Громкоговоритель с повышенным КПД

Занимательная статья в журнале Радио в номере 10 за 1983 год. Громкоговоритель с повышенным КПД Раздел Звуковоспроизведение.

В соответствии с ГОСТ 24307-80 (ст. СЭВ 1356-75) и стандартом DIN 45500 для громкоговорителей высокой верности воспроизведения категории Hi-Fi дополнительно указывается так называемая рабочая мощность (мощность, создающая номинальное звуковое давление 1,2 Па или 96 дБ на расстоянии 1 м). Оговаривается этот параметр не случайно: он, в сущности, определяет КПД громкоговорителя (меньшей рабочей мощности соответствует более высокий КПД) и уровень, при котором измеряют коэффициент гармоник. Чем меньше, по сравнению с номинальной, рабочая мощность громкоговорителя, тем в более облегчённом режиме будет использовать его слушатель. Все это благоприятно сказывается на качестве звучания, поскольку известно, что при работе головки с мощностью, в два — четыре раза меньшей номинальной, почти вдвое снижаются нелинейные искажения воспроизводимого ею сигнала. Громкоговорители с повышенным КПД за счёт более высокого максимально воспроизводимого уровня имеют более широкий динамический диапазон и большую перегрузочную способность для импульсных сигналов при малых и средних уровнях громкости.

КПД промышленных и любительских громкоговорителей, предназначенных для использования в высококачественной бытовой радиоаппаратуре, сравнительно невысок. Об этом свидетельствует величина рабочей мощности, которая, например, у таких широко распространённых громкоговорителей, как 35AC-1 и 25АС-2 (25АС-9, 25АС-326) равна 16 Вт, что составляет соответственно 0.45 и 0,64 от их номинальной мощности.

Громкоговоритель, описание которого предлагается вниманию читателей, обладает повышенными, по сравнению с указанными выше громкоговорителями, КПД и перегрузочной способностью (его рабочая мощность равна 0,16 от номинальной), широким динамическим диапазоном и достаточно равномерной АЧХ.

Основные технические характеристики:

Номинальная мощность. Вт…………25

Максимальная мощность. Вт………35

Номинальное электрическое сопротивление, Ом …. 8

Эффективно воспроизводимый диапазон

частот, Гц, при неравномерности АЧХ 12 дБ………….35 — 22 000

Среднее стандартное звуковое давление, Па……….0.2

Рабочая мощность, Вт, не более…………….4

Частоты разделения фильтров, Гц……………….500 и 5000

Габариты, мм, (высота х ширина х глубина):

без блока ВЧ головок…………….740x400x385

с блоком ВЧ головок…………….936 х 400X 475

Судя по литературным источникам, далеко не все специалисты считают, что применение разделительных фильтров с линейной ФЧХ для Hi-Fi громкоговорителей является обязательным. Это вытекает из утверждения, что предельная величина групповой задержки может достигать 2 мс, из чего следует, что фильтр любого с первого по третий порядка отвечает этим требованиям. Отсюда можно сделать вывод, что линейность ФЧХ разделительного фильтра для любительских конструкций не очень важна. В то же время, как будет показано далее, автору представляется существенным соблюдение линейности фазы головок при установке их в корпус громкоговорителя.

Схема включения головок и разделительных фильтров громкоговорителя показана на рис. 1. В целях улучшения разделения полос использованы комбинированные разделительные фильтры C2L2C4 (C3L4C6) и C1L1L3C5 с различной крутизной спада АЧХ (соответственно 18 и 12 дБ на октаву). На частоте раздела НЧ и СЧ звеньев с целью проведения экспериментов переключателем S1 может быть включён фильтр C1L1 первого порядка с крутизной спада АЧХ 6 дБ на октаву, обладающий большей линейностью фазовой характеристики. Порядок фильтра устанавливается слушателем в зависимости от желаемого характера звучания.

В данном громкоговорителе предусмотрена возможность перефазирования с помощью переключателей S2 — S4 головок каждой полосы. Исходным считается положение, в котором СЧ головки включены противофазно по отношению к низкочастотным и высокочастотным. Катушки фильтров L1 и L2 намотаны на каркасах из изоляционного материала диаметром 60 мм, намотка рядовая, её длина 30 мм, диаметр щёчек 100 мм. Первая катушка содержит 196, а вторая — 235 витков провода ПЭВ-2 1,84. Катушки L3 и L4 выполнены на каркасах диаметром 24 мм, длина намотки 12 мм, диаметр щёчек 54 мм. Катушка L3 содержит 115, а L4 — 98,5 витка провода ПЭВ-2 1,12.

Головки зашунтированы корректирующими RC-цепями. В результате, благодаря более полному согласованию головок с разделительными фильтрами, уменьшились гармонические и интермодуляционные искажения, и улучшилась линейность АЧХ. В громкоговоритель введены также аттенюаторы, позволяющие регулировать АЧХ СЧ звена в пределах ±4 дБ, а ВЧ звена в пределах +6…-2 дБ относительно уровня, показанного на вкладке.

Громкоговоритель выполнен в виде фазоинвертора. Низкочастотные головки закреплены с наружной стороны лицевой панели 1 в выбранных стамеской углублениях, так что их диффузородержатели размещены заподлицо с панелью. С внутренней стороны отверстий под НЧ головки под углом 45° сняты фаски на глубину 10 мм.

Панель 4, на которой установлены среднечастотные головки, выполнена из алюминия толщиной 3 мм (можно использовать винипласт, органическое стекло или полистирол толщиной 3.5… 5 мм). Перед этими головками на лицевой панели укреплена изготовленная из стальной проволоки диаметром 4 мм декоративная рамка, на неё натянута капроновая сетка (ткань, канва и т. п.). С задней стороны СЧ головок установлена Г-образная перегородка (детали 2,3) из фанеры толщиной 10 мм, отделяющая их от внутреннего объёма корпуса громкоговорителя.

