Многополосные акустические системы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Высокие требования, предъявляемые к современным громкоговорителям, можно удовлетворить лишь с помощью многополосных акустических систем с двумя, тремя или более динамическими головками, каждая из которых воспроизводит только соответствующую часть спектра подводимого к громкоговорителю широкополосного сигнала. В зависимости от числа полос воспроизведения акустические системы могут быть двух-, трехполосными и т. д. Наибольшее распространение в любительской практике получили двух- и трехполосные акустические системы. Акустические системы с большим числом полос используются профессионалами.

Неотъемлемой частью любой многополосной акустической системы являются разделительные фильтры, обеспечивающие подведение к каждой динамической головке только тех частот сигнала, для воспроизведения которых она предназначена. Общее число фильтров равно числу головок. В зависимости от полосы частот, для воспроизведения которых предназначена головка, различают низко-, средне- и высокочастотные динамические головки. Рекомендуемые значения граничных частот разделительных фильтров 500 Гц, 1, 2, 3, 4, 8 кГц.

Выбор значений граничных частот разделения полос зависит от частотных свойств динамических головок и значений их номинальной мощности. На рис. 1 приведены кривые мощностей низко-, средне- и высокочастотных головок в зависимости от граничной частоты разделения полос по отношению к мощности широкополосной головки, способной воспроизвести мощность, равную выходной мощности УНЧ, для совместной работы с которым предназначена многополосная акустическая система. Штриховой линией обозначена мощность высокочастотной головки трехполосной системы.

Рис.1

Как видно из рис. 1, при высокой частоте границы разделения полос (2- 4 кГц) мощность головки низкой частоты должна быть равна мощности широкополосной головки, тогда как мощность высокочастотной головки двухполосной системы и среднечастотной трехполосной системы может составлять всего от 25 до 15%. При низкой частоте раздела мощности головок низкой и средней частоты (или высокой) должны составлять соответственно 82 и 60% от мощности широкополосной головки.

Теоретически, применительно к стандартным звуковым программам, мощность головок средней и высокой частоты можно было бы уменьшить в 1,5-2 раза по сравнению с данными рис. 1. Но делать этого не следует, так как необходимо иметь запас номинальной мощности головок на случай работы УНЧ с перегрузкой или его самовозбуждения. Если этого не сделать, то возможен выход высоко- и среднечастотных головок из строя.

Двухполосные разделительные фильтры

На рис. 2 приведены принципиальные схемы наиболее простых разделительных однозвенных (а) и двузвенных (б) фильтров, а также дана их амплитудно-частотная характеристика при пооктавном изменении частоты сигнала (в). Однозвенные фильтры содержат по одному конденсатору и катушке индуктивности, обеспечивая крутизну ослабления за частотой разделения 6 дБ/окт, т. е. при каждом увеличении частоты сигнала вдвое относительно частоты разделения происходит ослабление сигнала на 6 дБ (в 4 раза по мощности).

Рис.2

Двухзвенные фильтры содержат два конденсатора и две катушки индуктивности различных номиналов, как доказано на рис. 2,б. Они сложнее однозвенных, зато обеспечивают вдвое большую крутизну характеристики ослабления за частотой разделения -12 дБ/окт. Различие характеристик этих фильтров видно на рис. 2,в.

В зависимости от номинальных значений сопротивлений динамических головок R, частоты разделения полос F емкости конденсаторов С и индуктивностей катушек L могут быть определены по известным формулам:

где С-емкость конденсатора, Ф; L-индуктивность катушки, Гн; F-частота разделения полос, Гц; R-сопротивление звуковой катушки головки, Ом.

При расчете параметров элементов однозвенных разделительных фильтров по схеме рис. 2,а удобно пользоваться данными номограммы, приведенной на рис.3,а, где представлены зависимости индуктивностей катушек и емкостей конденсаторов от частоты разделения полос и сопротивления звуковых катушек динамических головок (4, в и 16 Ом). Если известны размеры каркаса катушки и объем намотки, количество витков можно вычислить по формуле, в которой учтены размеры, указанные на рис. 3,б:

где n-число витков обмотки; Z-индуктивность катушки, Гн; d-средний диаметр катушки, см; b-ширина обмотки, см; с-средняя толщина обмотки, см.

Данными рис. 3,а, б можно пользоваться и при расчете разделительных фильтров с двумя звеньями (см. рис. 2,б). В этом случае емкость конденсаторов уменьшается, а индуктивность увеличивается в 2 раза, что привадит к увеличению числа витков обмотки в 1,4 раза.

При изготовлении элементов разделительных фильтров следует иметь в виду следующее. Конденсаторы должны быть неполярными, т. е. неэлектролитическими. Это могут быть бумажные, металло-бумажные или керамические конденсаторы. Если нет конденсатора требуемой емкости, то его можно составить из нескольких конденсаторов меньшей емкости, подобрав их количество таким образом, чтобы суммарная емкость была равна требуемому значению. Рекомендуется применять конденсаторы, имеющие разброс емкости не более ±10% от номинального значения.

Рис.3

Намотку катушек индуктивности следует вести по возможности более толстым проводом марки ПЭВ-2, чтобы активные потери мощности сигнала в разделительных фильтрах были минимальными. В среднем намотка ведется проводом диаметром от 0,5 до 1 мм, причем чем больше подводимая мощность, тем толще должен быть провод. Это является большим недостатком многополосных акустических систем - в громоздких разделительных фильтрах теряется от 10 до 25% мощности, подводимой к громкоговорителю. В этом отношении у электроакустических систем с многополосным УНЧ явные преимущества.

