Двухкорпусной громкоговоритель
Анализ корреспонденции, полученной автором
и редакцией по электронной почте, показал, что многих интересует
громкоговоритель существенно более высокого класса, чем тот, схема которого была
опубликована
ранее (см. <Салон AV> №8/2000). Причем желательно, чтобы улучшение звучания
колонок не достигалось за счет применения очень дорогих или дефицитных
динамических головок. Поиск компромисса между затратами и качеством привел меня
к идее разработки двухкорпусного громкоговорителя, процесс изготовления которого
можно разделить на два этапа.
Я предлагаю сначала изготовить СЧ/ВЧ-боксы, через которые можно будет слушать музыку, а затем дополнить систему басовыми звеньями. Совместное проектирование такого СЧ/ВЧ-бокса и басовой части избавит вас от проблем с согласованием и переделкой СЧ/ВЧ-боксов на втором этапе. Кроме того, многим меломанам, у которых небольшие громкоговорители, усовершенствовать их акустические системы помогут результаты разработки басовых звеньев, описанных в этой статье.
В СЧ/ВЧ-боксах закрытого типа используются НЧ/СЧ-динамические головки фирмы
Peerless типа
850100 (около 65 у.е. за пару), по две штуки в каждом; и ВЧ-излучатель
812774 (около 70 y.e. за пару).
)window.location='../../www.arkada.com/kit/bt6case.gif')
Малая критичность закрытого корпуса к разбросу параметров головок делает хорошим
воспроизведение громкоговорителя. Чертеж корпуса СЧ/ВЧ-бокса показан на рис. 1:
на передней панели ВЧ-динамик находится между низко-среднечастотниками. Такое
расположение расширяет диаграмму направленности громкоговорителя в
горизонтальной плоскости и улучшает локализацию источников звука. Корпус
изготовлен из MDF толщиной 16 мм, соединение его панелей выполнено на шурупах и
клее ПВА, а в качестве антивибрационного покрытия использован гидростеклоизол.
(Подробнее об изготовлении корпуса можно
прочитать в <Салоне AV> №8 за этот год.) Внутренний объем заполнен
синтепоном низкой плотности.
Схему кроссовера СЧ/ВЧ-бокса можно видеть на рис. 2: в этом звене используются фильтры третьего порядка, обеспечивающие частоту раздела 3,2 кГц. Применяются такие фильтры затем, чтобы сократить область совместного излучения головок и обеспечить надежную защиту ВЧ-головки от перегрузки средними частотами.
)window.location='../../www.arkada.com/kit/bt6cros.gif')
АЧХ по звуковому давлению СЧ/ВЧ-бокса приведена на рис. 3. В диапазоне частот 85
- 20000 Гц неравномерность составляет +2,5 дБ. а зависимость модуля полного
сопротивления СЧ/ВЧ-части от частоты представлена на рис. 4. Так, минимальное
значение импеданса приходится на частоту 5 кГц и составляет 3.75 Ом, а
характеристическая чувствительность СЧ/ВЧ-звена равна 88 дБ/Вт/м.
Через СЧ/ВЧ-боксы можно вполне успешно слушать музыку без басовых звеньев,
однако при этом придется мириться с двумя их основными недостатками: отсутствием
убедительных низов и некоторым повышением искажений, когда в программе
присутствует мощный бас. Первая проблема возникает из-за быстрого спада АЧХ по
звуковому давлению на частотах ниже 100 Гц. Вторая же неприятность связана с
выходом на низких частотах амплитуды колебаний звуковой катушки НЧ/СЧ-головок за
пределы линейного участка хода, что вызывает появление дополнительных искажений
не только на низких, но и на средних частотах. Рассмотренные недостатки
свойственны в той или иной мере всем небольшим громкоговорителям, в которых
используются НЧ/СЧ-динамики диаметром 100 - 130 мм с небольшим линейным участком
свободного хода звуковой катушки.
Таблица 1.
| Fs (Гц) | Qts | Vas (л) | |
| 1 | 28.9 | 0.225 | 105 |
| 2 | 30.5 | 0.233 | 97 |
| Каталог | 23.5 | 0.190 | 123.5 |
Чтобы справиться с этими явлениями, нужно разгрузить СЧ/ВЧ-боксы от низких частот, для воспроизведения которых следует использовать отдельные басовые звенья. В них применяются динамические головки 850148 фирмы Peerless (185,8 y.e. за пару), работающие в фаэоинверторе. В Таблице 1 приведены измеренные параметры, по которым рассчитывается акустическое оформление для двух экземпляров головок 850148, а также данные из каталога изготовителя. В таблице используются следующие обозначения:
Fs - резонансная частота в свободном пространстве,
Ots - полная добротность,
Vas - объем, эквивалентный акустической гибкости.
Измеренные и справочные значения различаются весьма существенно, другими словами, фаэоинверторы, рассчитанные по параметрам каталога, оказываются непригодными для головок, характеристики которых указаны в таблице.
