Для чего резистор в фильтре акустики
ФИЛЬТР ДЛЯ АКУСТИКИ
Тема сведения акустических систем довольно популярна среди радиолюбителей. Этому способствует не только желание созидать, благо динамиков нынче на любой бюджет, но также и неудовлетворительное качестве серийной акустики. Изготовление фильтров требует как правило большого опыта, отчасти эмпирического, так как строгий математический расчет в лице симуляций никак не отражает звучание, и тем более не может дать ответ как сводить. Примерная прикидка не всегда дает ожидаемые результаты.
Виной тому отсутствие внятной теории именно сведения, а не электрических фильтров, с ними все ясно, чего нельзя сказать про сведение, где все базируется на нюансах которые в литературе как правильно не описаны. Цель данной статьи поведать некоторые особенности проектирования фильтров на реальном примере. В этой статье, к величайшему сожалению, не будет полноценного расчета или инструкции как брать и делать, ибо каждый случай уникален и требует персонального рассмотрения, и в лучшем случае можно указать на что обратить внимание и задать вектор размышлений в целом.
Важные характеристики АС
Для начала разберёмся чем характеризуется акустическая система. Тут три характеристики: амплитудная, фазовая и импедансная.
Из-за кривого импеданса многие колонки могут не спеться с лампой, вся неровность импеданса вылезет в АЧХ. В каком-то случае это может пойти на пользу, но надеяться на это не стоит, хотя бы потому, что такая акустика будет крайне чувствительна к усилителю, станут слышны лампы, их режимы, а сравнение с каменным усилителем становится вообще не корректным.
Потому, если задаться цель построить акустику мало чувствительную к усилителю, необходимо обеспечить постоянство импеданса во всем диапазоне частот, а это накладывает определенные ограничения. В частности это обязывает применять фильтра настроеные на равную частоту среза и имеющие равную добротность.
Это правило позволяет для настройки фильтра контролировать только линейность импеданса, что исключает необходимость измерения АЧХ фильтров и в случаи отсутствия хорошего микрофона в измерении ачх динамиков, то есть можно обойтись минимальным набором приборов: генератором (возможно программным) и вольтметром.
Практическая работа
С холодным камнем звук был в среднем не плох, а если говорить конкретно, то местами хороший, а местами как попало. С теплой лампой играть вообще отказались. На основе этих наблюдений был сделан вывод о наличии глубоко зарытого потенциала. Вскрытие показало, что немецкие инженеры решили обойтись одним единственным конденсатором последовательно с ВЧ головкой. Измерение АЧХ дало страшную картину. На рисунке АЧХ одной колонки, кривая с глубокой дыркой на 6 кгц из-за плохого контакта разъема, на нее внимание не обращать. АЧХ отдельно ВЧ и НЧ приведены ниже.
Частота раздела
Тут самое время задуматься о частоте раздела. Обычно частота раздела выбирается на ровных горизонтальных участках, вдали от резонансов и завалов, стараясь обойти внезапные неравномерности как потенциальные источники искажений. А если вспомнить что существует фаза, о которой мало известно, а если известно, то векторно ачх на бумажке не сложишь, а из-за кривизны фаз даже на идеально ровной ачх что-то вылезет, что-то провалится в большей или меньшей степени. Также надо помнить что может дать сам динамик, особенно ВЧ, скажем не надо заставлять дюймовый купольник играть от двух, а тем более одного килогерца, даже если он способен их отыграть по АЧХ.
Не забывайте, что большой ход порождает интермодуляционные искажения, поэтому каждому размеру динамика соответствует свой диапазон частот. В свете вышесказанного понятие частоты раздела размазывается на область, куда стоить сводить, а конечную точку подбирать иначе, например на слух. Или вовсе не подбирать, но про это чуть позже.
Итак, смотрим какие уникальные динамики нам достались. Высокочастотник начинает валить с 1,3 кгц, значит ниже его пускать нельзя. С другой стороны низкочастотник пытается играть по самые 10 кгц, с переменным успехом. Однако здравый смысл подсказывает, что выше килогерца его пускать плохая затея. И что спрашивается делать, если рабочие диапазоны динамиков не пересекаются?
