Двухполосный громкоговоритель с лабиринтом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

В статье предложена конструкция громкоговорителя с импортными головками Tonsil и SEAS. Акустическое оформление - закрытый ящик с лабиринтом, заполненным синтепоном.

На протяжении уже многих десятилетий главным вопросом при конструировании АС остается вопрос - как получить хорошее воспроизведение басов, не слишком увеличивая размеры АС и не используя очень дорогих головок? Под хорошим воспроизведением имеют в виду низкую граничную частоту, высокую отдачу и отсутствие "бубнения", т. е. низкую добротность основного резонанса. В статье изложен вариант решения этого вопроса, хотя ничего принципиально нового не изобретено, просто по-новому расставлены акценты. Использованные технические решения описаны в книге Алдошиной И. А. и Войшвилло А. Г. "Высококачественные акустические системы и излучатели" (М.: Радио и связь, 1985).

Упомянутая здесь требуемая низкая добротность основного резонанса громкоговорителя сразу же исключает такие типы акустического оформления, как фазоинвертор и другие варианты акустических резонаторов. Такие типы оформления, как рупор и трансмиссионная линия, не будем рассматривать ввиду их плохой предсказуемости, сложности расчета, да и немалых размеров. Остается простое решение - закрытый ящик. Принято считать, что оптимальная добротность основного низкочастотного резонанса закрытого ящика составляет 0,707, хотя кое-где и были высказаны мнения, что для высококачественного звуковоспроизведения величина добротности не должна превышать 0,5. Действительно, из курса физики известно, что передаточные характеристики RLC-звена при добротности менее 0,5 становятся апериодическими.

На рис. 1 изображены теоретические зависимости акустического давления от частоты для динамической головки, работающей в поршневом режиме в оформлении типа закрытый ящик.

Кривая 1 АЧХ соответствует добротности, равной 0,5; кривая 2 - 0,707; кривая 3 - 1. АЧХ громкоговорителя (кривая 1) можно скорректировать в усилителе с помощью простой RC-цепи первого порядка, например, так, как показано на рис. 2: кривая 1 - характеристика громкоговорителя при добротности 0,5, кривая 2 - АЧХ корректирующего звена в усилителе, кривая 3 - результирующая АЧХ по звуковому давлению.

Из рисунка видно, что таким образом можно не только выпрямить АЧХ, но и понизить граничную частоту. Например, по сравнению с кривой 2 на рис. 1 граничная частота снижается почти на 1/2 октавы. Фазово-частотные характеристики тоже сдвигаются влево. Напротив, характеристики 2 и 3 на рис. 1 невозможно улучшить без применения резонансных цепей.

Понятно, что предлагаемый путь не всегда приемлем, так как эти громкоговорители можно будет использовать только с конкретным усилителем, но практика уже показала неоспоримые преимущества этого метода в качестве воспроизведения музыкальных сигналов басового регистра.

Обычно НЧ головки, предназначенные для закрытого акустического оформления, имеют высокую добротность (Qts>0,5). Для получения добротности основного резонанса громкоговорителя не более 0,5 такие головки вряд ли применимы; в этом случае уместно применение головок с Qts = 0,3...0,37, которые обычно предназначены для фазоинверторов. Акустическое оформление тоже должно быть не совсем обычным - оно должно хорошо демпфировать как основной НЧ резонанс, так и более высокочастотные.

Практическое исполнение "низкодобротного" закрытого ящика показано на рис. 3. Внутри прямоугольного корпуса установлены перегородки так, что внутренний объем представляет собой сложенный канал "лабиринт" с уменьшающимся по экспоненте сечением. Кроме того, перегородки снижают вибрацию стенок. Весь внутренний объем заполнен синтепоном с плотностью 10... 11 г/дм3. Глубина коррекции в усилителе должна быть не более 6... 10 дБ.

Теперь немного о разделительных фильтрах (кроссоверах) и выборе числа полос в громкоговорителе. Современные динамические головки вполне позволяют обойтись двумя полосами. Головки НЧ-СЧ с композитными диффузорами на основе волокон с высоким модулем упругости имеют гладкие АЧХ, вплоть до частот 2.5...3 кГц. А хорошие головки ВЧ могут работать, начиная с частоты 1... 1,5 кГц. Поэтому вполне применима частота раздела 2 кГц. Иногда встречаются громкоговорители с частотой раздела между СЧ и ВЧ даже 1 кГц (например, в AC "Chario Constellation Pegasus"). Ведь чем ниже частота раздела, тем лучше получается диаграмма направленности в вертикальной плоскости.

Конструирование разделительных фильтров очень подробно описано в современной литературе, например, в упомянутой ранее книге. Только мало кто обращает внимание на то замечание, что фильтр работает правильно лишь в случае, когда он нагружен на активную и не зависящую от частоты нагрузку. Следовательно, совершенно необходимо параллельно головкам подключать компенсационные цепи, с расчетом которых можно ознакомиться в той же литературе. В случае двухполосной АС с частотой раздела около 2 кГц для головки ВЧ необходима полная компенсационная цепь, а для головки НЧ нужна цепь, компенсирующая только индуктивность катушки на высоких частотах.

