, то скорее всего вылезут верха и будут они кислотные. Вероятно тут можно составить аналогию с внутренним сопротивлением, сравнив с ним тангенс угла потерь: чем он меньше, тем больше через конденсатор пройдет сигнала, а поскольку емкость у такого высококачественного конденсатора меньше, то через него пройдет только высокочастотная часть сигнала, отсюда и имеем повышенные уровень верхов. Но это только аналогия, для лучшего понимания влияния шунтов на звук.
Про то как надо разносить катушки и какой толщины применять провода статей написано предостаточно, повторяться здесь не буду. Проще показать картинку (тут неправильно припаян цобель высокочастотника, он должен стоять после резистора).
Звучание системы
И конечно же надо сказать про звук. Стало лучше, сцена получилась очень недурственная. Кривизна АЧХ особо не слышна, даже наоборот, подъем на середине поддает детальности, верхов как ни странно хватает. Был замечен интересный эффект на басу. Как можно заметить по АЧХ на сотне герц большой подъем, а за ним завал, разумеется качающего баса нет, но есть мид бас. К примеру партия гитары кажется немного просаженным, а нижний бас, партия бас гитары, переходит как бы в слышимую область и читается очень четко, создается впечатление наличия того самого низкого баса.
Конечно ящики маловаты, и порой слышно подбубнивание, для устранения этого эффекта в каждую колонку было добавлено по 30 грамм натуральней шерсти. В целом данная акустика играет тепло и мягко даже без лампового усилителя, сохраняя в звуке строгость и точность камня, а вот с теплой лампой получается перебор мягкости. Все же им нужен усилитель по-строже — триод или двухтакт, но это тема для следующих экспериментов. Специально для сайта Радиосхемы — SecreTUseR.
Форум по аудио
Обсудить статью ФИЛЬТР ДЛЯ АКУСТИКИ
radioskot.ru
Фильтры для акустических систем без конденсаторов
Конденсаторы — это неизбежное «зло», которое вынуждены, стиснув зубы, терпеть аудиофилы. Многие типы конденсаторов «плохо звучат». Например, пресловутая керамика Н90 — из-за пьезоэлектрического эффекта. А как другие типы, скажем, пленочные? Тут можно написать целую поэму. Но можно ли строить частотнозависимые цепи без них, только с помощью дросселей (индуктивностей)? Оказывается, можно. И не только можно, но и нужно!
Мои старые акустические колонки постройки до 1980 г. изредка подвергались доработкам. Из-за порванного диффузора головка 4ГД8-Е была заменена на 5ГДШ5-4 (это почти одно и то же), а заодно и вторая. Головки 25ГД-26 были включены «дублетом» («лицом к лицу») (1). И рамку с защитной радиотканью пришлось окончательно снять. А вот фильтры оставались прежние.
На низких частотах — второго порядка, на средних и высоких — третьего. И АЧХ по звуковому давлению была неплохой. Но звучание…! Не чувствовалось разницы между разными усилителями, а не то что между проводами из меди и серебра. Настало время заменить фильтры. А какие выбрать? За эти годы появилась масса противоречивой информации. Аудиофилы особенно ругали конденсаторы.
Сначала советовали делать фильтры не выше первого порядка, потом отказывались делать такие фильтры и строили четвертого, а кое-кто дошел и до шестого порядка. Анализировали групповое время задержки (ГВЗ) и ФЧХ, двигали ВЧ-излучатель вперед, назад… и даже в сторону. Полнейший «разброд»: от однополосных АС на 4А28 до 4-5-6-полосных… и т.п. Как-то, разгребая распечатки материалов из Интернета, наткнулся на статью А.Юренина о последовательных кроссоверах.
Там автор говорит, что они появились в 1969 г. Но сами схемы я встречал еще в 1961 г. (2). где автор ссыпается на немецкий журнал по технике связи за 1959 г. Суть дела не в этом, а в том. что Юренин привел схему кроссовера для акустики, в которой нет конденсаторов (схема запатентована и используется в производимых фирмой Acoustic Reality акустических системах).
Вот эта схема (рис.1). Она очень проста. Так как мои АС тоже трехполосные, я решил начать переделку фильтров именно с этой схемы. Проведем небольшой анализ. Нарисуем простейший последовательный кроссовер, «первого порядка» так, как его принято изображать (рис.2). Здесь присутствует конденсатор С1. а на рис.1 такого конденсатора нет Но зато там добавлено звено L1-R1. представляющее собой для СЧ- и НЧ-излучателей фильтр нижних частот.
На L1 выделяются верхние частоты и попадают в ВЧ-излучатель BA1. L2-Rваз — это еще один фильтр нижних частот, которые выделяются в ВАЗ, а выделяющиеся на L2 средние частоты попадают в СЧ-излучатель ВА2. Вот и вся премудрость! Главное, чтобы сопротивление излучателей было чисто активным.
Но излучатели (головки) электродинамического типа не могут иметь чисто активного сопротивления, поскольку у них имеется катушка с железным сердечником. Повторение схемы по рис.1 приводит к печальному результату: средних частот явно мало из-за индуктивности головки ВАЗ.
Займемся НЧ-излучателем.
Для проведения этой работы понадобятся генератор звуковых частот с Uвых.max = 10В, электронный вольтметр (например, B3-38) или мультиметр. Известно, что для выравнивания входного сопротивления динамика в попосе частот требуется применение цепи Цобеля и последовательного контура на частоте резонанса [3]. Но на НЧ резонансный контур почти никогда не ставится из-за своей громоздкости и отдаленности резонанса динамика от частот раздела НЧ-СЧ/ВЧ (0.3.. .3 кГц).
Для выбора R1 иС1 (рис.3) нужно знать сопротивление динамика ВА по постоянному току Re: и индуктивность его катушки Lк. Рекомендуются такие формулы:
Re моих двух последовательно включенных динамиков составляет 7.2 Ом. Таким образом, R1=9 Ом, а С1 =?. т.к. Lк неизвестна. Чтобы определить Lк, нужно измерить сопротивление динамика на разных частотах.
