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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Механические стражи для защиты от нападений диких животных 04.10.2023 В Японии введены необычные меры по обеспечению безопасности пожилых граждан от нападений медведей - в действие вступили механические волки, известные как Monster Wolf. Изначально созданные для устрашения диких животных на сельскохозяйственных угодьях, эти ужасающие роботы-волки теперь применяются для предотвращения нападений медведей на людей. Согласно данным производителя Monster Wolf, первое применение этих механических волков было зафиксировано в Японии осенью 2020 года после ряда нападений медведей на пожилых жителей. На последнем этапе местные власти по всей стране активно закупают этих роботов из-за растущей угрозы нападений медведей. Эта необычная инициатива объясняется массовым оттоком молодежи из сельских районов, что оставляет пожилых граждан без должной защиты и приводит к опустошению городов. Профессор Токийского университета сельского хозяйства и технологий Синсуке Койке указывает, что угодья, ранее служившие буферами между медведями и людьми, исчезают, что позволяет медведям приближаться к населенным местам и делает их менее робкими перед людьми. В регионе Хоккайдо, где обитают бурые медведи, было зафиксировано более 150 нападений медведей за последние 60 лет. Только в 2021 году произошли четыре смертельных нападения и более 10 ранений, что сделало этот год одним из самых опасных в регионе. Несмотря на странность использования роботов-волов, они оказались достаточно эффективным средством.

Другие интересные новости:

▪ Передача сообщения при помощи электронной телепатии

▪ LG KiZON - носимое электронное устройство для ребенка

▪ Младенцы плачут на родном языке

▪ Новый источник космических лучей

▪ Музыка Моцарта поможет уменьшить приступы эпилепсии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Измерительная техника. Подборка статей

▪ статья Гораций. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему мы не чувствуем вращения Земли? Подробный ответ

▪ статья Червячное колесо на токарном станке. Домашняя мастерская

▪ статья Индикатор размаха напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автомобильное зарядное устройство для сотового телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025