В качестве примера на рис. 4 показана схема разделительных фильтров с компенсационными цепями для громкоговорителя, чертеж которого показан на рис.3. Здесь также приведены типы и характеристики примененных головок.

Головка НЧ-СЧ - Tonsil GTS-20/60 с четырехслойным диффузором на основе номекса:

• сопротивление постоянному току - 6,6 Ом;
• уровень чувствительности при напряжении 2,83 В - 91 дБ/м;
• резонансная частота - 40 Гц;
• полная добротность - 0,33;
• электрическая добротность - 0,38;
• механическая добротность - 2,5;
• эквивалентный объем - 26 дм3;
• диаметр диффузородержателя - 207 мм;
• вес - 1,8 кг.

ВЧ головка - SEAS Н831:

• рекомендуемый диапазон частот - 2000...25000 Гц;
• номинальный импеданс - 6 Ом;
• уровень чувствительности при напряжении 2,45 В - 92 дБ/м;
• сопротивление постоянному току - 4,80м;
• резонансная частота - 1050 Гц;
• диаметр диффузора - 27 мм.

Несмотря на то что применены фильтры третьего порядка, головки включены синфазно; с учетом реальных АЧХ головок частотные характеристики излучения в полосах соответствуют четвертому-пятому порядку.

В результате получены следующие характеристики громкоговорителя:

• электрическая добротность основного НЧ резонанса с учетом выходного сопротивления усилителя 2,4 Ом - 0,7...0,74;
• механическая добротность - 1,3...1,5;
• полная добротность - 0,45...0,5;
• резонансная частота - 50...52 Гц;
• уровень чувствительности при напряжении 2,83 В - 90 дБ/м.

С учетом корректирующей цепи, установленной в усилителе, нижняя воспроизводимая частота составляет 32...35 Гц (спад АЧХ - 4,5 дБ, сдвиг фазы - 90°). В комнате площадью 15 м2, где установлена АС из двух таких громкоговорителей, хорошо прослушиваются тональные сигналы с частотами, начиная с 25 Гц, причем звучание в басовом регистре "не затянуто". Частотная характеристика модуля полного электрического сопротивления этих громкоговорителей относительно стабильна, за исключением основного НЧ резонанса отклонение сопротивления от 8 Ом не превышает ±10 %.

Автор: А.Иванов, г.Иваново

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Электроника работает внутри тела 03.07.2013 Ученые из Университете штата Огайо в Колумбусе создали электронику, которая может работать в непосредственном контакте с тканями и жидкостями живого организма. Данная технология открывает широчайшие перспективы в самых разных областях: от создания дистанционно управляемых животных, до производства "умных" имплантатов, медицинских датчиков и даже искусственных нервов. Разумеется, в настоящее время уже есть электроника, которая работает внутри тела, например кардиостимуляторы. Но все они изолированы от тела и не вступают в непосредственный контакт с живой тканью. Обычно имплантируемый кардиостимулятор помещается в герметичный контейнер из нержавеющей стали, который к тому же покрывают химикатами, подавляющими иммунный ответ организма. Если все эти предосторожности не соблюсти, то начнется отторжение чужеродного объекта, которое может закончиться сильным воспалением и даже хуже. Новый тип электроники не имеет таких проблем и может работать в живых тканях, например в качестве датчика, который обнаруживает белки, характерные для воспалительного процесса, связанного с отторжением пересаженного органа. Главное, новый тип имплантируемой электроники сделан на основе относительно дешевого и хорошо освоенного в производстве кремния. Это действительно удивительно, ведь несмотря на то, что кремний не токсичен и широко применяется в полупроводниках, в чистом виде его применять в теле нельзя. Это связано с тем, что естественные электролиты организма, прежде всего натрий и ионы калия, проникают в кремниевые транзисторы и нарушают их работу. Чтобы обойти эту проблему, американские ученые разработали особое защитное покрытие для создания кремниевой биоэлектроники. В ходе экспериментов покрытие в течение 24 часов надежно защищало электронные схемы от воздействия раствора, который имитирует химическую среду внутри тела. В экспериментах кремниевые чипы покрывали оксидом алюминия, но ученые полагают, что для покрытия можно использовать различные материалы, например титан. Это расширяет сферу использования неотторгаемой электроники, в частности разработчики полагают, что с помощью новой технологии можно будет прокладывать новые нервные пути вместо поврежденных или соединять нервную систему человека с различными устройствами: видеокамерами, протезами, манипуляторами, системами управления роботами, экзоскелетами и т.д.

Другие интересные новости:

▪ Новая технология слежения за малыми судами

▪ Кормление птиц укрепляет душевное здоровье

▪ Нечистая кровь

▪ Умная кнопка для Интернета вещей

▪ Ультракомпактные источники питания Mornsun LD/R2

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Я, конечно, обещал, но всему же есть граница. Крылатое выражение

▪ статья Одинаково ли молоко? Подробный ответ

▪ статья Учитель. Должностная инструкция

▪ статья Применение электроакустической обратной связи в активных АС. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Магнитная рука. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026