Site Loader

Содержание

Кроссовер для акустики — определение и для чего предназначен

При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.

Характеристика, предназначение

Кроссовер – это специальное оборудование в комплекте акустической системы, главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая акустическая система разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука. Так, если подать на динамик слишком низкую для него частоту, тогда звуковая картина получится искаженной. Если частота будет слишком высокой, то владелец системы сможет столкнуться не только с искаженным звуком, но и с выходом из строя высокочастотного динамка. Последний попросту не сможет выдержать такой режим работы.

В обычных условиях функция высокочастотных динамиков – воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные акустические системы работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.

Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.

Как устроен

Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц.

По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь – это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.

Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.

Технические особенности кроссоверов

Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.

Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты. Конденсатор может выделить и обработать высокую частоту, в то время как катушка индуктивности работает с низкими частотами. Производители грамотно используют эти свойства и изготавливают конструктивно простые, но достаточно эффективные устройства.

Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 – используется один элемент, 2 – два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.

Активное и пассивное оборудование

Пассивный кроссовер для акустики – это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.

За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию. Такого недостатка не имеет активный кроссовер. Дело в том, что несмотря на более сложную конструкцию, поток аудиочастот в них фильтруется гораздо лучше. За счет наличия в схеме не только нескольких катушек и конденсаторов, но и полупроводников, разработчики создают качественные устройства с более компактными размерами. Активный кроссовер редко встречается в виде отдельного модуля. Однако в любом усилителе имеются такие активные фильтры.

Как настроить устройство правильно?

Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая – это разница между средней и высокой частотой.

Как правильно рассчитать своими руками?

Расчет кроссовера для акустики – это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную акустическую систему, которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике – чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты. Для получения двухполюсной системы или любой другой к первому каналу усилителя подключают устройство, делящее сигнал. Это и есть фильтр. В комплекте с акустическими системами уже есть пассивные кроссоверы, изготовленные и рассчитанные производителями.

Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется – в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.

Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.

Особенности выбора

Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто – нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные акустические системы. Представим, что у вас сабвуфер выдает низкую частоту в диапазоне от 18 до 200 Гц, среднечастотный динамик воспроизводит частоты от 200 до 1000 Гц, а высокочастотный – от 1000 до 16 000 Гц. При этом усилитель не имеет встроенного фильтра и воспроизводит частоты в диапазоне от 18 до 20 000 Гц. В данном конкретном случае нужен трехполосный кроссовер, способный реализовывать фильтрацию в этих диапазонах.

Также при выборе обращают внимание на число полос. Еще один важный параметр – диапазон частот. Обязательно следует учитывать пропускную способность. Многоуровневые устройства, обладающие высокой чувствительностью, способны значительно улучшить качество звука.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.

Что такое полосовой стоп-фильтр: теория и ее применение

Существуют разные типы фильтров, например Фильтр высоких частот , фильтр нижних частот, полосовой фильтр и полосовой фильтр. Фильтр верхних частот разрешает только частоты, которые выше частоты среза, а фильтр нижних частот разрешает частоты ниже, чем частоты среза. Полосовой фильтр позволяет использовать определенную полосу частот, а полосовой заградительный фильтр отклоняет определенную полосу частот. В этой статье обсуждается обзор полосовой фильтр и его работа .



Что такое полосовой стоп-фильтр?

Полосовой фильтр формируется, когда фильтр нижних частот и фильтр верхних частот подключены параллельно друг другу. Основная функция полосового фильтра — устранение или остановка определенной полосы частот. Полосовой фильтр также упоминается с некоторыми другими названиями, такими как фильтр отклонения полосы или режекторный фильтр или фильтр исключения полосы. Как обсуждалось ранее, для фильтра высоких частот будет одна частота среза, фильтр низких частот также имеет одну частоту среза, но этот полосовой и полосовой фильтры имеют две частоты среза.

Эта группа останавливается фильтр отклоняет определенный диапазон частот, который находится между двумя частотами среза. Это позволяет использовать частоты, которые выше высокой частоты среза и ниже низких частот среза. Эти две частоты среза определяются на основе значения составные части использован в конструкции схемы. Этот фильтр имеет полосу задерживания и две полосы пропускания.



Идеальные характеристики полосового стоп-фильтра

Идеальные характеристики заградительного фильтра наглядно показаны на этом рисунке.


‘FL’ = частота среза фильтра нижних частот

‘FH’ = частота среза фильтра высоких частот

Работа и характеристики полосовых и полосовых фильтров полностью противоположны друг другу.

Теория полосового фильтра

Когда сигнал подается на вход, фильтр нижних частот позволяет низким частотам проходить через схему, а фильтр верхних частот позволяет высоким частотам проходить через схему.

Частотный отклик

Это блок-схема полосового фильтра. Фильтр низких частот и фильтр высоких частот подключены параллельно. Существует некоторая разница между идеальными и практическими условиями работы с фильтром. Это различие связано с механизмом переключения конденсатора. Амплитудно-частотная характеристика может быть четко объяснена на рисунке выше.

Полосовой стоп-фильтр с использованием R, L и C

Здесь в цепи резистор , индуктор и конденсатор соединены. Выходной сигнал берется через последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор. Цепь станет коротким замыканием или разрывом в зависимости от частоты, заданной на входе. Для высокой частоты конденсатор становится короткое замыкание и индуктор будет иметь разомкнутую цепь, а для низких частот индукторы действуют как короткое замыкание, а конденсатор как разомкнутая цепь.

Полосовой стоп-фильтр с использованием RLC

Благодаря этому параллельное подключение конденсатор и индуктор можно сказать, что на низких и высоких частотах он становится разомкнутым, а на средних частотах. Это ведет себя как короткое замыкание. Вот почему средние диапазоны не пропускаются через схему и, таким образом, действуют как режекторный фильтр.

Набор частот, для которых фильтр действует как короткое замыкание, зависит от нижней и верхней частоты среза. Эти частоты среза зависят от компонентов и их значения, используемого при проектировании. Согласно проекту передаточная функция определяет значения компонентов.

Режекторный фильтр

Фильтр с узкой полосой заграждения называется фильтром NOTCH. Этот режекторный фильтр используется для устранения одиночной частоты. Его также называют двойной Т-образной сетью из-за двух Т-образных сетей. На центральной частоте fC = 1 / 2πRC происходит максимальное исключение.

Конденсатор и резистор используются в цепи режекторного фильтра. Емкость конденсатора должна быть меньше или равна 1 мкФ. номинал резистора можно рассчитать, используя уравнение центральной частоты.

Этот режекторный фильтр очень полезен для устранения одиночной частоты на 50 или 60 Гц.

Частотная характеристика фильтра

Частотная характеристика полосового фильтра может быть получена путем записи усиления и частоты.
Полоса пропускания достигается между более низкими и высокими частотами среза. Полоса задерживания должна снова иметь нулевое значение, а полоса пропускания должна иметь коэффициент усиления Amax в соответствии с идеальным фильтром полосы задерживания.

Приложения

Применение полосового фильтра включает следующее.

  • В усилителях для электрогитары эффективно используются заградительные фильтры. Обычно гитара издает гул с частотой 60 Гц. Используемый полосовой фильтр помогает уменьшить шум при усилении сигнала. Не только в этой гитаре, но также фильтр используется в акустических приложениях, таких как усилители базовых инструментов и мандолина.
  • Полосовой фильтр используется при обработке изображений и сигналов для уменьшения шума.
  • Эти заграждающие фильтры используются для уменьшения статического электричества на радио.
  • Полосовой фильтр используется в медицинских целях, например, в биомедицинских инструментах для удаления шума.
  • В интернет-сервисах DSL и шумоподавителях эти полосовые фильтры используются для устранения помех в линии.
  • Если при передаче возникает шум, сигнал будет искажен, что приведет к ошибкам на выходе. Таким образом, чтобы уменьшить эти нежелательные гармоники и ошибки, эффективно используются заградительные фильтры.
  • Этот фильтр используется в аудиоприложениях, таких как системы громкой связи, то есть системы оповещения.
  • В технологиях оптической связи для устранения искажений используются эти ограничивающие фильтры. Одним из примеров этого является спектроскопия комбинационного рассеяния света.

Таким образом, это все о полный вид полосового фильтра . Этот полосовой стоп-фильтр состоит из одной полосы задерживания и двух полос пропускания. Характеристики полосового фильтра и полосового фильтра полностью противоположны. Этот фильтр также называют полосовым фильтром или режекторным фильтром. В своей конструкции он использовал фильтр нижних частот и фильтр верхних частот. Оба фильтра подключены параллельно друг другу. У него будет две частоты среза, то есть низкая частота среза и высокая частота среза.

Эти средние частоты отклоняются, а все остальные частоты разрешаются. Это полное описание полосового фильтра.
Вот вам вопрос, что такое RC-фильтр высоких частот?

Читать «Как собрать шпионские штучки своими руками» — Корякин-Черняк Сергей Леонидович — Страница 20

Если чувствительность индикатора покажется недостаточной, то перед VD1 можно включить широкополосный высокочастотный усилитель выполненный по схеме приведенной на рис. 4.6,в или рис. 4.6,г.

Чтобы широкополосный УВЧ не возбуждался и имел равномерную частотную характеристику, он должен быть выполнен с соблюдением требований конструирования высокочастотных устройств.

Совет.

Транзисторы для УВЧ желательно брать с граничной частотой не менее 4 ГГц.

Прибор снабжен телескопической антенной WA1 и питается от девятивольтовой батареи.

Переменным резистором R3, совмещенным с выключателем питания SA1, регулируют чувствительность прибора. Его выставляют таким образом, чтобы увеличение уровня напряженности поля вызывало наиболее резкое изменение частоты следования импульсов индикации,

Схема № 7.

Низкочастотный поисковый индикатор может быть использован для обнаружения устройств, передающих информацию по проводам. Эти устройства используют приемники сигналов с проводной линии, имеющие диапазон частот, лежащий между звуковыми и радиочастотами. Высшую частоту диапазона такого приемника разумно ограничить величиной 100 кГц. Для этого есть несколько причин:

во-первых, хорошие сканирующие приемники имеют возможность работать в ЧМ, начиная с этой частоты;

во-вторых, при передаче сигнала по проводам ЧМ является наиболее помехозащищенным видом модуляции;

в-третьих, в диапазоне 30—100 кГц самыми дальнобойными являются именно низкие частоты.

Причем передача сигнала на частотах 100 кГц и выше имеет заметное радиоизлучение и может быть обнаружена обычным радиоприемником с диапазоном длинных и средних волн.

Схема низкочастотного индикатора (рис. 4.7) представляет собой ЧМ приемник диапазона 25—125 кГц, адаптированный под задачу обнаружения частотно-модулированных сигналов в любой линии. Исследуемая линия подключается через входной трансформатор Т1. Он предназначен для гальванической развязки индикатора от линии в целях защиты от поражения электрическим током.

После трансформатора включен полосовой фильтр с частотами среза 30—100 кГц. Фильтр состоит из последовательно включенных фильтра высоких частот на С2, СЗ, L1 и фильтра низких частот на С4, С5, L2. Фильтры выполнены на пассивных элементах, так как в исследуемых линиях может присутствовать высокое переменное напряжение других частот (как, например, в электрической сети).

Рис. 4.7. Принципиальная схема обнаружителя низкочастотных сигналов

Далее вся выделенная полоса частот усиливается внутренним усилителем-ограничителем микросхемы DA1. Цепочка VD1, VD2, С6 служит для защиты микросхемы от высоковольтных импульсов. Усиленный и ограниченный сигнал демодулируется частотным детектором с ФАПЧ. Петля фазовой автоподстройки частоты включает генератор управляемый напряжением из состава микросхемы DD1 и фазовый детектор из состава микросхемы DA1.

С выхода 10 DA1 через пропорционально-интегрирующий фильтр на R12, R15, С17 сигнал управления поступает на вход ГУНа. Высокочастотный сигнал ГУНа с выхода 4 DD1 через элементы R4, R11, С13 подается на вход 9 фазового детектора из состава DA1. Входной высокочастотный сигнал подключен к фазовому детектору внутренними цепями DA1.

Примечание

Фазовые детекторы из состава DD1 не используются при демодуляции звука, один из них только лишь управляет светодиодом индикации VD3 через повторитель на транзисторе VT3.Использование фазового детектора микросхемы DA1 в петле ФАПЧ позволяет получить более качественное детектирование звука.

Демодулированный звуковой сигнал через внутренний истоковый повторитель (выход 10) микросхемы DD1 поступает на усилитель низкой частоты, выполненный на ОУ DA3 и транзисторах VT1, VT2. Отношение резисторов R18, R14 определяет его величину усиления. К выходу УНЧ подключен малогабаритный динамик ВА1. Частотная селекция входного сигнала осуществляется ФАПЧ демодулятором, его центральная частота перестраивается переменным резистором R2 от 25 до 125 кГц.

В связи с тем, что усилению подвергается вся рабочая полоса частот, на выходе УНЧ всегда присутствует шум — сильный при отсутствии сигнала, слабый при сильном входном сигнале. Это способствует образованию обратной связи при присутствии передатчика.

Индикаторный светодиод VD3 беспорядочно мигает в отсутствии сигнала. При обнаружении сигнала переходит через потушенное и зажженное состояние при перестройке по частоте резистором R2. Или остается в одном из этих состояний, если петля ФАПЧ удерживает настройку при сильном сигнале.

Индикатор обнаруживает на всех 8 км его дальности действия. Индикатор также позволяет определять присутствие видеосигнала в линии, цифрового сигнала с частотной модуляцией. Исследуемая линия может быть любой двухпроводной линией (телефонная линия, линия компьютерной сети, линия электроснабжения 220 В и т. п.). Ограничение накладывает величина пробивного напряжения, определяемая качеством изоляции между обмотками трансформатора Т1 и допустимым напряжением конденсатора С1.

Требования к элементам схемы небольшие: конденсатор С1 обязательно должен быть высоковольтным, С2—С5 составляются из нескольких, имеющих стандартные номиналы.

Трансформатор Т1 и катушки L1, L2 намотаны на ферритовых кольцах 20x10x5 проницаемостью 2000НН. Т1 имеет по 70 витков в каждой обмотке, L1 — 24 витка, L2 — 27 витков.

Обмотки трансформатора изолированы друг от друга слоем лакотканевой или фторопластовой изоляции. При желании намоточные данные катушек и трансформатора можно пересчитать для сердечников меньшего размера. Индикатор питается от девятивольтовой батареи через интегральный стабилизатор DA2.

Настройка индикатора сводится к установке подстроенным резистором R3 меандра на выводе 2 DD1 и резистором R11 наименее искаженного звукового сигнала на выходе УНЧ. Это лучше сделать при наличии входного сигналов.

Схема № 8. Этот прибор можно назвать детектором радиоволн и предназначен для поиска микропередатчиков. Он представляет собой звуковой и световой сигнализатор наличия радиочастотных излучений.

Прибор имеет высокую чувствительность в полосе частот до 1 ГГц. Например, «жучок» с излучаемой мощностью 1,5 мВт (выходной каскад на одном маломощном транзисторе) можно обнаружить с расстояния около 10 см.

Конструкция прибора проста и доступна для повторения даже радиолюбителям с небольшим опытом изготовления электронных устройств. В нем использованы доступные компоненты. При этом потребительские свойства этого сигнализатора весьма неплохие. Он имеет малые размеры и массу, прост в эксплуатации: единственный орган управления — выключатель питания.

Принципиальная схема сигнализатора показана на

рис. 4.8,а. Расположение элементов и печатная плата приводятся на рис. 4.8,б.

Рис. 4.8. Детектор радиоволн:

а—принципиальная схема; б—печатная плата и расположение элементов

При приближении антенны WA1 к микропередатчику в ней наводится высокочастотное напряжение, которое через конденсатор С1 поступает на вход УРЧ (транзистор VT1). Емкость конденсатора С1 определяет нижнюю границу принимаемого диапазона частот. Ее подбирают такой, чтобы индикатор не реагировал на бытовые низкочастотные помехи от электродвигателей, тиристорных регуляторов напряжения, ГСП магнитофонов и т. п.

АКТИВНЫЙ 3-ПОЛОСНЫЙ ФИЛЬТР | Техника и Программы

набор NM211б

Активный 3-полосный фильтр, который можно легко собрать из набора NM2116, заинтересует радиолюбителей, занимающихся конс­труированием высококачественной аудиоаппаратуры. Он позволяет разбить частотный спектр сигнала на своем входе на три полосы: низ­ких, средних и высоких частот. Поэтому 3-полосный активный фильтр имеет три выхода, каждый из которых необходимо подключить к отдельному усилителю мощности, эффективно работающему в задан­ной частотной полосе.

Традиционно в высококачественной звуковоспроизводящей аппа­ратуре используют пассивные разделительные фильтры, имеющие массивные конструкции. Их монтируют чаще всего внутри корпуса акустической системы, что уменьшает полезный объем акустической системы. Кроме того, любой пассивный фильтр уменьшает степень де­мпфирования звукового излучателя и имеет низкий КПД. Активный 3-полосный фильтр NM2116 позволяет уйти от этих неудобств.

В отличие от пассивного фильтра, активный фильтр необходимо устанавливать между линейным выходом источника сигнала и входа­ми усилителей мощности каждого частотного канала 3-полосной акус­тической системы. Его использование позволит передать сигналы с минимально возможным искажением и получить HI-END качество звука. Фильтр NM2116 обладает малым уровнем собственного шума, малыми габаритами и энергопотреблением. Он способен надежно ра­ботать в широком диапазоне питающих напряжений.

Технические характеристики

Напряжение питания [В]      12—30

Ток потребления [мА]         10

Фильтр низких частот (ФНЧ):

усиление в полосе пропускания [дБ]  0

затухание вне полосы пропускания [дБ/октаву]               12

частота среза [Гц] 300

Фильтр высоких частот (ФВЧ):

усиление в полосе пропускания [дБ]  0 затухание вне полосы пропускания [дБ/октаву]        12

частота среза [Гц]        3000

Фильтр средних частот (ФСЧ):

усиление в полосе пропускания [дБ]   0

затухание вне полосы пропускания [дБ/октаву]          6

Рис. 1. Внешний вид платы активного 3-полосного фильтра

частоты среза [Гц]       300,3000

Описание работы активного фильтра

Внешний вид платы активного 3-полосного фильтра с установлен­ными на ней элементами и электрическая схема активного 3-полосно- го фильтра показаны на Рис. 1 и Рис. 2.

Активный фильтр выполнен на четырех операционных уси­лителях, объединенных в одном корпусе интегральной микро­схемы МС3403 (DA2). На ОУ DA2.1 выполнен буферный кас­кад, предназначенный для согла­сования выходного сопротивле­ния источника полезного сигна­ла и входных сопротивлений фильтров НЧ, ВЧ и СЧ. Филь­тры НЧ и ВЧ построены по из­вестной схеме фильтра 2-го по­рядка (фильтра Баттерворта). На ОУ DA2.2 построен ФНЧ, а на ОУ DA2.3 – ФВЧ. Фильтр СЧ, выполненный на ОУ DA2.4, представляет собой суммиру- юще-вычитающее устройство аналогового сигнала, работаю­щее по алгоритму Uch = UBx – UH4 – UB4, где UBx входное напряжение активного 3-х полосного фильтра; иНч напряжение, присутствующее на выходе фильтра НЧ; UR4 — напряжение, присутствующее на выходе фильтра ВЧ; Uc4 на­пряжение, присутствующее на выходе фильтра СЧ. На микросхеме DA1 (LM78L05) собран стабилизатор питающего напряжения. Конденсаторы С1 и СЗ предназначены для фильтрации питающего напряжения актив­ного фильтра по входу, а С4 — по выходу. На резистивном делителе R2- R3 и конденсаторе С5 выполнена искусственная средняя точка. Она необ­ходима для организации правильного режима питания микросхемы DA2.

На контакты ХЗ и Х4 подается питающее напряжение, а на контак­ты XI и Х2 подается входной сигнал. С контактов Х5, Х6 и Х7 снима­ются отфильтрованные выходные сигналы для трактов НЧ, ВЧ и СЧ соответственно. Схема подключения активного 3-полосного фильтра показана на Рис. 3-

Рис. 3. Схема подключения активного 3-полосного фильтра

Сборка активного 3-полосного фильтра

Перед сборкой активного 3-полосного фильтра внимательно озна­комьтесь с приведенными в начале этой книги рекомендациями по монта- зку электронных схем. Это поможет избежать порчи печатной платы и от- Ьльных элементов схемы. Перечень элементов набора приведен в Табл. 1.

Таблица 1. Перечень элементов набора NM2116

Позиция

Характеристика

Наименование и/или примечание

Кол-во

С1.С4

0.1 мкФ

Конденсатор, 104 — маркировка

2

С2.С10, С11.С12, С13, С14, С15

0.47 мкФ

Конденсатор, 474 — маркировка

7

СЗ.С5

220 мкФ, 16. . 35 В

Электролитический конденсатор

2

С6.С8

1000 пФ

Конденсатор, 102 — маркировка

2

С7

0.022 пФ

Конденсатор, 223 — маркировка

1

С9

0.01 пФ

Конденсатор, 103 — маркировка

1

DA1

78L09

Микросхема

(стабилизатор напряжения)

1

DA2

LM324

Микросхема (4 ОУ), замена МС3403, LM2902

1

R1…R3

10 кОм

Коричневый, черный, оранжевый*

3

R8…R12

ЮкОм

Коричневый, черный, черный, красный, золотой* (погрешность не более 1%)

5

R4…R6

39кОм

Оранжевый, белый, оранжевый*

3

R7

75 кОм

Фиолетовый, зеленый, оранжевый*

1

 

DIP-14

Панелька для микросхемы

1

 

PLD-80

Разъем штыревой, 3×2 контактов

1

 

PLS-40

Разъем штыревой, 2×1 контактов

2

А2116

61×42 мм

Плата печатная

1

* Цветовая маркировка на резисторах.

Перед началом сборки подготовьте проволочные перемычки J1, J4 (7.5 мм) и J2, J3 (12.5 мм). Места расположения элементов на плате ак­тивного 3-полосного фильтра показаны на Рис. 4. Отформуйте выводы элементов, установите элементы на плату и припаяйте их выводы; при этом установите сначала проволочные перемычки Jl, J2, колодку под DA2, все малогабаритные, а затем и остальные элементы.

Рис. 4. Расположение элементов на плате активного 3-полосного фильтра

После сборки убедитесь в отсутствии ошибок монтажа. Особенно внимательно проверьте правильность установки микросхем и электро­литических конденсаторов. Конструкция активного 3-полосного фильтра предусматривает установку платы в корпус BOX-Z24A (в комплект набора не входит). Для этого в ней имеются монтажные от­верстия 04 и 08 мм.

Активный 3-полосный фильтр хорошо зарекомендовал себя при работе совместно с усилителями мощности NK057, NM2011, NM2011-Mosfet, NM2031, NM2032, NM2033, NM2034. Активный 3-по­лосный фильтр может быть использован и с другими, применяемыми вами, усилителями мощности.

В каталоге наборов, приведенном в этой книге, или на сайте www.masterkit.ru можно выбрать соответствующий корпус (рекомен­дуемый BOX-Z24A), источник питания, выпрямитель и стабилизатор напряжения. Необходимость в некоторых вышеперечисленных компо­нентах может отпасть, если вы решите встроить собранный модуль в корпус уже готового усилителя мощности, имеющего три независимых канала усиления.

Возникающие при сборке проблемы можно обсудить на конферен­ции сайта http: //www.masterkit.ru, а вопросы можно задать по адресу: [email protected]

Наборы NM2116 и другие наборы из каталога МАСТЕР КИТ мож­но приобрести в магазинах радиодеталей или на радиорынках.

Что такое кроссовер в акустике

Человеческое ухо способно различать достаточно большой диапазон частот, который называется звуковым диапазоном. Он занимает полосу от 20 Гц до 20 кГц. В зависимости от индивидуальных особенностей восприятия звуковой диапазон может быть несколько ограничен в нижней и верхней части. В конструкциях акустических систем не существует динамических громкоговорителей, которые корректно воспроизводили бы всю полосу звуковых частот.

Это связано с физическими и механическими факторами. Так диффузоры низкочастотных динамиков имеют большие размеры, поэтому акустический резонатор из-за большой инерции не может реагировать на колебания с частотой 10-20 кГц. Для высококачественного воспроизведения вся полоса звуковых частот разбивается на три поддиапазона:

  • Низкие частоты – 20 Гц-200 Гц
  • Средние частоты – 200 Гц-5 000Гц
  • Высокие частоты – 5 000 Гц-20 000 Гц

Зачем нужен кросовер для акустики в авто

Для чего нужны кроссоверы для динамиков. Кроссовер или полосовой фильтр представляет собой устройство ограничивающее полосу частот, подаваемых на конкретный громкоговоритель. Акустическая система хорошего качества состоит из трёх динамических головок и каждая из них пропускает свою полосу частот. Твиттер или высокочастотная головка имеет маленькие размеры и лёгкий диффузор. Она располагается в верхней части акустической системы. Среднечастотный динамик имеет больший диаметр, а басовый, самый большой громкоговоритель, располагается в нижней части акустической колонки. Кроссовер для колонок нужен для того, чтобы выделить определённую полосу частот и обрезать или сильно ослабить остальной частотный диапазон. Это значительно повышает высокую верность воспроизведения музыкальных записей.

Салон автомобиля представляет собой замкнутое пространство сравнительно малого объёма, в котором сложно добиться высококачественного воспроизведения звука. Кроме того внутренняя отделка может быть выполнена с помощью мягких звукопоглощающих материалов, поэтому частотное разделение звукового сигнала на три раздельные полосы в автомобиле необходимо.Что дают кроссоверы колонкам в салоне легковой машины. Частотные фильтры позволяют получить правильную конфигурацию акустических колонок в салоне автомобиля и добиться качественного звучания, как басов, так и высоких частот. Часто кроссоверы встраиваются непосредственно в акустические системы.

Кроссовер колонки, что это

Кроссоверы для динамиков бывают пассивные и активные. Пассивные системы представляют собой LCфильтры первого второго или третьего порядка, что определяется количеством звеньев фильтра. Фильтр первого порядка обеспечивает крутизну затухания сигнала всего 6 dBна октаву, фильтры второго и третьего порядков – 12 и 18 dBсоответственно. Для использования в звуковых системах автомобиля рекомендуется применять кроссоверы второго порядка. Это связано с акустическими особенностями автомобильного салона. В кроссоверах применяют плёночные конднсаторы и индуктивности, намотанные без сердечников или с использованием ферромагнетиков.

Кроссовер для колонок собирается на небольшой печатной плате, где имеются входные клеммы для подключения усилителя низкой частоты и три выходных группы для подключения ВЧ, СЧ и НЧ динамика. Активные кроссоверы для динамика в автомобильной акустике используются реже, так как они собираются не только на дискретных элементах, но и на операционных усилителях, которым требуется двухполярное питание. Это усложняет подключение и эксплуатацию такой техники в условиях автомобиля.

Встроенный кроссовер в динамике

Если в автомобиль устанавливаются колонки промышленного образца, то они, как правило, уже оборудованы встроенными частотными фильтрами. В них используются конденсаторы и индуктивности. Часто для согласования сопротивления громкоговорителя и усилителя низкой частоты в фильтры ставятся постоянные резисторы.