В этой связи я рекомендую браться за изготовление фазоинверторов тем читателям, которые имеют возможность измерить параметры головок и рассчитать фазоинверторы по полученным результатам.
Для расчета фазоинверторов были приняты следующие значения:
Fs = 30 Гц. Ots = 0.3. Vas = 100 л.
)window.location='../../www.arkada.com/kit/bt5case.gif')
Qts возрастает в сравнении с измеренными значениями из-за влияния на полную
добротность омического сопротивления катушки индуктивности кроссовера, выходного
сопротивления усилителя и сопротивления кабеля. В результате расчета было
выбрано акустическое оформление объемом 40 литров и частотой настройки
фазоинвертора 39 Гц. Чертежи корпуса басового звена показаны на рис. 5: корпус
изготовлен из MDF толщиной 16 мм с антивибрационным покрытием из
гидростеклоизола; в фазоинверторе же используется труба с внутренним диаметром
70 мм и длиной 110 мм. В корпусе вы найдете четыре перемычки, соединяющие
переднюю, нижнюю и верхнюю панели с боковыми, одна из перемычек делит корпус на
две части: в верхней располагается динамическая головка, а в нижней - труба
фазоинвертора. Отверстие в этой перемычке затянуто синтепоном. Верх корпуса
заполнен синтепоном низкойплотности, в нижней части этим материалом покрыты
внутренние поверхности. При таком заполнении корпуса добротность фазоинвертора
близка к 3.
На рис. 6 показаны АЧХ по звуковому давлению, характеризующие работу
фазоинвертора. На АЧХ излучения динамической головки имеется провал с минимумом
на частоте 39 Гц, соответствующий настройке фазоинвертора. АЧХ излучения трубы
колоколообразной формы с плавным максимумом - векторная разность этих двух
излучений и дает результирующую АЧХ басового звена. Рассмотренные АЧХ сняты при
включенном кроссовере, схема которого приведена на рис. 7. Басовая головка
850148 включена через фильтр первого порядка с частотой среза 200 Гц.
СЧ/ВЧ-бокс подключается через емкости С3, С4 и резистор R2. Изменение номинала
резистора R2 позволяет при необходимости подкорректировать тональный баланс. При
рассмотрении схемы кроссовера басового звена следует отметить одну особенность:
для СЧ/ВЧ-бокса с номинальным сопротивлением 4 Ом для частоты раздела 200 Гц
необходима емкость 132 мкф, в то время как суммарная емкость С3 и С4 составляет
40 мкф.
)window.location='../../www.arkada.com/kit/bt5cros.gif')
Дело в том, что начиная с 200 Гц модуль импеданса СЧ/ВЧ-бокса начинает
возрастать, достигая на частоте 100 Гц величины 17 Ом. В связи с этим емкости в
40 мкф оказывается достаточно. Пройдя максимум на частоте 100 Гц, модуль полного
сопротивления быстро уменьшается по мере снижения частоты, обеспечивая при
емкости 40 мкф эффективную разгрузку СЧ/ВЧ-бокса от низких частот.
На рис. 8 показана АЧХ по звуковому давлению басового и СЧ/ВЧ-эвеньев, работающих совместно. Использование дополнительных басовых головок позволило расширить полосу эффективно воспроизводимых частот вниз до 45 Гц и снизить искажения на средних частотах, разгрузив СЧ/ВЧ-бокс от низких.
Таблица 2.
| Fs (Гц) | Qts | Vas (л) | |
| 1 | 26.3 | 0.34 | 125.2 |
| 2 | 27.1 | 0.35 | 120.5 |
| Каталог | 25.8 | 0.34 | 135.7 |
Читателям, которые испытывают затруднения в измерении параметров головок и расчетах фазоинверторов, предлагаю вариант басового звена закрытого типа с применением головок 850140 (139,4 у.е. за пару), имеющих такие же присоединительные размеры, как и 850148. Конструкция корпуса басовой части не требует изменений, только исключается отверстие для трубы фазоинвертора, кроссовер же басового звена также остается в первозданном виде. Низкочастотники закрытого типа существенно менее критичны к разбросу параметров динамических головок, чем фазоинвертор, поэтому при его изготовлении без использования измерительной аппаратуры значительно больше шансов получить хороший результат. Как показали расчеты, объем 40 л оказался близким к оптимальному для головок 850140, работающих в закрытом корпусе. В Таблице 2 приведены результаты измерений параметров двух экземпляров 850140 и данные из каталога изготовителя.
В корпусе басового звена при закрытом отверстии фазоинвертора головки 850140 имели резонансные частоты 48,7 и 49,6 Гц при полных добротностях соответственно 0,67 и 0,68. Для закрытого акустического оформления указанные значения полной добротности близки к оптимальному значению 0.707, при котором спад АЧХ по звуковому давлению на частоте резонанса составляет 3 дБ.
Описанные выше басовые звенья можно использовать с различными СЧ/ВЧ-боксами, подобрав по результатам прослушивания номиналы С3, С4 и R2.
В заключение пожелаю успеха читателям, которые решатся воспроизвести описанную конструкцию.