Двухполосный громкоговоритель с фазоинвертором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Динамические головки датской фирмы Peerless ранее были мне известны из литературы. Кроме того, на страницах американского журнала "SPEAKER BUILDER" публиковалось описание нескольких громкоговорителей высокого класса с применением головок этой фирмы. Увидев образцы "живьем" на выставке "Российский Hi-End 99" (в экспозиции фирмы "Аркада"), я решил использовать такие же в новом двухполосном громкоговорителе. Наиболее предпочтительными для моих целей при оптимальном соотношении качество/цена оказались динамические головки НЧ-СЧ диаметром 176 мм и головки ВЧ диаметром 105 мм. В технической документации указывается полное название динамических головок, содержащее информацию о их назначении и конструктивных особенностях. Считаю полезным в данном случае привести исчерпывающую расшифровку названий головок (в скобках - номенклатурный номер, используемый в коммерческой документации).

Головка НЧ-СЧ - 176 WR 33 102 SD AL 8 (850122):

• 176 - габаритный диаметр в мм;
• WR - "басовая" головка с резиновым подвесом диффузора;
• 33 - диаметр звуковой катушки в мм;
• 102 - диаметр магнита в мм;
• SD - трехслойный диффузор из композитного материала;
• AL - наличие специального устройства, ограничивающего искажения при больших амплитудах колебания диффузора;
• 8 - номинальное сопротивление в Ом.

Головка ВЧ - 105 DT 26 72 SF FF 8 (812774):

• 105 - габаритный диаметр в мм;
• DT - "купольная" высокочастотная головка;
• 26 - диаметр звуковой катушки в мм;
• 72 - диаметр магнита в мм;
• SF - купол из ткани с пропиткой;
• FF - наличие магнитной жидкости в зазоре магнитной системы;
• 8 - номинальное сопротивление в Ом.

Максимальная долговременная мощность этих головок составляет 100 и 70 Вт соответственно.

Проектирование громкоговорителя начинают с расчета акустического оформления НЧ-СЧ динамической головки. Для этого автором использованы параметры, измеренные на двух образцах головок (см. табл. 1).

Таблица 1

С учетом активного сопротивления катушки фильтра и подводящих проводов (0,7 Ом) для расчета была принята величина добротности Qts=0,44. По результатам компьютерного моделирования в качестве акустического оформления был выбран фазоинвертор с рабочим объемом 18 л и частотой настройки 42 Гц. Указанная частота настройки обеспечивается с помощью трубы длиной 11,5 см и внутренним диаметром 5 см, склеенной из бумаги до толщины стенок около 5 мм.

Чертеж корпуса показан на рис. 1. Корпус изготовлен из мебельной фанеры толщиной 18 мм. С целью снижения вибрации стенок корпус оклеен изнутри гидростеклоизолом. Для повышения жесткости конструкции в корпусе имеются две перемычки, которые делят внутренний объем на три отсека. Два верхних заполнены максимально распушенным куском синтепона низкой плотности (площадью 1,4 м2 на один корпус). Нижний отсек, где расположена труба фазоинвертора, изнутри поверх гидростеклоизола покрыт искусственным мехом с длиной ворса 10 мм.

На рис. 2 показаны АЧХ по звуковому давлению, снятые на синусоидальном сигнале в ближнем поле и характеризующие работу фазоинвертора. Штриховой и серой линиями показаны АЧХ излучения головки и трубы фазоинвертора соответственно, а сплошной линией показана результирующая АЧХ громкоговорителя. Провал на АЧХ головки позволяет оценить область снижения амплитуды колебаний диффузора (и нелинейных искажений) за счет действия фазоинвертора. Заметное ограничение хода диффузора происходит в интервале частот от 30 до 45 Гц.

АЧХ громкоговорителя в области низких частот получается как результат взаимодействия излучения динамической головки и трубы фазоинвертора с учетом фазовых соотношений, и на каждой частоте вычисляется как векторная сумма указанных излучений. Надо отметить, что результирующую АЧХ нельзя получить путем суммирования ординат двух нижних кривых. Завал АЧХ громкоговорителя на частоте 40 Гц относительно частоты 150 Гц составляет 6,5 дБ, что представляется вполне приемлемым для громкоговорителя с полезным объемом 18л.

Разработка разделительного фильтра для применяемых динамических головок существенно облегчается, во-первых, за счет ровной АЧХ головки НЧ-СЧ вплоть до 5 кГц с плавным спадом на краю диапазона и во-вторых, за счет хорошего демпфирования резонанса головки ВЧ. Резонансная частота ВЧ головки равна 1170 Гц, что позволяет выбрать частоту раздела около 2500 Гц. На рис. 3 показана электрическая схема первого варианта разделительного фильтра. Фильтр включает в себя цепь R1C2 компенсации индуктивности звуковой катушки головки НЧ-СЧ, делитель R2R3, выравнивающий головки по отдаче, и два звена первого порядка, включенных последовательно с головками.