Классический универсальный кроссовер второго порядка предназначен для работы с трёхполосными акустическими системами и обеспечивает крутизну подавления частот 12 dBна октаву. При повторении конструкции не рекомендуется ставить в фильтр электролитические конденсаторы, а использовать плёночные, специально предназначенные для работы в фильтрах акустических систем. Обычно радиолюбители приобретают дорогие конденсаторы зарубежного производства, но вполне можно обойтись отечественными К73-16. Оптимальным вариантом для акустических кроссоверов будет использование аксиальных полипропиленовых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для применения в акустических системах высокого класса.

При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.

Характеристика, предназначение

Кроссовер – это специальное оборудование в комплекте акустической системы, главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая акустическая система разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука.

В обычных условиях функция высокочастотных динамиков – воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные акустические системы работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.

Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.

Как устроен

Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц.

По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь – это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.

Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.

Технические особенности кроссоверов

Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.

Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты.

Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 – используется один элемент, 2 – два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.

Активное и пассивное оборудование

Пассивный кроссовер для акустики – это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.

За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию.

Как настроить устройство правильно?

Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая – это разница между средней и высокой частотой.

Как правильно рассчитать своими руками?

Расчет кроссовера для акустики – это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную акустическую систему, которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике – чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты.

Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется – в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.

Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.

Особенности выбора

Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто – нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные акустические системы.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.

Зачастую в комплекте с компонентной акустикой идёт кроссовер. О том, что это такое и для чего оно нужен мы сегодня и поговорим.

Существует два основных типа кроссоверов: двухполосные и трехполосные, но при этом, физически, к трехполосному кроссоверу можно подключить и двухполосную акустику, а трехполосную акустику к двухполосному кроссоверу – нет. Кроссоверы предназначены для того, чтобы не перегружать динамики акустической системы теми частотами, которые они производить либо не должны по своему предназначению, либо не способны. Например, зачем высокочастотному динамику воспрозиводить басс? Правильно, ему это ни к чему. Более того, при попытке воспроизведения данных частот твиттером, произойдет неминуемое разрушение динамика. Добавим к этому тот факт, что мидбасс, например, не должен воспроизводить высокие частоты, поэтому диапазон от 3х-4х кГц, обычно тоже фильтруется либо с помощью активного, либо с помощью пассивного кроссовера. Активным кроссовером, обычно, является либо магнитола, либо усилитель с развитыми акустическими фильтрами (к примеру, любой усилитель Ural Sound обладает такой функцией).

Двухполосный кроссовер нужен для того, чтобы подключить к одной паре каналов комплект акустики, состоящий из двух мидбасов и двух твиттеров. При этом, в самых простейших конструкциях, используется только фильтрация сигнала для ВЧ динамика «снизу» (все частоты ниже расчётной фильтруются с определенной крутизной спада), более сложные системы производят еще и фильтрацию мидбаса «сверху» (все частоты выше расчётной фильтруются с определенной крутизной спада). Самые серьезные кроссоверы производят фильтрацию мидбаса и «снизу» и «сверху», ВЧ динамик «снизу», да еще и учитывают фазовые искажения, связанные с одинаковой крутизной спада фильтров.

Трехполосные кроссоверы, по сути, используют те же алгоритмы работы и те же принципы фильтрации за одним исключением: один кроссовер предназначен не для двух, а для трех динамиков: НЧ, СЧ и ВЧ. Данный тип акустических систем принято считать эталонным, так как к частоте раздела между НЧ и ВЧ динамиком человеческое ухо особливо чувствительно и было решено придумать третий динамик в данную схему, который будет производить без негативных последствий тот диапазон, в котором, обычно, у двухполосной акустики бывают проблемы.

Что такое кроссовер в аудиосистеме. Кроссовер для колонок: виды и выбор

На чтение 3 мин. Просмотров 2.4k.

Кроссоверами называют разделительные фильтры частот для автомобильной акустики. Эти фильтры разделяют сигнал в многополосных колонках на низкие, средние и высокие частоты. Необходимо учитывать перед ремонтом или заменой встроенного кроссовера в магнитоле, что это 1 из ключевых компонентов автомобильной аудиосистемы наряду с усилителем.

Что это и принцип работы

В силу своих конструктивных особенностей динамики автомагнитолы не способны воспроизводить полный спектр частот. В автомобилях устанавливают несколько динамиков, каждый из которых работает в ограниченном диапазоне. Кроссовер в музыке является основным компонентом многополосной аудиосистемы. Благодаря этой детали динамики, разработанные для воспроизведения высоких частот, получают предназначенный для них сигнал.

Если бы такое устройство отсутствовало, высокочастотные динамики могли бы получить сигнал, который предназначен для сабвуфера. Чем больше каналов поддерживает устройство, тем больше можно установить динамиков.

Кроссовер для динамиков и сабвуфера изготавливается из 2 основных компонентов: конденсатора и катушки индуктивности. Эти простейшие реактивные элементы дифференцируют сигнал.

Разновидности и особенности

Кроссоверы, которые входят в состав автомобильных аудиосистем, делятся на 2 основные категории: активные и пассивные. Пассивный элемент — это более распространенная разновидность, которая чаще встречается в продаже. Пассивное устройство не нуждается в дополнительном питании, владельцу автомобиля проще и быстрее установить его.


Недостаток такого элемента — низкое качество. Из-за пассивного принципа работы устройство забирает часть энергии фильтра, чтобы поддержать свою работоспособность.

При этом реактивные элементы работающего на пределе устройства изменяют сдвиг по фазе, из-за чего пользователь аудиосистемы не может настраивать частоты максимально точно.

Активные элементы лишены этого недостатка. У них более сложное внутреннее устройство, и за счет этого потоковый звук лучше фильтруется. Кроме катушек и емкостей такие устройства содержат дополнительные полупроводники, но при этом обладают более компактными размерами. Активные элементы редко продаются в качестве отдельной аппаратуры, но всегда устанавливаются в автомобильных усилителях.

Кроссо́вер (англ. crossover или х-over , буквально: 1) скрещение, пересечение; 2) разделитель спектра сигнала).

Кроссовер в электронике — разделительный фильтр (как правило — звуковых частот, например, фильтр многополосой акустической системы). Кроссовер — класс специальных фильтров, созданных специально для использования в различном звуковом оборудовании, например, Hi-Fi. Обычно, используемые в аудиосистемах динамические головки (динамики, громкоговорители), не способны воспроизводить весь спектр звуковых частот без искажений. Таким образом, кроссовер позволяет разделить частотный спектр на отдельные диапазоны частот (полосы), которые далее могут быть отыграны соответствующим динамиком, рассчитанным на этот диапазон (полосу), без искажений.

Другое применение кроссоверов — многополосая обработка сигнала, где каждая группа может обрабатываться отдельно с помощью динамических, эффектных и психоакустических процессоров (compression, limiting, de-essing, distortion, bass enhancement, exciting, noise reductions, echo, delaying, etc.)

При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.

Характеристика, предназначение

Кроссовер — это специальное оборудование в комплекте главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука.

Так, если подать на динамик слишком низкую для него частоту, тогда звуковая картина получится искаженной. Если частота будет слишком высокой, то владелец системы сможет столкнуться не только с искаженным звуком, но и с выходом из строя высокочастотного динамка. Последний попросту не сможет выдержать такой режим работы.

В обычных условиях функция высокочастотных динамиков — воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.

Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.

Как устроен

Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц.

По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь — это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.

Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.

Технические особенности кроссоверов

Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.

Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты.

Конденсатор может выделить и обработать высокую частоту, в то время как катушка индуктивности работает с низкими частотами. Производители грамотно используют эти свойства и изготавливают конструктивно простые, но достаточно эффективные устройства.

Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 — используется один элемент, 2 — два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.

Активное и пассивное оборудование

Пассивный кроссовер для акустики — это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.

За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию.

Такого недостатка не имеет активный кроссовер. Дело в том, что несмотря на более сложную конструкцию, поток аудиочастот в них фильтруется гораздо лучше. За счет наличия в схеме не только нескольких катушек и конденсаторов, но и полупроводников, разработчики создают качественные устройства с более компактными размерами. Активный кроссовер редко встречается в виде отдельного модуля. Однако в любом усилителе имеются такие активные фильтры.

Как настроить устройство правильно?

Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая — это разница между средней и высокой частотой.

Как правильно рассчитать своими руками?

Расчет кроссовера для акустики — это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике — чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты.

Для получения двухполюсной системы или любой другой к первому каналу усилителя подключают устройство, делящее сигнал. Это и есть фильтр. В комплекте с акустическими системами уже есть пассивные кроссоверы, изготовленные и рассчитанные производителями.

Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется — в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.

Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.

Особенности выбора

Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто — нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные

Представим, что у вас сабвуфер выдает низкую частоту в диапазоне от 18 до 200 Гц, среднечастотный динамик воспроизводит частоты от 200 до 1000 Гц, а высокочастотный — от 1000 до 16 000 Гц. При этом усилитель не имеет встроенного фильтра и воспроизводит частоты в диапазоне от 18 до 20 000 Гц. В данном конкретном случае нужен трехполосный кроссовер, способный реализовывать фильтрацию в этих диапазонах.

Также при выборе обращают внимание на число полос. Еще один важный параметр — диапазон частот. Обязательно следует учитывать пропускную способность. Многоуровневые устройства, обладающие высокой чувствительностью, способны значительно улучшить качество звука.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.

Кроссоверы, или разделительные частотные фильтры, впервые появляются в поле зрения тех, кто сталкивается с миром car audio, как часть комплекта компонентной акустики. Несложную функцию этих небольших коробочек без особых усилий сможет объяснить даже ученик продавца в магазине – разделяют сигнал в многополосных динамиках так, чтобы басовик получал низкие частоты, среднечастотник – средние, а «пищалка» – верхние. Но так ли все просто на практике, если кроссоверы занимают в каталогах производителей автомобильной аудиоаппаратуры не меньше страниц, чем усилители, а построить в автомобиле музыкальную систему уровня hi-fi без таких «коробочек» можно даже и не пытаться.

Виноваты динамики
Действительно, с кроссоверами далеко не все так просто, как могло показаться будущему менеджеру по продажам. Если основные компоненты акустической системы – динамики – любой специалист (или даже не совсем специалист) сможет подобрать, исходя из собственных предпочтений (из-за чего порой скрещиваются абсолютно разные по идеологии марки), то выбор разделительных фильтров часто оказывается камнем преткновения даже для опытных инсталляторов.

Каждый, кто хоть немного «в теме», четко знает, что самый значительный источник искажений звука – это динамики. Идеальным выходом из этого положения был бы динамик, способный один воспроизводить весь звуковой диапазон. К сожалению, сделать полноценный широкополосный излучатель никому пока не удалось. В результате самых удачных попыток появились динамики, которые способны работать в большей части диапазона, но не более чем удовлетворительно.

А нужно, чтобы динамик работал безукоризненно, и не в части диапазона, а во всем, иначе все усилия будут лишены практического смысла. В борьбе за идеальное качество звука общий диапазон частот приходится делить на части и ставить во главе каждой из них оптимизированный для каждой полосы частот динамик – сабвуфер, мидбас, среднечастотник или твиттер. Делением, собственно, и заведуют кроссоверы. А справедливость (читай «качество») их «дележки» зависит от интеллекта самих кроссоверов, среди которых иногда встречаются шибко умные экземпляры, а иногда так себе.

Вам пассивный или поактивнее?
Способов деления сигнала в автозвуке (как, впрочем, и в домашнем аудио) существует всего два. Можно делать это на выходе усилителя, что поручено широко распространенным пассивным кроссоверам. С точки зрения схемотехники это значительно более примитивные устройства, чем активные разделительные фильтры. В пассивных кроссоверах выделение нужной полосы доверено различным индуктивностям, емкостям и резисторам, то есть такой начинке, которая не нуждается в дополнительном питании. Другими словами, пассивные кроссоверы используют электрическую энергию линии, в которую включены.

Их основными преимуществами считают небольшую стоимость и гибкость при построении аудиосистемы в автомобиле. Используя пассивные кроссоверы, можно создать отличную акустическую систему на базе одного-единственного усилителя. Именно поэтому их нередко используют мастера высшего пилотажа car audio (и профессиональные инсталляторы, и спортсмены) – при наличии определенных навыков у сборщиков система из нескольких пассивных фильтров может выдавать на динамики почти идеальный сигнал, который, казалось бы, невозможно получить без применения дорогих электронных агрегатов.

Недостатки, естественно, тоже есть. Во-первых, в пассивном кроссовере практически невозможно изменять какие-либо настройки кроме ослабления сигнала на «пищалке». Во-вторых, это «транспортные потери», или ослабление звукового сигнала (имеющее аппетитное английское название damping), возникающие при прохождении сигнала через катушку индуктивности и из-за сопротивления кабеля. Это означает, что честно отданный усилителем сигнал попадает на динамики не только отфильтрованным, но и урезанным, причем в отдельных случаях урезанным весьма ощутимо.

Также не без основания считается, что близко расположенные к силовым линиям пассивные кроссоверы могут подхватывать индуктивные помехи, поэтому производители рекомендуют прятать пассивную разделительную аппаратуру от происков шального тока. При выборе пассивных кроссоверов первое, на что стоит обратить внимание, так это на их способность выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые усилителем, так как перегрузки они переносят довольно плохо.

Чересчур интенсивный сигнал, поступающий от усилителя, может существенно изменять частоту среза пассивных фильтров, то есть на динамики в этом случае приходит необходимая им частота плюс немного соседней, что в случае с мидбасами может и не повлиять на качество звука (если вы не на соревнованиях), а вот пищалки подвергаются существенному риску «сгореть на работе».

В основном пассивные кроссоверы применяются для обработки сигнала твитеров и среднечастотных динамиков. Для низкочастотных динамиков и сабвуферов эти кроссоверы использовать можно, однако в этом случае резко возрастает требование в качеству конденсаторов и катушек индуктивности, что приводит к их удорожанию и увеличению в размерах.

Второй способ разделить сигнал – сделать это не после усилителя, а перед ним. Для этой, несомненно более ответственной, задачи используются активные кроссоверы. Такие устройства представляют собой множество активных фильтров, которыми можно управлять и легко изменять частоту среза любого канала. В большинстве случаев они расположены сразу за проигрывателем, настолько близко, насколько позволяет концепция конкретной инсталляции.

По сравнению с пассивными кроссоверами, преимуществ у активных больше, а явный недостаток всего один – стоят они значительно дороже. Первое и основное преимущество активных кроссоверов заключается в возможности настроить их параметры в соответствии с особенностями конкретных динамиков. Кроме настройки частот фильтров, современные активные кроссоверы обладают целой коллекцией дополнительных регулировок, способных должным образом подготовить сигнал перед тем, как он попадет в усилитель.

Главное, что следует сказать об активных кроссоверах: они не настолько универсальны, чтобы можно было обойтись без пассивных фильтров, но при выборе между регулируемыми кроссоверами и устройствами с фиксированными настройками в восьми случаях из десяти правильнее предпочесть первые. Это одно из немногих неписаных правил мира car audio.

Теперь о второстепенных недостатках. Их немного. В том случае, если активный кроссовер имеет раздельные выходы для каждой полосы частот, возникает необходимость использовать отдельные усилители для каждой полосы. Учитывая, что средняя стоимость активного кроссовера равна тремстам валютным единицам, а неплохой двухканальный усилитель потянет еще на двести, удовольствие оснастить свою аудиосистему активным делителем частот может существенно увеличить статью расхода.

Во-вторых, поскольку активный кроссовер по определению использует активные компоненты, он вносит в систему дополнительный шум, тогда как при использовании пассивного кроссовера этого не происходит. Наличие активного кроссовера в автомобильной аудиосистеме говорит о серьезном подходе к качеству звука. И если раньше считалось, что кроссоверы – привилегия дорогих инсталляций, то сегодня их можно встретить даже в аудиосистемах среднего уровня.

Наука и техника
Пассивные и активные фильтры разделяют на три вида. Первый – высокочастотные («high pass») кроссоверы, которые пропускают сигналы с частотой выше определенной без изменения, сигналы более низких частот проходят через него с ослаблением. Низкочастотные («low pass») кроссоверы, наоборот, пропускают низкие частоты и подавляют высокие. Третий тип кроссоверов – полосовой («band pass»). Это фильтры, пропускающие сигналы в определенном диапазоне частот и ослабляющие сигнал за его пределами. Как правило, бэндпасы используются для среднечастотных динамиков.

Кроме частоты среза, принципиальная характеристика кроссовера – его порядок. Нет, не в смысле того, насколько аккуратно уложены в корпус компоненты фильтра – в этом отношении кроссоверы – зверюшки исключительно чистоплотные. Порядком называют соотношение качества фильтрации и ослабления кроссовером полученного сигнала. Кроссоверы первого и второго порядков обладают фильтрами попроще и, соответственно, склонностью к несанкционированным манипуляциям с сигналом в момент их перегрузки.

Места их обитания – головные устройства стоимостью до 200 долларов или недорогие комплекты «разнесенных» динамиков без претензии на принадлежность к серьезному брэнду. Исключений сколько угодно, но общая статистика именно такова. Кроссоверы третьего порядка можно встретить во многих усилителях мощности, где они соседствуют с эквалайзерами и, если повезет, с цифровыми процессорами, разговор о которых еще впереди. Четвертый порядок кроссоверов говорит об их элитности. В большинстве случаев такие кроссоверы вынесены в отдельный корпус.

О том, насколько эффективно делитель четвертого порядка «отрезает» лишние частоты, среди установщиков аппаратуры не так давно ходили настоящие легенды. Эти фильтры никогда не «облажаются», поделившись средней частотой с твитером, и не удивят владельца неожиданным сигналом, подаваемым ими на усилитель. У кроссоверов четвертого порядка все строго и четко, как в лучших банках Швейцарии.

Самое важное в настройке кроссовера – это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трехполосный активный кроссовер, то, значит, перед нами стоит задача в определении двух точек деления. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера.

Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера. Если ошибиться с этими точками, качества звука не будет никакого, а твитеры, наглотавшись низких частот, сыграют в мусорный ящик. Именно поэтому подбор частотных фильтров куда более ответственный процесс, чем покупка и установка динамиков.

Вид вымирающий и вид появляющийся
В среде аудиофилов в последнее время все устойчивее ходит адаптированный вариант крылатого выражения. «Другие времена, другие децибелы» – говорят вчерашние ревностные сторонники аналоговой аппаратуры, отправляясь покупать проигрыватели MP3 и цифровые процессоры. Кроссоверы, по сути выполняющие лишь часть функций цифровых процессоров, по-прежнему пользуются устойчивым спросом, однако перспективы развития индустрии аналоговых фильтров довольно туманны.

Недавнее общее мнение, что, мол, процессор звукового сигнала просто забавная игрушка, хотя и может иметь некоторое применение, а cюрраунд-процессоры и устройства восстановления баса не более чем «бубнелки» и «свистелки», абсолютно не нужные в должным образом подобранной системе, сегодня полностью забыто. Звуковые процессоры победным маршем шествуют по стране car audio. Действительно, список опций не самого дорогого цифрового устройства бросает в трепет аудиофилов.

Помимо цифровых регуляторов уровня сигнала, процессоры обладают рядом эквалайзеров (не параметрических, а цифровых, разумеется), блоками задержки сигнала и блоками маршрутизации, которые наделяют каждый из каналов необходимыми для качественного воспроизведения конкретной мелодии свойствами. Активная цифровая фильтрация присутствует здесь, уже как нечто само собой разумеющееся.

Самый существенный недостаток цифровых фильтров заключается в том, что частенько их процессоры оказываются заваленными работой «по совместительству»: выделением определенной частоты, задержкой или даже усилением сигнала. В таких условиях качество фильтрации заметно снижается, поэтому большинство профессиональных систем включает в себя и сигнальный процессор, и аналоговый кроссовер.

Первый отвечает за разные эффекты и филигранные настройки звуковой картины, а второй по старинке делает то, что делал всегда, то есть качественно делит поступивший с процессора сигнал и передает его динамикам.

Некоторые профессиональные инсталляторы считают, что лишь высокая стоимость цифровой аудиоаппаратуры замедляет процесс вымирания аналоговых фильтров. Другие полагают, что как бы далеко ни зашел прогресс, в автомобильной аудиосистеме всегда найдется место для такого устройства, как хороший аналоговый кроссовер третьего или четвертого порядка. Оба мнения можно считать верными, не забывая при этом, что существует множество дорог, ведущих к качественному звуку, и кроссовер – необходимый элемент любой из них. А если так, то важно ли, будет в кроссовере процессор или нет? Главное, чтобы он сам был.

12 комментариев к статье:

Что такое кроссовер?

    У меня пропал звук с левого низкочастотника,средне-,и высоко-частотники работают.Можно ли сказать,что сгорел кроссовер?Или тогда не работала бы вся сторона.Просто контора,которая мне делала систему развалилась,и не хочеться попадать на деньги.Вложил 4 тысячим долларов-продолжать….так лутше застрелиться.Спрашиваю,во избежании обмана у других установщиков.

    • В кроссовере много элементов, как правило это катушки, конденсаторы, резисторы, ничего дорогого и очень уж сложного… Скорее всего отпаялся или окислился какой либо из элементов на плате кроссовера. Думаю ничего серьезного не случилось. Просто снять крышку с кросса и внимательно рассмотреть…

03.10.2018

Чтобы понять, нуждаетесь ли вы в кросовере, важно сначала понять некоторые основные принципы, лежащие в основе использования автомобильного аудио кроссовера. Кроссоверы (аудиопереходы) — это тип электронных схем фильтров, используемых в различных аудиоприложениях. Предназначены они для разделения аудиосигнала на два или более частотных диапазонов. Разделение необходимо, чтобы сигналы могли быть отправлены драйверам, которые предназначены для разных частотных диапазонов.

Что такое кроссовер и как он работает

Основная идея состоит в том, что музыка состоит из звуковых частот, которые управляют всей гаммой человеческого слуха, но некоторые динамики лучше создают конкретные частоты, чем другие. Твитеры предназначены для воспроизведения высоких частот, вуферы предназначены для воспроизведения низких частот и т. д.

Имея это в виду, новички часто удивляются, узнав, что в каждая существующая автомобильная аудиосистема на самом деле нуждается в кроссоверах на том или ином уровне. Например, очень простые системы, которые используют коаксиальные колонки, фактически содержат небольшие кроссоверы, встроенные прямо в динамики. Другие системы, особенно те, которые используют компонентные динамики, обычно используют внешние кроссоверы, которые передают соответствующие частоты только правильным колонам.


Основная цель разделения музыки на составные частоты и передача определенных частот конкретным громкоговорителям — это достижение более высокой точности воспроизведения аудио. Убедившись, что только правильные частоты достигают соответствующих громкоговорителей, вы можете эффективно уменьшить искажения и улучшить качество звука в автомобильной аудиосистеме.

Типы автомобильных кроссоверов

Существует два основных типа кроссоверов, каждый из которых лучше всего подходит для конкретных ситуаций:

  • Пассивные кроссоверы — расположены между усилителем и динамиками. Отфильтровывают нежелательные частоты. Некоторые ораторы имеют встроенные пассивные кроссоверы. Поскольку эти кроссоверы просто подключаются между усилителем и динамиками, их относительно легко установить. Однако существует определенная степень неэффективности, присущая пассивным кроссоверам.
  • Активные кроссоверы. Они также известны как электронные кроссоверы. Являются более сложными и более дорогими, чем пассивные. Для активных кроссоверов требуются источники питания, но они не теряют энергию, фильтруя усиленные сигналы, как это делают пассивные устройства.

Действительно ли вы нуждаетесь в автомобильном аудио кроссовере?

Дело в том, что каждая отдельная автомобильная аудиосистема требует некоторого типа кроссовера во многом так же, как для каждой автомобильной аудиосистемы требуется усилитель. Но точно так же, как многие головные устройства включают встроенный усилитель, динамики могут включать встроенные кроссоверы. В базовых автомобильных аудиосистемах вполне можно обойтись без дополнительных устройств. Однако существует ряд обстоятельств, при которых пассивный или активный блок улучшает качество звука, эффективность системы или и то, и другое.

Если ваша автомобильная аудиосистема использует коаксиальные динамики, вам, вероятно, не нужен дополнительный кроссовер. Полнодиапазонные громкоговорители уже имеют встроенные пассивные разделители, которые фильтруют частоты. Даже если вы добавляете усилитель в микс, встроенные переходы громкоговорителей должны быть более чем достаточными. Однако вам может понадобиться кроссовер, если вы добавите усилитель и сабвуфер к этому типу системы.

Предлагаем ознакомится с процедурой замены кроссоверов в авто:

С другой стороны, вам понадобится один или несколько кроссоверов, если вы планируете создать систему, состоящую из компонентных динамиков, нескольких усилителей и сабвуферов. Это особенно актуально, если вы планируете использовать отдельные усилители для управления конкретными громкоговорителями, такими как ваши низкочастотные громкоговорители или высокочастотные динамики. Независимо от того, выбираете вы активные или пассивные кроссоверы, вам нужно предотвратить попадание нежелательных частот в динамики.

Также важно отметить, что послепроцессорные усилители обычно включают встроенные фильтры, которые эффективно действуют как кроссоверы, если вы создаете базовую автомобильную аудиосистему с компонентными динамиками. Фильтр высоких частот в этом типе усилителя позволяет вам управлять твитерами, а фильтр нижних частот позволяет управлять вуферами, не требуя дополнительных кроссоверов.

Когда активный кроссовер может реально помочь

В то время как вы можете отлично справляться и без кроссовера (используя только один усилитель), более сложные сборки могут действительно выиграть от внедрения активного кроссовера. Например, 3-полосный кроссовер — компонент, который вы можете внедрить в систему между головным устройством и несколькими усилителями.

В этом типе сценария каждый усилитель получает определенный диапазон частот от кроссовера; каждый усилитель используется для управления конкретным типом динамика. Например, один можно применять для передних громкоговорителей с высоким проходом, другой может работать с задними полнодиапазонными громкоговорителями.

Требуется ли перекрестная установка для профессиональной установки?

Установка кроссоверов — это не квантовая теория поля, но вам непременно необходимо понять, что вы делаете, прежде чем начинать своими руками модернизировать систему. Установка пассивного кроссовера относительно проста, так как включает в себя проводку кроссовера между вашим усилителем и динамиками. Например, вы можете подключить пассивный кроссовер к выходу вашего усилителя, а затем подключить выход твитера кроссовера к вашему высокочастотному динамику и выход сабвуфера на ваш низкочастотный громкоговоритель.


Установка активного автомобильного аудио кроссовера, как правило, будет более сложной процедурой. Основная проблема заключается в том, что для активных кроссоверов требуется больше мощности, поэтому вам нужно будет прокладывать провода питания и заземления для каждого устройства в отдельности. Хорошей новостью является то, что, если вы уже установили усилитель, вы должны быть готовы устанавливать активный кроссовер, поскольку проводка не является чем-то очень сложным.

Следует помнить, что заземление вашего активного кроссовера в том же месте, где вы заземляете ваш усилитель, поможет предотвратить раздражающие помехи в наземном контуре.

Двухполосные колонки: проектирование и сборка в домашних условиях

Акустические системы для меломанов я начал создавать в 1993 году. С этого момента и вплоть до 2001 года меня волновала серьезная проблема: практика показала, что модели, хорошо воспроизводящие музыку, нельзя повторить без индивидуальной дополнительной настройки каждой пары АС. С другой стороны, модели, которые нормально повторялись, не обладали привлекательным звуком.