Схема измерения проста и показана на рис.4. Результаты сведены в табл.1. Поделив показания вольтметра PV1 в милливольтах на 10 (вторая строка таблицы), получаем сопротивление Zва в омах (третья строка).
Из табл.1 находим Fz— частоту, на которой индуктивное и активное сопротивления динамика примерно равны, т.е. частоту, где
Некоторые авторы предлагают брать R1=Rе. Я взял R1=8 Ом, тогда С1 =30 мкФ. Можно использовать бумажный конденсатор типа МБГО 30,0×160 В. В нижней строке табл.1 приведены результаты измерения сопротивления НЧ-динамика с RC- цепью Цобеля (8.2 Ом, 30 мкФ). Неплохая, однако, получилась компенсация! Теперь НЧ излучатель можно включить в схему по рис.1. Провала на средних частотах не будет.
СЧ-излучатель 5ГДШ5-4 имеет Rе=3.5 Ом и отдачу почти в 3 раза большую, чем НЧ-головка, и здесь требуется выравнивание отдачи. Проделав измерения по определению Lк для этой головки, найдем частоту Fz. с которой начинает расти Z.
Это примерно 4…5 кГц. Для выравнивания отдачи целесообразно включить последовательный резистор, как показано на рис.5. не используя цепь Цобеля. Образуется делитель с коэффициентом передачи на НЧ Кп:
Частота Fz такой цепи увеличится в 4 раза и составит 16…20 кГц, так что цепь Цобеля и не понадобится. А входное сопротивление доведем до приемлемой величины, включив параллельный резистор R1 сопротивлением 15 Ом, как показано на рис.6.
При этом эквивалентное сопротивление Z составит:
Это позволяет включить СЧ-иэлучатель в схему на рис.1. Включение последовательного резистора с сопротивлением, почти в 4 раза большим, чем Rе, уменьшает нелинейные искажения СЧ-головки, приближая эквивалентное сопротивление генератора к источнику тока.
Варьируя R1 и R2 (рис.6), можно точно подобрать коэффициент деления, нужный для одинаковой отдачи СЧ- и НЧ-головок. Очень важно отметить, что на средних частотах действительно нет конденсаторов (кроме С1 в НЧ-звене, рис.З), а частоту раздела НЧ-СЧ можно сдвигать, изменяя только одну индуктивность —L2 на рис. 1.
ВЧ-излучатель — 6ГД11. Его Re=5,6 ОМ. Zва =7,3 ОМ на частоте 5 кГц и далее растет до 12,5 Ом на частоте 20 кГц. Чаще всего цель Цобеля не ставят, т.к.частота раздела — 4…8 кГц, а рост Zва с увеличением частоты незначительно сказывается на звучании.
Выбор частот раздела НЧ-СЧ и СЧ-ВЧ производится из следующих соображений. Так как использованы фильтры первого порядка, частоты разделов должны отстоять от резонанса соответствующего излучателя не менее, чем на 2 октавы [3], т.е. fнч-сч>600 Гц (fpeз~150 Гц у 5ГДШ5-4), а fсч-вч > 6 кГц (fрез = 1,5 кГц у 6ГД11).
Для лучшей защиты ВЧ-излучателя от НЧ-колебаний пришлось поставить последовательно с излучателем 6ГД11 дополнительный конденсатор емкостью 2.2 мкФ (К73-16, Umax=160 В). Без него на повышенной громкости появлялись какие-то призвуки.
В СЧ-излучателе я применил открытое оформление (бокс без задней стенки размерами 220x140x75 мм). Теперь его можно легко разворачивать под нужным углом к слушателю. Заклеил окна диффузородержателя (корзины) хлопчатобумажным ватином и довел таким образом полную добротность до 0,65. Окончательная схема громкоговорителя приведена на рис.7а.
Конструктивно катушка L2 выполнена бескаркасной и имеет сопротивление постоянному току RL2=0.4 ОМ. При желании индуктивность катушки можно легко изменять (увеличивать), вдвигая в нее ферритовый сердечник (кусок магнитной антенны от радиоприемника «Океан») диаметр 10 мм., длина 100 мм. При этом частота fнч-сч меняется в 2.4 раза. Катушка L1 на мотана на не замкнутом сердечнике ШЛ40х10 (одна скоба), RL1=0,4 Ом.
Входное сопротивление Z громкоговорителя с таким фильтром на разных частотах представлено в табл.2. Из таблицы видно, что Z3 значительно меняется: на частоте 2,5 кГц — 5.6 Ом, а на 20 кГц — 11 Ом. Для выравнивания Z на этих частотах ко входу фильтра нужно подключить RC-целочку (рис.76).
Тогда Z3 изменяется на этих частотах так, как показано в последней строке табл.2. Общее изменение Z во всей полосе от 80 Гц до 20 кГц не выходит за пределы 4,4…6 Ом и только на частоте 3150 Гц составляет 6,3 Ом. Такая ровная Z-характеристика дает возможность сравнивать усилители с разным выходным сопротивлением (ламповые и транзисторные).
Прослушав АС, я с удовлетворением отметил прекрасное звучание своего лампового «однотактника», заметно лучшее, чем звучание транзисторного УМЗЧ, тоже, впрочем, неплохое. АЧХ с помощью измерительного микрофона я. конечно, проверил, насколько это возможно в жилой комнате. А вот ФЧХ и ГВЗ измерять не стал. Просто послушал «звук» и решил, что еще лет на 10 мне этих фильтров хватит. А может, фирменные АС резко подешевеют, тогда и куплю себе что-либо, лучше звучащее, без конденсаторов.
Читайте также статьи: Конденсаторы для акустических систем
www.radiochipi.ru
Самодельная акустическая система для начинающих
Простая акустическая система доступна для повторения начинающим. Её можно сделать из доступных материалов. Хоть акустическая система и названа для начинающих, но она по своим характеристикам не уступает более дорогим её аналогичным акустическим системам.