Двухполосный фильтр для... одиночной головки

Пусть читатель не думает, что допущена опечатка. Все правильно. Речь идет о регулируемом фильтре, предназначенном для подчеркивания нижних и верхних частот в громкоговорителе, содержащем лишь одну динамическую головку.

Рис.4

Его принципиальная схема приведена на рис. 4,а, амплитудно-частотная характеристика - на рис. 4,b. С помощью переменного резистора R1 можно регулировать ослабление сигнала на средней частоте около 1 кГцдо уровня -16 дБ относительно частот 0,1 и 10 кГц. Принцип действия фильтра основан на использования последовательного резонансного контура, состоящего из катушки индуктивности L1 на 1 мГн и двух последовательно соединенных электролитических конденсаторов С1 и С2 по 50 мкФ каждый. Встречное включение конденсаторов позволяет .использовать два электролитических конденсатора как один неполярный. Переменный резистор шунтирует резонансный контур, тем самым влияя на амплитудно-частотную характеристику фильтра в целом.

Регулируемый фильтр, включенный между громкоговорителем с одной широкополосной головкой Гр1 сопротивлением 8 Ом и УНЧ, способствует значительному улучшению качества звучания громкоговорителя при работе с малым уровнем подводимой мощности. Фильтр как бы учитывает физиологическую особенность уха человека снижать свою чувствительность на нижних и верхних частотах по сравнению со средними по мере уменьшения громкости звучания. Очевидно, что фильтр по схеме рис. 4,а наиболее подходящий для несложных электроакустических устройств, не имеющих эффективных регулировок громкости и тембра.

Трехполосные разделительные фильтры

Принципиальная схема наиболее простого трехполосного двузвенного разделительного фильтра и его амплитудно-частотная характеристика приведены на рис. 5,а и б. Частоты разделения составляют соответственно 750 Гц (между нижними и средними) и 7 кГц(между средними и верхними). Крутизна спадов амплитудно-частотных характеристик за пределами полос пропускания -12дБ/окт. В зависимости от выбора емкостей конденсаторов и индуктивностей катушек фильтр может работать с низко-, средне- и высокочастотными головками, имеющими сопротивление звуковых катушек 4, 8 и 16 Ом. При этом в одной установке можно применять головки только с одинаковым сопротивлением.

Рис.5

При изготовлении трехполосного разделительного фильтра по схеме рис. 5,а данные о катушках индуктивности и конденсаторах берут из табл. 1. Подбирая конденсаторы и изготавливая катушки, следует ориентироваться на рекомендации, данные при описании двухполосных разделительных фильтров, а также пользоваться номограммой и чертежом, приведенными на рис. 3,а,б.

Как показывает радиолюбительская практика, применение двух- и трехполосных акустических систем, снабженных простейшими разделительными фильтрами, значительно улучшает качество звучания по сравнению с громкоговорителями использующими лишь одну широкополосную головку. В то же время наиболее полное использование возможностей многополосных систем требует специального акустического оформления головок и коррекции их характеристик.

Таблица 1

Литература

1. В.Васильев. Зарубежные радиолюбительские конструкции. М.Радио и связь. 1982

Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Шум бактерии 28.04.2022 Команда ученого Фарбода Алиджани из Делфтского технологического университета уловила шум, который издают бактерии, при первоначальном исследовании основ физической механики графена. Графен - это форма углерода, состоящая из одного слоя атомов, также известная как чудо-материал. Он очень прочный, с хорошими электрическими и механическими свойствами, а также чрезвычайно чувствителен к внешним силам. Эта анимация показывает, как графеновый барабан может воспроизводить звуки бактерий. Звук прекращается, когда бактерия уничтожается антибиотиком. Когда одна бактерия прилипает к поверхности графенового барабана, она генерирует случайные колебания с амплитудой всего в несколько нанометров, которые можно было бы обнаружить. Ученые смогли слышать звук единственной бактерии! Чтобы понять, насколько крохотны эти удары жгутика по графену, стоит сказать, что они как минимум в 10 миллиардов раз меньше, чем удар боксера при достижении боксерской груши. Тем не менее, эти наноразмерные биты можно преобразовать в звуковые дорожки и прослушать - и как же это круто. Ученые утверждают, что данное исследование имеет огромное значение для выявления устойчивости к антибиотикам. При этом результаты эксперимента были однозначными: если бактерии были устойчивы к антибиотику, колебания просто продолжались на том же уровне. Когда бактерии были восприимчивы к препарату, колебания уменьшались до одного-двух часов, но затем они полностью исчезали. Благодаря высокой чувствительности графеновых барабанов это явление можно обнаружить, используя всего одну ячейку. "В будущем мы стремимся оптимизировать нашу платформу чувствительности одноклеточных графеновых антибиотиков и проверить ее на различных патогенных образцах. Так что в конечном итоге его можно будет использовать в качестве эффективного диагностического инструментария для быстрого выявления устойчивости к антибиотикам в клинической практике", - отметили ученые.

Другие интересные новости:

▪ Водоем под пленкой

▪ 6-дюймовый 720р смартфон Lava Magnum X604

▪ ДНК и французская кулинария

▪ Сверхтонкий DVD-привод Samsung для планшетов на Android

▪ От дрожи в руках

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструмент электрика. Подборка статей

▪ статья К вящей славе Божией. Крылатое выражение

▪ статья Когда состоялась первая забастовка? Подробный ответ

▪ статья Простой частотомер. Радио - начинающим

▪ статья Беглый светодиодный огонь (вариант 3). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Банка из-под газировки оживает. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026