Панель высокочастотных головок изготовлена из алюминия толщиной 2 мм. Чтобы исключить фазовый сдвиг из-за размещения акустических центров среднечастотных и высокочастотных головок в разных плоскостях, высокочастотное звено выполнено в виде отдельного узла, состоящего из четырёх головок 2ГД-36, нагруженных экспоненциальными согласующими рупорами. В пределах угла 90…95° (т. е. ±45° от оси головки) не наблюдается сколь-нибудь заметного снижения звукового давления высокочастотного блока. Имеется возможность перемещения блока по глубине с целью получения наилучшей пространственной линейности фазовых характеристик среднечастотных и высокочастотных головок. Оси среднечастотных головок также развёрнуты (под углом 25°), что способствует расширению диаграммы их направленности и получению более широкой зоны стереоэффекта. Принимать специальные меры по улучшению линейности фазовой характеристики громкоговорителя на частоте раздела среднечастотных и низкочастотных головок нет необходимости, поскольку возможное смещение акустических центров этих звеньев на 7…15 мм много меньше длины волны на частоте раздела (0,68 м на частоте 500 Гц) и вносимый вследствие этого сдвиг фаз очень мал.

Корпус громкоговорители изготовлен из ДСП толщиной 20 мм. Задняя стенка корпуса съёмная. Для заполнения внутреннего объёма корпуса потребуется 1300… 1400 г ваты.

Для предотвращения выкрашивания краёв лицевой панели целесообразно изготовить её из фанеры толщиной 20 мм или из фанерованной с двух сторон ДСП. Если же для изготовления передней панели используется все-таки не фанерованная ДСП, следует наложить её на стенки корпуса, а не вставлять внутрь его. Это увеличит расстояние головок до краёв передней панели и предотвратит возможное выкрашивание ДСП.

В описываемом громкоговорителе используется туннель фазоинвертора переменного сечения. По сравнению с туннелями постоянного сечения (цилиндрическими и прямоугольными) он при меньшей глубине обладает лучшими переходными характеристиками, не создаёт посторонних призвуков и резонансных явлений внутри трубы.

Туннель настроен па частоту 37 Гц. Он выполнен из фанеры (можно гетинакса) толщиной 8 мм в виде усечённой пирамиды с нижним основанием размерами 80×130 мм, верхним 80х80 мм и высотой 70 мм (везде указаны внутренние размеры).

На магнитные системы низкочастотных и среднечастотных головок клеем БФ-2 наклеены феррит-бариевые магниты марки 2БА диаметром 74 ..85 мм. Такие магниты используются в головках 4ГД-8Е, 4ГД-36, 6ГД-2, 6ГД-6, 10ГД-34 и им подобных. Основной и дополнительный магниты ориентируют таким образом, чтобы они взаимно отталкивались и склеивают друг с другом. После этого на дополнительные магниты наклеивают штампованные колпаки диаметром 100 мм (высота зависит от толщины подклеиваемого магнита), изготовленные из стали Ст. 3 толщиной 1.5 мм. Для этой пели, правда, с несколько худшим эффектом, можно использовать металлические банки из-под зелёного горошка («Глобус»).

Описанная доработка головок позволила на 15..25% повысить их номинальное звуковое давление, уменьшить коэффициент гармоник при малых и средних уровнях сигнала, улучшить переходные характеристики СЧ головок.

Для улучшения демпфирования диффузоры СЧ головок пропитаны касторовым маслом.

Как уже указывалось, высокочастотные головки установлены в устьях экспоненциальных рупоров, вертикальное сечение которых показано на рис 4. Вертикальные стенки рупора плоские, горизонтальные – криволинейные. Размеры устьевого отверстия 53хЗ6 мм, выходного — 166×96, глубина рупора — 116 мм. За пределы корпуса громкоговорителя рупор выступает приблизительно на 90 мм. Это расстояние подбирается при прослушивании музыкальных передач.

Применение рупора улучшает характеристику направленности и увеличивает звуковое давление на оси головки приблизительно в 2 раза (до 0,4 — 0,45 Па). В результате высокочастотный блок, состоящий из четырёх головок 2ГД-36, оказывается эквивалентным высокочастотной головке мощностью 50 Вт, электрическим сопротивлением 8 Ом и средним стандартным звуковым давлением 0 2 Па. Громкоговоритель можно эксплуатировать с различными промышленными и любительскими усилителями высокого класса с номинальной мощностью 8…50 Вт.

А. Голунчиков

hi-fi колонка

hi-fi колонка

hi-fi колонка

Лучший способ выразить благодарность автору - поделиться с друзьями!

0

3 comments for “Громкоговоритель с повышенным КПД

  1. Ушедший в аудиоотпуск.
    11.02.2015 at 2:06 дп

    Что первично? Курица или яйцо?

    Мощность АС vs мощность усилителя….
    Колонки с запасом мощности по отношению к усилителю-перегрузочная способность…..
    Усилитель с запасом мощности по отношению к АС-демпфер фактор….
    Извечная борьба противоположностей.
    Где она,Золотая Середина ?
    )

    • Александр Компромистер
      21.05.2017 at 4:42 пп

      Ушедший в аудиоотпуск, мощность АС должна быть больше мощности усилителя. P_АС=P_УМЗЧ+sqrt(P_УМЗЧ)+1/(sqrt(P_УМЗЧ))/

  2. юриий васильевич
    29.04.2016 at 7:01 дп

    мой папа Василий Иванович собирал такую АС и усилитель Агеева

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *