Двухполосные акустические системы в открытом оформлении » журнал практической электроники датагор (datagor practical electronics magazine)

Оконечные усилители мощности

Для упрощения схемы и в целях уменьшения размеров готового устройства, в качестве оконечных усилителей были использованы микросхемы серии TDA, которые широко применяются в малогабаритной аудио аппаратуре, например, в автомагнитолах. Эти микросхемы имеют, как правило, достаточно приемлемые характеристики для бытовой аппаратуры вполне высокого качества. При этом они имеют встроенные схемы защиты от перегрузки, перегрева и коротких замыканий в нагрузке. Мощностные характеристики определялись исключительно мощностями имеющихся акустических систем. Так, для СЧ-ВЧ полосы была использована МС TDA1558Q в мостовом включении. Эта МС может включаться по схеме 4 канала по 11 Вт, либо по мостовой схеме 2х22 Вт). Для колонок мощностью 20 ватт была применена такая мостовая схема включения (рис.3)

Схема предельно простая и отдельного описания, явно, не требует. Неиспользуемые выводы МС — 4,9,15 — следует оставить свободными. Если отдельный выключатель MUTE / ST-BY использоваться не будет, контакт 14 МС следует соединить напрямую с плюсовым проводом питания. Электролитический конденсатор большой ёмкости (2200 mF) желательно ставить как можно ближе к выводам МС. От его ёмкости зависит не только качество сглаживания питающего напряжения, но и перегрузочная способность усилителя. Конденсатор 0,1 mF в цепи питания ставится для фильтрация возможной высокочастотной составляющей. Рабочее напряжение всех элементов должно быть не ниже напряжения питания (+U).

Для низкочастотной полосы была использована одна из имеющихся в наличии оригинальных МС TDA7575. Эти микросхемы действительно «оригинальны» и встречаются, как правило, в аппаратах более высокого класса и мощности. Найти такую не очень просто, как и схему её подключения. Конечно, здесь можно применить и многие другие МС с подобными характеристиками (2 или 4 канала по 45 Вт), даташиты на которые без труда можно найти в интернете. Данная же микросхема здесь будет описана немного более подробно для тех, кто захочет применить именно её (рис.4).

Минусовые входные выводы 9 и 19 в моём варианте включения соеденины на «землю» (общий провод), НЧ сигнал подаётся на выводы 8 и 20 (соответственно левый и правый канал). В случае установки здесь входных конденсаторов по 0,33 мкФ, конденсатор С6 на выходе фильтра по схеме рис.2 ставить, естественно, не нужно. Как видно, в МС присутствуют различные входы и выходы дополнительного управления, которые в нашем случае не используются и их можно оставить свободными (выводы 3,13,14,16,17,18 и 25 ). Для включения МС в рабочий режим на контакты ST-BY и MUTE нужно подать напряжение питания +U. Микросхема позволяет подключать акустику сопротивлением 1 Ом и может тогда выдать мощность до 75 Вт, но при мостовом включении и, соответственно, в одноканальном режиме. При этом следует соблюдать следующие условия:

запараллелить выходы (OUT1+ соединить с OUT2+; OUT1- соединить с OUT2-);
минимизировать сопротивление выходного шлейфа, т.е. провода от выхода МС до динамика сделать как можно толще и короче, а для этого сам усилитель должен быть расположен рядом с динамиком. Сопротивления выходного шлейфа очень существенно влияет на коэффициент гармоник;
входной сигнал подавать на вход IN2 (IN1 — оставить свободным или заземлить);
на вывод «1 Om SETTING» подать U=2,5V (для двухканального варианта по 45 Вт, как в нашем случае, этот выход следует оставить свободным или соединить с общим проводом). Сам не пробовал использовать схему с таким включением для 1 Ом-динамика, так как у меня нет динамиков сопротивлением 1 Ом, поэтому привожу здесь как справку данные для такого варианта, которые смог найти в доступных мне источниках.

Колонка с пассивным излучателем

Довольно популярная сегодня область применения пассивных излучателей — это портативные колонки. При их размерах не так то просто получить действительно хороший бас. Акустический пассивный излучатель может значительно улучшить ситуацию .