Немного о теории распространения радиоволн
Звуковые волны распространяются в виде сферических колебаний с одинаковой интенсивностью, если они исходят от точечного источника звука и ведут себя, следовательно, не иначе как волны, образующиеся на поверхности воды от камешка, брошенного в воду. Звуковые волны представляют собой колебания давления в упругой среде, что, впрочем, снова вполне соответствует приведенной выше аналогии, поскольку в основном колебания давления возникают под водой. Эти колебания образуют волны на поверхности, т. е. на границе раздела вода — воздух. Для образования таких волн необходимо вывести, например, путем удара из своего состояния равновесия отдельные молекулы среда, которая может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии. Причем в этом случае они выполняют периодические колебательные движения в прямом и обратном направлениях относительно их положений равновесия.
Колебания в воздухе называются звуком, распространяющимся в воздухе, а колебания в пределах твердых тел — звуков, распространяющимся в твердых телах. Для жидкостей не существует специального названия, но любой водолаз может подтвердить, что под водой также слышны шумы, которые, правда, распространяются там со скоростью больше 1400 м/с, что в несколько раз превышает скорость распространения звука в воздухе (343 м/с).
Дискретный частотный спектр звука (наверху) и непрерывный частотный спектр шума (внизу).
Ухо человека может воспринимать только тогда колебания давления воздуха, когда они изменяются в интервале от 20 до 20 000 колебаний в секунду. Число изменений колебаний в секунду называется частотой и измеряется в герцах (Гц). С возрастом, как и зрение человека максимальная частота звуковых колебаний всегда становится ниже.
Чистый тон представляет собой звук, который состоит из колебания с одной единственной частотой, и, наоборот, существует звук, состоящий из нескольких тонов. Шум можно представить как сложное колебание, образованное из волн с различными частотами. При звучании отдельные тона, образующие звук, находятся в целочисленном отношении. Причем число и интенсивность этих обертонов характерно для определенного музыкального инструмента или голоса (тембр). У шумов такие закономерности не наблюдаются (см.рис.).
Для количественного определения звука необходимо выбрать еще единицу его интенсивности: Н/м2. Наше ухо может воспринимать звуковые давления в диапазоне от 2 * 10(-5) до 20Н/м2. Поскольку этот интервал изменения воспринимаемого ухом звукового давления слишком велик и охватывает шесть порядков, то для этого случая ввели понятие с логарифмическим отношением — децибел (дБ). Уровень звука 20 Н/м соответствует 0 дБ, а 20 Н/м2 составляет 120 дБ. Последнее значение определяет также границу болевого ощущения, которая нередко превышается на рокконцертах.
Кривые порогов слышимости и болевого ощущения: I — граница болевого ощущения
Наше ухо слышит не все тона одинаковым образом. Низкие тона и особенно высокие ухо слышит хуже. Лучше всего оно воспринимает тона в диапазоне от 700 до 6000 Гц, а максимальная чувствительность соответствует примерно 4000 Гц (см.рис.). При очень низких уровнях звука низкие и высокие тона для уха теряются. Поэтому при прослушивании тихой музыки предельные высокие и низкие звуки усиливают с помощью усилителя.
Волны отражаются от препятствий, например от стен. Затем они встречаются и образу; ют так называемые стоячие волны в том случае, если их размеры находятся относительно Друг друга в целочисленном отношении.
Точечными считаются такие источники звука, у которых отношение излучаемой длины волны к их размерам очень велико. Речь здесь идет о громкоговорителях для воспроизведения низких частот. У них при диаметре мембраны 30 см излучаются звуковые колебания с длиной волны 10 м (30 Гц). Однако при этом громкоговоритель для воспроизведения высоких частот не может рассматриваться в качестве излучателя сферических волн, поскольку в этом случае, например, частоте 10 кГц соответствует длина волны 4,3 см.
Громкоговорители преобразуют электрическую энергию в энергию звуковых колебаний, в основе такого преобразования уже многие годы лежат законы электродинамики. Большинство громкоговорителей, которые используются также в описываемой акустической системе, работают как электродинамические (см. рис. а). При этом через проводник, намотанный в виде размещенной в кольцевом постоянном магнитном поле катушки, протекает переменный ток звуковой частоты.
Переменная сила, возникающая при этом, вызывает колебания с частотой тока подвижной системы. Мембрана, с помощью которой образуется звук, и подвижная катушка образуют колебательную систему, которая после возбуждения совершает колебания на резонансной частоте. Резонансная частота громкоговорителя тем выше, чем легче катушка. Эти резонансные колебания, конечно, только мешают, потому что к фактически передаваемому импульсу (звуковому тону) добавляется тон, который, например, в музыке вообще не существовал. Кроме того, частоты вблизи резонанса воспроизводятся особенно громко к, следовательно, воспроизведение звука становится также неестественным. Таким образом, резонансная частота также искажает частотную характеристику громкоговорителя.
Как и во всех отдельных компонентах электроакустической цепи передачи (к которым относятся, например, микрофон, микшерный пульт, магнитофон, проигрыватель, кассетный рекордер, усилитель), частотная характеристика по возможности должна быть линейной, т. е. громкоговоритель должен воспроизводить все частоты от 20 до 20 000 Гц. Иными словами, в диапазоне звуковых частот не должно быть выделенных частот. У громкоговорителей это не так просто реализовать по сравнению, скажем, с усилителями и особенно в области низких звуковых частот. К счастью, нормальной работе прибора способствуют следующие два обстоятельства. Во-первых, частоты ниже 40 Гц у музыкальных инструментов встречаются редко (только у больших церковных органов). Во-вторых, человек может не воспринимать довольно большие искажения на низких частотах.
Несмотря на это, все таки остается проблема ограничения резонансных колебаний до допустимых значений. Эти колебания можно ограничить различными способами: в самом громкоговорителе, в акустической системе и/или с помощью электронных средств.
Демпфирование колебаний, правда, также отрицательно сказывается на частотной характеристике в ее нижней области. Причем сильное демпфирование сдвигает нижнюю граничную частоту вверх: следовательно, более низкие звуковые частоты в этом случае воспроизводятся гораздо хуже.