Тут есть два варианта: если спады имеют адекватную крутизну, то лучше всего сводить в ямку, особенно если ямка получается широкой. В случае же нашем, когда спады круты как обрывы, надо держатся подальше от самого крутого из них. Чаще всего это может случится с высокочастотником, им всегда тяжко работать у нижней границы диапазона, поэтому им целесообразнее облегчить жизнь возлагая воспроизведение нижней части диапазона на НЧ динамик, который отыграет хоть плохо, но не нагадит. Поэтому ограничиваем диапазон участком от 1,5 кгц до 2,2 кгц.
Порядок фильтра и его добротность
Как выбрать порядок. Тут руководствуются уже знакомыми соображениями о том, на что способны излучатели, в особенности высокочастотник. Если большой ход ему противопоказан (как в нашем случае) то предпочтение отдаем второму порядку.
Для полноты картины следует упомянуть, что порядок также определяет степень совместной работы динамиков, но это уже информация для самостоятельного размышления.
Импедансная характеристика динамиков
Когда с примерными параметрами все более или менее ясно, самое время переходить к практике. Снимаем импедансную характеристику динамиков. С целью оценки сопротивления на графике имеется лесенка с шагом в один Ом. Скачек на 110 герцах это переключение с 10 Ом на 20.
Разумеется с такими горбами ни один фильтр нормально, и уж тем более расчетно работать не будет, особенно фильтр НЧ. Фильтру ВЧ этот подъем работать в общем то не мешает, однако как упоминалось ранее такой подъем на конце диапазона приведет к подъему высоких частот, в случае если усилитель имеет высокое сопротивление. Это можно использовать и во благо, оставив подъем небольшим.
Для выравнивания этих подъемов применяют так называемую цепочку Цобеля. Она состоит из последовательно включенных резистора и конденсатора. Проще всего ее подобрать методом научного тыка: берется реостат, горсть конденсаторов, и все это двигается пока не получится ровная линия.
Для примерного представления что от чего зависит привожу набор графиков для различных емкостей и сопротивлений. Ступенька начинается с 10 Ом.
Зная минимальное сопротивление НЧ звена, нужно привести к такому же и ВЧ звено. Тут много вариантов как соединить два резистора и цепочку Цобеля, и каждый кто решился на такой отважный шаг как сведение сам способен определить вид подключения и номиналы резисторов, поэтому описывать данную процедуру здесь излишне. Конкретно в данных колонках по результатам предварительного прослушивания решено было оставить родные резисторы на 2,2 ома и цепочку Цобеля параллельно ВЧ динамику.
Сведение фильтров
На приведенных выше картинках АЧХ как самого фильтра, так и АЧХ динамиков с его включением.
Фазировка динамиков
На этом сведение подходит в концу. Остается только определиться с фазировкой динамиков. Тут есть как минимум три способа: на слух, по форме АЧХ и по фазовому сдвигу на частоте раздела. Если у динамиков АЧХ и ФЧХ в меру линейная, и фильтр фазу на разделе сильно не накручивает, то при смене правильной фазы на неправильную на частоте раздела появится глубокий провал, пропустить его сложно. В таком случае стоит подгонять фазу по по ее сдвигу. Сделать это можно осциллографом подавая на горизонтальную развертку сигнал с усилителя, а на вертикальное отклонение с микрофона.
Подают на вход усилителя синус с частотой раздела и не меняя взаимного расположения микрофона и колонки переключают ВЧ и НЧ динамики. По одинаковости фигур Лиссажу делается вывод о равенстве фаз излучателей. Этот метод хорошо подходит для фильтров первого порядка. С кривизной наших динамиков этот метод себя не оправдывает, поэтому сравниваем АЧХ при разной фазировке.
Второй вариант заметно хуже. Однако и первый не предел мечтаний, но так как двигать индуктивности катушек не просто, а ковыряться дальше уже лень, то все было оставлено как есть.
Сборка фильтров
В завершение пару слов про сборку. В фильтре применяются сравнительно большие емкости, 20 мкф, 27 мкф, а места в корпусе и так не много, бумаги или пленки не набрать. Приходится ставить электролиты. И если в фильтре НЧ звучание от их применения пострадает не сильно, а в цобеле их можно и вовсе не услышать, то в фильтре ВЧ звучанием конденсаторов пренебрегать опасно. Именно по этой причини были применены бумажный МБГЧ и пленочный К73-16, а все электролиты зашунтированы бумажными МБГО на 4 мкФ.