Известно, что малые творческие коллективы (как раз в таких я и работал), имеют шанс выжить, лишь предлагая изделия с убедительными преимуществами. Поэтому в течение 8 лет я делал различные модели АС, которые требовали авторской настройки.

Причина проблемы — в громкоговорителях. Современные серийные динамики изготавливаются из синтетических материалов или из чрезмерно пропитанной бумаги. Это способствует долговечности и стабильности параметров. Для улучшения формального параметра — равномерности амплитудно-частотной характеристики — диффузоры современных громкоговорителей сильно задемпфированы. А это достигается увеличением внутреннего трения в диффузоре за счет свойств применяемых материалов и пропиток.

Повышенное внутреннее трение не позволяет динамику воспроизводить самые тихие звуки, он реагирует движением на сигналы начиная с некоторого порогового уровня. Получается, что платой за стабильность параметров является пониженное звуковое разрешение, потеря «воздушности», недостаточная натуральность тембров акустических инструментов и голосов вокалистов. Поэтому свои АС я старался создавать на основе старых моделей бумажных громкоговорителей с малым внутренним трением материала диффузоров. Такие динамики имеют большой разброс параметров. Кроме того, нет уверенности, что всегда можно будет приобрести нужное количество необходимых громкоговорителей, которые давно сняты с производства.

Желание сделать повторяемую модель высококачественных АС с каждым годом усиливалось. Реализовать его удалось впервые в 1999 году. Были изготовлены три варианта довольно дорогих напольных АС на динамиках Dynaudio, VIFA и Polk Audio.

Самую доступную для повторения модель полочных АС на громкоговорителях VIFA мне удалось собрать в 2001 году.

Шестидюймовый бумажный динамик VIFA M18SG-09 работает в широкополосном режиме — вплоть до 6 кГц. Фильтр, ограничивающий полосу воспроизводимых частот, отсутствует. От 6 кГц и выше воспроизведение обеспечивает ВЧ-громкоговоритель с полимерным куполом 3/4 дюйма VIFA D19SD-05-08. Основное содержание музыки передает НЧ/СЧ-динамик. Поэтому данная модель близка к однополосным системам.

Об авторe

Александр «доктор» Клячин — инженер радиосвязи и радиовещания, специалист международной организации инсталляторов CEDIA. Имеет патенты в области электроакустики, удачные проекты ламповых усилителей и акустических систем. Начиная с 1982 года — эксперт кафедры электроакустики и радиовещания МЭИС (сейчас — МТУСИ). Разработчик профессиональной звуковой аппаратуры, организатор первой выставки «Российский High End». Первым в России создал бестрансформаторный ламповый усилитель. С 1995 по 1998 год — эксперт журнала «Салон AV».

В настоящее время профессионально занимается инсталляцией аудиовидеосистем. Охотно делится своим опытом.

VIFA M18SG-09 — типичный современный бумажный динамик, уступающий, как и все другие типы, старым бумажным громкоговорителям. Тем не менее, ситуация оказалась не безвыходной. На передачу «воздуха» и натуральности тембров влияет не только внутреннее трение материала диффузора. Неравномерность АЧХ в области средних частот и ошибки в балансе между НЧ, СЧ и ВЧ также губительно влияют на воздушность и натуральность.

«Старинные» АС, почитаемые опытными слушателями, созданы на основе превосходных динамиков, возможности которых раскрыты далеко не полностью, так как почти все легендарные старые модели имеют проблемы с равномерностью АЧХ.

Используя свой 9-летний опыт интенсивной работы по настройке различных АС для получения желаемой АЧХ, у меня получилось почти с ювелирной точностью сформировать АЧХ новой модели в области средних частот и обеспечить верный баланс между НЧ, СЧ и ВЧ. Таким образом, все вредные факторы, кроме внутреннего трения материала диффузора, удалось минимизировать. В результате звучание новой модели приблизилось по натуральности к лучшим «старинным» АС.

С точки зрения формальной верности воспроизведения, представляемые АС сопоставимы с такими хорошими аудиофильскими полочными АС, как Concerto (Sonus Faber) или Contour 1.3 (Dynaudio).

Рис. 1

Схема фильтра новой модели представлена на рис. 1. Поясню смысл некоторых символов. Стрелки на линиях, обозначающих кабели внутренней проводки, указывают направленность. Стрелки около катушек индуктивности также соответствуют направленности. Практика показала, что для большинства приобретаемых катушек среднего размера с намоточным проводом начало находится снаружи, а конец («острие стрелы») — внутри катушки. Под средним размером понимается катушка диаметром 15 — 25 см и высотой 15 — 30 см (ориентировочно). Очевидно, что при сматывании провода с такой катушки при изготовлении «L» для вашего фильтра начало направленности совпадет с началом обмотки (точка у края «L» на схеме фильтра), а «острие стрелы» — с последним витком вновь изготовленной «L».

Если вы сомневаетесь в направленности провода, проведите пробное прослушивание, используя отрезки имеющегося провода в качестве акустического кабеля. Плюсовой и минусовой провода предполагаемыми «остриями стрел» должны быть направлены в сторону АС. Основной критерий предпочтительного направления — более «захватывающее», проникновенное звучание. Повышение детальности при перевороте кабеля может ввести в заблуждение, так как нередко именно ослабление эмоций при неправильном использовании направленности позволяет отвлечься от эмоционального содержания музыки и сосредоточиться на восприятии деталей.

Разумеется, элементы фильтра могут соединяться между собой при помощи собственных выводов. Если возникнет необходимость наращивать эти выводы, то следует руководствоваться указанной на схеме направленностью кабелей.

Катушки индуктивности фильтра желательно располагать в перпендикулярных друг другу плоскостях и не ближе 3 см одна от другой. Это минимизирует их взаимодействие, способное ощутимо исказить АЧХ. Цепь С2-L1 фильтра ВЧ лучше смонтировать именно так, как изображено на рис. 1. При этом будут реализованы преимущества указанной направленности проводов и катушки L1. Не стоит размещать резисторы и конденсаторы ближе 1 см от катушек индуктивности. Если вы используете конденсаторы в металлических корпусах, то отдалите их от катушек хотя бы на 3 см. Рекомендованное место расположения фильтра показано на рис. 2, где приведен эскиз корпуса АС. Устанавливать кроссовер близко к громкоговорителям не следует, так как возникнет вредное взаимодействие с катушками. Кажется удобным расположить фильтр на днище корпуса, но тогда нельзя будет ставить АС на металлические стойки.

Рис. 2

Необходимо обеспечить точное соответствие параметров элементов кроссовера, указанным на рис.1. значениям. Допустимое отклонение: ±2%. Лучше, если отклонения будут меньше. С другой стороны, нет смысла стремиться к точности выше ±0,25%. Элементы R1 и R2 не должны обладать паразитной индуктивностью более 2 мН на каждый резистор. Паразитная индуктивность резистора R3 — не более 10 мН. Практика показывает, что приемлемое звучание обеспечивают полипропиленовые и металлобумажные конденсаторы. Полистирольные емкости применять не рекомендую, так как они почему-то искажают эмоциональное содержание музыки, внося в голоса солистов «ехидные» оттенки, а в звучание оркестра — зажатость.

Фторопластовые конденсаторы скрадывают самые тихие звуки, немного напоминая пороговый шумоподавитель. Это ухудшает передачу тонких эмоциональных оттенков, «воздушности» и пространственности звучания.

Самые доступные емкости типа К73 вносят некоторую «раздробленность» или хрипловатость, огрубляют звук. Тем не менее, в отличие от полистирольных и фторопластовых конденсаторов, тип К73, в принципе, применять допустимо, т.к. вносимые ими искажения, во-первых, не очень велики, а во-вторых, не наносят существенного вреда ни эмоциональному содержанию музыки, ни «воздушности» или пространственности.

Электролитические конденсаторы в звуковых цепях использовать не рекомендуют, однако единственный их реально заметный недостаток — потери при передаче сигналов выше 6 кГц (ориентировочно). Во всяком случае, они не вносят такие странные и неприятные искажения, как полистирольные и фторопластовые емкости.

 Рис. 3

В представляемых АС можно изготовить элемент С3 из двух полярных «электролитов», включив их встречно-последовательно (рис. 3.) Суммарная емкость получившегося конденсатора — половина от номинала двух одинаковых конденсаторов. Допустимый диапазон значений изготовленных вами С3 — от 47,0 до 50,0 мФ. При этом разница между С3 для «левой» и «правой» АС стереопары не должна превышать 2%.

Практическое прослушивание показывает, что недопустимое отклонение номинала конденсатора влияет на качество воспроизведения музыки существенно сильнее, чем тип этого элемента. Необходимо добиться низкого сопротивления катушки L2 по постоянному току. Предельно допустимое значение — 0,4 Ом. Лучше, если сопротивление L2 будет не более 0,3 Ом. Для катушки ВЧ-фильтра L1 максимальная допустимая величина сопротивления по постоянному току — 0,8 Ом. Корректирующая цепь на элементах L2, C3 и R3 исправляет АЧХ НЧ/СЧ-громкоговорителя VIFA M17SG-09. Следует учитывать, что почти все модели динамиков звучат с заметной окрашенностью из-за неравномерной АЧХ звукового давления.

Это является причиной ненатуральности тембров, искаженной подачи звуковой сцены. Самое неприятное последствие — невосполнимые потери эмоционального и интеллектуального содержания музыки. Лучшие музыкальные коллективы и солисты настолько точны в своих интерпретациях, что неравномерность АЧХ, особенно в области средних частот, исключают возможность ощутить артистизм и энергетику исполнителей. Один из редких примеров равномерной АЧХ громкоговорителя без применения коррекции — некоторые модели от Dynaudio. Но это не облегчает создание АС, так как на нижнем верхе (4 — 6 кГц) у этих динамиков начинается резкий спад отдачи. Этот «перелом» АЧХ придает звучанию заметный синтетический привкус, бороться с которым в состоянии только очень опытный разработчик.

Поэтому достаточно перспективный вариант — использование бумажных громкоговорителей в сочетании с коррекцией АЧХ. Практическое прослушивание показывает, что искажения АЧХ значительно больше вредят музыке, чем искажения сигнала в элементах корректирующей цепи.

В области от 1250 Гц до 10 кГц НЧ/СЧ и ВЧ-громкоговорители используемых типов очень активно взаимодействуют. Результат — существенная неравномерность АЧХ звукового давления в этом диапазоне. Поэтому цепь С2-L1 настроена на резонанс с максимумом поглощения на частоте 3420 Гц. Эта цепь в сочетании с другими элементами фильтра ВЧ-головки обеспечивает такие частотную и фазовую характеристики излучения ВЧ-громкоговорителя, при которых суммарная АЧХ звукового давления АС наиболее равномерна.

Для внутренней разводки лучше использовать медный литцендрат, соблюдая направленность. Это провод из множества тонких жил, каждая из которых имеет индивидуальную лаковую изоляцию. Площадь сечения — не менее 0,4 мм², что приблизительно соответствует диаметру D 0,7 мм, без учета толщины общей изоляции кабеля. Оптимальное сечение: 0,6 — 0,8 мм², диаметр — D 0,9 — 1 мм.

Если вам не удастся приобрести провод необходимого диаметра, можете набрать достаточную суммарную площадь сечения, соединяя тонкие проводники параллельно (соблюдая направленность).

Рекомендуемый тип проводника превосходит по качеству передачи музыки и звука большинство других разновидностей проводов. Недостаток литцендрата — трудности при облуживании. Необходимо использовать либо аспирин совместно с канифолью в качестве флюса, либо только канифоль, если можно довести температуру жала паяльника до 320 — 340°С. Облуживать надо с использованием достаточного количества припоя, настойчиво прогревая кабель, прижимая его к деревянной поверхности, покрытой канифолью. Будьте осторожны! При избыточных по силе движениях можно оторвать часть тонких жил литцендрата.

Не стоит увлекаться минимизацией длины внутренних кабелей. В данном случае качество передачи сигнала больше зависит от типа проводника, чем от его длины. Удобно, чтобы кабели от входных разъемов до фильтра и от фильтра до громкоговорителей позволяли достаточно свободно припаивать и отпаивать разъемы и динамики перед их установкой в корпус АС. Эскиз корпуса АС приведен на рис. 2. Рекомендуемые материалы — ДСП или ДВП. Допустима фанера соответствующей толщины (16 мм).

Не имея возможности ювелирно настроить АС, самодельщики сосредотачивали свои усилия на улучшении качества корпусов. К сожалению, начиная с некоторого достаточного уровня виброзащищенности и герметичности приращение качества звучания от степени совершенства корпуса резко замедляется. Такой важный параметр, как толщина стенок, зависит от габаритов АС. Для небольших полочных мониторов удовлетворительная вибростойкость стенок достигается при их толщине более 12 мм, если материал — ДСП или ДВП.

Прослушивание показывает, что значительное увеличение толщины стенок дает небольшое улучшение звучания. Каждый этап усовершенствования настройки АС, то есть формирования желаемой АЧХ звукового давления, приносит неожиданно существенное приращение качества воспроизведения. Поэтому изделия разных фирм, оснащенные иногда однотипными громкоговорителями, близкими по качеству корпусами и комплектующими, зачастую звучат по-разному и соответственно отличаются по цене.

Кстати, громкоговорители VIFA очень широко используются в АС многих известных фирм, так как VIFA — стабильный поставщик приличных и недорогих динамиков. Информация о влиянии типовой настройки той или иной модели АС отсутствует в рекламе, так как неопытному покупателю интуитивно значительно понятнее влияние качества динамиков, корпусов и комплектующих. Легче поразить воображение необычной формой корпуса или новой конструкцией и материалами громкоговорителей, чем на практике показывать, от чего действительно в первую очередь зависит качество звучания.

Тем не менее, самые опытные и внимательные любители музыки обращают первостепенное внимание на прослушивание выбираемых АС, а во вторую очередь — на технологические особенности этих изделий.

Разумеется, в изготавливаемом корпусе не должно остаться ни одного негерметичного стыка, ни одного отверстия, кроме порта фазоинвертора (ФИ). Как видно на рис. 2, данные АС оснащены щелевым ФИ с выходом на задней стенке, настроенным на частоту 40 Гц. Известное теоретическое предположение о губительном влиянии незначительных щелей на воспроизведение НЧ опирается на понятие добротности (Q) акустической колебательной системы, состоящей из громкоговорителя, корпуса и ФИ. Расчеты показывают, что даже небольшие щели и отверстия ощутимо снижают Q. Многочисленные практические наблюдения опровергают эту гипотезу. На передачу НЧ незначительная разгерметизация почти не влияет. Необходимость тщательной герметизации связана с заметными свистящими призвуками из-за «продувания» малых щелей и отверстий при воспроизведении низких частот.

Как видно на рис. 2, боковые и, частично, передняя стенки корпуса АС усилены двумя ребрами жесткости. Площадки соприкосновения ребер и внутренних поверхностей корпуса должны быть полностью проклеены, чтобы эти ребра и детали корпуса были единым «монолитом». То же относится и к доске, «отсекающей» щелевой ФИ. В этой доске имеется отверстие для установки пластмассовой колодки с разъемами.

Размеры отверстия выбирайте в зависимости от доступного вам типа колодки («корытца»). Можно просто просверлить в той же области необходимые отверстия и вклеить при помощи эпоксидной смолы нужное количество одиночных разъемов (два или четыре, если вы используете bi-wiring).

Возможны два варианта заглушения внутреннего объема АС.

Первый: покрыть внутреннюю поверхность корпуса звукопоглощающим материалом. Достаточно пары слоев синтепона или ватина. Второй вариант: заполнить объем звукопоглотителем, соблюдая следующие правила.

  1. Материал не должен давить на диффузор НЧ-динамика и на его провода от катушки.
  2. Отверстие ФИ, направленное внутрь корпуса, и пространство для движения воздушного столба из этого отверстия (примерно 5 — 10 см) должны быть надежно застрахованы от попадания заглушающего материала.
  3. Необходимо быть уверенным, что материал со временем не свалится на дно АС. По крайней мере, зона вокруг НЧ/СЧ-динамика должна быть всегда заполнена звукопоглотителем, иначе ящичные призвуки неизбежны.
  4. Не следует набивать звукопоглотитель «туго», он просто должен заполнить предоставленный ему объем без уплотнения и сжатия.

Чтобы выполнить эти условия, потребуется приклеить звукопоглощающие «подушки» или «валики» к корпусу в нескольких необходимых местах.

Удобно использовать достаточно большие куски синтепона или ватина. Их легко сворачивать в стабильные по форме рулоны или формировать из них «подушки», наполненные мелкими отрезками звукопоглотителя. Можно заполнять «подушки» отрезками поролона. При этом заворачивать поролон необязательно в синтепон, подойдет и марля. Следует помнить, что со временем поролон высыхает и может частично превратиться в порошок, поэтому лучше применять синтепон или ватин.

Размеры, конструкция корпуса и толщина стенок обеспечивают более чем достаточную виброзащиту. Дополнительная антивибрационная обработка внутренних поверхностей корпуса будет бесполезной тратой сил и может привести к недопустимому уменьшению объема.

Если передняя панель не имеет дефектов, рекомендуется установить громкоговорители без каких-либо уплотнительных колец, промазок силиконом или пластилином. Механические свойства корпусов применяемых громкоговорителей обеспечивают в данном случае герметичность и отсутствие дребезга.

Будьте осторожны при установке ВЧ-головки! Её пластмассовый корпус треснет, если вы закрутите саморезы слишком сильно.

Прослушивание показывает, что элементы виброразвязки, применяемые при креплении динамиков, незначительно влияют на звучание. По этой причине в современных АС динамики чаще всего просто привинчивают саморезами.

Фанера, и в особенности ДСП и ДВП, обладают превосходным звукопоглощением на средних и высоких частотах. В связи с этим внутренние плоскости корпуса не должны быть ламинированными или окрашенными. В готовом виде данная модель АС имеет закругленные края передней панели, которая отделана синтетической или натуральной кожей. Это уменьшает дифракционные явления и, соответственно, улучшает измеряемые характеристики АС по звуковому давлению. Тем не менее, вы можете использовать простые прямоугольные корпуса. Ухудшение звучания будет незначительным. В данном случае приборы «видят» то, что для слуха второстепенно. К сожалению, чаще измерительная техника не «воспринимает» явной разницы при изменениях в аудиосистеме, четко заметных на слух.

Предлагаемые АС, как и многие другие, следует установить на высоте от пола до центра ВЧ-головки, равной 100±10 см. Большинство бытовых АС нормально звучат в помещении с капитальными стенами, мягкой мебелью, ковром и достаточно плотными шторами на окнах. Некапитальные стены, гипсокартонные фальшстены и потолки, крупная мебель (шкафы и т.п.) поглощают низкие частоты. В этих условиях любым нормальным АС требуется грамотно согласованный с ними и помещением сабвуфер. В комнате без звукопоглощения хорошее звучание исключено. Для бытовых АС нормальная площадь комнаты прослушивания: 12 — 30 м² (ориентировочно). Правильное размещение АС — на равных расстояниях от оси симметрии комнаты. Акустическая обстановка для левой и правой АС должна быть равноценной. Например, если справа — окно, закрытое портьерами, а слева — голая стена, то, за счет отражений от стены, звуковая сцена сместится влево.

Если установить АС посередине между полом и потолком, например на высоте 140 см при потолке 280 см, то НЧ перестанут воспроизводиться. Причина — определенная система формируемых при этом стоячих волн в помещении. Для получения хорошей звуковой сцены необходимо удалить АС от задней стены хотя бы на 60 — 70 см. Не стоит придвигать их к боковым стенам ближе, чем на 20 см. При удалении АС от задней стены на 1 — 1,5 м получается превосходная пространственная картина, но может недоставать низких частот. Чем ближе слушатель к противоположной от АС стене, тем больше для него отдача по самым низким частотам, избыток которых чаще приносит для музыки больше вреда, чем нехватка.

Если между АС расстояние менее 2 м, звучание будет «зажатым» и «плоским». Если оно более 3,5 м, возникнет разрыв звуковой сцены. При размещении слушателя и АС в углах равностороннего треугольника становится возможна локализация источников звука во всех направлениях. Например, при прослушивании грамотно записанной звуковой дорожки фильма, локализуются звуки сбоку и сзади без подключения процессора пространственного звучания и без тыловых усилителей и АС. Тем не менее, в домашнем кинотеатре тыловые каналы полезны, так как вышеуказанное расположение АС и слушателя часто не соблюдается. Кроме того, не все фонограммы содержат достаточную фазовую и реверберационную информацию, необходимую для пространственного воспроизведения при помощи только двух каналов.

За точность АЧХ всего тракта в первую очередь отвечают АС. Поэтому ювелирная настройка акустических систем — необходимое условие для прослушивания музыки. Другие элементы тракта сильнее влияют на передачу фактуры, натуральности звучания. Например, неудовлетворительный CD-плеер, усилитель и кабели не позволят ясно отличать синтезированное фортепиано от настоящего. Даже в таком тракте хорошие АС могут раскрыть артистизм и энергетику музыкантов, то есть главное, что делает музыку более совершенным миром, чем наш повседневный жизненный круг.

Для предлагаемой модели следует учесть один важный момент. Эти АС созданы для работы с ламповым усилителем, обладающим выходным сопротивлением около 2 Ом. Разные модели ламповых аппаратов имеют выходное сопротивление от 0,3 до 6 Ом. Чаще встречаются значения от 1 до 3 Ом. У транзисторных усилителей этот параметр, как правило, стремится к 0 Ом. Конкретное значение выходного сопротивления, взаимодействуя с частотно-зависимой характеристикой — импеданса любой модели АС, формирует определенную АЧХ звукового давления. Поэтому при подключении к различным типам усилителей мы имеем разное по тембру звучание от одной и той же пары АС. Чтобы сохранить точность воспроизведения предполагаемой модели при использовании транзисторного усилителя, надо последовательно с каждой АС включить резистор номиналом 1,8 — 2,2 Ом (одинаковый для левого и правого каналов) мощностью более 10 Вт и индуктивностью менее 7 мН. Наша АС имеет паспортную мощность 40 Вт.

Благодаря оптимальной настройке фазоинвертора нижняя граничная частота по уровню -3 дБ, составляет 40 Гц. Это очень хороший показатель, так как даже напольные АС реально по уровню -3 дБ редко воспроизводят сигналы ниже 50 Гц. Когда даются значения 20 — 40 Гц, обычно имеют в виду отклонение -8 — -16 дБ. Верхняя граничная частота (по уровню -3 дБ) — не менее 20 кГц. Номинальное сопротивление — 8 Ом. Чувствительность — 87 дБ/Вт/м.

Правильно повторить акустические системы по их описанию имеют шанс только опытные люди, обладающие к тому же исправной измерительной техникой для точного изготовления элементов фильтра. Если вы не имеете необходимых навыков и технического обеспечения, а прослушивание предлагаемых АС оставило положительное впечатление, лучше приобрести их в готовом виде.

АС могут быть отделаны синтетической пленкой, натуральным шпоном, изготовлены из массива или отделаны рояльным лаком. Производится данная модель на фирме ZKI, специалисты которой владеют методами качественной деревообработки и необходимым опытом серийного производства акустических систем без отклонений от эталона. Предприятий с таким качеством работы очень мало, поэтому рекомендую поручать изготовление акустики, создаваемой любителями и профессионалами, именно фирме ZKI.


ПрактикаAV #2/2002

Интеграция модуля мидбаса

Интеграция модуля мидбаса

Проблема

Время от времени на онлайн-аудиофорумах возникают дискуссии относительно мидбасовых модулей. Хотя этот термин строго не определен, я предполагаю, что такие модули обладают следующими свойствами:

  • Фильтр нижних частот, но без управления басами. То есть они воспроизводят бас только с того единственного канала, с которым связаны.
  • Частота среза их ФНЧ находится где-то между 100-200 Гц.
  • Диапазоны частот мидбасового модуля и основного динамика, с которым он связан, значительно перекрываются.
  • Одной из целей таких модулей является сглаживание взаимодействия эффекта Эллисона с соседними границами комнаты в верхней части области модальной частотной характеристики.

Предположительно, к мидбасовым модулям применен фильтр нижних частот. Но поскольку основные динамики и мидбасовые модули имеют значительный частотный диапазон, в котором они перекрываются, не сразу очевидно, каким должен быть соответствующий фильтр для основных динамиков, чтобы получить номинально ровную характеристику для суммирования двух.Можно представить себе что-то похожее на двухполосный динамик, в котором один из двух низкочастотных драйверов имеет фильтр нижних частот, который сочетается с низкочастотной полкой 6 дБ, вызванной эффектом ступеньки перегородки. для получения номинально плоской комбинированной характеристики. Это прекрасно показано на сайте Фила Бамберга. Итак, похоже, нам нужен полочный фильтр для основных динамиков с усилением 0 дБ на высоких частотах и ​​усилением -6 дБ на низких частотах. В случае двух с половиной полос требуется, чтобы фильтр нижних частот файла «.5-дюймовый низкочастотный динамик имеет наклон 6 дБ/окт. Было бы неплохо, если бы мы могли найти подход, который использует более крутой наклон для нижних частот. Это одна из целей этой статьи.

На следующих этапах я разработаю передаточные функции фильтра для мидбасового модуля и основных динамиков, чтобы сравнительно крутой наклон можно было использовать для фильтра нижних частот мидбасовых модулей в сочетании с полочным фильтром для основные динамики, сумма которых имеет ровную АЧХ. Хотя я не считаю это универсальным и окончательным решением, оно, по крайней мере, логично и может стать хорошей отправной точкой для реальных настроек, которые должны быть настроены в соответствии с измерениями в любом случае.

Обзор кроссоверов Linkwitz-Riley

В следующих формулах я буду использовать нормализованную переменную комплексной частоты s n , где

и ω 0 = 2π, умноженная на частоту среза фильтра нижних частот модуля средних частот.

Фильтры нижних и верхних частот Линквица-Райли четвертого порядка имеют передаточные функции H L (s) и H H (s) соответственно, где

а также

(3) HH(s)=sn4(sn2+2sn+1)2

Сумма H L (с) и H H (с) представляет собой всепроходной фильтр H A (с), где

(4) HA(s)=sn4+1(sn2+2sn+1)2

Неочевидно, что H A (s) является всепроходным фильтром, так как всепроходные фильтры имеют передаточную функцию вида P(-s) / P(s), где P(s) — многочлен от с.Чтобы увидеть, что H A (s) является всепроходным фильтром, мы можем разложить его числитель на произведение двух квадратных полиномов. Это дает следующий результат.

(5) HA(s)=sn4+1(sn2+2sn+1)2
=(sn2+2sn+1)(sn2-2sn+1)(sn2+2sn+1)2
=сн2-2сн+1сн2+2сн+1

Поиск полочного фильтра

Перепишем H A (s) уравнения (4) следующим образом:

(6) HA(s)=sn4+(1-k)+k(sn2+2sn+1)2

где 0 < к < 1.Это предполагает, что мы могли бы записать H A (s) как сумму фильтра нижних частот H LM (s) с коэффициентом усиления по постоянному току k и полочного фильтра низких частот H S (s) с коэффициентом усиления по постоянному току, равным 1–k, и коэффициентом усиления по высокой частоте, равным 1. То есть:

куда

а также

(9) HS(s)=sn4+(1-k)(sn2+2sn+1)2

Итак, теперь у нас есть фильтр нижних частот четвертого порядка и соответствующий полочный фильтр четвертого порядка, а их сумма представляет собой фильтр всех частот.Для k = половина, каждый из них будет иметь усиление в два раза по постоянному току. Я называю H S (s) «полочным фильтром Линквица-Райли четвертого порядка». Низкочастотный и полочный отклики представлены ниже на рисунке 1 для k = 1/2. Он также показывает два фильтра, суммирующихся с плоской амплитудной характеристикой.