На первый взгляд, необычным является противофазное включение головок, характерное для фильтров второго порядка. С точки зрения электрических соотношений, в разделительном фильтре такое включение головок должно привести к провалу АЧХ вблизи частоты раздела. Однако при разработке громкоговорителя существенно более важным является учет влияния на результирующую АЧХ по звуковому давлению неравномерности излучения головок, работающих совместно со звеньями фильтра. На рис. 4 приведены АЧХ отдельных головок (тонкие линии) и результирующая АЧХ громкоговорителя, снятые на синусоидальном сигнале. Интервал частот, в котором результирующая АЧХ формируется излучением двух головок, назовем областью совместного излучения.

Для рассматриваемого случая область совместного излучения практически ограничена в пределах 1 ...3,6 кГц. Частота раздела лежит внутри области совместного излучения, и ее значение может быть условно принято в точке пересечения исходных АЧХ, т. е. на частоте около 2,5 кГц. Вблизи частоты раздела наклон АЧХ близок к 12 дБ на октаву, что характерно для фильтров второго порядка. Рис. 4 наглядно показывает, что фильтр с электрическими звеньями первого порядка акустически вместе с головками проявляет себя как фильтр второго порядка. Этим и объясняется противофазное включение головок.

На рис. 5 показана электрическая схема второго варианта фильтра, в котором последовательно с головкой ВЧ включено звено третьего порядка.

Характеристики на рис. 6 аналогичны показанным на рис. 4, но АЧХ сняты для второго варианта фильтра. Он разработан с целью сокращения области совместного излучения. Из опыта предыдущих разработок мне известно, что сокращение этой области в большинстве случаев улучшает локализацию источников звука в стереопанораме. Это оказалось справедливым и в данном случае. Кроме того, изменился тональный баланс - появилась некоторая подчеркнутость в верхней части среднечастотного спектра. Моя оценка, конечно, субъективна, поэтому читатели, которые рискнут повторить эту разработку, имеют возможность выбрать вариант фильтра в соответствии с собственными предпочтениями.

Охарактеризовать качество звучания разработанного громкоговорителя лучше всего в сравнении с другим - на динамических головках фирмы VIFA ("Радио", 1999,№ 2). Наиболее заметна разница в воспроизведении звуков низших частот: с головками Peerless бас значительно более мощный, но несколько уступает головкам VIFA по проработке подробностей звукового образа. В остальном трудно отдать предпочтение одному из громкоговорителей, поскольку звучание комплекта VIFA кажется мне более мягким и комфортным, а звучание с головками Peerless более открытым и динамичным. Безусловно, эти отличия позволяют выбрать ту или иную АС в соответствии с музыкальными предпочтениями слушателей.

Подводя итог проделанной работе, остается привести краткий перечень основных параметров разработанного громкоговорителя.

Таблица 2

На рис. 7 показана амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя в третьоктавных полосах шума. Там же приведена характеристика модуля полного сопротивления.

Автор: С.Бать, г.Москва

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 Кислорода в атмосфере Земли становится все меньше 09.10.2016 Геологи из Принстонского университета (США), под руководством ассистента-профессора Джона Хиггинса (John Higgins) и профессора Майкла Бендера (Michael Bender), впервые проанализировали данные о динамике содержания кислорода и углекислого газа в атмосфере Земли за последние 800 тыс. лет, и пришли к выводу, что оно все это время плавно снижалось, а в последние 100 лет начало резко падать. Принстонские ученые использовали инновационную методику, основанную на анализе пузырьков воздуха из разных слоев ледяных шапок Гренландии и Антарктиды. Он показал, что за последние 800 тыс. лет O2 в атмосфере земли стало на 0,7% меньше, по сравнению с нынешним уровнем. По геологическим меркам это нормальная скорость, но есть одна важная подробность - снижение на 0,1% произошло всего за последние 100 лет. Очевидно, причина в деятельности человека, а именно в сжигании ископаемого топлива, которое поглощает кислород и выделяет в атмосферу углекислый газ. Как раз с углекислым газом связан другой интересный аспект. Исследование показало, что его глобальный уровень на протяжении всех этих 800 тыс. лет оставался в целом неизменным, несмотря на циклические колебания, связанные с ледниковыми периодами. А вот в последние десятилетия, как известно, содержание CO2 в атмосфере стремительно растет, и уже достигло опасного уровня. Какой вывод из этого следует? Очевидно, когда изменение состава атмосферы происходит так быстро, планета не успевает его компенсировать, "упаковав" в силикаты. "Земля может справиться с дополнительным углекислым газом, когда у нее есть на это тысячи или миллионы лет. Но сейчас человечество выбрасывает в атмосферу CO2 так быстро, чтоб механизмы силикатного поглощения не могут за этим успеть. Люди сделали долгие процессы на Земле очень быстрыми", - сделал вывод Хиггинс.

Другие интересные новости:

▪ Лазер вместо алмаза

▪ Антибиотики способствуют ожирению

▪ Анестезия действует на растения так же, как на людей

▪ Мониторы ViewSonic серии VX52

▪ Портативный принтер для печати растворимого пластыря с вакциной

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Советы радиолюбителям. Подборка статей

▪ статья Медицинская физика. Шпаргалка

▪ статья В какой стране обитали колокола Свято-Даниловского монастыря между 1931 и 2007 годом? Подробный ответ

▪ статья Виндсерфер. Личный транспорт

▪ статья Монолитный кварцевый фильтр. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электронно-оптические преобразователи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026