Но громкоговоритель не может воспроизводить все высокие частоты звукового диапазона. У динамических громкоговорителей, представляющих для нас особый интерес, частотная характеристика снова спадает в области высоких звуковых частот. Поэтому в акустической системе устанавливают несколько громкоговорителей, которые выделяют с помощью электрических фильтров соответствующие области звуковых частот.
Акустическая система для начинающих состоит из одного динамического громкоговорителя для воспроизведения низких частот и одного Громкоговорителя с полусферической мембраной для воспроизведения высоких частот. Мембрана в последнем имеет относительно небольшие размеры, что обеспечивает большой угол излучения и хорошую импульсную характеристику прибора.
В настоящее время акустические системы в большинстве случаев выполняются в виде замкнутых корпусов. Они являются звуковой стенкой и сами по себе представляют идеальную среду для установки громкоговорителей, особенно предназначенных для воспроизведения низких частот. Почему звуковая стенка? Если мембрана громкоговорителя смещается, например, вперед, то тогда воздух впереди нее сжимается, и на задней стороне возникает разрежение.
Только при низких тонах воздух имеет достаточно времени для выравнивания зоны разрежения на задней стороне мембраны за счет уплотненного воздуха на ее передней стороне. Речь идет об акустическом коротком замыкании. Теперь становится понятным введенное понятие звуковой стенки. Дело в том, что она должна обладать такими размерами, чтобы соответствующие наиболее длинным волнам тоны не имели времени для процесса выравнивания давления звука, а большие звуковые стенки для нас, обычных потребителей, оказываются, к сожалению, не реализуемыми.
Итак, «захлопнем» звуковую стенку и прежде всего сделаем замкнутой акустическую систему. На акустическое короткое замыкание теперь можно совершенно не обращать внимание. Вместо этого воздух теперь сжимается в корпусе, и тем больше, чем меньше объем корпуса. в результате образуется воздушный демпфер для низкочастотной готовки, который повышает резонансную частоту по отношению к резонансной частоте открытого воздуха . Низкие частоты больше не излучаются. Теперь совершенно ясно, что чем больше акустическая система, тем лучше воспроизводятся басы.
В последнее время для громкоговорителей разработан специальный корпус, улучшающий воспроизведение низких частот. Описываемая конструкция акустической системы построена по этому принципу. Воздушный демпфер действует, как уже упоминалось, в качестве пружины, а колеблющееся количество воздуха в трубе представляется в виде массы (см.рис выше б). После возбуждения извне система совершает колебания с определенной резонансной частотой.
Если воздух распространяется от трубы внутрь, то там образуется избыточное давление, которое сразу же выравнивается благодаря встречному потоку. Вследствие этого внутри трубы возникает пониженное давление, которое снова всасывает воздух в трубу, и т.д. Колебание очень быстро затухает. Однако создаваемая громкоговорителем акустическая мощность этого колебания оказывается очень незначительной. Поэтому коэффициент полезного действия громкоговорителя возрастает, а его частотная характеристика улучшается в области низких частот.
Качество звучания акустической системы лишь в незначительной степени зависит от частотного разделительного фильтра. Задача разделительных фильтров состоит в том, чтобы громкоговорителям соответствовал предусмотренный для них частотный диапазон. Вместе с тем они должны быть такими, чтобы в зонах перекрытия в частотной характеристике не появлялись провалы или всплески.
Схема частотного разделительного фильтра
Описываемая акустическая система состоит из двух громкоговорителей: низкочастотной головки и головки для воспроизведения средних и высоких частот. В качестве разделительных фильтров используется соответствующая комбинация из катушек индуктивности и конденсаторов, которые один раз включены как фильтр верхних частот (для головки, воспроизводящей диапазон средних и высоких звуковых частот), а другой раз как фильтр нижних частот для низкочастотной головки.
В качестве разделительных фильтров применяются фильтры второго порядка, причем для фильтров нижних и высоких частот требуется по два элемента, а демпфирующее сопротивление в фильтре нижних частот остается неучтенным. Это сопротивление, которое включается не в каждый разделительный фильтр, служит для обеспечения удачного перехода между областью низких и средних звуковых частот.
При реализации разделительных фильтров важное значение имеет выбор применяемых элементов. Значения емкостей конденсаторов находятся в области нескольких микрофарад (мкФ-области), поэтому речь идет только об электролитических конденсаторах. Но для этого следует использовать оксидные неполярные конденсаторы для диапазона звуковых частот, поскольку через них протекает переменный ток. Конечно, еще лучше применять пленочные конденсаторы чтобы не было больших потерь.
Итак, на основе полученных небольших теоретических и гораздо больших практических знаниях можно приступить к построению акустической системы. Перед началом работы проверьте наличие всех используемых элементов, а также звукопоглощающего материала. Для изготовления корпуса акустической системы нужен хороший клей для склеивания дерева. При склеивании отдельных частей корпуса клей наносится на обе его стороны. Затем поверхности должны высохнуть в течение 20 мин.
Громкоговорители привинчивают к плате крепежными винтами. Разделительные фильтры монтируются к плате, которая закрепляется на передней панели прибора. Платы с разделительными фильтрами крепятся через дистанционные втулки, обеспечивающие надежное крепление элементов без перекосов. Необходимо обращать внимание на то, чтобы воздух не проникал в стыки корпуса. Поэтому кромки корпуса должны быть дополнительно заполнены герметизирующим составом.
Конструкция корпуса АС. 1- демпфирующая вата, 2 — кольцо жесткости
В акустической системе используются соединительные зажимы для громкоговорителей (динамиков), которые гораздо надежнее, чем штекерные соединения. Внутри корпуса прибора перед его окончательной сборкой прокладывают звукопоглощающий материал.
Для выполнения работ по дереву требуется соответствующий инструмент.