Рисунок 1. ФНЧ и полочные фильтры и их плоское суммирование

Большинство эквалайзеров IIR DSP имеют возможность реализовать H LM (s), но H S (s) необходимо реализовать с помощью пользовательского программирования биквадрата.Для этого нам нужно разложить H S (s) на произведение двух фильтров второго порядка. После небольшой алгебры получаем:

(10) HS(s)=sn2+2(1-k)1/4sn+1-ksn2+2sn+1&CenterDot;sn2-2(1-k)1/4sn+1-ksn2+2sn+1

Разложив таким образом H S (s) на множители, можно применить билинейное преобразование к каждому из квадратичных множителей уравнения (10) для определения коэффициентов каждого пользовательского биквадратичного БИХ-фильтра.

easy Пассивный фильтр своими руками — Страница 2

Поскольку это самодельная пассивная резистивная суммирующая сеть, питающая плату усилителя, детали усилителя Neumann не особенно важны. Я много знаю о пассивном резистивном суммировании, щелкните мой веб-сайт, если хотите узнать, почему.

Цитата:

Первоначальное сообщение от nucelar ➡️

Не очень разумно обрабатывать симметричный сигнал в смысле использования одной и той же схемы фильтра для ветвей + и -.Допуски и другие факторы могут нарушить баланс.

Вы должны продолжать питать этот суммирующий блок сбалансированными сигналами. Как вы выяснили, он прекрасно работает в несбалансированном режиме. Но он работает более сбалансированно, и ваши входящие сигналы сбалансированы, так что оставайтесь сбалансированными. Компания Nucelar права в том, что несогласованные последовательные конденсаторы могут нарушить способность вашего симметричного соединения подавлять шумы, но они не могут ухудшить ситуацию по сравнению с несбалансированным сценарием, в котором шумоподавление вообще отсутствует. Чтобы поддерживать хорошее сбалансированное подавление шума сигнала, просто убедитесь, что два конденсатора, которые вы используете на каждом канале, хорошо согласованы друг с другом.Их не обязательно согласовывать с соседними каналами, для согласования частот между каналами будет достаточно простого отклонения в 5% или 10%. Поэтому, когда вы в конце концов купите пакет конденсаторов, вы сможете измерить их все с помощью мультиметра, измеряющего емкость, и рассортировать их по хорошо подобранным парам. Или не беспокойтесь об этом, потому что, если ваш CMRR упадет со 100 дБ до 60 дБ на коротком прогоне сигналов линейного уровня, вы, вероятно, этого не заметите.

Я не уверен, что вы сказали нам, какую частоту вы хотите для ваших фильтров верхних частот, поэтому я буду использовать 50 Гц в качестве примера, чтобы помочь нам определить значение конденсатора.Для этого нам также необходимо знать входное сопротивление канала. Это сложно, но мы можем это понять.

Входное сопротивление вашего конкретного суммирующего усилителя изменяется в зависимости от того, как вы его используете (у того, который я разработал и продаю, нет, и я могу подробно рассказать о том, почему и почему это важно, если хотите).

Сбалансированное входное сопротивление каждого канала вашей суммирующей сети составляет 10,2 кОм (от резистора 5,1 кОм на каждой ножке) ПЛЮС сетевая параллельная комбинация входного сопротивления усилителя Неймана, шунтирующий резистор, если он есть (должен быть , но я не вижу ни одного на ваших фотографиях), И 10.1 кОм сопротивления всех других суммирующих входов, ЕСЛИ они используются, но НЕ, если к ним ничего не подключено. Вы сказали, что у вас есть 14 каналов суммирования, поэтому я предполагаю, что вы оставляете остальные 10 входов DB25 неподключенными, и это то, что я буду использовать в своих расчетах. У вас также есть переключатели, которые, как я предполагаю, превращают стереопары в монофонические входы, но со встроенными резисторами, которые, как я также предполагаю, имитируют какой-то закон панорамирования. Таким образом, мои расчеты не учитывают эти каналы или положения их переключателей, и я предполагаю, что вы используете 14 из 16 входов на первых двух DB25, а не 3-й DB25 или дополнительные входы XLR.Поскольку эти входы чередуются между левой и правой шинами, каждый из ваших 14 входов (7 левых и 7 правых) загружается 6 другими входами. Параллельная комбинация этих других 6 каналов составляет 1700 Ом. (Это вычисляется путем взятия обратного значения суммы обратных значений шести сопротивлений 10,2 кОм). Таким образом, на самом деле не имеет большого значения, составляет ли входное сопротивление усилителя Neumann 10 кОм или 50 кОм, общее сбалансированное входное сопротивление каждого канала будет довольно близко к 12 кОм. Если вы используете меньше входных данных, это существенно увеличится, но если вы используете больше входных данных, оно не может оказаться ниже 10.2кОм. Таким образом, мы можем использовать 12k в качестве хорошего приблизительного значения вашего входного импеданса и просто понимать, что различные входные конфигурации несколько изменят вашу угловую частоту HPF. (Если бы вы хотели исключить эту переменную, вы бы зашунтировали контакты + и — всех неиспользуемых входов.)

Итак, теперь мы готовы к математике. Если вам нужен ФВЧ на частоте 50 Гц, а входное сопротивление 12 кОм, тогда мы берем C = 1/(2*π*50*12000) = 0,000000265Ф или 0,265 мкФ. Но это на симметричном сигнале. Поскольку нам нужен один конденсатор на каждой ноге, мы должны понимать, как работает емкость.Когда мы соединяем два конденсатора параллельно, их емкости складываются. Но когда мы соединяем конденсаторы последовательно, их полезная емкость становится меньше — прямо противоположно сопротивлению и индуктивности. Итак, мы снова берем обратную сумму обратных величин, что в случае двух равных значений равносильно простому делению на два. Таким образом, чтобы получить общую емкость 0,265 мкФ, конденсатор на каждой ножке должен быть 0,53 мкФ. Ближайшие стандартные значения составляют 0,47 мкФ или 0,56 мкФ. Больший из них немного понизит угловую частоту, а меньший повысит ее.Выберите значение и попробуйте. Угловая частота обратно пропорциональна емкости, поэтому, если вы попробуете одно значение и определите его угловую частоту (точка -3 дБ), вы можете использовать простую пропорциональную математику, чтобы точно определить значение, необходимое для какой-либо другой частоты.

Это та часть, с которой я бы начал. Это хорошая полипропиленовая кепка, но достаточно дешевая, чтобы вы могли купить дополнительные детали, чтобы убедиться, что вы найдете подходящие пары. Если желаемая частота не 50 Гц, мы можем масштабировать номинал конденсатора и найти аналогичную деталь нужного вам размера.
Перейдите к поисковой системе Mouser здесь, если хотите ознакомиться с вариантами. Вы можете сузить поиск, выбрав только «Радиальное» в поле «Закончание». Сузьте значение емкости до диапазона от 0,1 до 1 мкФ и установите флажок «в наличии», чтобы не видеть сотни номеров деталей, которых на самом деле нет в наличии.

Я знаю, что информации много, но я надеюсь, что она поможет вам понять, что реализовать эту идею вполне реально. Есть немного математики и переменных, но ничего, кроме алгебры 8-го класса.Я постараюсь вернуться, чтобы узнать, есть ли у вас дополнительные вопросы.


Последний раз редактировалось Улисс; 10 июня 2020 года в 21:37..

Аудиофильтры: знакомство с фильтрами

В предыдущих уроках мы обсуждали два наиболее важных строительных блока аудиосистемы: микрофоны и динамики.

В общем, аудиосистема предназначена для:

  • Прием аудиосигналов, обычно через микрофон
  • Запись звука на запоминающее устройство, например, в компьютерный файл
  • Передача звука по проводным или беспроводным каналам связи
  • Воспроизведение аудиосигналов через динамики

Аудиосхемы выполняют обработку сигналов, по существу преобразовывая звуковые волны в электрические сигналы, которые в дальнейшем могут быть изменены путем усиления, фильтрации или микширования.Эти сигналы также могут быть сохранены и воспроизведены.

Аудиосистема

Аудиофильтры являются частью этой системы, работая как усилители или пассивные схемы с четко выраженными частотными характеристиками. Подобно микрофонам и динамикам, эти фильтры являются важной частью основных строительных блоков аудиосистемы. Они могут усиливать или ослаблять диапазон частот аудиовхода.

Однако эти фильтры отличаются от простого аудиоусилителя или источника входного сигнала, который не имеет частотно-зависимого функционирования.Он усиливает полный входной аудиосигнал независимо от его частоты. Но аудиофильтр — это частотно-зависимый усилитель, работающий в диапазоне от 0 Гц до 20 кГц. Специально усиливая или ослабляя диапазон частот в аудиосигнале, можно улучшить тон аудиовхода.

Аудиокроссовер и эквалайзер являются типами аудиофильтров. Аудиокроссовер — это электронный фильтр, используемый для разделения входного аудиосигнала на разные частотные диапазоны, которые затем отправляются на разные драйверы (например, на высокочастотный, среднечастотный и низкочастотный динамики).Аудиоэквалайзер — это электронный фильтр, используемый для усиления аудиосигнала в соответствии с частотно-зависимой функцией. Выход эквалайзера имеет разные уровни усиления для разных частот.

Кроссовер и эквалайзер играют важную роль в аудиоустройствах. Далее мы обсудим типы доступных фильтров и их особенности.

Типы фильтров
Аудиофильтры представляют собой электронные схемы, предназначенные для усиления или ослабления определенного диапазона частотных составляющих.Они служат уникальным типом усилителя или пассивной схемой с частотно-зависимыми выходами. По сути, они помогают устранить любые нежелательные шумы из аудиосигнала, улучшая тон выходного сигнала.

Эти фильтры играют важную роль в телекоммуникациях и аудиоэлектронике и могут быть классифицированы на основе их конструкции, частотной характеристики или того и другого.

Дизайн
Аудиофильтры, классифицируемые в зависимости от их конструкции, являются либо пассивными, либо активными фильтрами. Электронное устройство, для работы которого требуется источник питания, является активным компонентом, а не требующее — пассивным компонентом.

Активные фильтры  –  требуют источника питания и разработаны с использованием активных компонентов, таких как транзисторы или операционные усилители (операционные усилители). Транзисторы или операционные усилители требуют источника питания постоянного тока для их смещения. За счет использования активных компонентов отпадает необходимость в использовании индуктивности для построения фильтра, что снижает габариты и стоимость схемы и повышает эффективность фильтра.

Пассивные фильтры — не требуют источника питания для работы, эти фильтры разработаны с использованием пассивных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы или индуктивности.Полное сопротивление конденсаторов и индуктивностей зависит от частоты, поэтому фильтр может быть разработан с использованием комбинаций резистор-конденсатор, резистор-индуктивность или резистор-конденсатор-индуктор.

Частотная характеристика
Аудиофильтры также можно классифицировать на основе их частотной характеристики, которая относится к диапазону частот, которые усиливаются или пропускаются фильтром (полоса пропускания). Полоса пропускания — это область на частотной кривой фильтра, в которой напряжение или мощность цепи максимальны.

В зависимости от полосы частот существует несколько типов фильтров, в том числе фильтры верхних частот, нижних частот, полосовые, режекторные, режекторные, всечастотные и корректирующие.

Давайте рассмотрим каждый…

Фильтр верхних частот (ФВЧ) – пропускает сигналы с частотой выше частоты среза и блокирует все сигналы ниже частоты среза. Частота среза — это когда напряжение или амплитуда сигнала падает до 0,707 или 3 дБ напряжения полосы пропускания. В этот момент выходная мощность схемы начинает падать.

Типичная частотная характеристика фильтра верхних частот.

Как видно из этого графика, низкочастотные сигналы не полностью затухают на частоте среза. А вот те частоты, которые пробиваются через ФВЧ, имеют очень маленькое усиление. Технически, на границе среза есть «частота спада».

Фильтр нижних частот – пропускает сигналы с частотой ниже порога среза и блокирует частоты выше него.

Частотная характеристика фильтра нижних частот.

Как видно из этого графика, высокочастотные сигналы не полностью затухают на частоте среза. Те частоты, которые пробиваются через ФНЧ, имеют небольшой коэффициент усиления.

Полосовой фильтр — пропускает только частоты в пределах определенного диапазона отсечки и отбрасывает те, которые выходят за пределы этого диапазона. Он имеет две частоты среза: нижнюю и верхнюю. Центральная частота и полоса пропускания этого фильтра определяют нижнюю и верхнюю частоты среза.

Частотная характеристика режекторного фильтра.

Заграждающий фильтр – пропускает все частоты, кроме определенного диапазона. Это означает, что он пропускает все частоты сигнала ниже нижнего порога и выше верхнего предела, но не частоты между нижним и верхним порогом. Верхняя и нижняя частоты среза представляют собой отклонения от центральной частоты, при которых усиление схемы фильтра идеально равно нулю (практически минимально).

Режекторный фильтр – режекторный фильтр с чрезвычайно узкой полосой задерживания.В результате эти фильтры предлагают фактор высокого качества.

Всечастотный фильтр — пропускает все частоты с одинаковым усилением, но изменяет соотношение фаз между ними. Вывод частотных диапазонов также отображает разность фаз между ними.

Частотная характеристика фильтра с фазовым сдвигом.

Фильтр эквалайзера – никогда полностью не ослабляет или не пропускает определенный диапазон частот, а усиливает частоты на основе частотно-зависимой функции.

Конструкция + частотная характеристика
Фильтры также можно классифицировать на основе их конструкции и частотной характеристики. Сюда входят пассивные или активные фильтры верхних частот, пассивные или активные фильтры нижних частот, пассивные или активные полосовые фильтры, а также пассивные или активные режекторные фильтры.

Пассивный фильтр верхних частот блокирует низкочастотные сигналы, пропуская более высокочастотные. Этот тип фильтра обычно используется для направления высокочастотных элементов аудиосигнала на твитер и часто конструируется с использованием цепи резистор-конденсатор (RC) — электрической цепи, состоящей из резисторов и конденсаторов.

Пассивный фильтр верхних частот не имеет ограничений по полосе пропускания и может быть разработан путем выбора номиналов резистора и конденсатора. Как пассивный фильтр, он не требует источника питания для смещения постоянного тока, поэтому в нем мало компонентов. Он предлагает сильноточный выход, но не может усиливать аудиосигналы.

Хотя индуктор можно использовать как часть конструкции фильтра, он является дорогостоящим и громоздким.

Простая схема пассивного фильтра верхних частот.

Для этой RC-цепи частота среза относится к резистору и конденсатору следующим образом:

fh = 1/(2πRC)

Установив сопротивление резистора и конденсатора, а также предпочтительную частоту среза, можно разработать фильтр верхних частот.В приведенной выше схеме частота среза составляет около 160 Гц. Фильтр верхних частот пропускает все частоты выше 160 Гц и ослабляет частоты ниже него.

Активный фильтр верхних частот может быть выполнен на транзисторах или операционных усилителях. Фильтр на принципиальной схеме использует операционный усилитель на выходе RC-цепи, что делает его активным фильтром. Операционный усилитель — это интегральная схема, которая может усиливать слабые электрические сигналы. Он имеет два высокоимпедансных входа.Таким образом, пока RC-цепочка блокирует любые низкочастотные элементы, ОУ усиливает разрешенный частотный диапазон.

В этом случае RC-цепочка подключена к неинвертирующему входному контакту операционного усилителя, поэтому его выход не инвертируется. Когда он подключен к инвертирующему выводу операционного усилителя, выходной аудиосигнал сфазирован на 180 градусов относительно входного аудиосигнала.

Простая схема активного фильтра верхних частот.

Активный фильтр верхних частот имеет высокое, неединичное усиление, что означает, что выходной аудиосигнал свободен от шумов и хорошо усилен.Это также не имеет эффекта загрузки. Операционный усилитель имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление, поэтому нагрузка на источнике также не является проблемой. Однако из-за операционного усилителя схема фильтра будет иметь ограничения по полосе пропускания.

Как правило, эти фильтры небольшие и компактные. Однако конструкция активного фильтра включает в себя больше компонентов, которым требуется источник постоянного тока для их смещения, и для работы потребуется внешний источник питания.

Пассивный фильтр нижних частот входной сигнал проходит через резистор (вместо конденсатора, как в случае фильтра верхних частот).Конденсатор подключается между резистором и землей.

Однако пассивные фильтры нижних частот могут иметь различную конструкцию с использованием:

  • Цепь RC или резистор-индуктор (RL) для фильтра первого порядка
  • Сеть резистор-индуктор-конденсатор (RLC) для фильтра второго порядка
  • Объединение нескольких фильтров первого порядка в ряд для более точного звукового сигнала высокого порядка

Так, например, фильтр первого порядка имеет один конденсатор или один индуктор, что влияет на частотную характеристику фильтра.Принимая во внимание, что фильтр второго порядка имеет две секции RC-фильтра, например, два конденсатора или две катушки индуктивности, которые влияют на его частотную характеристику.

Схема пассивного фильтра нижних частот первого порядка.

Это уравнение обеспечивает частоту среза для этого фильтра:

фл = 1/(2πRC)

Пассивный фильтр нижних частот пропускает все частоты ниже частоты среза, но ослабляет частоты выше частоты среза. Эти фильтры не имеют ограничения полосы пропускания и не требуют для работы источника питания.Обычно они используются для подачи низкочастотных элементов аудиосигнала на низкочастотный динамик.

Активный фильтр нижних частот — использует операционный усилитель или транзисторный усилитель на выходе и перед использованием RC-, RL-, RLC-фильтров нижних частот или пассивных фильтров нескольких порядков. Операционный усилитель усиливает низкочастотные элементы перед подачей звука на усилитель мощности или динамики.

Усиление, обеспечиваемое операционным усилителем, является основным преимуществом этого фильтра, кроме того, он уменьшает любой высокочастотный шум или искажения.Но он имеет ограничения по полосе пропускания и требует источника постоянного тока для смещения усилителей или транзисторной схемы.

Пассивный полосовой фильтр , разработанный путем объединения фильтра нижних и верхних частот и обычно разработанный с использованием сети RLC.

Схема пассивного полосового фильтра первого порядка.

В этой схеме фильтр верхних частот включен последовательно с фильтром нижних частот.

Примечание:

  • Частота среза фильтра верхних частот равна нижней частоте среза полосового фильтра
  • Частота среза фильтра нижних частот равна более высокой частоте среза полосового фильтра
  • Таким образом, на выходе фильтра могут проходить только частоты между этими двумя частотами среза.

Эти фильтры обычно используются для направления определенного диапазона частот на среднечастотные динамики.Поскольку в их конструкцию входит несколько компонентов, эти фильтры большие и тяжелые.

Активный полосовой фильтр – имеет операционный или транзисторный усилитель, подключенный перед его выходом и после пассивной полосовой схемы. Операционный усилитель усиливает разрешенную полосу частот, и его полоса пропускания должна соответствовать полосе частот полосового фильтра.

Схема пассивного полосового фильтра первого порядка.

Пассивный режекторный фильтр – ослабляет диапазон частот, пропуская как более низкие, так и более высокие частоты, чем две его частоты среза.Пассивный режекторный фильтр первого порядка обычно проектируется с использованием сети RLC, где входной сигнал сначала проходит через резистор. Сеть LC подключается между резистором и землей.

Эта схема объединяет фильтры верхних и нижних частот.

Примечание:

  • Частота среза фильтра верхних частот равна более высокой частоте среза полосового фильтра
  • Частота среза фильтра нижних частот равна нижней частоте среза полосового фильтра
  • Итак, на выходе пропускаются только те частоты, которые исключают те, которые находятся между частотами среза ФВЧ и ФНЧ.

Эти фильтры также называются режекторными фильтрами, режекторными фильтрами и Т-образными режекторными фильтрами.

Активные режекторные фильтры — имеет на выходе операционный или транзисторный усилитель, который усиливает сигналы разрешенной частоты перед тем, как они поступают на усилитель мощности или звуковой драйвер. Этот операционный усилитель должен иметь полосу пропускания, которая соответствует желаемой частотной кривой полосового фильтра.

Термины
Вот несколько терминов, которые часто используются в отношении аудиофильтров.

Полоса пропускания: диапазон частот, разрешенных для прохождения через фильтр, или разница между верхней и нижней частотами среза.Иногда называемая полосой пропускания, полоса пропускания определяет частотную характеристику фильтра в заданном диапазоне частот.

Полоса пропускания аудиофильтра на основе его частотной кривой.

Добротность (добротность): потери в контуре резонатора. Отношение энергии, хранящейся в резонаторе, к энергии, подаваемой за цикл для поддержания постоянной амплитуды сигнала. Чем больше Q, тем меньше потерь, и наоборот.

Q = (Накопленная энергия / Потеря энергии за цикл)

Что касается полосы пропускания, Q определяется с помощью следующего уравнения:

Q = (fc/BW)

Где…

fc = резонансная частота
BW = ширина полосы или ширина резонанса

Коэффициент добротности можно определить с помощью частотной кривой аудиофильтра…

Q-фактор звукового фильтра из его частотной кривой.

В следующем уроке мы создадим аудиокроссовер. Кроссовер — это схема фильтра, которая разделяет аудиосигнал на разные частотные диапазоны.
Filed Under: Tutorials

 


Руководство по проектированию корпуса громкоговорителя

Руководство по проектированию корпуса громкоговорителя
 Эллиот Саунд Продактс Дизайн корпуса громкоговорителя 

Copyright © Сентябрь 2019 г., Род Эллиотт Верхняя


Основной индекс Указатель статей
Содержимое
Введение

Одним из самых популярных занятий в мире аудиотехники своими руками является создание акустических систем.Веб-поиск покажет буквально тысячи различных дизайнов, многие из которых (по крайней мере, внешне) очень похожи. Весьма вероятно, что большинство из них будут звучать иначе, чем другие, хотя почти гарантировано, что дизайнер будет утверждать, что его/ее вариант в некотором роде «лучше». Мы можем быть уверены, что некоторые из опубликованных дизайнов будут звучать очень хорошо, а другие — ужасно.

Это находит отражение и в коммерческих предложениях. Не так много «настоящих» аудиобрендов, которые будут действительно ужасными, но различия будут.Часто это происходит несмотря на то, что у многих частотная характеристика (как по оси, так и вне ее) очень похожа, при этом многие используют один или несколько одинаковых драйверов динамиков, которые используются другими производителями. Может быть очень сложно понять, почему (и как) два внешне почти идентичных дизайна могут звучать по-разному.

Громкоговорители являются наиболее субъективным компонентом любой аудиосистемы. Усилители и предусилители обычно настолько близки к «прямому проводу с усилением», что измерения могут быть затруднены.Хотя проигрыватели CD и SACD (а также проигрыватели DVD) определенно звучат иначе, чем винил, слепое тестирование комбинаций предусилитель-усилитель чаще всего приводит к «нулевому» результату — обычно невозможно правильно отличить усилитель «А» от усилителя «». B’ со статистически значимым результатом. Это часто не относится к громкоговорителям.

Есть несколько факторов, которые могут изменить звучание акустической системы даже при использовании компонентов драйвера, идентичных другим системам.Некоторые из этих различий будут связаны с тем, как система была «озвучена» — термин, означающий настройку отклика таким образом, чтобы система звучала сбалансированно и «правильно» с точки зрения дизайнера. Очень немногие громкоговорители имеют по-настоящему плоскую частотную характеристику, и то, как система взаимодействует с комнатой для прослушивания, также меняет звук.

Сегодня мало кто из любителей станет спорить с тем, что панели корпуса должны быть жесткими и акустически «глухими». Как вы этого добьетесь, зависит от философии дизайнера.Одно время были популярны полые панели с песком. Они, безусловно, могут быть акустически мертвыми, но их трудно сделать. Возможно или невозможно повторно заполнить панели после того, как песок осядет или панели расширится, так как песок уплотнится и попытается раздвинуть панели.

Был использован бетон

, иногда с крошечными гранулами пенополистирола для уменьшения массы (чтобы коробку действительно можно было перемещать), иногда бетоном может быть только перегородка. Используются разные типы фанеры (и нет, березовая фанера (например), , а не должны звучать иначе, чем некоторые другие породы деревьев).Если звук одной коробки отличается от другой (одинаково, кроме материала), значит, материал не демпфирован должным образом. Когда что-то акустически мертво, неважно, из чего оно сделано — мертвое есть мертвое. Различия связаны с резонансом (-ами), что означает, что одна или несколько панелей вообще не мертвы.

Форма шкафа может иметь значение, даже если закрытый объем точно такой же. В то время как панели могут быть акустически мертвыми, воздушное пространство внутри не является таковым. Закрытый объем никогда не должен иметь два одинаковых внутренних размера (например, сверху вниз и спереди назад), поскольку это обычно усиливает стоячие волны на определенных частотах.Воздух внутри коробки можно сделать несколько акустически мертвым, добавив демпфирующий материал — стекловолоконную «шерсть» или любой другой запатентованный наполнитель, предназначенный для поглощения звука внутри корпуса. Вы найдете утверждения (ну, возможно, не совсем), что следует использовать только девственную шерсть яка, потому что искусственные волокна «звучат плохо».

Когда эти материалы добавляются свободно, эффект заключается в том, чтобы сделать корпус акустически больше. Если упаковано плотно, закрытый объем меньше.Оба они изменяют реакцию динамика динамика на замкнутый объем, в основном на резонансной частоте динамика или близкой к ней. Ожидается, что во многих (но я подозреваю, далеко не во всех) коммерческих конструкциях будет смоделировано и измерено взаимодействие драйвера с заполненным объемом, а заполнение отрегулировано для получения нужного уровня поглощения, минимизируя внутренние отражения до такой степени, что они не могут «не навредить». Даже этот термин будет изменчивым — некоторые будут утверждать, что -40 дБ — это нормально, другие могут настаивать как минимум на -60 дБ, а третьи могут довольствоваться -20 дБ.

Некоторые настаивают на том, что любой корпус — это плохо, и драйверы динамиков должны быть бесплатными, позволяющими показывать миру свои непослушные кусочки, если кто-нибудь заглянет сзади. Открытые перегородки создают дипольный эффект — звук будет (как правило) одинаково громким прямо перед динамиками или за ними, с (теоретически) нулевым выходом сбоку и сверху. Этого не будет, но опять же, должна ли боковая характеристика быть -20 дБ? -40 дБ? Более? Меньше? На это почти невозможно ответить.

Такие системы взаимодействуют со стенами, полом и потолком помещения для прослушивания совершенно иначе, чем «обычный» корпус. Позиционирование обычно довольно критично, но многие твердо убеждены, что это лучший способ построить динамик. Есть (конечно) другие, которые утверждают прямо противоположное, что корпуса необходимы и что идея открытой перегородки ошибочна.

Многие люди проектируют шкафы с намеренной целью избежать всех параллельных поверхностей.Это предотвращает (или помогает предотвратить) образование стоячих волн внутри корпуса, и, как правило, является хорошей идеей. Тем не менее, это непросто сделать без специального оборудования, которое может вырезать точные нечетные углы, чтобы все это подходило друг к другу. В некоторых случаях вы можете обнаружить, что добавление внутренней перегородки под углом в замкнутом пространстве будет работать, и если она хорошо перфорирована (чтобы гарантировать, что весь внутренний объем доступен для задней части диффузора динамика), этого может быть достаточно, чтобы предотвращения крупных стоячих волн.Звукопоглощающий материал по-прежнему необходим, независимо от того, насколько неравномерным является внутренний объем. Идея в большинстве случаев состоит в том, чтобы полностью поглотить заднее излучение динамика, потому что любой звук, который повторно выходит через диффузор, не будет в фазе (или во времени) с оригиналом.

Динамик типа «акустический лабиринт» представляет собой (довольно серьезное) расширение этого принципа, при этом длина «туннеля» часто используется для создания линии передачи для усиления низких частот. Эти шкафы были очень популярны среди конструкторов DIY, но, похоже, потеряли популярность за последнее десятилетие или около того.Частично причина в том, что их сложно и дорого построить, и результаты могут быть довольно разочаровывающими после того, как вы приложили все усилия.


1 — Что представляет собой этот артикул Не

Эта статья не о конкретных конструкциях. Вы не найдете здесь корпусов, размеров, схем кроссовера или чего-либо еще, что можно найти в бесчисленных книгах, журнальных статьях или на веб-сайтах. То, что вы найдете, является общими рекомендациями, многие из которых основаны на «древних» знаниях, а другие более или менее основаны на здравом смысле.Идея состоит в том, чтобы предоставить некоторую базовую информацию, которую можно использовать при проектировании любого кабинета, независимо от используемых драйверов.

В целом, рекомендации предназначены для бытовых приложений Hi-Fi, а не для коммерческих систем, систем громкой связи или звукоусиления. У них есть много других ограничений, в частности вес и стоимость. При создании собственных систем они, как правило, второстепенны, и дополнительные затраты на добавление дополнительной распорки или дополнительного демпфирующего материала невелики по сравнению с общей стоимостью проекта.

Немного о конкретных материалах, которые можно/нужно использовать для изготовления шкафа. См. раздел 10, чтобы узнать больше по этой теме. Некоторые люди ненавидят МДФ , но любят фанеру (будь то экзотическую или любую другую), а другие прямо противоположны. Некоторые материалы могут быть труднодоступными (или очень дорогими) во многих местах. Одна рекомендация, которую я дам , состоит в том, чтобы избегать «древесностружечной плиты». Хотя это все еще популярный материал для некоторых применений, он, как правило, недостаточно прочен для корпуса динамика.Шпонированная древесно-стружечная плита несколько лучше, но структура материала такова, что сделать жесткий короб непросто, а закругленные края обнажают крупнозернистую структуру, на шпатлевание которой для получения хорошего качества поверхности требуется много времени.

Корпуса некоторых форм можно изготовить из стекловолокна, но для этого требуется форма, которая используется для формирования корпусов. Если у вас нет опыта использования стекловолокна (или углеродного волокна), его трудно рекомендовать для корпусов для любителей. Используемые стекловолокна и смолы потенциально опасны без надлежащей маски для лица, предотвращающей вдыхание паров и/или стекловолокна.Панели из стекловолокна также могут быть довольно гибкими, что позволяет панелям излучать звук при изгибе, а крепления могут быть трудно заменены, если они встроены в конструкцию. Крепление чего-либо внутри с внешней поверхности вообще невозможно, потому что внешняя поверхность обычно является окончательной отделкой, а внешние крепления невозможно скрыть.

Я предлагаю потенциальным строителям обратить внимание на Project 181, простой в сборке акселерометр, предназначенный для измерения движения панелей корпуса громкоговорителя.Это настоятельно рекомендуется, потому что без акселерометра вы не представляете, насколько панели изгибаются или их резонансные частоты. Не имея этого, вы можете получить корпус, который просто не звучит «правильно», даже если вы думаете, что все сделали правильно. Резонанс панели всегда трудно оценить, если у вас нет способа его измерить, а затем провести новые измерения, чтобы увидеть, устранена ли проблема или нет.

Я не предлагаю и не рекомендую коммерческое программное обеспечение, используемое для проектирования корпусов динамиков, за исключением бесплатной программы WinISD (ее можно найти в сети).Существует бесчисленное множество программ, которые либо делают (или претендуют на то, чтобы сделать) полный дизайн на основе используемых вами драйверов. Эти упущения не потому, что программное обеспечение не работает, а просто потому, что я работаю как независимый человек, и я не даю конкретных рекомендаций для чего-либо , кроме компонентов, используемых в статьях проекта.

Кроме нескольких общих советов здесь и там, я также не буду обсуждать общие методы обработки дерева, выбор клея или отделки, использование электроинструментов или что-либо еще, что хорошо обслуживается по всей сети.Само собой разумеется, что вам нужна область, где вы можете производить обильное количество опилок, и еще одна область ( совершенно бесплатно опилок), если вы планируете использовать высококачественную покраску. Например, классический «черный рояль» имеет тенденцию выглядеть немного невзрачным, если на нем есть частицы пыли. Различные электроинструменты необходимы, хотя простые корпуса могут быть сделаны с использованием только ручных инструментов для действительно мазохистского конструктора.

Во всех случаях будут параметры драйвера громкоговорителя, отличные от заявленных производителем, а в некоторых случаях необходимые данные (в частности, параметры Тиле-Смолла) либо совершенно неверны, либо вообще отсутствуют.Если это так, то я предлагаю вам прочитать статью Измерение параметров громкоговорителей, так как это не требует специального оборудования и дает хорошие результаты. Совершенно очевидно, что это также распространяется на рекомендации для конкретных вентиляционных отверстий или пассивных радиаторов.

Эта статья также (намеренно) избегает каких-либо рекомендаций для водителей. Их так много, и они часто имеют очень короткий срок изготовления. Водитель, которого любит один человек, вполне может быть ненавидим другими (часто по неясным и нелогичным причинам как «любви», так и «ненависти»).Существует также проблема доступности — нет смысла рекомендовать конкретный драйвер, который доступен только в одной стране, потому что никто другой не сможет легко его получить (если вообще сможет). Я предлагаю вам избегать драйверов, которые показывают резкие разрывы на кривой импеданса. Я провел тесты на нескольких таких драйверах, и неоднородность импеданса обычно соответствует аномалии отклика, которая может быть такой, что ее просто нельзя игнорировать (или компенсировать!).

При наличии двух драйверов, которые в остальном идентичны (или достаточно близки в требуемом частотном диапазоне), обычно лучшим выбором является драйвер с более высокой эффективностью.Однако это не абсолютная позиция, так как могут быть и другие факторы, влияющие на ваше окончательное решение. Это может просто сводиться к внешнему виду — драйвер, который звучит великолепно, но выглядит уродливо, обычно не занимает высокого места, если только он не спрятан под тканью решетки радиатора. Не всем нравятся решетки, поэтому внешний вид может быть важен. Для многих людей внешний вид является важным фактором, и маскировка «непривлекательной» передней корзины водителя может быть дорогостоящим и трудным делом.


2 — Типы корпусов

Существует множество различных типов корпусов, и невозможно подробно охватить их все.Из перечисленных они показаны (более или менее) в порядке сложности, от самых простых до самых сложных для сборки. Некоторые из них очень распространены (например, простые герметичные и вентилируемые корпуса), а другие используются в основном любителями и несколькими производителями «бутиков». Хотя на большинстве рисунков показан один драйвер, в большинстве случаев будет как минимум еще один (высокочастотный динамик), а в некоторых случаях будет дополнительный корпус, содержащий среднечастотный драйвер.

Здесь не рассматриваются никакие «эзотерические» ограждения.Предполагается, что любой, кто захочет заняться чем-то совершенно необычным, будет иметь необходимые навыки, чтобы убедиться, что все сделано правильно. Конечно, это не всегда так, поэтому любой, кто хочет сделать цилиндрический или сферический корпус (или что-то еще со «странной» формой), все равно найдет многие из советов полезными.

Помните, что объем, занимаемый динамиком (динамиками), необходимо добавить к общей рассчитанной громкости, и если используется порт, его громкость также должна быть включена.То же самое относится и к крепежным материалам — все они занимают место в ограждении и требуют учета. Вы можете обнаружить, что вам нужно добавить дополнительную распорку, как только корпус будет (почти) закончен, поэтому на всякий случай можно добавить немного дополнительного объема. Обычно вы можете изменить внутреннюю громкость на небольшую величину, не оказывая серьезного влияния на производительность, и помните, что комната для прослушивания будет иметь гораздо большее влияние на общее качество звука, чем любой небольшой просчет внутренней громкости.

Параметры динамика не являются абсолютными числами, и в некоторых случаях они могут отличаться. Всегда разумно самостоятельно измерять параметры Тиле/Смолла. На эту тему есть статья ESP — все подробности см. в разделе «Измерение параметров громкоговорителей». В сети есть много других статей, описывающих замеры параметров колонок, так что используйте ту, в которой вам удобнее.


2.1 — Открытая перегородка (она же диполь)

Некоторым нравится открытый экран или дипольный динамик, особенно покойный Зигфрид Линквиц.Открытая перегородка (или коробка с открытой спинкой) использовалась с самых первых дней усиления звука, и ее, безусловно, проще всего построить. В идеале перегородка должна быть большой по сравнению с длиной волны («бесконечная» перегородка), но этого очень трудно добиться на низких частотах. Таким образом, хотя их легко построить, их не так просто спроектировать (или даже изготовить) в размерах, подходящих для низких частот. Одна длина волны на частоте 100 Гц составляет уже 3,43 метра, поэтому размер быстро выходит из-под контроля.


Рис. 2.1 — диполь «Корпус» («Бесконечная перегородка»/с открытой спинкой)

Для более высоких частот можно утверждать, что отсутствие коробки предотвращает внутренние отражения. Это совершенно верно, но, конечно же, в комнату вводится заднее излучение, имеющее свои собственные отражения, большинство из которых совершенно непредсказуемы, и с ними гораздо сложнее бороться, чем с внутренними отражениями корпуса. Динамики с открытой спинкой очень распространены для гитарных усилителей, где открытая задняя часть обеспечивает сценический звук, который предпочитает большинство гитаристов.Открытую коробку можно сравнить с плоской перегородкой, которая была «сложена», чтобы уменьшить ее размер. Конечно, это также защищает заднюю часть динамика от повреждений при транспортировке, что особенно важно для гитарных систем.


2.2 — Герметичный (акустическая подвеска)

Герметичный корпус очень распространен и может работать очень хорошо, если внутренний объем рассчитывается в соответствии с характеристиками динамика. Параметры драйвера Тиле-Смолла показывают, что для оптимальной работы требуется корпус нужного размера.Если он слишком мал, будет ярко выраженный басовый пик, за которым следует резкий спад на уровне 12 дБ/октаву. Из всего, что можно было бы назвать «вложением», это самое простое.


Рисунок 2.2 – Герметичный корпус

Вместо того, чтобы излучаться в комнату, звук от задней части диффузора динамика поглощается с помощью запатентованных волокнистых матов, войлока, ковра, стекловолокна или комбинации этих материалов. В идеале никакое заднее излучение не будет отражаться обратно через диффузор, что становится критическим на средних и высоких частотах.Бас может быть очень хорошим (часто с эквалайзером), но для этого требуются драйверы с большим, чем обычно, максимальным ходом (X max ). Герметичные корпуса распространены для инструментальных усилителей (гитары, баса, клавишных).


2.3 — Bass Reflex (также известный как Ported/Vented)

Это, вероятно, самый распространенный корпус, используемый сегодня. Он использовался в очень ранних акустических системах, но в основном это был дизайн «проб и ошибок», пока Невилл Тиле и Ричард Смолл не определили параметры громкоговорителя должным образом.Это позволило математически рассчитать размеры корпуса и портов, после чего стало возможным спроектировать систему, построить ее и добиться, чтобы она работала так, как ожидалось. Многие из ранних «настроенных» боксов были тем, что сейчас обычно называют «бум-боксами», потому что они имели чрезмерный и часто «одну ноту» бас. Было написано бесчисленное количество программ, позволяющих пользователям проектировать корпус на основе параметров Тиле-Смолла. Это устранило большую часть догадок, но сами по себе программы (в основном) не могут предоставить полный дизайн.Большинство из них обеспечивают необходимый внутренний объем, диаметр и длину отверстия (вентиляционного отверстия), но почти всегда требуется дополнительная «настройка».


Рис. 2.3. Корпус Bass Reflex

В этих корпусах заднее излучение используется для усиления басового отклика ниже резонансной частоты драйвера громкоговорителя. Комбинация объема корпуса, длины и диаметра вентиляционного отверстия образует резонатор Гельмгольца, который (при правильном выполнении) усиливает низкочастотную характеристику, не создавая чрезмерного баса и/или плохой переходной характеристики.Важно понимать, что параметры Тиле-Смолла относятся к «слабому сигналу», а это означает, что производительность не обязательно одинакова при высоких уровнях мощности. Корпус с фазоинвертором влияет только на область низких частот, а средние и высокие частоты по-прежнему должны быть поглощены корпусом.


2.4 — Пассивный радиатор

Вариант «традиционного» корпуса с фазоинвертором использует пассивный излучатель. Это в значительной степени громкоговоритель без магнита или звуковой катушки, и обычно он настроен на резонансную частоту несколько ниже, чем у вуфера.У некоторых есть утяжелители, которые можно добавлять или снимать для настройки резонансной частоты излучателя. У них есть некоторые преимущества перед портом, поскольку нет возможности «пыхтения» или других шумов, которые может создавать корпус с портами, если скорость воздуха слишком высока.


Рис. 2.4. Корпус пассивного радиатора

Совершенно очевидно, что пассивный излучатель занимает больше места на панели, чем порт, но некоторые люди предпочитают его по целому ряду причин. Это конфигурация, которая кажется несколько «своевременной», приобретая или теряя благосклонность без видимой причины.Раньше на рынке было много пассивных излучателей, но они кажутся менее распространенными, чем когда-то.


2.5 — Апериодический корпус

Апериодический корпус представляет собой нечто среднее между герметичным и вентилируемым корпусом. Вентиляционное отверстие намеренно сужено, так что это либо негерметичная герметичная коробка, либо «зажатый» фазоинвертор. В Сети довольно много информации, но не вся она полезна, а расчетные уравнения найти сложно.


Рис. 2.5 — Апериодический корпус

Вышеупомянутый пример является одним из многих способов настройки апериодического корпуса. Это не широко известная техника, и я не экспериментировал с ней. Делается много заявлений и существует множество вариантов — в некоторых случаях используется просто небольшое отверстие или ряд узких прорезей с соответствующим демпфирующим материалом, закрывающим отверстия. Похоже, что дизайнеры не пришли к единому мнению, поэтому метод несколько экспериментальный. Утверждается, что с соответствующим апериодическим «вентиляционным отверстием» корпус кажется намного больше, чем он есть на самом деле, и нередко можно увидеть апериодические корпуса, которые кажутся слишком маленькими для используемого драйвера.Как я уже сказал, я не пробовал этот подход, но могу попробовать, когда позволит время (и мотивация).


2,6 — Изобарический (с/без порта/вентилятора)

Изобарические динамики не особенно распространены и используются только для воспроизведения низких частот. Преимущество заключается в том, что требуемый размер корпуса уменьшается вдвое по сравнению с одним драйвером, что позволяет создать более компактную систему. Недостатком является то, что КПД также уменьшается вдвое, потому что на два драйвера подается одинаковая мощность, но уровень выходного сигнала не увеличивается.Хотя драйверы показаны «вложенными», когда передний драйвер частично находится внутри заднего драйвера, их также можно установить лицом к лицу. Закрытый объем между драйверами должен быть небольшим, чтобы обеспечить оптимальное сцепление.


Рисунок 2.6 – Изобарический корпус

Изобарические корпуса можно использовать с вентиляционным отверстием или без него, в зависимости от желаемого результата. Большинство программ для проектирования динамиков могут работать с изобарическими конфигурациями, но создавать механические детали может быть неудобно.Есть несколько коммерческих изобарических вольеров, но они не особенно распространены на рынке. Это хорошая конструкция для использования, если драйвер, который вы хотите использовать, требует коробки большего размера, чем вы можете принять, но изобарический корпус обычно не должен работать выше 300 Гц или около того. Стоимость, вес и относительная неэффективность изобарических корпусов ограничивают их полезность для коммерческих систем.


2.7 — Корпуса полосового пропускания

Это, вероятно, одни из самых сложных в сборке, но они могут воспроизводить много басов в относительно узкой полосе пропускания.Используются только для баса, так как размеры не подходят для более высоких частот. Как следует из названия, эти корпуса являются акустическим аналогом электрического полосового фильтра. Они могут иметь очень высокий КПД, но корпус чувствителен к изменениям параметров драйвера. В случае сбоя драйвера его необходимо заменить драйвером с почти идентичными параметрами , иначе ответ будет не таким, как ожидалось.


Рисунок 2.7 – Корпус полосового пропускания четвертого порядка

Хотя показана коробка четвертого порядка, также используется корпус шестого порядка.У них есть дополнительное вентиляционное отверстие между задним корпусом динамика и передней резонансной камерой. Полоса пропускания обычно довольно узкая, поэтому они не могут воспроизводить широкий диапазон частот. Системы четвертого порядка довольно распространены для больших приложений звукоусиления, где (очевидно) более важно создать огромное количество шума, чем учитывать точность воспроизведения. Конечно, это не всегда так, но похоже, что это имеет место во многих системах, используемых для очень больших аудиторий. Некоторая осторожность необходима, чтобы гарантировать, что эффект не будет «басом одной ноты», где полоса пропускания настолько узка, что они звучат так, как будто слышна только одна нота (многие автомобильные установки страдают той же проблемой).

Без сомнения, их труднее всего спроектировать, и даже небольшие отклонения от «идеального» могут вызвать серьезные аномалии отклика. Из-за акустического фильтра некоторые люди скажут, что этот тип корпуса отвечает за поздние басы — часто бывает значительная задержка от подачи сигнала до того, как резонанс будет достаточно стимулирован для получения выходного сигнала. Задержка обычно несколько меньше, чем целый день, но вы поняли. Эта конфигурация может быть расширена до восьмого порядка, но это менее распространено (и имеет очень узкую полосу пропускания).


2.8 — Корпуса линий электропередач

Наконец-то есть линия передачи. Теоретически идея состоит в том, что линия бесконечно длинная, но это немного непрактично для большинства помещений для прослушивания. В основном линия рассчитана на ¼ длины волны на резонансной частоте динамика, и будет некоторое усиление от открытого конца линии. Их, как известно, трудно получить «в самый раз», и этот процесс обычно включает в себя эксперименты с начинкой в ​​​​линии передачи, пока не будет достигнут желаемый результат.Оптимально настроенная линия передачи должна снижать резонансную частоту драйвера, чего не может достичь ни один другой тип корпуса.


Рисунок 2.8. Кожух линии передачи (короче обычного)

Строка, показанная выше, намного короче, чем обычно, только потому, что я не хотел, чтобы огромное изображение показывало ее полностью. Общие принципы не изменились, и обычной практикой является сужение линии, чтобы она становилась уже по всей длине. Некоторые строители будут настаивать на том, что следует использовать только овечью шерсть, а другие будут использовать комбинацию различных материалов для получения желаемых результатов.Важно, чтобы начинка внутри «линии» не могла перемещаться, разрушаться или сжиматься со временем, так как к ней очень трудно добраться после того, как корпус закончен и запечатан. В отличие от более традиционного корпуса, внутренности линии передачи не могут быть доступны, сняв динамик.


2.9 — Рупорные системы

Хотя я не собираюсь приводить здесь обязательную информацию о рупорных системах, их следует упомянуть, хотя бы вскользь. Рупор действует как акустический преобразователь, уменьшая высокое акустическое давление на диафрагме (установленной у горла) до низкого давления (у рта), которое соответствует воздуху.Рупорные системы могут быть на 10 дБ более эффективными, чем прямые излучатели, но для низких частот устье (и длина) должны быть очень большими, что делает их непрактичными для домашних систем. Оригинальный Klipschorn был одной из очень немногих «домашних» систем, в которых использовалась рупорная нагрузка для всего диапазона частот. Разработанные в 1946 году, они большие и очень дорогие.

Системы с полной рупорной нагрузкой раньше были обычным явлением для звукоусиления, и при правильном выполнении они очень эффективны и обеспечивают звук, который (IMO) значительно превосходит звук, получаемый от современных линейных массивов.Существует несколько домашних и студийных мониторных систем, в которых для твитера используется либо рупор, либо волновод (аналогичный принцип). Волноводы становятся очень распространенными, и их можно использовать с «обычным» купольным твитером, чтобы обеспечить небольшое повышение эффективности и лучший контроль дисперсии, чем при использовании купольного твитера. Дополнительную информацию см. в разделе «Практические волноводы своими руками» на сайте ESP.

Поскольку конструкция рожков настолько специфична, это предел того, что показано здесь. Однако методология строительства, необходимость обеспечения отсутствия резонанса панелей и другие общие замечания применимы к любому ограждению, независимо от типа системы.Панельные резонансы в сложенном басовом валторне могут быть особенно неприятными из-за высокого давления в горле валторны.


3 — «Золотое сечение»

Хотя изготовление ограждения без параллельных сторон возможно, для домашнего строителя очень сложно сделать только пару ограждений. Подавляющее большинство динамиков используют обычные параллельные стороны, перед и зад, верх и низ. Это все еще может дать очень хорошую коробку, но есть одна вещь, которая может сделать ее «лучше».

Существует нечто известное как «Золотое сечение», обозначаемое греческой буквой φ (Фи). Есть много заявлений о его неотъемлемых преимуществах (включая эстетику), но у него есть важная характеристика … ни одна сторона не является кратной или дольной любой другой, поэтому коробка, использующая золотое сечение, не может установить одночастотный стоячие волны более чем на двух панелях. Отношение определяется как …

φ = (1 + √5) / 2 ·
φ = 1,61803398875…

Например, если перегородка имеет высоту 400 мм, ширина (или глубина) должна быть 247 мм, а оставшийся размер равен 153 мм.Обратите внимание, что это все внутри размеров . Эти измерения не связаны гармонически, поэтому вероятность усиления определенных частот или обертонов меньше. На самом деле это, вероятно, не имеет большого значения, так или иначе, и так же легко построить коробку, используя «золотое сечение», что звучит плохо, как и любую другую форму коробки (за исключением идеального куба с водителем). шлепнуть по центру одной грани конечно ).

Соотношение также можно описать как 0.618:1:1,618. Какую сторону вы выберете для перегородки, в значительной степени не имеет значения, но в идеале это должна быть самая узкая сторона (например, в приведенном выше примере перегородка должна иметь высоту 400 мм и ширину 153 мм (внутренняя). Однако это ограничивает размер динамика, который может быть установленным на перегородке — обычно не более 150 мм (6 дюймов). Если в корпусе есть дополнительный корпус (например, для среднечастотного динамика), проблема становится немного сложнее. Возможно, существует гораздо больше коммерческих коробок для не используют золотое сечение в , чем те, которые его используют, так что в какой-то степени это всегда будет спорным вопросом.


Рисунок 3.1 – Золотое сечение и соотношение √2

Как всегда, размеры помещения будут иметь гораздо более сильное влияние на звук, а крепления, внутренние демпфирующие и звукопоглощающие материалы так же важны, как и в случае любой другой формы корпуса. Ожидается, что очень немногие комнаты будут придерживаться золотого сечения, и использование его для громкоговорителя ничего не гарантирует. Общая методология строительства, с особым упором на раскосы, может дать превосходные результаты, если принять меры к тому, чтобы панели были разных размеров, а раскосы были 90 468, а не 90 469 симметричными.Распорки всегда должны быть смещены от центра панели, чтобы две «подпанели» имели разные резонансные частоты, но этого может быть трудно достичь, используя достаточно простые методы строительства.

Хотя, вероятно, найдутся люди, которые будут настаивать на том, что золотое сечение всегда заставляет ящики звучать «лучше», это не «волшебная пуля», и если это приводит к неудобному размеру ящика, не стесняйтесь отклоняться. Еще одно соотношение, которое опять-таки не является «волшебным», но может работать хорошо, — это √2 (1.414213562…), что также является иррациональным числом, как и π (Pi — 3,141592654…). √2 полезен и может обеспечить «лучшее» соотношение сторон, чем φ (в частности, вы можете получить более широкую перегородку, предполагая, что коробка глубже, чем в ширину), но обычно вы избегаете проблем, если размеры не являются прямыми кратными. (или дольные части) друг друга. Если возможно, попробуйте использовать иррациональные множители, а не «простые» коэффициенты, такие как 1,5 (и т. д.). На приведенном выше рисунке показаны два соотношения, наложенные друг на друга, чтобы вы могли легко увидеть разницу.


4 — Чего следует избегать

Есть довольно много вещей, которые люди делают для внешнего вида, которые обычно делают акустическую систему менее «идеальной», чем мог надеяться изготовитель. Один из них — размещение драйверов аккуратным рядом, точно по центру перегородки. Хотя это означает, что нет «левого» или «правого» динамика (они взаимозаменяемы), это также означает, что дифракционные эффекты усиливаются. Дифракция происходит, когда звуковая волна достигает разрыва.Обычно это край корпуса, но он также включает в себя соседние драйверы динамиков.

Когда драйверы находятся на одинаковом расстоянии от каждого края корпуса, эффект дифракции усиливается. Много лет назад Гарри Олсон показал, что круглая перегородка с драйвером в центре — наихудшая из возможных компоновок. Квадратная перегородка (динамик по центру) почти так же плоха, и наилучшие результаты достигаются, когда драйвер установлен на сфере. Для более традиционных систем все драйверы должны находиться на разном расстоянии от каждого края прямоугольной перегородки.В идеале края должны быть хорошо закруглены — возможно, не до такой степени, чтобы создать частично сферическую перегородку, но следует избегать красивых квадратных краев.

В некоторых случаях может помочь рассеивающий или поглощающий материал вокруг динамика, но для эффективной работы на низких частотах он должен быть нереально толстым. Нетрудно убедиться, что все драйверы находятся на разном расстоянии от края корпуса, и вам нужно заботиться только о средних и высоких частотах — бас более или менее всенаправлен, потому что диаметр драйвера мал по сравнению с к длине волны.

Идеальный громкоговоритель должен иметь одинаковую дисперсию на всех частотах, чтобы звук, отраженный от стен, пола и потолка, имел ту же спектральную энергию, что и прямой звук. Это легче сказать, чем сделать, хотя есть несколько ораторов, которым удается приблизиться к этому. Это то, к чему стремятся одни дизайнеры, а другие почти полностью игнорируют. Конечно, даже дисперсия имеет некоторые важные преимущества, особенно если вы слушаете (или вынуждены слушать) вне оси системы.Так называемая «зона наилучшего восприятия» должна быть достаточно широкой, чтобы все слушатели слышали одинаковый (надеюсь) хорошо сбалансированный звук. Это достигается только в нескольких конструкциях, а для высоких частот это обычно означает использование хорошо спроектированного рупора или волновода. Это сложнее в нижней части диапазона высоких частот (около 2–3 кГц), потому что в большинстве систем это обеспечивается драйвером средних частот (или средних частот), диаметр которого составляет значительную часть длины волны. В некоторых драйверах среднего диапазона используется «фазовая вилка», которая предназначена для обеспечения более равномерного покрытия на более высоких частотах, чем аналогичный драйвер без таковой.

Для полочных колонок или любых корпусов, которые будут размещены у (или рядом) со стеной или другой большой поверхностью, не рекомендуется устанавливать порт настройки, обращенный назад, поскольку он не сможет излучать в «свободное пространство». Точно так же размещение вентиляционного отверстия рядом с твитером также нецелесообразно. Мне не удалось найти какие-либо окончательные документы по этой теме в сети, но не кажется разумным создавать относительно высокоскоростное низкочастотное движение воздуха рядом с высокочастотным драйвером. Движение воздуха, вероятно, вызывает некоторую степень высокочастотной модуляции, которая может быть подобна так называемым доплеровским искажениям.


5 — Размер драйвера

Для воспроизведения глубоких басов в идеале требуется динамик довольно большого диаметра или высокий (иногда нереалистичный) линейный ход. Когда один драйвер должен охватить весь диапазон от баса до частоты кроссовера твитера, неизбежны компромиссы. Для низких частот требуется драйвер большего размера, чем для средних частот, и как только диаметр драйвера «значителен» по сравнению с длиной волны, страдает внеосевой отклик. В идеале драйвер, используемый для средних частот, не должен превышать 125 мм (5 дюймов), но если он также должен обрабатывать басы, это несколько меньше идеала.

Это не значит, что 125-мм драйвер не может воспроизводить хорошие басы — некоторые из них на удивление хороши. Однако также необходимо следить за тем, чтобы отклонение всегда оставалось в пределах линейного диапазона !   Это означает достаточно большой X MAX или сравнительно низкий уровень прослушивания, в противном случае, вероятно, будут чрезмерные интермодуляционные искажения. Ожидать отклика ниже 40-50 Гц с небольшими драйверами нереально, потому что их площадь излучения слишком мала. Могут работать несколько драйверов, и в идеале они должны быть настроены как ‘2.5-полосная система, в которой два драйвера подключены параллельно для низких частот, но драйвер, самый дальний от твитера, имеет свернутый верх. Некоторые предпочитают схему D’Appolito (изобретенную Джозефом Д-Апполито, также известную как MTM — СЧ-ВЧ-СЧ), но она может вызвать проблемы, когда слушатель не находится на одной линии с твиттерами. всегда важно, чтобы расстояние между СЧ и ВЧ-динамиком было как можно меньше, чтобы избежать фазовых ошибок в вертикальной плоскости (иногда называемых (по крайней мере мной) эффектом «сидя-встань», где «тон» динамика меняется, когда вы сидите или стоите).

Нам также нужно посмотреть, что означает «значительный» с точки зрения длины волны.

В общем, диаметр любого динамика громкоговорителя в идеале должен быть меньше ½ длины волны на самой высокой интересующей частоте, но это может быть увеличено за счет дисперсии. Диаметр конуса драйвера всегда должен быть меньше 1 длины волны. Длина волны определяется …

λ = c / f     Где c — скорость звука (номинально 343 м/с при 20°C), λ — длина волны, а f — частота.

Из вышесказанного видно, что драйверы меньшего размера идеально подходят для средних частот.65-мм диффузор (номинально 90-мм драйвер) будет иметь почти идеальную направленность до 2 кГц и, как правило, приемлем до 3-4 кГц. Некоторые драйверы включают фазовую заглушку, предназначенную для улучшения направленности на более высоких частотах. Некоторые из них могут быть эффективными, другие не очень хорошими — это зависит от того, включил ли производитель их исключительно для эстетики или производительности (последнее дороже, потому что требуется много тестов, чтобы сделать все правильно). Хотя люди обычно используют 150-миллиметровые средне-басовые драйверы с твитером, трудно найти твитер, который может пересекаться на достаточно низкой частоте, чтобы предотвратить плохой отклик вне оси.

Очень распространенная частота кроссовера составляет 3 кГц, при которой полная длина волны составляет всего 114 мм. В идеале диффузор средних частот должен быть не больше половины (57 мм), но простая реальность диктует, что он почти всегда будет больше. 100-мм (4-дюймовый) драйвер — разумный компромисс, диаметр диффузора которого близок к оптимальному. Это почти всегда означает, что система будет 3-полосной, поскольку 100-мм динамик не очень полезен для басы. В целом, 3-полосные системы могут работать очень хорошо, и редко возникает необходимость превзойти это — за исключением, конечно, добавления сабвуфера.Хотя технически это делает систему 4-полосной, сабвуфер обычно монофонический, поэтому в большинстве систем используется только один.

В некоторых случаях можно использовать волновод для нагрузки твитера и обеспечения работы на более низкой частоте, но это может быть сложно спроектировать и построить для конструктора-любителя. Вторичным преимуществом использования волновода является то, что он отодвигает твитер от перегородки и может помочь «выровнять по времени» низкочастотный и твитер. Волноводы обсуждаются в статье «Практические волноводы своими руками» (статья из трех частей).Разработка волновода, который делает то, что вы хотите (и ничего из того, что вам не нужно, не является тривиальной задачей.

Конечно, приведенные выше пункты являются предложениями и , а не задуманы как «правила». Во многих очень успешных коммерческих системах используется более крупный средне-басовый драйвер, и они все еще могут работать очень хорошо. Во внеосевом отклике будут «возмущения» (особенно с кроссоверными цепями низкого порядка), но не все согласны с тем, что полярный отклик должен быть идеальным во всем диапазоне частот.Например, если ваша комната для прослушивания акустически обработана для устранения большинства отражений, отклик вне оси важен только в том случае, если вы слушаете вне оси. Обработка помещения может иметь гораздо большее влияние на то, что вы слышите, чем думает большинство людей, и, хотя это важно, это не та область, в которой у меня есть значительный опыт, и никакие продукты (будь то коммерческие или сделанные своими руками) обсуждаться не будут.

В конечном счете, хотя всегда приятно иметь совершенство, я не думаю, что какой-либо коммерческий громкоговоритель на самом деле достиг «совершенства» как такового.То же самое можно сказать и об обработке помещений и (хотя и в гораздо меньшей степени) об электронике. Совсем несложно спроектировать и построить предусилители и усилители мощности, которые имеют искажения настолько ниже слышимых пределов, что они практически не влияют на ухудшение звука. Тем не менее, это никогда не останавливало людей от того, чтобы делать «на один лучше» до такой степени, что может быть трудно измерить любые аномалии с помощью самого лучшего доступного оборудования.


6 — Выравнивание по времени

В идеале все драйверы громкоговорителей в системе будут одновременно воспроизводить энергию переходного процесса с точки зрения слушателя.Это почти всегда означает, что твитер должен быть установлен обратно на перегородку, иначе его выход будет немного впереди среднечастотного динамика — звук от твитера достигнет ваших ушей первым, а затем звук от среднечастотника. Разница во времени может составлять всего 75 мкс или около того (примерно до 150 мкс не редкость для больших мидбасовых драйверов), но эта небольшая разница может иметь удивительно большое значение для частотной характеристики. Это также часто влияет и вне оси из-за относительно большой площади среднечастотного драйвера.

Существует довольно обширный взгляд на выравнивание по времени (фаза, время и искажение в громкоговорителях), но в основном это чисто теоретический подход. В действительности люди часто идут на многое, чтобы установить твитер дальше, чем среднечастотный динамик, чтобы обеспечить правильное выравнивание акустических центров динамиков, но это может вызвать другие проблемы, особенно дифракцию. Если для твитера используется рупор или волновод, этого может быть достаточно, чтобы переместить акустический центр так, чтобы он совпадал со средними частотами, но это не означает автоматически, что система будет звучать лучше.

Прежде чем приступать к выравниванию времени, необходимо определить акустический центр каждого драйвера. Это редко бывает так просто, как выравнивание пылезащитных колпачков или звуковых катушек (или любой другой части конструкции двигателя), и обычно это зависит от частоты. Чтобы получить полезные результаты, вы должны измерять во временной области (с использованием импульсного теста, а не развертки по частоте). По определению, развертка по частоте измеряет в частотной области. Импульс может быть коротким тоном или просто одиночным импульсом, генерируемым измерительным оборудованием/программным обеспечением или каким-либо другим средством создания повторяющегося импульсного стимула.В действительности вам, вероятно, придется проводить измерения как во временной области 90 468, так и в частотной области 90 469. Если это сделать тщательно (и с перекрестной сетью, которую вы планируете использовать), можно будет получить результаты, которые будут полностью удовлетворительными.

Выравнивание по времени между басовыми и среднечастотными драйверами, как правило, не важно, потому что любое смещение (обычно очень ) мало по сравнению с длиной волны. Поскольку басовые частоты (в значительной степени по определению) сравнительно медленные, короткий импульс (скажем) 100 мкс просто невозможен, поскольку он соответствует частоте 10 кГц или более.Следовательно, если разница во времени между басами и средними частотами составляет 100 мкс (при частоте кроссовера около 300 Гц), это не вызовет никаких слышимых изменений. Там, безусловно, — это эффект, но при уровне менее 0,03 дБ он становится незначительным по сравнению с обычными вариациями динамиков (и комната еще не рассматривалась).

В некоторых случаях относительное выравнивание драйверов можно улучшить, добавив очень короткую задержку — возможно, цифровую, или используя сети с фазовым сдвигом для достижения той же цели.Опять же, это не обязательно улучшит звучание чего-либо. Он может быть другим, но «другой» — это не то же самое, что «лучше», хотя наш механизм «ухо-мозг» часто объединяет их. Мы часто слышим «лучше», когда результат просто немного «другой».

Для выравнивания времени используются всевозможные идеи задержек, но в основном они неприменимы к пассивным кроссоверам. Одним из предложенных методов является L/C (индуктор/конденсатор) «лестничная» сеть, но к этому нельзя подходить легкомысленно.Стоимость, вероятно, будет значительной, и очень трудно получить однозначный ответ. Да, вы можете получить фазовый сдвиг, но обычно есть гораздо более простые способы сделать это. В активном кроссовере временная задержка может создаваться всепропускающим фильтром (обычно несколькими последовательно), но и здесь не обошлось без проблем. Сети с фазовым сдвигом являются распространенным решением для получения коротких временных задержек, но задержка непостоянна — она зависит от частоты. Таким образом, даже если смещение идеально на частоте кроссовера, оно не останется «идеальным» в широком диапазоне частот.Это вызывает рябь в частотной характеристике, а широкополосные сети с фазовым сдвигом сложно проектировать и требуют большого количества операционных усилителей.

Иногда дизайнеры используют разную крутизну кроссовера для средних и высоких частот, чтобы добиться фазового сдвига, необходимого для временной синхронизации. Любой может сделать это, конечно, но для этого требуется хорошая система измерения, чтобы гарантировать, что результаты будут такими, как ожидалось, и, как правило, трудно добиться «правильного результата».

Если перегородка наклонена назад для достижения временной синхронизации, вы будете слушать драйверы вне оси, поэтому их внеосевой отклик должен быть достаточно хорошим, чтобы это не вызывало ошибок отклика.Некоторые конструкторы (в том числе производители) использовали ступенчатую перегородку (обычно со «ступенькой» под углом 45°), но это означает, что СЧ- и ВЧ-динамики не могут располагаться так близко друг к другу, как следовало бы. Не случайно некоторые СЧ-динамики (а также некоторые твитеры) имеют плоские стороны или изогнутый профиль на окантовке твитера, чтобы их можно было расположить как можно ближе друг к другу. Это делается не для развлечения — два источника звука должны находиться как можно ближе друг к другу, чтобы обеспечить минимальную деструктивную интерференцию (эффекты расчесывания).

Если драйверы разделены правильным шагом (т. е. 2 × 90 °), вы рискуете создать то, что я люблю называть «дифракционным двигателем». Выходной сигнал обоих драйверов будет подвергаться потенциально экстремальной дифракции, что опять же вызовет расчесывание (ситуация, когда отклик широко варьируется в зависимости от положения прослушивания или измерения). Использование отдельных корпусов, установленных один над другим (со смещением для «выравнивания по времени» драйверов), может иметь почти такой же эффект. Это может распространяться даже на громкоговорители, которые стоят дороже роскошного автомобиля средней ценовой категории, но здесь нет намека на то, что они чем-то «плохие».Это просто наблюдение.

Часто попытка гарантировать, что все физически «идеально» с точки зрения импульса (выровненного по времени), не обязательно приводит к созданию системы, которая лучше, чем та, в которой драйверы установлены на перегородке обычным способом. Любую маленькую аберрацию можно измерить, но часто ее не слышно на месте. Вы можете услышать разницу , но опять же, быть другим не обязательно означает лучше. Несмотря на утверждения некоторых, измерения гораздо более показательны, чем когда-либо будет наш слух, поскольку слух развился в первую очередь для того, чтобы поддерживать нашу жизнь … прекрасно иметь музыку, но она нам не нужна, чтобы выжить в этом мире.

Временная синхронизация не обязательна, и существует бесчисленное множество хорошо зарекомендовавших себя коммерческих акустических систем, в которых не используется ничего необычного для коррекции незначительных временных задержек. Если вам повезет, разница во времени может быть такой, что реверсирования фазы твитера может быть достаточно, чтобы обеспечить очень небольшие помехи в частотной области. Используемые временные задержки обычно короткие (обычно менее 200 мкс).В некоторых случаях небольшая настройка пассивного кроссовера (например, небольшое смещение его номинальной частоты) может дать хорошие результаты. Хотя, безусловно, можно вычислить необходимый сдвиг, обычно проще сделать это экспериментально (некоторые могут назвать это «озвучиванием» системы — причудливое название для метода проб и ошибок).

Хотя мы, люди, не можем устранить очень короткие временные задержки, мы легко услышим любые вызываемые деструктивные помехи, которые обычно проявляются в виде провалов на частотах, где фаза изменяется из-за задержки.Хотя звук проходит всего 34 мм за 100 мкс, его эффекты все равно можно услышать. Будет ли слышен небольшой вырез или рябь или нет, зависит от разрешения используемых драйверов, хотя в целом акустика помещения всегда будет иметь гораздо более значительное влияние.


Рис. 6.1. Смещение 145 мкс, сеть с фазовым сдвигом и сеть с фазовым сдвигом. Смена полярности

В качестве примера тем, обсуждавшихся выше, был смоделирован кроссовер Linkwitz-Riley 24 дБ/октава. Частота кроссовера составляет 3 кГц (2.83 кГц, если быть точным), а трехступенчатая схема с фазовым сдвигом сравнивалась с изменением полярности твитера. Что бы это ни стоило, это почти идентично расположению, используемому моими динамиками, и большее, чем обычно, смещение связано с тем, что я использую ленточный твитер. Сеть с фазовым сдвигом дает отклик, показанный красным, а зеленая кривая — результат изменения полярности твитера. Совершенно очевидно, что реверсирование фазы ленточного твитера дает значительно лучший отклик, чем схема с фазовым сдвигом.

Сеть с фазовым сдвигом, используемая в качестве задержки, оптимальна, когда провалы имеют одинаковую амплитуду (пики более слышимы и почти всегда нежелательны), и здесь это так. Сеть фаз была распределена в шахматном порядке, с использованием различных пределов значений для распределения задержки по более широкому диапазону. Двухступенчатая схема с фазовым сдвигом была хуже, чем трехступенчатая схема со смещенной фазой, и никакая фазовая схема не могла сравниться с простой реверсивной фазой. Выравнивание по времени является (или может быть) очень сложным, и иногда наименее очевидный метод дает наилучший результат.

Стоит отметить, что локализация акустического центра — не простой процесс. Я поставил эксперимент в своей мастерской, и справедливо сказать, что результаты были в лучшем случае неубедительны. Я использовал 25-мм купольный твитер и 100-мм СЧ-динамик, подключенные параллельно. Пара была пульсирована путем разряда конденсатора 33 мкФ в пару, и твитер был перемещен с магнитов на одной линии (оба на столешнице) на две монтажные поверхности на одной линии. Общее расстояние составило около 40мм, а отличия хоть и были, но не ярко выраженные.Часть проблемы в том, что мидбас медленный по сравнению с твитером, поэтому возможности увидеть отдельные импульсы не было. Наилучший отклик был получен, когда задняя часть магнитов была установлена ​​на одной линии, а импульсная характеристика показана ниже.


Рисунок 6.2 – Выровненные магниты

Приведенная выше кривая получена с выровненными магнитами (примерно совмещенные акустические центры используемых драйверов). Это «лучший» ответ, но без сканирования частоты в этом трудно быть уверенным.У меня есть пара почти идентичных драйверов в небольшой коробке, которую я использую в качестве дополнительного монитора в мастерской, и (как и ожидалось) их монтажные поверхности находятся в одной плоскости. Эта коробка была (много лет назад) разработана покойным Ричардом Приддлом и в то время пользовалась большим уважением.


Рисунок 6.3 – Выровненные монтажные поверхности

Приведенное выше выглядит вполне нормально, и импульс воспроизводится достаточно точно. Однако положительный и отрицательный пики немного ниже, чем должны быть, и на втором положительном пике есть небольшая «рябь».Я не услышал разницы между этим и первым графиком, показанным выше, но микрофон легко уловил его. Временная задержка от мидбаса составляет 117 мкс, что эквивалентно расстоянию 40 мм.

Вы можете рассчитать время задержки и/или пройденное расстояние по следующим формулам …

c = d / t
d = t &times c
t = d / c

c = скорость звука (номинально 343 м/с), d = расстояние в метрах, t = время в секундах

В конечном счете, несмотря на смещение, обычно присутствующее в большинстве драйверов, эффекты никогда не бывают такими резкими, как может показать симуляция.Моделирование работает в электрической области, где можно получить почти бесконечно глубокие вырезы, если драйверы сдвинуты по фазе на 180° на некоторой частоте. Акустически этого не происходит. Хотя есть все шансы, что вы получите метку из-за фазирования соседних драйверов, важно то, слышно это или нет. Помните, что отклик каждого драйвера, на который вы смотрите, никогда не бывает плоским, но во многих случаях может варьироваться до ± 5 дБ. Это особенно верно на более высоких частотах и ​​зависит от многих факторов.Конусные драйверы диаметром 100 мм и более могут иметь довольно серьезные отклонения выше 1 кГц, и эти отклонения усиливаются вне оси. В основном «помехи» от несовмещенных акустических центров будут меньше, чем от драйвера, так что это может быть спорным вопросом.

Достаточно легко запустить симулятор, чтобы увидеть последствия любой временной рассогласованности, но они работают в электрической области. Например, вы можете использовать «идеальную» линию передачи, которая позволяет вам установить характеристическое сопротивление и время задержки по своему усмотрению.Результаты электрического моделирования всегда крайне пессимистичны, потому что электрическая область (и симулятор) близки к точным и совершенно не учитывают смешивание одних и тех же сигналов в воздухе, а не электрически. Различия настолько значительны, что почти всегда вы получите не только пессимистичный, но и совершенно неверный ответ. Пакеты симуляторов предназначены для моделирования цепей, и результаты , а не применимы к акустическому отклику, за исключением случаев, когда это происходит случайно.Это не значит, что такие эксперименты бесполезны, но вы должны знать о различиях между электрическим и акустическим суммированием.


7 — Точечный источник?

В идеале ваш динамик должен быть точечным источником, чтобы все частоты исходили из одной и той же точки пространства. Tannoy (в течение долгого времени) производит динамики, максимально приближенные к реальному точечному источнику. Их коаксиальные динамики имеют рупорный твитер, который концентричен с низкочастотным/среднечастотным динамиком, и он использует основной конус как часть рупора.Tannoy не одинок — есть еще несколько производителей двухконцентрических динамиков. Хотя это может работать хорошо, это не рекомендуется, если «основной» драйвер имеет значительное отклонение, так как это изменит параметры звукового сигнала. Существуют также другие концентрические драйверы, в которых используется секторный рупор, прикрепленный к центральному полюсу основного драйвера, поэтому отклонения конуса будут иметь небольшой эффект. Celestion производит коаксиальный драйвер, который использует только один магнит, но имеет отдельные звуковые катушки для секций ВЧ и НЧ. Хотя они заявляют , что они когерентны по фазе, на самом деле это может быть, а может и не быть.У Seas есть аналогичный драйвер (L12RE/XFC), но у меня нет никаких подробностей, кроме того, что показано на сайте.

Другие (особенно автомобильные динамики) утверждают, что они «концентрические», но устанавливают небольшой твитер перед основным драйвером либо на подрамнике, либо на удлинении центральной стойки низкочастотного динамика. Хотя это, вероятно, хороший выбор для автомобиля, мало кто найдет их удовлетворительными для Hi-Fi. Дифракция твитера, вероятно, будет довольно экстремальной, и из-за маленького твитера их обычно приходится пересекать на нереально высокой частоте.Это не означает, что нельзя получить хорошие результаты, но они редко будут хорошо конкурировать с отдельными драйверами, отобранными по их характеристикам.

Эти коаксиальные конструкции не пользуются всеобщей любовью (многие страстно их ненавидят), но они остаются наиболее близкими к истинному точечному источнику, который вы, вероятно, найдете. Суть в том, что все драйверы громкоговорителей являются компромиссом, и коаксиальные/концентрические конструкции ничем не отличаются. В конечном счете выбор драйвера сводится к стоимости, и дизайнер решает, с чем он может или не может жить.Аудио очень личное, и то, что работает, зависит от того, что вы предпочитаете слушать. Если вы обнаружите, что один широкополосный высокоэффективный драйвер подходит для музыки, которая вам нравится, то вы, вероятно, воспользуетесь им. Есть несколько широкополосных драйверов, которые обычно используются в проектах DIY, и они, как правило, используются преимущественно теми, кто считает, что ключом к «хорошему звуку» является простота. В некоторых случаях это может быть правдой, и если такой подход соответствует вашим желаниям/потребностям, то вы должны быть готовы потратить серьезные деньги на что-нибудь «приличное».

Одна из проблем с широкодиапазонными динамиками заключается в том, что площадь конуса велика по сравнению с длиной волны на высоких частотах, поэтому они часто имеют очень маленькую «зону наилучшего восприятия» и могут звучать не так хорошо вне оси. Они также имеют тенденцию быть довольно дорогими, и, как и многие другие упомянутые здесь аранжировки, я не работал с ними. Моя основная работа в области аудио связана с электроникой, а не с динамиками, а на рынке так много разных динамиков, что было бы невозможно (и невозможно дорого) протестировать даже небольшой процент из них.

Простой факт заключается в том, что в большинстве коммерческих громкоговорителей используются отдельные драйверы для средних и высоких частот (плюс «супер высокие частоты», если вы думаете, что слышите выше 20 кГц). Многие из них получают восторженные отзывы (а есть ли какие-то другие?), и все колонки, которые я построил (как для Hi-Fi, так и для звукоусиления), использовали отдельные драйверы. Некоторые были разочаровывающими и не длились долго, другие совсем не такие и все еще используются. Я не пытался собрать настоящий точечный динамик, а единственный коаксиальный драйвер, который у меня есть, во многих отношениях не соответствует номиналу и не использовался ни для чего, кроме нескольких экспериментов.

Конечно, это означает, что , а не , что коаксиальные драйверы не должны использоваться. Если вы найдете тот, который соответствует вашим потребностям и звучит хорошо, то вы получаете преимущество в виде хорошо контролируемой дисперсии, очень небольшого лепестка и истинного точечного источника — по крайней мере, для средних и высоких частот. Большие коаксиальные драйверы (например, 300 мм (12 дюймов) или больше) становятся компромиссом, а рупорный твитер не всем нравится в любом размере. Во многих драйверах меньшего размера «рупор» больше похож на волновод, чем на настоящий. рог, потенциально сводящий к минимуму часто жалуемый «звук рожка».Выбор драйверов, у которых твитер подвешен перед основным драйвером, может подойти вам, но я не знаю коммерческих громкоговорителей, использующих такое расположение. Такой подход нередко используется в настенных, потолочных и автомобильных динамиках, но они (обычно) не считаются «hi-fi».


8 — кроссоверы

Как известно большинству читателей, я рекомендую активные кроссоверы везде, где это возможно. Это означает, что каждый драйвер громкоговорителя имеет свой собственный усилитель, и в мире DIY это не особенно сложно или дорого сделать.Пассивные кроссоверы (использующие конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы) берут полнодиапазонный сигнал от усилителя мощности и делят частотный диапазон так, чтобы каждый драйвер получал только те частоты, с которыми он может работать. Нет никаких сомнений в том, что очень хорошо спроектированная и выполненная пассивная сеть может звучать действительно очень хорошо, но если не принять всех мер предосторожности, будут взаимодействия, которые могут заставить превосходные драйверы звучать ужасно.

Существует несколько статей, посвященных конструкции пассивного кроссовера, и их следует внимательно прочитать, чтобы знать, чего ожидать.Простые (например, 6 дБ на октаву, предпочтительно последовательные) пассивные кроссоверы могут работать намного лучше, чем вы можете ожидать, но они ограничены относительно низким энергопотреблением. Поскольку наклон очень плавный, легко получить чрезмерную мощность твитера на частотах ниже точки кроссовера, где твитер менее всего способен справиться с рассеянием и/или отклонением. Например, последовательный кроссовер 3,1 кГц, 6 дБ/октаву снизил напряжение твитера всего на 17 дБ на частоте 310 Гц. Чтобы представить это в перспективе, если у вас есть система 50 Вт/8 Ом, мощность на частоте 310 Гц составляет более 500 мВт — это может показаться не таким уж большим, но, вероятно, это больше, чем твитер был разработан для работы на этой частоте.Кроссоверы первого порядка (6 дБ/октаву) можно использовать, если у вас хорошие драйверы, и вы не собираетесь использовать усилители мощностью более 30 Вт или около того. Если вы планируете использовать сеть 6 дБ/октаву, предпочтительнее использовать последовательную конфигурацию (см. Последовательные и параллельные кроссоверы).

Пассивные кроссоверы в идеале должны иметь уровень не менее 12 дБ/октаву, но для их правильной работы необходима компенсация импеданса как для средних частот, так и для высоких частот. Это делает перекрестную сеть довольно сложной, и если используются детали хорошего качества, она будет дорогой.Можно использовать пассивные сети более высокого порядка, но все, что превышает 18 дБ/октаву (порядок 3 rd ), становится очень дорогостоящим мероприятием. По мере увеличения порядка фильтра возрастает потребность в точных значениях компонентов и компенсации импеданса. Даже небольшое изменение импеданса в области кроссовера может серьезно повлиять на точность сети. Точно так же допуск деталей, используемых в сетях более высокого порядка, становится более критичным, и даже небольшое изменение сопротивления звуковой катушки (из-за рассеиваемой мощности) может серьезно повлиять на производительность сети.

К сожалению, даже если все сделать «правильно», это не всегда означает, что колонки будут звучать хорошо. Очень полезным инструментом для оптимизации частоты кроссовера является кроссовер с переменным состоянием Project 148, который был разработан именно для этого применения. Я использую электронные кроссоверы с переменной частотой в течение многих лет (почти 40 на момент написания статьи!), чтобы найти «золотую середину» между драйверами. Хотя частоты кроссовера часто диктуются параметрами драйвера, иногда вам нужно немного выйти за пределы рекомендуемых параметров, если только у вас нет драйверов, специально разработанных для совместной работы.Это, к сожалению, редкость, даже если драйверы производятся одной и той же компанией.

Это один из факторов, который заставил некоторых людей поверить в то, что дизайн кроссовера — это «черное искусство», тонкости которого известны лишь немногим избранным. Это совсем не так, но это гораздо больше, чем просто покупка общей кроссоверной сети у поставщика-любителя, подключение ее к громкоговорителям и рассмотрение работы выполненной. Если драйверы не имеют компенсации импеданса, результаты могут быть в лучшем случае посредственными, но редко «ужасными», если только вы не сделаете что-то серьезно неправильное.

Многие «современные» системы используют DSP с полностью цифровой цепочкой обработки сигналов. К сожалению, это связано с серьезной вычислительной мощностью и не лишено проблем. Несколько человек, которые купили аналоговую кроссоверную плату Linkwitz-Riley Project 09, сделали это после того, как решили, что аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (вместе с самим DSP) создали слишком много «артефактов» на их вкус, и прибегли к возврату. к аналогу решения.Насколько мне известно, никто из тех, кто вернулся к аналогу, не решил, что DSP «лучше». Хотя при необходимости можно легко добавить задержку (и, возможно, выравнивание), этот процесс может ухудшить сигнал, если только не используются самые лучшие микросхемы DSP (наряду с высококачественными АЦП и ЦАП).

Это не значит, что они плохие — некоторые из них действительно очень и очень хороши, но, скорее всего, нет, если вы платите всего несколько сотен долларов за полную установку. Цифровой процесс также имеет очень ограниченный запас мощности, поскольку большинство из них работает только с питанием 5 В, поэтому абсолютный максимальный уровень сигнала обычно ниже 2 В RMS.Важны как битрейт (частота дискретизации), так и битовая глубина (количество битов, доступных для обработки). Когда выполняются сложные фильтры (часто с коррекцией), система должна использовать как минимум 24 бита, иначе детали низкого уровня могут быть потеряны при прохождении через цепочку обработки.


9 — Размещение водителя

Проектирование акустических систем не является «черным искусством», но оно полно ловушек для неосторожных. Вероятно, одна из самых распространенных ошибок (см. примечание ниже) заключается в том, что драйверы выравниваются по центру перегородки, что имеет то преимущество, что вы получаете динамики, которые можно поменять местами — нет «левого» или «правого». оратор.Эффекты дифракции не всегда легко слышны, но они будут существовать и могут очень затруднить получение ровной характеристики (конечно, в пределах возможностей используемых драйверов). Если вы делаете набор «универсальных» динамиков, это не имеет значения, потому что никто не ожидает, что они будут идеальными. С другой стороны, если вы выкладываете несколько сотен долларов за хорошие динамики, то стоит сделать отдельные перегородки для каждого корпуса. В основном они будут зеркальными отражениями, поэтому дополнительные усилия не должны быть такими большими.

Примечание:  Весьма спорно, является ли выравнивание драйверов по центру перегородки «ошибкой» или нет. Есть много уважаемых ораторов, которые делают именно это, и они, кажется, не вызвали гнев рецензентов за это. Я всегда предпочитал смещать драйверы, чтобы гарантировать, что нет никакого расстояния от твитера (или среднечастотника) до края/ верхняя часть перегородки такая же, что сводит к минимуму проблемы дифракции. Популярным (и сравнительно недавним) методом является использование волновода для твитера, что делает дифракционные эффекты (почти) не проблема.

Существуют значительные расхождения во мнениях относительно того, должны ли твитеры в асимметричной перегородке располагаться «внутри» (ближе друг к другу, может быть, на 100 мм или около того) или «снаружи». Я всегда предпочитал звук внутри, но это то, что вам нужно попробовать самому и решить, какой способ звучит лучше. Возможно, ни то, ни другое на самом деле не лучше, просто немного отличается. Мнений по этому поводу столько же, сколько людей об этом пишут, так что решение остается за строителем/слушателем.

Одна вещь, которая важна для , состоит в том, чтобы убедиться, что твитер находится непосредственно на над средним диапазоном (не со смещением). Это часто может противоречить размещению драйверов на разных расстояниях от краев корпуса, особенно в очень узких корпусах. Если есть смещение, вы получите неравномерную дисперсию вокруг области кроссовера с наклоном диаграммы направленности [ 5 ] . В системе, использующей компоновку MTM (средний твитер-средний), вы можете обнаружить, что небольшое смещение улучшает направленность в предпочтительном направлении, но это означает, что левый и правый громкоговорители нельзя поменять местами, и потребуется тщательное тестирование, чтобы убедиться, что дисперсия правильно контролируется на всех частотах.

Принято считать, что твитер должен находиться на уровне ушей, когда вы сидите в предпочитаемом вами положении. Для недостаточно высоких динамиков стойки следует считать обязательными. Многие домохозяйства не могут легко разместить «настоящие» напольные колонки, поскольку большинство из них, как правило, довольно внушительны. В то время как меньшие по размеру кабинеты часто называют конструкциями «книжной полки», на самом деле размещение их на книжной полке обычно является плохой идеей, особенно с задним вентиляционным отверстием, которое будет загораживаться, уменьшая выход басов.Также, вероятно, будет сложно использовать достаточное схождение (направляя ящики в сторону места прослушивания). Отсутствие схождения может часто приводить к звуку «дырки в середине», когда центральное положение (которое должно быть основным положением для прослушивания) имеет выраженный провал отклика и часто некоторые странные проблемы с фазировкой. Есть несколько человек, которые предпочитают «прямые» динамики, а некоторые даже предпочитают «растянутые» динамики, но это редко (если вообще когда-либо) улучшает звуковую сцену или образ.


Рис. 9.1 — Сечение перегородки

Как правило, перегородка не должна быть утоплена для использования ткани решетки или защитного покрытия. Заманчиво сделать это, но это может вызвать значительные помехи из-за дифракции. Однако драйверы динамиков должны быть утоплены в перегородку, чтобы на лицевой стороне самой перегородки не было разрывов. Для небольших динамиков «ближнего поля» (которые могут использоваться, например, с компьютером) это, вероятно, не имеет значения, но я смог измерить небольшой «сбой» в отклике динамиков, установленных на поверхности.Сведение к минимуму разрывов почти всегда полезно, но некоторые из них всегда остаются из-за способа изготовления большинства динамиков. Просто окружность и диффузор среднечастотного динамика могут создавать небольшие, но измеримые аномалии отклика, но реальность говорит нам, что мало что можно сделать, чтобы избежать этого.

Скругление (или снятие фаски) краев перегородки (и, как правило, чем «круглее», тем лучше) сводит к минимуму дифракцию краев, но всегда будут ограничения из-за толщины материала и имеющихся у нас скругляющих насадок.Хотя крайние меры (например, цилиндрический корпус) могут уменьшить дифракцию на краях до минимально возможного, это не всегда практично, и драйверам в любом случае всегда нужна плоская монтажная поверхность. Такие ограждения могут быть (и были) сделаны, причем некоторые конструкторы доходят до крайности, используя сферы. Это может быть оптимальная форма с акустической точки зрения, но она редко бывает практичной (а сфера — это корова, если только она не сделана из стекловолокна или подобного материала).

Некоторые корпуса динамиков имеют скошенные верхние части и верхние стороны [ 8 ] , чтобы сделать площадь перегородки вокруг твитера как можно меньше.В некоторых случаях перегородка имеет трапециевидную форму с коническими участками, проходящими от верха до низа корпуса (или значительной его части). Их обычно сложно построить, но если все сделано правильно, они могут дать очень хорошие результаты. Это доводит идею «скругления» краев/углов до крайности, но может дать хороший результат, если все сделано правильно.

При использовании перегородки двойной толщины она будет более жесткой и менее резонансной, если два слоя изготовлены из разных материалов. Например, для внешней поверхности может быть предпочтительнее фанера, а для второго слоя тогда идеально подойдет МДФ.Поскольку эти два материала очень разные, резонанс сведен к минимуму. Если между ними используется слегка гибкий клей, они будут в некоторой степени развязаны, что снижает добротность любого существующего резонанса. Между двумя слоями можно поместить тройники или другие металлические резьбовые вставки, чтобы вырез для низкочастотных/среднечастотных динамиков можно было скруглить с внутренней стороны. Это уменьшает внутреннюю дифракцию.


10 — Материалы корпуса

Существует бесчисленное множество материалов, которые можно использовать для корпусов громкоговорителей.Во многих коммерческих системах (особенно в небольших коробках с питанием от акустической системы) используется АБС-пластик или аналогичный термопластичный материал. Хотя первоначальная стоимость установки очень высока, корпуса можно производить быстро и по относительно низкой цене. В большинстве этих коробок есть рупор (или волновод) для высокочастотного драйвера, а также соответствующие вырезы для модуля кроссовера или усилителя. То, что им не хватает в стоимости, компенсируется внешним видом, и обычно требуется небольшая отделка или не требуется никакой отделки, кроме удаления остатков клея после того, как две половинки склеены вместе.

Однако, несмотря на то, что они дешевы в изготовлении и обычно неплохо выглядят, пластику почти всегда не хватает жесткости, несмотря на изогнутые поверхности. Хотя они довольно прочные, они совсем не жесткие, и я не встречал ни одного, который можно было бы назвать жестким (независимо от определения, которое производитель может использовать для этого термина). Распорки сложны, и хотя у большинства из них есть ребра, встроенные внутрь, они далеко не достаточно прочны, чтобы предотвратить резонанс панели. Стекловолокно (с углеродным волокном или без него) очень прочное, но его также очень трудно восстановить, если коробка повреждена.

Существует множество пластиковых композитов, но лишь немногие из них (если вообще есть) подходят для строительства домов. Требование к форме означает, что строительство всего пары корпусов неэкономично, а для термореактивных пластиков требуется автоклав или большая печь для отверждения смолы. Это явно не практично для строительства дома для подавляющего большинства любителей.

Любимая фанера для многих. Это очень хороший материал, обладающий высокой жесткостью для своего веса, но обычно он очень плохо демпфирует.Если панель резонирует, она обычно делает это с некоторой силой, и необходимы хорошие методы крепления (см. следующий раздел). Есть много конструкторов, которые думают, что МДФ «не годится», но это может быть связано с плохими технологиями строительства или даже потому, что они привыкли к резонансу панелей, создаваемому фанерой. МДФ в течение некоторого времени был предпочтительным материалом для многих крупных производителей, и теперь можно наносить порошковое покрытие на МДФ при наличии надлежащего (и очень дорогого) оборудования.

ДСП (также известная как ДСП) — это один из материалов, который когда-то широко использовался недорогими производителями и любителями.Это неоптимально почти во всех отношениях, и, в частности, структурная целостность недостаточна, поэтому угловые скобы почти всегда необходимы, чтобы коробка не разрушалась во время обращения. ДСП может быть изготовлена ​​из высококачественного шпона из натурального дерева, и хотя это улучшает внешний вид готового изделия, оно все же имеет довольно низкую прочность. Если используется шпонированная отделка, это в значительной степени исключает возможность использования закругленных краев, поэтому дифракция краев будет больше, чем хотелось бы. В общем, древесно-стружечная плита имеет очень мало достоинств, шпонированная она или нет.Крепление драйверов и соединительных панелей утомительно, потому что отверстия для винтов станут бесполезными уже после нескольких попыток вставки/удаления. Использование Т-образных гаек и т.п. имеет важное значение, и даже они должны быть приклеены на место, иначе они могут выпасть во время сборки (или при разборке, если потребуются изменения).

Многие производители в настоящее время используют передовые композиты, которые позволяют им относительно легко создавать любую форму. Смолы, армированные целлюлозой, и «экзотические» пластиковые смолы широко распространены, но требование форм для создания готовой формы (и автоклава для отверждения смолы) означает, что они, как правило, не подходят для подхода «сделай сам».Конечно, это не невозможно, но даже получить материалы в небольших количествах может оказаться затруднительно. «Традиционные» материалы почти всегда будут лучшим выбором для DIY, потому что корпус можно построить, используя только основные ручные и электрические инструменты.

Отделка — это совсем другое дело, и здесь оно не рассматривается. Требования к надлежащим окрасочным камерам и абсолютно беспыльной среде имеют важное значение для классической отделки «рояльный черный» или любой другой высокоглянцевой отделки. Отделка, требующая меньше труда (и оборудования), более распространена в секторе DIY, хотя, несомненно, некоторые из них смогут добиться очень высокого качества поверхностей в хорошо оборудованной мастерской.В конечном счете, окончательная отделка зависит от того, чего вы можете достичь в рамках своего бюджета и с помощью инструментов, которые у вас есть.


11 — Распорки и демпфирование

Это наиболее важные части любого корпуса. Распорки необходимы для увеличения жесткости панелей, и у них есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что любые резонансы переходят на более высокие частоты. Высокие частоты обладают меньшей акустической мощностью и легко поглощаются используемым демпфирующим материалом — при условии, что он выбран по своей эффективности.Стекловолокно (которое используется для домашней изоляции) очень хорошо, но его не следует использовать в вентилируемых корпусах, потому что крошечные стеклянные волокна могут быть выброшены из порта, и они должны формировать часть атмосферы комнаты для прослушивания.

Как отмечалось ранее, раскосы должны быть асимметричными, а не просто деревянными брусками, аккуратно размещенными внутри шкафа. Чем больше асимметрия, тем меньше вероятность создания подпанелей с одинаковой резонансной частотой. Эффективность крепления можно проверить с помощью акселерометра (см. проект 181 — аудиоакселерометр для тестирования акустической системы).Это скажет вам, насколько сильно вибрирует панель и на какой частоте (или частотах). Если вы обнаружите, что панель имеет слишком сильную вибрацию, потребуются дополнительные распорки, чтобы уменьшить ее до приемлемого уровня.

Обратите внимание, что в статье P181 также показаны скриншоты вибраций, измеренных на испытательном стенде, который у меня есть в моей мастерской, и содержится ряд идей, которые вы можете использовать для создания прочных, нерезонансных панелей корпуса. Это не особенно подробно, и это были мои собственные эксперименты по измерению резонанса панели, которые привели к написанию этой статьи.Это сложное поле, и хотя некоторые резонансы «доброкачественны», многие другие совершенно противоположны.

Распорки должны быть изготовлены из прямоугольной твердой древесины (например, 50 × 25 мм/2 × 1 дюйм) и всегда надежно приклеены коротким краем к панели. Это обеспечивает гораздо большую жесткость, чем альтернативное крепление. В идеале они также должны быть привинчены (или прибиты гвоздями, если необходимо), чтобы обеспечить прочное соединение, пока клей схватывается. Помимо обычных раскосов, которые вы часто будете использовать там, где встречаются панели, раскосы в идеале должны располагаться под углом (никаких двух одинаковых углов), и они не должны доходить прямо до угла с какой-либо распоркой, так как углы уже очень жесткие.

Для перегородки требуется более прочная распорка, которая в идеале должна быть двойной толщины, чтобы выдерживать импульс диафрагмы (в частности, для басового динамика). Распорки между перегородкой и задней частью корпуса также помогают предотвратить вибрацию. Во многих строительных статьях показаны крепления «оконной рамы», которые, безусловно, могут работать, но их невероятно сложно установить под странными углами, что может быть очень полезно для обеспечения того, чтобы никакие две панели (или подпанели) не имели одинаковую резонансную частоту.На левом рисунке показаны асимметричные распорки, где каждая подпанель имеет разный размер. На правом рисунке есть четыре более или менее идентичных подпанели, и все они будут резонировать примерно на одной частоте. Обычно это неразумно, но может подойти для меньших корпусов, где все резонансные частоты значительно выше максимальной выходной мощности среднего диапазона.


Рисунок 10.1. Распорка, правая и (обычно) неправильная

Помните, что снаружи вашего корпуса должны хорошо выглядеть.Внутренняя конструкция с угловыми скобами и необычными формами не видна и должна быть рассчитана на жесткость и производительность, а не на внешний вид. Амортизирующие материалы (например, битумная плитка, плотный войлок или другая амортизирующая обработка) должны быть очень хорошо приклеены к внутренней части обработанных панелей, чтобы они не могли двигаться, дребезжать или отваливаться. Вся внутренняя проводка должна быть надежно закреплена, чтобы предотвратить дребезжание, потому что это может быть очень сложно исправить после того, как коробка запечатана, и у вас есть доступ только через вырезы для динамиков.

Если заднюю часть (например) сделать съемной, то настоятельно рекомендую закрепить ее саморезами с металлической резьбой, «тройниками» или какой-нибудь аналогичной резьбовой металлической вставкой. Шурупы по дереву нельзя вставлять и выкручивать более нескольких раз, прежде чем резьба, нарезанная в древесине, начнет разрушаться (особенно это касается МДФ или ДСП!). Это также относится к крепежным винтам драйвера — шурупы для дерева, как правило, не подходят для крепления драйверов. Вы также можете использовать металлический стержень, кольцо (для динамиков) или уголок с резьбовыми отверстиями, при условии, что он хорошо закреплен и не вибрирует и не дребезжит.Подходящий материал прокладки необходим для предотвращения свистящих шумов, когда воздух проходит через любые небольшие зазоры. Эти зазоры (если они есть) также могут отрицательно сказаться на характеристиках настроенных корпусов, поскольку представляют собой потери, снижающие эффективность настройки. Это может показаться нелогичным, но винты с металлической резьбой очень хорошо работают в отверстиях, вырезанных в твердой древесине. Некоторые австралийские твердые породы дерева настолько твердые, что могут повредить сверло, и они действительно очень хорошо принимают нарезанную резьбу.

Тип используемого акустического демпфирующего материала зависит от личного выбора. Стекловолокно очень хорошо, но не подходит для вентилируемых коробок, так как стекловолокно может вылететь из вентиляционного отверстия. Большинство поставщиков имеют в наличии демпфирующие материалы, и, чтобы быть эффективными, они должны быть грубыми на ощупь, чтобы между волокнами возникало значительное трение, чтобы поглощать как можно больше энергии. Пена, как правило, не подходит, потому что она а) обычно не очень хорошо работает и б) потому что имеет тенденцию распадаться через несколько лет.Когда-то пенопластовые окантовки были обычным явлением для низкочастотных динамиков, но со временем пена дает трещину, и окантовку приходится заменять или утилизировать драйвер. Демпфирующие материалы должны быть максимально звукопоглощающими.

Существует много разногласий по поводу того, должны ли вентилируемые коробки иметь демпфирующий материал или нет. Я считаю, что это важно, потому что без этого внутри корпуса будет скатываться чрезмерная энергия верхних басов и средних частот. Это часто можно услышать через вентиляционное отверстие, поэтому, если вы слышите что-то не на настроенной частоте, выходящее из вентиляционного отверстия, корпус нуждается в демпфировании.Еще один прием, который можно использовать, — установка диффузоров внутри коробки. Они будут разной высоты и ширины и расположены с «иррациональными» интервалами. Демпфирующий материал по-прежнему необходим, но вы можете обнаружить, что вам нужно меньше материала, если у вас есть эффективная диффузия. Верхний бас и средние частоты также можно отклонить с помощью внутренней угловой скобы, чтобы энергия направлялась в хорошо демпфированную часть корпуса. Бас (который имеет большую длину волны) не будет затронут. Помните, что все, что приближается к ¼ длины волны на любой частоте, может быть вашим другом или врагом, в зависимости от того, как это реализовано.

Практически всегда необходимо добавить распорки от перегородки к задней части шкафа, а также между боковыми сторонами. Они должны быть прикреплены очень прочно, потому что напряжения могут быть довольно высокими при высоких уровнях мощности. Хотя было бы «хорошо», если бы эти распорки можно было наклонить так, чтобы оставшиеся резонансы панели были на разных частотах, обычно это нецелесообразно по ряду причин. Некоторые люди использовали распорки на задней части НЧ-динамика (или среднего НЧ-динамика), но это непросто сделать правильно, и его нельзя легко использовать, если у драйвера есть вентилируемый задний полюсный наконечник.

Я предлагаю вам также взглянуть на конструкцию Малой спутниковой громкоговорящей системы, которая была описана еще в 2007 году (это статья из трех частей). Распорки выполнены из алюминиевого U-образного профиля (25 × 25 мм, толщиной 3 мм), который намного жестче, чем МДФ и большинство деревянных конструкций. Он также использует очень мало внутреннего объема, но необходим очень надежный метод склеивания, потому что алюминий имеет раздражающую привычку окисляться (так же, как анодирование, но тоньше), и слой оксида может заползать под клей и может «отпустить» через несколько лет.Если все сделано правильно (с подходящей двухкомпонентной эпоксидной смолой — , а не , 5-минутный материал), она должна оставаться на месте дольше, чем вы будете использовать динамики.


12 — стойки, шипы и т. д.

Наконец, вам нужно решить, будете ли вы использовать шипы (для напольных корпусов или в основании стойки) или будете использовать стойку для динамиков меньшего размера. Обычно предпочтительно, чтобы твитер находился на уровне глаз, когда вы сидите и слушаете (фактически на уровне ушей, но у большинства людей уши и глаза находятся примерно на одном уровне).Некоторые люди любят шипы и считают, что любой громкоговоритель, не оборудованный таким образом, должен звучать ужасно, другие придерживаются противоположного мнения. Очевидно, что шипы не подходят для полированных полов, если они не находятся в маленьких чашечках, и они также являются предметом споров среди многих аудиофилов (как и почти все остальное в сигнальной цепочке). Используйте то, что, по вашему мнению, лучше всего подходит для вашей системы, и вам не нужно тратить целое состояние — позолота не улучшает звучание шипов!

Диапазон цен на шипы/изоляторы весьма удивителен: от 20 австралийских долларов за набор из восьми штук до более тысячи долларов за набор из четырех! Есть несколько довольно возмутительных (IMO) заявлений о дорогих типах, но утверждения и реальность обычно не подтверждаются никакой наукой.Я (естественно) не буду давать никаких рекомендаций так или иначе, и существует так много противоречивых мнений, что я могу только предложить вам сделать домашнее задание и решить для себя, каким путем вы хотите идти.

Стенды

обычно подбираются в соответствии с вашими вкусами, декором и бюджетом. Тяжелые стойки увеличивают массу системы, уменьшая вероятность ее перемещения при отклонении вуфера, и важно, чтобы стойки не создавали слышимого резонанса. Хотя маловероятно, что резонанс будет слышен (будет трудно возбудить какую-либо резонансную моду, если только коробки изначально не будут хрупкими), прочные и акустически «мертвые» стойки дадут некоторое спокойствие.Некоторые из них обеспечивают управление кабелем и / или возможность заполнения песком для устранения (или, по крайней мере, демпфирования) резонансных частот.

В идеале между корпусом и подставкой должен быть слой войлока, нескользящей резины или звукопоглощающего материала, чтобы исключить дребезжание на любой частоте. Остерегайтесь систем с большим весом, если у вас есть маленькие дети — никто не хочет, чтобы их детище было раздавлено 100-килограммовой коробкой для динамиков! Некоторые из них могут быть постоянно прикреплены к громкоговорителю, в то время как другие предназначены только для установки корпуса на подставке без крепления.Лично я бы этого избегал, но это зависит от стойки, громкоговорителя и ваших обстоятельств.

Как и во многих случаях в аудио, существует столько же мнений, сколько и авторов, и то, что несколько человек согласны с той или иной идеей, не делает ее реальностью. Что-то, что хорошо работает в одной среде, не обязательно означает, что оно подходит для ваших нужд, а в некоторых случаях предлагаемый «продукт» является не чем иным, как змеиным маслом, и вообще не принесет ничего полезного. Конструктор должен решить, что работает в конкретной среде, где будут использоваться динамики.Например, использование сверхтвердых (возможно, с вольфрамовыми наконечниками) шипов на кафельном полу, вероятно, неразумно. Точно так же титановые шипы не будут «преобразовывать» звук, несмотря на (значительную) стоимость — набор из трех штук можно приобрести всего за 2199 евро (около австралийских долларов 3530 на момент написания статьи!), хотя некоторые из них доступны по чуть менее безумной цене. Лично я совершенно не вижу смысла покупать набор шипов, которые стоят дороже, чем набор очень приличных драйверов (но они и поставляются в мягком футляре).Я позволю вам судить, можно ли считать это змеиным маслом.


Выводы

На самом деле не так уж много применимых «выводов», потому что почти у всех разные мнения о том, что такое «хорошо», «плохо» или безразлично. В конечном счете, если вы создаете свои собственные динамики для собственного использования, важно только, чтобы вы были довольны результатами. Существует много противоречивых потребностей, в том числе то, что вы можете (или не можете) оставить в своей гостиной, чтобы не навлечь на себя гнев своей «лучшей половины».Эстетика всегда играет важную роль, а если у вас есть маленькие дети, то могут применяться еще большие ограничения. Колонки весом 100 кг на хороших подставках могут выглядеть великолепно, но не в том случае, если они могут упасть и раздавить ребенка. Вам может не нравиться использовать решетку (я не люблю), но держать маленькие пальцы подальше от тонких твитеров становится приоритетом.

Как я уже упоминал в нескольких статьях, электроника (как и почти все остальное) — это компромисс — «искусство» заключается в том, чтобы идти на компромиссы таким образом, чтобы не испортить конечный результат.Это почти всегда легче сказать, чем сделать, к сожалению. Никто не хочет переделывать корпуса колонок из-за какой-то фундаментальной ошибки (оценочной или конструктивной), тем более, что сборка обычно требует значительных усилий и затрат. В некоторых случаях можно «спасти» корпус, добавив распорки или демпфирующие материалы, но если вы не усвоите основы правильно, то время, усилия и материалы могут быть потрачены впустую (и я открыто признаю, что это случалось с я пару раз).Учтите, что крупные производители могут построить несколько прототипов, прежде чем они получат ожидаемую производительность, но это не то, что может себе позволить большинство любителей. В основном мы, «простые смертные», должны попытаться сделать это правильно с первого раза и не можем позволить себе генерировать огромное количество брака в погоне за «совершенством».

Громкоговорители, без сомнения, являются наиболее скомпрометированными из всех компонентов, из которых состоит полноценная система Hi-Fi. Отдельные драйверы — это компромисс, и не всегда из-за стоимости — даже очень дорогие драйверы все еще скомпрометированы материалами и законами физики.Когда несколько драйверов используются вместе, компромиссы просто увеличиваются, но они еще больше, если вы пытаетесь получить все от одного драйвера. Пассивные кроссоверные сети всегда являются серьезным компромиссом, поскольку в них используются катушки индуктивности, которые являются наиболее несовершенными пассивными компонентами. Да, вы можете обмотать их плоским серебряным листом, чтобы свести к минимуму сопротивление (и ваш банковский счет), но у них всегда будет собственная емкость, которая может вызвать проблемы. Не всем нравятся электронные кроссоверы, хотя здесь гораздо меньше компромиссов, и легко вносятся изменения (как по частоте, так и по уровню для каждого драйвера).Тем не менее, вам нужен отдельный усилитель для каждого из отдельных драйверов.

Цель этой статьи — (как минимум) дать вам несколько советов по уменьшению (иногда значительных) эффектов корпуса, который (конечно) является еще одним компромиссом. Не существует такой вещи, как «бескомпромиссная» коробка для динамиков — без компромиссов у вас вообще ничего нет. Даже если вы используете самые лучшие материалы, это не значит, что они без недостатков. То же самое касается материалов для крепления, демпфирования и звукоизоляции.Если вы все сделаете правильно, у вас должны получиться колонки, которые звучат хорошо — музыкально и подходят к тому материалу, который вы слушаете, но даже тогда вы не добьетесь совершенства. Электроника может быть легко изготовлена ​​с идеально ровной характеристикой от постоянного тока до дневного света (ну, возможно, не совсем дневного света), с искажениями всех типов, которые трудно измерить. Ни один громкоговоритель, каким бы дорогим он ни был, не может приблизиться к этому. Тогда есть комната … сделать это правильно — важная задача.