Не стоит увлекаться параллеленьем сильно разных конденсаторов. Основной критерий здесь тангенс угла потерь. Если к примеру поставить в шунт к бумажному конденсатору аудиофильский полипропилен, то скорее всего вылезут верха и будут они кислотные. Вероятно тут можно составить аналогию с внутренним сопротивлением, сравнив с ним тангенс угла потерь: чем он меньше, тем больше через конденсатор пройдет сигнала, а поскольку емкость у такого высококачественного конденсатора меньше, то через него пройдет только высокочастотная часть сигнала, отсюда и имеем повышенные уровень верхов. Но это только аналогия, для лучшего понимания влияния шунтов на звук.
Про то как надо разносить катушки и какой толщины применять провода статей написано предостаточно, повторяться здесь не буду. Проще показать картинку (тут неправильно припаян цобель высокочастотника, он должен стоять после резистора).
Звучание системы
И конечно же надо сказать про звук. Стало лучше, сцена получилась очень недурственная. Кривизна АЧХ особо не слышна, даже наоборот, подъем на середине поддает детальности, верхов как ни странно хватает. Был замечен интересный эффект на басу. Как можно заметить по АЧХ на сотне герц большой подъем, а за ним завал, разумеется качающего баса нет, но есть мид бас. К примеру партия гитары кажется немного просаженным, а нижний бас, партия бас гитары, переходит как бы в слышимую область и читается очень четко, создается впечатление наличия того самого низкого баса.
Форум по обсуждению материала ФИЛЬТР ДЛЯ АКУСТИКИ
Изучим разные типы датчиков приближения и объекты, которые они могут обнаруживать.
Усилитель мощности звука на транзисторах, из радиоконструктора DJ200. Проверка работы схемы.
Предусилитель со стерео темброблоком для усилителя мощности, собранный на ОУ 4558.
Для чего резистор в фильтре акустики
(06-02-2014 12:59) Victor-Blues писал(а): Спасибо.
Но всё же. Делитель в регулируемых АС таки правильнее включать до или после цепи фильтра? От чего это зависит и что за собой влечёт?
Выразили согласие: VZ  Ветеран   Откуда: Херсон Сообщений: 1 346 Репутация: 462 Thanks: 1936 Поблагодарили: 2183 за 675 сообщения Спасибо. |
| roziskulov Ветеран  Откуда: Киев-Феодосия Сообщений: 1 575 Репутация: 283 Thanks: 5305 Поблагодарили: 3387 за 1025 сообщения |
| Victor-Blues Ветеран  Откуда: Луганск Сообщений: 1 782 Репутация: 348 Thanks: 1436 Поблагодарили: 2916 за 1035 сообщения |
| roziskulov Ветеран Откуда: Киев-Феодосия Сообщений: 1 575 Репутация: 283 Thanks: 5305 Поблагодарили: 3387 за 1025 сообщения Ну чтоб не быть голословным, набросал несколько схем. Первая схема ФВЧ второго порядка с резистором перед кроссом. Вторая ФВЧ второго порядка с резистором после кросса. В первом случае через резистор протекает больший ток (следовательно на нем рассеивается и большая моща), но за то голова отлично электрически задемпферированна катушкой. Во втором случае через резистор протекает меньший ток, но голова электрически задемпферированна значительно хуже. Далее идут схемы с делителями, перед и после кросса. В случае когда делитель включен после кроссовера, через его резисторы протекают только токи данной полосы, при этом динамик задемпферирован несколько лучше в сравнениии со схемой с последовательным включением резистора с головой. В случае, когда делитель включен перед кроссом по его резисторам помимо токов данной полосы протекают еще и токи свей полосы. При этом на них рассеивается значительная моща, но голова остается отлично задемпферированной. Ну в общем как всегда, схемы которые лучше контролируют голову просят и больше тока. КПД обратно пропорционально качеству. |
| Victor-Blues Ветеран Откуда: Луганск Сообщений: 1 782 Репутация: 348 Thanks: 1436 Поблагодарили: 2916 за 1035 сообщения |