Вы должны иметь:
- циркуль,
- карандаш,
- линейку,
- ножовку с очень узким полотном,
- лобзик,
- крестообразную и обычную отвертки,
- сверлильный станок с набором сверл,
- напильники для дерева,
- наждачную бумагу,
- клей для склеивания дерева,
- струбцины,
- лак для лакирования,
- лессирующий лак или шпон.
Древесно-стружечные плиты должны быть изготовлены из крепкого материала с высокой степенью сжатия толщиной 19 мм. Внимание: для жилых помещений разрешается только эмульсионный класс Е1 (из-за отсутствия формальдегида)! Кольцо жесткости (см.рис.) требуется для предотвращения резонансов корпуса. Если отдельные элементы корпуса вы будете вырезать самостоятельно, то это следует делать с большой осторожностью. Необходимо обеспечить абсолютную герметичность всех стыков корпуса, а в случае его неровных краев этого добиться весьма трудно, даже если после склеивания все стыки дополнительно уплотнить герметизирующим составом.
Динамик для воспроизведения высоких частот монтируется на передней панели акустической системы. То же самое относится к трубе для усиления низких частот, которая отрезается до установки длиной до 5 см. Динамик для воспроизведения низких частот можно установить на передней или задней панели. Если принято решение об установке Низкочастотной головки на передней панели, то тогда необходимо выфрезовать в панели круговой паз в соответствии с выпуклостью на шасси громкоговорителя. Соединительные зажимы закрепляются снаружи на задней панели прибора.
Склеивание корпуса акустической системы целесообразно начинать с задней стенки и кольца жесткости. Клей должен сохнуть примерно 20 мин. Для обеспечения надежного склеивания поверхностей корпуса имеются специальные зажимные устройства. В случае их отсутствия для этой цели можно использовать также любые тяжелые предметы. Помните, что при склеивании клей всегда наносится на обе склеиваемые поверхности.
Когда стенки корпуса до передней панели склеите, необходимо все места склеивания тщательно заделать герметизирующим составом изнутри. Загерметизировать следует и места присоединения динамиков к корпусу прибора, а также крепления соединительных зажимов.
Разделительные фильтры можно смонтировать на отдельных платах и запаять. В местах их присоединения должны быть предусмотрены специальные штифты для припаивания. Лучше всего установить разделительные фильтрм вблизи шасси обоих динамиков. В этом случае длина присоединительных проводов оказывается минимальной. Безусловно следует обращать особое внимание на правильную полярность включения динамиков, элементов разделительных фильтров и соединительных зажимов. Неправильная полярность приводит к искажению звука.
После подсоединения проводов от разделительных фильтров к соединительным зажимам в корпусе укладывается демпфирующий материал. Затем происходит предварительное испытание корпуса акустической системы. Для этого устанавливают в корпусе переднюю панель, но пока еще ее не приклеивают. После проверки, если все в порядке, приклеивают и ее.
Теперь необходимо проверить правильность подключения полярности громкоговорителей (динамиков) к выходу усилителя, т. е. в режиме «МОНО» мембраны динамиков должны колебаться одновременно наружу и внутрь. Для этого нужно настроить приемник в положение между двумя работающими радиостанциями. Если возникающий при этом шум воспринимается от области, расположенной в середине между корпусами, они подключены в правильной полярности. Если кажется, что шум приходит как будто из помещения, то следует изменить полярность подводящих проводов у одного из громкоговорителей.
Технические характеристики акустической системы
Номинальная допустимая нагрузка — 50 Вт
Музыкальная допускаемая нагрузка — 60 Вт
Полное сопротивление — 8 Ом
Диапазон воспроизводимых частот — от 20 до 22 000 Гц
Среднее характеристическое звуковое давление — 86 дБ
Объём нетто — 86 л.
Х.Крибель. «Схемы любительских электронных устройств»
П О П У Л Я Р Н О Е:
- 3D программа для работы с электрическими схемами
- Настольная лампа из CD дисков
- Бесплатная программа для создания сайтов
ElectroM 3D — Бесплатная программа для рисования, расчета и отображения в 3D электрических схем.
ElectroM 3D — простая бесплатная программа для начинающих радиолюбителей. Ранее мы рассматривали похожую программу — Начала Электроники. ElectroM 3D более простая программа. В ней можно создавать простейшие электрические схемы и наглядно посмотреть как они будут работать. В схеме можно использовать батарейку, выключатель, лампочки, реостаты, диоды и т.д. Все Ваши эксперименты можно наблюдать в красиво сделанным трехмерном режиме!
Подробнее…
Простая настольная лампа для работы за компьютером своими руками
Простую настольную лампу для работы за компьютером или ноутбуком в тёмное время суток можно легко сделать из старых ненужных CD, DVD дисков.
Работая перед монитором в темноте Ваши глаза напряжены и подвержены сильным нагрузкам, поэтому необходимо иметь подсветку рабочего места, особенно клавиатуры. Подробнее…
CMS X-FS Free — Это бесплатная система для управления Вашим сайтом.
Тем, кто хочет создать свой первый сайт бесплатно. Данная система предназначена быстрого и легкого создания сайта для новичков!
Подходит для разработки, как персональных сайтов, так и для создания сайта визитки о фирме или организации. Благодаря подробной инструкции и подсказкам, с установкой и работой справиться даже самый неподготовленный пользователь.
Подробнее…
>>
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:
Популярность: 4 985 просм.
www.mastervintik.ru
Расчет фильтров трехполосных громкоговорителей — Основы акустики
С целью снижения интермодуляционных искажений при звуковоспроизведении громкоговорители Hi-Fi систем составляют из низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных динамических головок. Их подключают к выходам усилителей через разделительные фильтры, представляющие собой комбинации LC фильтров нижних и верхних частот.
Ниже приведена методика расчета трехполосного разделительного фильтра по наиболее распространенной схеме.
Частотная характеристика разделительного фильтра трехполосного громкоговорителя в общем виде показана на рис. 1. Здесь: N — относительный уровень напряжения на звуковых катушках головок: fн и fв — нижняя и верхняя граничные частоты воспроизводимой громкоговорителем полосы; fр1 и fр2 — частоты раздела.
В идеальном случае выходная мощность на частотах раздела должна распределяться поровну между двумя головками. Это условие выполняется, если на частоте раздела относительный уровень напряжения, поступающего на соответствующую головку, снижается на 3 дБ по сравнению с уровнем в средней части ее рабочей полосы частот.
Частоты раздела следует выбирать вне области наибольшей чувствительности уха (1… 3 кГц). При невыполнении этого условия, из-за разности фаз колебаний, излучаемых двумя головками на частоте раздела одновременно, может быть заметно «раздвоение» звука. Первая частота раздела обычно лежит в интервале частот 400… 800 Гц, а вторая — 4… 6 кГц. При этом низкочастотная головка будет воспроизводить частоты в диапазоне fн…fp1. среднечастотная — в диапазоне fp1… fр2 и высокочастотная — в диапазоне fр2…fв.
Один из распространенных вариантов электрической принципиальной схемы трехполосного громкоговорителя приведен на рис. 2. Здесь: B1 — низкочастотная динамическая головка, подключенная к выходу усилителя через фильтр нижних частот L1C1; В2 — среднечастотная головка, соединенная с выходом усилителя через полосовой фильтр, образованный фильтрами верхних частот C2L3 и нижних частот L2C3. На высокочастотную головку В3 сигнал подается через фильтры верхних частот C2L3 и C4L4.
Расчет емкостей конденсаторов и индуктивностей катушек производят исходя из номинального сопротивления головок громкоговорителя. Поскольку номинальные сопротивления головок и номинальные емкости конденсаторов образуют ряды дискретных значений, а частоты раздела могут варьироваться в широких пределах, то расчет удобно производить в такой последовательности. Задавшись номинальным сопротивлением головок, подбирают емкости конденсаторов из ряда номинальных емкостей (или суммарную емкость нескольких конденсаторов из этого ряда) такими, чтобы получившаяся частота раздела попадала в указанные выше частотные интервалы.
| Тип конденсатора | Емкость, мкФ |
| МБМ | 0,6 |
| МБГО, МВГП | 1; 2; 4; 10 |
| МБГП | 15; 26 |
| МБГО | 20; 30 |
{mospagebreak}Емкости конденсаторов фильтров С1…С4 для различных сопротивлений головок и соответствующие значения частот раздела приведены в табл 2.
| Zг,0м | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 6.5 | 8.0 | 12,5 | 15 |
| С1,C2, мкф | 40 | 30 | 30 | 20 | 20 | 15 | |
| fp1, Гц | 700 | 840 | 790 | 580 | 700 | — | 520 |
| С3,С4, мкф | 5 | 5 | 4 | 4 | 3 | 2 | 1,5 |
| fр2,кГц | 5,8 | 5,2 | 5 | 4,4 | 4,8 | 4,6 | 5,4 |
Легко видеть, что все значения емкостей могут быть либо непосредственно взяты из номинального ряда емкостей. либо получены параллельным соединением не более чем двух конденсаторов (см. табл. 1).
После того как емкости конденсаторов выбраны, определяют индуктивности катушек в миллигенри по формулам:
В обеих формулах: Zг-в омах; fp1, fр2 — в герцах.
Поскольку полное сопротивление головки является частотнозависимой величиной, для расчета обычно принимают указанное в паспорте головки номинальное сопротивление Zг, оно соответствует минимальному значению полного сопротивления головки в диапазоне частот выше частоты основного резонанса до верхней граничной частоты рабочей полосы. При этом надо иметь в виду, что фактическое номинальное сопротивление различных образцов головок одного и того же типа может отличаться от паспортного значения на ±20%.
В некоторых случаях радиолюбителям приходится использовать в качестве высокочастотных головок имеющиеся динамические головки с номинальным сопротивлением, отличающимся от номинальных сопротивлений низкочастотной и высокочастотной головок. При этом согласование сопротивлений осуществляют, подключая высокочастотную головку В3 и конденсатор С4 к различным выводам катушки L4 (рис. 2), т. е. эта катушка фильтра играет одновременно роль согласующего автотрансформатора. Катушки можно намотать на круглых деревянных, пластмассовых или картонных каркасах с щечками из гетинакса. Нижнюю щечку следует сделать квадратной; так ее удобно крепить к основанию — гетинаксовой плате, на которой крепят конденсаторы и катушки. Плату крепят шурупами ко дну ящика громкоговорителя. Во избежание дополнительных нелинейных искажений катушки должны выполняться без сердечников из магнитных материалов.
Пример расчета фильтра.
В качестве низкочастотной головки громкоговорителя используется динамическая головка 6ГД-2, номинальное сопротивление которой Zг=8 Ом. в качестве среднечастотной — 4ГД-4 с таким же значением Zг и в качестве высокочастотной — ЗГД-15, для которой Zг=6,5 Ом. Согласно табл. 2 при Zг=8 Ом и емкости С1=С2=20 мкф fp1=700 Гц, а при емкости С3=С4=3 мкф fр2=4,8 кГц. В фильтре можно применить конденсаторы МБГО со стандартными емкостями (С3 и С4 составляют из двух конденсаторов).
По приведенным выше формулам находим: L1=L3=2,56 мГ; L2=L4=0,375 мГ (для автотрансформатора L4 — это значение индуктивности между выводами 1-3).
Коэффициент трансформации автотрансформатора
На рис. 3 показана зависимость уровня напряжения на звуковых катушках головок от частоты для трехполосной системы, соответствующей примеру расчета. Амплитудно-частотные характеристики низкочастотной, среднечастотной и высокочастотной областей фильтра обозначены соответственно НЧ, СЧ и ВЧ. На частотах раздела затухание фильтра равно 3,5 дБ (при рекомендуемом затухании 3 дБ).
Отклонение объясняется отличием полных сопротивлений головок и емкостей конденсаторов от заданных (номинальных) значений и индуктивностей катушек от полученных расчетом. Крутизна спада кривых НЧ и СЧ составляет 9 дБ на октаву и кривой ВЧ — 11 дБ на октаву. Кривая ВЧ соответствует несогласованному включению громкоговорителя 1 ГД-3 (в точки 1-3). Как видно, в этом случае фильтр вносит дополнительные частотные искажения.
Примечание от авторов:
В приводимой методике расчета принято, что среднее звуковое давление при одной и той же подводимой электрической мощности для всех головок имеет примерно одинаковое значение. Вели же звуковое давление, создаваемое какой-либо головкой, заметно больше, то для выравнивания частотной характеристики громкоговорителя по звуковому давлению эту головку рекомендуется подключать к фильтру через делитель напряжения, входное сопротивление которого должно быть равно принятому при расчете номинальному сопротивлению головок.
РАДИО N 9, 1977 г., с.37-38 E. ФРОЛОВ, г. Москва
baseacoustica.ru
Разделительные фильтры для акустических систем
Следует отметить, что диффузорные громкоговорители без внешнего акустического оформления (так называемые головки громкоговорителей) по причинам, излагаемым ниже, нуждаются во внешних оформлениях, совместно с которыми, а Также с такими пассивными элементами, как трансформаторы, разделительные фильтры, аттенюаторы, образуют акустические излучающие системы. Последние обычно и называют громкоговорителями или акустическими системами. Для озвучания и звукоусиления применяют групповые излучатели — звуковые колонки. [c.110]Проиллюстрируем перерасчет на примере. Предположим, что выбранная для акустической системы низкочастотная головка имеет максимальную шумовую мощность 50 Вт, номинальное электрическое сопротивление 4 Ом и уровень характеристической чувствительности 86 дБ/м. При включении через разделительный фильтр чувствительность головки понизится, как минимум, на 1 дБ и будет равна 85 дБ/м. Предположим далее, что среднечастотная головка имеет максимальную шумовую мощность 5 Вт, уровень характеристической чувствительности 92 дБ/м и номинальное электрическое сопротивление 8 Ом. Разница в чувствительности составляет 7 дБ (2,24 раза) по звуковому давлению или (2,242 == 5 р з) по мощности. Таким образом, максимальная шумовая мощность среднечастотной головки, [c.156]
Следует указать на одну особенность построения схем разделительных фильтров. Совсем необязательно, чтобы все головки в аку-стической системе имели разделительные фильтры одного порядка. Например, высокочастотные головки обычно включают через фильтр третьего порядка, имеющий максимальное затухание, что обеспечивает требуемое ослабление компонентов сигнала, совпадающих с частотой резонанса, и предохраняет головку от перегрузки. Кроме того, частотные характер ристики по звуковому давлению головок громкоговорителей далеки по своему виду от прямой линии, и потому для получения желаемой частоты разделения иногда приходится применять разделительные фильтры, рассчитанные на более низкую частоту. Такую настройку акустических систем можно прово дить только в специальных условиях — в заглушенных звукомерных камерах с помощью специальной измерительной аппаратуры. [c.157]
Следует отметить, что диффузорные громкоговорители без оформления (так называемые головки) по причинам, излагаемым ниже, нуждаются во внешних оформлениях , совместно с которыми, а также с такими пассивными элементами, как трансформаторы, разделительные фильтры, регуляторы громкости и тембра, образуют акустические излучающие системы. Последние обычно называются громкоговорителями или акустическими системами, или, как частный случай — применяемые для озвучения и звукоусиления звуковые колонки. Стандартом ГОСТ 16122—70 Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний и измерений установлены определения характеристик громкоговорителей и терминов, к ним относящимся, наиболее употребительные из которых мы приведем ниже. [c.143]
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ В АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ [c.64]
РАСЧЕТ ПАССИВНЫХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ В АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ [c.83]
Дальнейшим этапом развития акустической техники Н1—р1 по-видимому, должен быть переход от обычных акустических систем, состоящих из громкоговорителей, корпуса и разделительных фильтров, к адаптивным системам звуковоспроизведения, под которыми понимаются не только акустические системы, но и помещение прослушивания (рассматриваемое как составной элемент системы, вносящий свои искажения в воспроизводимый сигнал), и многофункциональный звуковой процессор. Такой процессор дол- [c.161]
В блоках СЧ и ВЧ установлены разделительные фильтры. На задней стенке блока НЧ расположены разъемы для подключения блоков СЧ и ВЧ и соединительный шнур для подключения акустической системы к усилительному устройству. [c.73]
Если в акустической системе используется несколько громкоговорителей, требуется разделительный фильтр, чтобы громкоговорители получали сигналы только в том диапазоне частот, для которого они предназначены. Например, низкочастотный громкоговоритель излучает частоты до 500—750 Гц, среднечастотный— от 500 до 5000 Гц и высокочастотный — от 5000 Гц [c.189]
Существуют два типа разделительных фильтров — один с приблизительно постоянным сопротивлением, а другой — с постоянным сопротивлением. Выбор фильтра зависит от крутизны спада. Так, для акустической системы с двумя громкоговорителями на рис. 6.8, 6.9 и 6.10 приведены схемы фильтров с крутизной спада 6, 12 и 18 дБ соответственно (иногда их называют фильтрами, состоящими из четверти звена, половины звена или полного звена) причем могут использоваться схемы с последо- [c.190]
Следует учитывать, что катушки индуктивности обладают распределенной емкостью и сопротивлением, поэтому часть мощности теряется, но эти потери невелики, если используется провод соответствующего диаметра. Разделительный фильтр видоизменяет электрическую эквивалентную схему акустической системы, к которой подключен усилитель, и демпфирование благодаря малому сопротивлению усилителя будет меньше для каждого громкоговорителя из-за наличия активных и реактивных элементов разделительного фильтра. [c.194]