Чтобы дать вам представление о времени и усилиях, которые могут быть потрачены на создание «хорошей» пары динамиков, см. «Проект нового корпуса динамиков — часть 1».Не то, чтобы они были «новыми» — они были построены в 2001 году и примерно 5 лет спустя были модернизированы до ленточных твитеров. Они используются ежедневно по сей день и ни в чем не разочаровали. Являются ли они «идеальными»? Вовсе нет, но они очень хорошо звучат со всеми типами музыки (включая звуковые дорожки видео и т. д.). Это определенно не то, чем я хотел бы заниматься снова, тем более, что я старше более чем на 20 лет (они были сделаны, когда мне было чуть за 50). Это не означает, что я больше не буду строить динамики, но в целом они будут (вероятно, значительно) меньше и менее сложными.

Одно особенно тревожное «утверждение», которое я видел, заключалось в том, что «мы можем слышать все, что можем измерить, но мы не можем измерить все, что можем услышать». Реальность прямо противоположна. Системы измерения точны до долей децибела и дают гораздо больше информации, чем наш слух. Часто пренебрегаемой частью нашего слуха является наш мозг, и он лжет нам. Если мы ожидаем услышать разницу, то есть все шансы, что мы ее услышим, даже если ее вообще нет. Для этого есть несколько разных названий, одно из которых — «эффект ожидания экспериментатора», и оно применимо ко всему .Вот почему медицинские тесты являются двойными слепыми, поэтому ни экспериментатор, ни «жертва» (подопытный) не знают, получили ли они тестируемое лекарство или плацебо. Звуковые тесты также должны быть двойными слепыми, хотя это очень сложно с громкоговорителями. Некоторые из крупных производителей установили очень продвинутые системы, чтобы гарантировать, что тест будет максимально приближен к настоящему двойному слепому, но это не вариант для большинства любителей.

Вопрос, который почти не обсуждается достаточно часто, — это разница между микрофоном и нашими ушами (фактически наш полный слуховой аппарат ).Микрофон тупой — он не может отличить прямой звук от отраженного, поэтому некоторые крупные производители используют безэховые камеры. В результате микрофоны в комнате редко дают верную индикацию отклика системы, потому что прямой звук и ранние отражения вызывают «колебания» на выходном графике, которые не обязательно существуют. Однажды я провел тест и смог измерить, когда двигалась кофейная чашка — естественно, это было совершенно не слышно, но микрофон довольно четко уловил разницу.Что должно быть столь же ясно, так это то, что это была аномалия — мы просто не слышим такие крошечные различия, потому что наш мозг знает, что они не важны!

Несмотря на то, что эта статья намного длиннее, чем я планировал, я надеюсь, что она поможет. По необходимости это обзор — идея никогда не заключалась в том, чтобы описать систему в целом, а в том, чтобы предоставить рекомендации, которые я применил на основе моих собственных конструкций, тестов и измерений с использованием акселерометра, а также акустических измерений большого количества драйверов за многие годы. .Изготовление громкоговорителей является одним из самых трудоемких (и дорогих) мероприятий для мастеров, занимающихся своими руками, и все, что помогает потенциальным строителям сделать это правильно, должно быть полезным. Надеюсь, у меня получилось.

Со временем наш слух будет приспосабливаться даже к серьезным ошибкам отклика (многие поставщики змеиного масла называют это «взломом»), но если отклик восстановить до ровного (возможно, с помощью эквалайзера), для некоторых он будет звучать совершенно неправильно. время — до тех пор, пока наша комбинация ухо-мозг не «переломится» к новой реакции.Если у вас есть доступ к приличному эквалайзеру, предлагаю следующую задачу …

Вырежьте частоту примерно в середине диапазона частот (например, 600–700 Гц). Некоторое время звук будет совершенно неправильным, но, возможно, через 30 минут вы отрегулируете свой звук. ожидания. Затем восстановите АЧХ до плоской и услышите огромный пик на средних частотах. Поначалу это будет звучать ужасно, с «хонки» звуком, который совершенно очевидно не может быть прав. Тем не менее, продолжайте слушать некоторое время, и это ощущение исчезнет, ​​и все снова станет нормальным.

Мягко сказать, что это противостояние. Если вы никогда не проводили такой тест, маловероятно, что вы поверите, что он возможен, поэтому вы должны его сделать. Пока вы не испытаете это на себе, вы станете «приманкой» для змеиного масла всех видов. Люди склонны думать, что могут вспомнить, как что-то звучало «до» и «после». но на самом деле наша слуховая память ограничена несколькими секундами! Естественно, могут быть аномалии реакции, которые настолько грубы, что мы помним их гораздо дольше, но едва заметны. изменения не относятся к этой категории.

В заключение, любитель должен учитывать, что даже самый лучший в мире динамик может звучать ужасно в некоторых комнатах. Даже с обычной мебелью движения головы на 100 мм обычно достаточно, чтобы повлиять на частотную характеристику на ±10 дБ 90 629 [ 6 ] 90 630 . Это измеряется микрофоном, у которого полностью отсутствуют возможности обработки нашего мозга, и он снимает показания в фиксированной точке пространства. Важно понимать, что мы, люди, не слышим этих крайних вариаций, потому что наше сочетание уха и мозга устраняет большую часть помех, которые вызывают такие резкие вариации измеряемых величин.Однако это не означает, что мы не услышим таких радикальных вариаций, если они создаются источником звука — громкоговорителем. Однако со временем мы адаптируемся, и даже кажущиеся существенными различия могут стать «новой нормой».

Есть одна вещь, к которой мы не привыкаем (по крайней мере, не до такой же степени), и это искажение. Более конкретно, интермодуляционное искажение . Если он достаточно велик, то все, что вы слышите, превращается в кашу — четкости нет, и вся ясность теряется.Вот почему в большинстве «лучших» громкоговорителей используется несколько драйверов, поэтому частоты распределяются по отдельным драйверам, а интермодуляция уменьшается. Однако система, использующая несколько драйверов, должна быть правильно спроектирована, иначе она может принести больше вреда, чем пользы. Использование более чем трехполосной системы вряд ли улучшит ситуацию (за исключением сабвуфера, который создает четырехполосную систему).


Каталожные номера
  1. Золотое сечение (Википедия)
  2. Корпуса громкоговорителей (Википедия)
  3. Звукоизоляция, секретный соус для динамиков (аудиоэкспресс)
  4. Рупорные громкоговорители (Википедия)
  5. Размещение твитера (Pro Sound Training, Пэт Браун)
  6. Audio Minutiae (Итан Винер)
  7. Материалы корпуса громкоговорителя, части 1 и 2 (audioxpress)
  8. О конструкции перегородки, краевой дифракции, вторичных источниках звука… — Heißmann-Акустика

В дополнение к вышесказанному упоминается несколько торговых марок и довольно много «общих исследований», которые не требуют прямого упоминания. Прежде чем приступить к следующему проекту спикера, я рекомендую вам провести собственное исследование и убедиться, что вы получили сбалансированный обзор — полагаться на одно мнение (или ветку форума!) вряд ли можно получить надежные ответы.


Основной индекс Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2019. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и защищена авторскими правами © Rod Elliott, август 2019 г. да. Но этот режим распада выглядит немного более сложным, если мы посмотрим на него поближе (и это должно быть !). Чуть менее очевидной проблемой является горб отклика в 5 дБ, сосредоточенный вокруг 1 кГц. На самом деле это представляло большую проблему, чем разрыв, потому что это означало, что низкочастотный динамик будет иметь присущее ему «лающее» качество.

Честно говоря, какое-то время я не замечал горб на средних частотах.Не прошло и недели, как я слушал все эти вещи и никогда не чувствовал себя полностью довольным общим звучанием. Я обнаружил, что динамики раздражают и утомляют, несмотря на относительно ровную общую характеристику системы. День за днём я регулировал фильтр твитера, думая, что это и есть причина неприятных ощущений. Но казалось, что бы я ни делал, они мне просто не нравились. Наконец, может быть случайно, я послушал вуферы отдельно, без твитеров. Мгновенно я подумал: «Чувак, это звучит ужасно! Никто не должен платить хорошие деньги за то, что звучит так резко.Я даже не хочу, чтобы слышал это с твитером». Этот среднечастотный горб нужно было устранить, и, насколько мне известно, есть только реальные способы справиться с ним. Один из них — использовать шунтирующий фильтр LCR для эквализации средних частот до приемлемого уровня. Но это будет стоить больше денег на части кроссовера, чем даже стоит низкочастотный динамик! Поэтому вместо этого я выбрал более простой ответ, который заключался в том, чтобы пересечь ниже. После понижения точки XO я снова прослушал низкочастотные динамики. сами по себе и нашли их гораздо более естественными (на самом деле, по сравнению с тем, как они звучали раньше, это было совершенно успокаивающим!).

Короче говоря, экранированная и неэкранированная Серебряная флейта были далеко не «заменой» друг друга. На самом деле, если вы попытаетесь использовать экранированный вуфер с кроссовером Orient Express, вам, возможно, захочется вырвать себе уши, потому что на вас будет лаять не только среднечастотный горб, но и режим брейкапа на другой частоте, и режекторный фильтр его не уловил.

Но вот загвоздка: мне пришлось проехать ниже, чем в Восточном экспрессе, а это означает, что стоимость компонентов выше, а это означает, что переход для Китайского синдрома стоит на несколько долларов больше.Извиняюсь! Кажется, иногда ты не можешь победить; вы платите меньше за водителя, но платите больше за необходимые компоненты кроссовера.

Впечатления от прослушивания

Страница громкоговорителя центрального канала Patman’s DIY

Страница динамика центрального канала Patman DIY Привет, спасибо, что заглянули на мою страницу динамиков центрального канала DIY (сделай сам) (последнее обновление 7-5-02).

Я сделал несколько передних динамиков (SunOnes) и некоторые задние динамики (SunTwos) в последнюю очередь год, и использовал старый центральный канал динамик, который я построил для своих старых динамиков, поэтому я решил использовать те же драйверы в моих новых колонках, чтобы создать динамик центрального канала, который был бы более древесина соответствует текущим динамикам. 3 и был портирован с помощью 2.Порт шириной 75 дюймов и длиной 5 дюймов для корпуса частота настройки около 45 Гц. Окончательные размеры коробки составляют 24 x 9 x 14,75 дюймов.

Запчасти для кроссовера, порты и драйверы подобрал у Аудиолаборатория Грузии, Мэдисаунд и Запчасти Экспресс. Я получил MDF, клей и винты от Хоум Депо. У моего друга Джеффа есть хорошая мастерская с настольной пилой, и он помог мне сделать все вырезы из МДФ.


Кроссовер, который я сейчас использую, — это мой кроссовер «возиться с ним, пока он не зазвучит прилично». которые я собрал, используя фильтры учебника, и наблюдал за изменениями частотная характеристика, когда я изменил значения.Я использовал фильтры Linkwitz-Riley второго порядка.

В конце июня 2002 года я принес динамик CC к Робу, чтобы провести некоторые измерения. Экспериментальный кроссовер просто нуждался в небольшой доработке, в основном в фильтре твитера (больше прокладок, и больше емкости, чтобы твитер «включался» раньше. На днях RobC отправит график измерений для меня, и я опубликую свою первоначальную попытку XO, измененный ответ XO и затем его дизайн XO и измерения, чтобы получить более крутые склоны для водителей, чтобы уменьшить усиление полосы пропускания.Как только доработаю кроссовер, выложу в этом разделе.

Обновление: я экспериментировал с использованием акустических наклонов 4-го порядка для драйверов, чтобы получить меньшее усиление полосы пропускания и лучшую интеграцию между драйверами. Постараюсь в ближайшее время выложить фото изменения наклона.

Обновление от 15.09.02:
После экспериментов с программным обеспечением Speaker Workshop и прослушивания результатов изменений при каждой итерации фильтра я на данный момент придумал эту перекрестную сеть.В зависимости от источника телетрансляции мужской вокал может звучать немного капризно, но на DVD мужской вокал звучит нормально. Женский вокал в этом кроссовере мне тоже нравится.

Итак, вот мой последний дизайн кроссовера.

Я попытаюсь получить некоторые измерения FR на выставке DIY 2002 в Атланте в конце октября 2002 года.


Нажмите на фото, чтобы увеличить график.

Вот размеры драйвера, установленные в передней перегородке, я думаю, что они были измерены примерно в 2 фута. из микрофона системы LMS Роба в его гараже:

Твитер: Morel MDT-30

СЧ: Morel MDM-55

Мидвуферы: Peerless HDS439 — обратите внимание на ступенчатый подъем перегородки, начиная примерно с 200 Гц.Поскольку я нацелился на точку кроссовера около 800 Гц, я знал, что фильтр сможет чтобы сгладить этот подъем, а также обеспечить достаточный спад около 800 Гц, чтобы мне не нужно было добавьте еще компенсацию ступенчатой ​​перегородки, учитывая относительную чувствительность среднего диапазона (I нужно было приглушить твитер, чтобы даже не реагировать).

Вот несколько снимков моих первоначальных отфильтрованных ответов о драйверах:

Ответ фильтра твитера:

Отклик фильтра средних частот (хотя я не уверен, откуда взялся скачок на частоте 2 кГц):

Отклик фильтра мидвуфера (у меня его пока нет, выложу, когда получу) который показывает, как фильтр сглаживает отклик после 200 Гц и дает мне спад Мне нужно было пересечь около 800 Гц:

Вот частотная характеристика СЧ-диапазона, подключенного в противофазе с твитером и мидвуфером. — есть небольшой горб около 2 кГц:

Вот частотная характеристика среднечастотника, подключенного в фазе с твитером и мидвуфером. — это нужно для того, чтобы увидеть, исчезает ли горб около 2 кГц, и это происходит, но появляются небольшие провалы вокруг 1 кГц и 4 кГц (около частот кроссовера), как и ожидалось, но в целом звук более плавный. частотная характеристика, около +/- 3 дБ от 50 Гц до 20 кГц.Вы заметите, что F3 для корпуса около 50 Гц, что нормально со мной.

Это моя текущая частотная характеристика, пока я позже не попробую RobC XO.

Вот снимок профиля импеданса — низкое значение составляет около 4,5 Ом, но оно изменяется в большую сторону, что является побочным эффектом использования фильтра из учебника и отсутствия программного обеспечения для оптимизации XO:


Я решил пойти дальше и выложить файлы с фотографиями конструкции до того, как у меня будет возможность покрыть коробку шпоном.

Подсказка: для более быстрой навигации при нажатии на первую ссылку с изображением не закрывайте это второе окно, но измените размер этого окна и расположите его так, чтобы вы может видеть оба окна одновременно. Я разработал его так, чтобы вы могли уйти что 2-е (фото) окно открыто, и вы можете щелкнуть сколько душе угодно в это первое окно, а изображения будут отображаться только во втором другом окно. Это также должно ускорить ваш визит сюда. Если вы хотите отдельно windows, затем щелкните правой кнопкой мыши ссылки на фотографии и выберите «открыть в новом вариант «Окно».

Вот так:

День 1 (08.06.02)

Сырье:

Фото 1: Вот панели, которые вырезал для меня мой друг Джефф. Я использовал много обрезков МДФ из своих предыдущих проектов.

Фото 2: Это снимок разных безделушек, которые мне понадобились для корпуса и конструкции кроссовера.

День 2 (09.06.2002)

Фото 3: Здесь вид панели МДФ, вырезанной по моим спецификациям моим другом из деревообрабатывающей мастерской, который мог бы посрамить Тима Тейлора.

Подготовка передней перегородки/создание отверстий для драйверов:

Фото 4. Чтобы получить истинный диаметр твитера, я отрезал полоску бумаги и обернул ее вокруг твитера, как показано на рисунке, а затем использовал длину полоски, чтобы определить окружность твитера, а затем использовал старый добрый геометрия, чтобы найти радиус отверстия, которое мне нужно было проложить через переднюю перегородку. Окружность = 2 х пи х радиус (решите для радиуса, пи = 3,14159). Мне нужно

Фото 5. Я уже отметил центральную линию передней перегородки и использую ее для планирования расположения отверстий.Здесь я рисую форму квадратной лицевой панели СЧ-динамика на передней панели.

Фото 6: Я использую тот же прием, оборачивая СЧ полоской бумаги, чтобы определить его радиус.

Фото 7: Здесь показаны все отверстия, которые необходимо вырезать, а также центральные отверстия шарнира для круглого приспособления/фрезерного станка.

Фото 8: Вот снимок того, как драйверы должны располагаться на передней панели.

Фото 9: Инструменты, которые я использовал, чтобы сделать отверстия для вырезания и углубления.

Фото 10: Я намеревался утопить твитер и СЧ-динамики, поэтому немного потренировался на обрезках, чтобы получить правильную глубину углубления.

Фото 11. Используя сверло 1/8 дюйма, я просверливаю отверстия под ось для круглого приспособления для всех 4 отверстий, которые должны быть проложены.

Фото 12: Чтобы сделать углубление для твитера, я сначала делаю собственно углубление, убедившись, что я выточил достаточную глубину и ширину для фланца.

Фото 13. Затем я использую то же отверстие для крепления твитера.(Если бы я сначала сделал отверстие, мне понадобился бы другой фрез, чтобы сделать углубление позже).

Фото 14: Обязательная примерка твитера в его новом доме.

Фото 15: Затем я вырезаю отверстие для мидвуфера, потому что мне не нужно центральное отверстие для его квадратной формы.

Фото 16: Я тестирую средние частоты.

Фото 17. Используя прямую сторону моего фрезера и создав для него «забор», как показано на рисунке, я могу вырезать квадратную выемку для СЧ.Требуется некоторое терпение, чтобы сделать все 4 стороны, но это можно сделать.

Фото 18. Вот как выглядят 2 утопленных отверстия для драйверов.

Фото 19: Окончательная проверка СЧ-динамика в новом утопленном корпусе.

Фото 20: Отверстия для низкочастотных динамиков также прорезаны. Я не планирую утапливать мидвуферы, так что это было легко.

Фото 21: Тестовая установка всех динамиков на передней панели.

Фото 22 : Пока я использовал маршрутизатор, я решил сделать отверстие для порта на задней панели.

Фото 23: Проверка на соответствие отверстия порта.

Фото 24. Я использую свой портативный сверлильный станок, чтобы просверлить отверстия для винтов.

Фото 25: Все отверстия для винтов сделаны.

Фото 26 : Проверьте посадку с винтами в отверстиях отвертки.

Фото 27: Я использую Т-образные гайки для крепления винтов, для этого необходимо сделать отверстия внутри перегородки немного больше, чтобы Т-образная гайка подошла.

Фото 28: Я наношу клей в стратегических местах между Т-образной гайкой и поверхностью перегородки и вбиваю их.Обычно я использую 1/4-дюймовую фанеру, но я решил, что клея будет достаточно, чтобы удерживать Т-образные гайки на месте для этих драйверов.

Фото 29: Все Т-образные гайки установлены на свои места и покрыты клеем по всему периметру.

Корпус в сборе:

Фото 30: Края боковых панелей приклеены на место.

Фото 31. Затем я использую зажимы и панели, чтобы прижать в нужных местах боковые панели, чтобы приклеить их к нижней панели.

Фото 32: Пока клей сохнет, я втыкаю отверстия для проводов динамиков, которые будут подведены к драйверам в задней стенке отсека для твитера/среднечастотного динамика, которые скоро будут собраны. Я сбился со счета и просверлил еще 2 ненужных отверстия. Позже я заклеил эти лишние отверстия.

Фото 33: Отмечаю необходимый кусок, который нужно вырезать из внутренних панелей. Внутренние панели используются для создания отсека и крепления корпуса, а в будущем я создам заднюю панель, которую можно будет привинчивать/отвинчивать для доступа к кроссоверу.

Фото 34. Когда внутренние панели установлены на место, я отмечаю их положение, чтобы сразу знать, куда нанести клей. Видите, как формируется отсек для твитера/среднечастотника?

Фото 35. Продолжаю рисовать линии для размещения внутренней панели.

Фото 36. Я отмечаю места, где буду делать отверстия во внутренних панелях.

Фото 37. После того, как отверстия были отмечены, я воспользовался фрезером и просто вручную вырезал прямоугольные детали, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха внутри корпуса.

Фото 38. Клей нанесен на нижнюю панель.

Фото 39: Внутренние панели размещены в местах для склеивания.

Фото 40: Больше клея нанесено на верхнюю часть внутренних и боковых панелей. Я собираюсь приклеить к ним верхнюю панель.

Фото 41: Верхняя панель зажата так, что внутренняя и боковые панели склеены в правильном положении.

Фото 42: После высыхания клея пришло время приклеить переднюю панель к остальной части корпуса.

Фото 43: Дополнительные зажимы, чтобы передняя панель была приклеена к корпусу.

День 3 (10.06.2002)

Установка задней панели:

Фото 44. Чтобы сгладить стыки панелей, я использую орбитальную шлифовальную машину, чтобы удалить излишки клея со швов и отшлифовать переходы стыков от панели к панели.

Фото 45. Я отмечаю толщину задней панели в качестве ориентира, когда распорки помещаются внутри корпуса.

Фото 46: Клей наносится на распорки 2х2.

Фото 47: Боковые скобы приклеены на место.

Фото 48. Чтобы подогнуть длинные детали крепления задней панели, мне пришлось использовать картон, чтобы прижать их потуже. Клей наносится на одну из распорок задней панели.

Фото 49: А другой кусок приклеен на место.

Фото 50: Вот снимок крепления задней панели, приклеенного на место.

Фото 51. Чтобы убедиться, что она плотно прилегает, я зажимаю заднюю панель на месте, пока клей высыхает.

Фото 52: Задняя панель была обрезана так, чтобы иметь небольшой люфт в любом направлении, таким образом, куски картона использовались в качестве держателей места.

Фото 53. Я просверлил несколько отверстий для винтов на задней панели.

Фото 54. Мне нужно было продолжить отверстия для винтов в распорке задней панели, потому что мое сверло не вошло так глубоко.

Фото 55. Это мой способ создания зенкерных отверстий для винтов: я беру большое сверло, переворачиваю сверло и вдавливаю в отверстие для шурупов, выдавливается достаточно материала, чтобы зенковать шурупы.

Фото 56: Я законопатлю внутреннюю часть с тыльной стороны.

Фото 57: Я зашпаклевал внутреннюю часть с лицевой стороны, чтобы получить все швы.

Фото 58: Шурупы вставлены в отверстия для винтов на задней панели.

Фото 59: По периметру распорки установлены уплотнители.

Фото 60: Наконец, задняя панель привинчена, требуется дополнительное усилие, чтобы сжать уплотнитель.

Фото 61: Чтобы облегчить сжатие уплотнителя, на заднюю панель помещается мешок с песком.

Установка драйвера:

Фото 62. Теперь корпус готов к установке драйверов.

Фото 63: Я обжимаю лепестковые разъемы на проводах для твитера и среднечастотника.

Фото 64: Здесь показано, как провода проходят через отверстия в отсеке для твитера и СЧ (лишние отверстия были позже заклеены скотчем).

Фото 65: Это показывает, как мидвуферы будут подключены внутри корпуса для параллельного типа соединения.У драйверов есть двойные пики, чтобы сделать это легкой возможностью.

Фото 66. Драйверы ввинчены в корпус — вид спереди.

Фото 67: Динамики центрального канала обретают форму — угол, показывающий их глубину.

День 4 (13.06.2002)

Кроссовер:

Фото 68 : Временно провода от кроссовера протянуты через порт.

Фото 69: Это демонстрация динамика с кроссовером снаружи корпуса для облегчения настройки.

Фото 70: Кроссовер крупным планом. Одна панель расположена отдельно за каждым мидвуфером.

День 5 (20.06.2002)

Фото 71. После того, как корпус был изготовлен, я смог запланировать некоторое время со своим другом Джеффом и его большим 1/4-дюймовым фрезером Porter и столом, чтобы я мог применить 3/4-дюймовое закругление со всех сторон передней панели. дефлектор.

Фото 72: Последний взгляд на корпус с закруглением 3/4 дюйма.

Это все на данный момент.


Обновление 02.12.02

Наконец-то доделал динамики:

Вот веб-страница, на которой подробно описан процесс создания такого внешнего вида спикеров.



Эго-метр : Итак, сколько людей посетили эту страницу с 07.06.2002?

Спасибо, что зашли! А теперь посмотрите DVD и послушайте музыку!

Обзор фильтров в кроссоверной сети

В электронике фильтры играют важную роль во многих распространенных приложениях, таких как аудиоэлектроника, радиосвязь и источники питания.Мы используем фильтры, чтобы блокировать или пропускать определенный диапазон частот. Фильтры могут быть как пассивными, так и активными. Мы обычно делим фильтры на четыре основных типа в зависимости от того, какие частотные составляющие входного сигнала они передают в выходной сигнал. Четыре типа фильтров: фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, полосовые и режекторные.

В этой статье мы более подробно рассмотрим полосовые фильтры и сосредоточимся на их применении в кроссоверных сетях громкоговорителей стереосистем или корпусов громкоговорителей, которые можно найти в наших домах.Отдельные громкоговорители имеют разную эффективность для разных частотных диапазонов. Например, низкочастотный динамик, который представляет собой динамик большого диаметра, обычно имеет большую эффективность для низких частот или басовых тонов, чем для высокочастотных сигналов.

Поэтому нам нужны фильтры для направления сигналов на соответствующие динамики в корпусе громкоговорителя. Использование фильтров нижних частот, полосовых фильтров и фильтров верхних частот предотвращает попадание сигналов определенного частотного диапазона на конкретный динамик в зависимости от назначенных частот для каждого динамика.

На рис. 1 ниже представлена ​​схема трехполосной системы с пассивным кроссовером. Он содержит динамики, а именно НЧ-динамик, СЧ-динамик (Squawker) и Твитер. Низкочастотный динамик наиболее эффективен в диапазоне от 0 Гц до 630 Гц, средний диапазон работает в диапазоне от 630 Гц до 8 кГц, а твитер — в диапазоне от 8 кГц и выше.

В эту кроссоверную сеть входит спектр аудиосигнала, который обычно находится в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Фильтр нижних частот пропускает частоты от 0 до 630 Гц на низкочастотный динамик.Посередине полосовой фильтр пропускает полосу частот от 630 Гц до 8 кГц. Фильтр высоких частот пропускает любые частоты 8 кГц и выше на твитер.

Кривые частотной характеристики

Кривые отклика для трех различных фильтров показаны ниже. Рисунок 2 (а) иллюстрирует кривую отклика для фильтра нижних частот, который начинается с частоты 0 Гц по оси X, с полосой пропускания 0 – 630 Гц. В точке 630 Гц выход достигает значения 70.7% от максимального выходного значения на более низких частотах. Эта точка называется точкой отсечки или критической частотой (fc).

В ФВЧ – рисунок 2(б) АЧХ не имеет отклика на низких частотах, но на частоте 8 кГц имеем отклик выше 70,7% от максимального значения. Этот отклик является выходным сигналом или полосой пропускания фильтра верхних частот.

В центре кроссовера находится полосовой фильтр – рисунок 2 (c), который спроектирован так, чтобы иметь очень острую, определенную частотную характеристику.Полосовой фильтр эквивалентен сочетанию фильтра нижних частот и фильтра верхних частот. Частота среза (fc) секции верхних частот становится нижней границей частоты в полосе пропускания f1. Верхняя частота в полосе пропускания f2 является результатом частоты среза в секции нижних частот. Полоса пропускания или пропускная способность — это разница между точками f2 и f1. В этом случае f1 рассчитана на 630 Гц, а f2 — на 8 кГц.

Итак, имеется три отдельных фильтра с тремя отдельными откликами, и фильтры направляют соответствующие частоты на соответствующие динамики.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.