| roziskulov Ветеран Откуда: Киев-Феодосия Сообщений: 1 575 Репутация: 283 Thanks: 5305 Поблагодарили: 3387 за 1025 сообщения 1. Все относительно. Не следует скидывать со счетов и усь, которому приятней работать на постоянную нагрузку, с делителем импеданс АС можно сделать значительно ровнее. С точки зрения КПД и нагрузки уся предпочтительней аттенюатор одним резистором, более того и схема надежней (меньше элементов). Далее, разные схемы требуют и разного количества меди и банок, но то уже чисто финансовые вопросы. 2. Да, но не всем нравиться задемпферированные головы. Тут уж каждый сам решает как ему больше приходится к уху. Задемпферированная голова играет более правильно. Проблемы могут возникнуть только с третьей схемой, делитель перед фильтром лучше не включать, уж лучше обойтись просто последовательным включением резистора. Для чего резистор в фильтре акустики |
|
| Radioliubovnik Ветеран  Откуда: Новая Каховка Сообщений: 2 099 Репутация: 481 Thanks: 7891 Поблагодарили: 2842 за 1215 сообщения |
| VZ Ветеран Откуда: Херсон Сообщений: 1 346 Репутация: 462 Thanks: 1936 Поблагодарили: 2183 за 675 сообщения |
|
| serpens Учу Правила  Откуда: Харьков Сообщений: 9 605 Thanks: 15871 Поблагодарили: 9936 за 4226 сообщения |
| VZ Ветеран Откуда: Херсон Сообщений: 1 346 Репутация: 462 Thanks: 1936 Поблагодарили: 2183 за 675 сообщения |
|
| Victor-Blues Ветеран Откуда: Луганск Сообщений: 1 782 Репутация: 348 Thanks: 1436 Поблагодарили: 2916 за 1035 сообщения |
| serpens Учу Правила Откуда: Харьков Сообщений: 9 605 Thanks: 15871 Поблагодарили: 9936 за 4226 сообщения |
| dukua Ветеран  Откуда: Сообщений: 1 764 Репутация: 264 Thanks: 711 Поблагодарили: 2923 за 1026 сообщения
|
| VZ Ветеран Откуда: Херсон Сообщений: 1 346 Репутация: 462 Thanks: 1936 Поблагодарили: 2183 за 675 сообщения
|
| serpens Учу Правила Откуда: Харьков Сообщений: 9 605 Thanks: 15871 Поблагодарили: 9936 за 4226 сообщения |
| 1G0R Участник  Откуда: UKR Сообщений: 2 Репутация: 0 Thanks: 0 Поблагодарили: 1 за 1 сообщения |
|
| VZ Ветеран Откуда: Херсон Сообщений: 1 346 Репутация: 462 Thanks: 1936 Поблагодарили: 2183 за 675 сообщения
|
| serpens Учу Правила Откуда: Харьков Сообщений: 9 605 Thanks: 15871 Поблагодарили: 9936 за 4226 сообщения |
| Denis77 Ветеран  Откуда: Киев Сообщений: 276 Репутация: 167 Thanks: 2077 Поблагодарили: 371 за 124 сообщения Подскажите пожалуйста, насколько критично качество резисторов в цепях Цобеля? |
| VZ Ветеран Откуда: Херсон Сообщений: 1 346 Репутация: 462 Thanks: 1936 Поблагодарили: 2183 за 675 сообщения Подскажите пожалуйста, насколько критично качество резисторов в цепях Цобеля?
Чтоб дать исчерпывающий ответ мало информации, не помешала бы еще и схема кроссовера. Если использовать один резистор включенный последовательно с головой, то, помимо снижения чуйки, происходит и рост эл добротности, при этом усилок нагружен минимально. Если используется схема в которой один резистор включен последовательно с головой а другой её шунтирует, то электрическая добротность вырастит меньше при том же снижении чуйки, а усилок нагрузиться больше в сравнении с предыдущим вариантом. Ежели голова подгоняется под кросс, то там вариантов вообще не много. И только при правильном включении аттенюатора кросс будет работать корректно, в противном случае «поплывет». |
|
| Victor-Blues Ветеран Откуда: Луганск Сообщений: 1 782 Репутация: 348 Thanks: 1436 Поблагодарили: 2916 за 1035 сообщения |
| roziskulov Ветеран Откуда: Киев-Феодосия Сообщений: 1 575 Репутация: 283 Thanks: 5305 Поблагодарили: 3387 за 1025 сообщения
Это зависит от ряда факторов. В зависимости от схемы кросса расположение резистора может влиять на результирующую добротность головы, импеданс кросс+голова, параметры элементов фильтра и др.
|
.