Для улучшения регулировки акустических систем было испытано много различных конструкций, в том числе со встроенным в акустическую систему усилителем мощности, что позволяло использовать короткий кабель с малым сопротивлением для соединения усилителя с громкоговорителем, В этом случае усилитель подает сигнал непосредственно на низкочастотный громкоговоритель, а разделительный фильтр, распределяющий полосы воспроизводимых частот для средне- и высокочастотного громкоговорителей, расположен перед выходом усилителя. Иногда применяется отдельный усилитель для каждого громкоговорителя, Ко времени издания настоящей книги (1975 г.) выпускались акустические системы со встроенным усилителем для низкочастотного громкоговорителя. Похоже, что возобновился интерес к расширению низкочастотного диапазона больших и даже малогабаритных акустических систем. [c.204]
Акустические системы (АС) представляют собой совокупность специально подобранных по частотным и другим свойствам электродинамических головок громкоговорителей диффузорного типа, заключенных в общий корпус с определенными акустическими параметрами. Каждая из головок охватывает определенную зону звукового диапазона напряжение питания подается на головки (или их группы) через разделительные электрические фильтры, установленные в корпусе АС. [c.100]
| Рис. 6.12. Анализ разделительного фильтра акустической системы типа А8-9530 фирмы Хэткит (см. текст) а — НЧ-характеристика б — СЧ-ха-рактеристика в — ВЧ-характеристика г — общая частотная характеристика |  |
| Рис. 6.13. Полная схема разделительного фильтра акустической системы А8-9530 фирмы Хэткит |  |
Металлический диффузор низкочастотной головки выполнен в виде конуса из пористого никеля с пористостью 98 % и заклеен снаружи алюминиевой фольгой для придания ему воздухонепроницаемости. При диаметре головки 300 мм масса подвижной системы не превышает 45 г, что позволяет обеспечить уровень характеристической чувствительности 92 дБ/м»1/ — С учетом неизбежных потерь в разделительном фильтре характеристическая чувствительность перечисленных выше акустических систем Электроника составляет 90дБ/м»1/Вт. Среднечастотная головка имеет куполообразный алюминиевый диффузор, а диафрагма высокочастотной головки изготовлена также из алюминиевого сплава в виде кольца. Поскольку эти акустические системы способны развивать большое звуковое давление при высоком качестве звучания, то их можно с успехом применять не только в быту, но и во дворцах культуры, клубах, на дискотеках и т. п. [c.139]
Теперь об энергетических возможностях применения головок громкоговорителей в акустической системе. Пo кoлIiкy разделительный фильтр разделяет входное напряжение вещательного сигнала, поступающего на вход акустической системы, между несколькими головками, имеющими различные полосы рабочих частот, то совершенно очевидно, на головки будет поступать разная электрическая мощность. Вещательный сигнал (музыка, речь), изменяясь по случайному закону, имеет специфический характер распределения мощности по спектру частот. Причем характер зависимости определяется в известной степени формой музыкального произведения. По этим причинам методом статистических исследований была получена кривая распределения мощности вещательного сигнала, которую реализует специально разработанный фильтр. [c.155]
Перейдем к расчету элементов разделительного фильтра. На рис. 6.31, а приведена схема разделительного фильтра первого порядка для двухполосной акустической системы. Элементы такого разделительного фильтра рассчиты ваются по следующим формулам Ь = ном (2л/р) С = 1/(2я/р/ ном), где /р — частота разделения в герцах, ном номинальное электрическое сопротивление соответствующей го- [c.156]
В качестве примера акустических систем бытовой аппаратуры приведем систему (десятиваттной малогабаритной акустической системы) ЮМАСч (рис. 6.23). Она состоит из деревянного корпуса внутренним объемом 18 л, заполненного ватой (для демпфирования нежелательных резонансов объема воздуха внутри корпуса). На передней стенке корпуса установлены низкочастотный громкоговоритель 10ГД-30 и высокочастотный громкоговоритель ЗГД-31. Оба они включены через упрощенный разделительный фильтр. Частота деления 3500—4500 Гц. Основные параметры акустической системы приведены в табл. 6.9. [c.173]
Электрическая задержка требует усложнения разделительных фильтров или оптимизации фильтров на ЭВМ, а пространственная акустическая задержка требует применения специальной конструкции корпуса АС — как это сделано, например, в отечественной акустической системе 100АС-003 (см. гл. 6). [c.76]
На рис. 3,24 дана схема рассчитанных этим способом разделительных фильтров трехполосной акустической системы ЮОАС-ООЗ. [c.98]
АСЭ-2 — широкополосная электростатическая система, двухполосная, состоящая из шести низкочастотных пластин размером 650×120 мм и двух трехсекционных высокочастотных пластин размером 320X190 мм. В АС имеется встроенный блок с поляризатором, разделительными фильтрами и согласующими трансформаторами. Акустическая система имеет следующие параметры диапазон воспроизводимых частот 45… 30000 Гц, номинальное среднее 156 [c.156]
Трехполосная акустическая система КЕР-105М, выпускаемая английской фирмой КЕР изображена на рнс. 6.2,а. В системе применены разделительные фильтры, оптимизированные на ЭВМ. [c.158]
Построение разделительного фильтра для трехзвенной акустической системы А8-9530 фирмы Хэткит (Heathkit) дано на рис. 6.12 вместе с частичными и общей частотными характеристиками. [c.191]
Другой тип громкоговорителя (фирмы Тэнной — Таппоу) представляет собой рупорный высокочастотный излучатель, концентрпчески расположенный в основном диффузоре. Основной диффузор воспроизводит низкие и средние частоты. Два громкоговорителя соединены посредством разделительного фильтра. На задней панели акустической системы имеются регуляторы для регулировки спада ВЧ-характеристики и энергии, подаваемой на высокочастотный громкоговоритель. [c.195]
| Рис. 6.15. Внутренний вид акустической системы типа Отп1 Мк II фирмы Ректавокс , показывающий расположение НЧ и ВЧ-громкоговорителей, трубу, соединенную с отверстием корпуса, и внизу — разделительный фильтр |  |
mash-xxl.info
0 thoughts on “Разделительные фильтры для самодельных акустических систем – Разделительные фильтры в акустических системах, изготовление акустики hificomponents”