Но даже если колонка не портативная, а настольная диаметр диффузора пассивного динамика должен быть больше или равен диаметру активного излучателя.

При этом собственный резонанс пассивного излучателя должен лежать ниже резонанса основного динамика. В идеале, для настольной акустики он должен лежать ниже 20Гц. Будет еще лучше, если такую же низкую резонансную частоту будет иметь и активный громкоговоритель.

Применяется пассивный излучатель только в корпусе типа закрытый ящик. Т.к. возбуждается он только колебаниями воздуха внутри корпуса от активной головки. Следовательно любая негерметичность корпуса колонки с пассивным излучателем сильно снижает эффективность отдачи по басам.

Предварительные каскады с фильтрами

Поскольку микросхемы усилителей мощности серии TDA, применённые в данном усилителе, имеют однополярное питание ( +8…18 В), то и каскады предварительного усиления выбирались с однополярным питанием. При этом ставилась задача использовать схемы с минимальным количеством каскадов и активных элементов в них для снижения вносимых этими каскадами искажений в исходный сигнал. В качестве входного каскада с фильтром, выделяющим НЧ-составляющую сигнала, была применена схема на рис.1, опубликованная в своё время в одном из номеров журнала «Моделист-Конструктор», но с заменой транзисторов на современные аналоги и изменением частоты среза фильтра под вышеуказанную акустику.

Здесь транзистор Т1 работает как фазовращатель, напряжения в противофазе возникают на резисторах R3 и R4. Прямой сигнал снимается с эмиттера и подаётся на следующий каскад на транзисторе Т2. Он пропускает СЧ и ВЧ составляющие сигнала и задерживает низкие частоты, которые проходят на выход НЧ через каскад на Т3. Частота среза выбирается подбором конденсаторов С3 и С4, в данном случае она около 150 Гц. Частоту среза можно сдвинуть в сторону более высоких частот, уменьшая эти ёмкости. Например в исходной схеме, при ёмкостях С3=С4 = 330 пФ частота среза была указана равной 3 кГц. К сожалению, найти исходную схему с подробным описанием и расчётами мне не удалось, поэтому частота среза и эти ёмкости подбирались в готовой схеме опытным путём по наилучшему соотношению звучания НЧ и СЧ-ВЧ колонок. Крутизна среза фильтра около 12 дБ на октаву. Сигнал СЧ+ВЧ с выхода этого фильтра подаётся непосредственно на усилитель мощности средних-высоких частот, а низкочастотный сигнал на ещё один фильтр — инфранизких частот (сабсоник), который срезает частоты ниже 30 Гц (рис.2).

Это позволяет избавиться от соответствующих колебаний очень низких частот, которые практически не воспроизводятся применяемыми динамиками, тем не менее вызывают ненужные нам колебания их диффузоров с большой амплитудой, что приводит к большим перегрузкам и искажениям сигнала. Частота среза фильтра задаётся элементами С2, С3, С4, R4, R5, а режим работы транзистора Т1 подбором номинала резистора R3 (следует выставить на коллекторе этого транзистора примерно половину напряжения питания каскада, т. е. 4,5 V). На выходе фильтра включен переменный резистор (может быть от 10 до 100 кОм, это зависит от входного сопротивления включенного за ним усилителя мощности). С его помощью можно регулировать уровень усиления низких частот относительно СЧ-ВЧ для выравнивания суммарной частотной характеристики всей системы. Шунтирующий конденсатор C5 после переменного резистора нужен для дополнительного среза частот выше 1000 Гц, чтобы убрать возможные вч-шумы и наводки, а разделительный C6 мкФ можно не ставить, если на входе усилителя мощности такой конденсатор уже используется. Для снижения собственных шумов, схемы выбраны без использования оксидных электролитических конденсаторов в сигнальных цепях (за исключением входного конденсатора С1 первого фильтра, но и его можно заменить при желании на обычный, например, плёночный). Транзисторы в обоих фильтрах можно применить любые маломощные n-p-n структуры, но, желательно с высоким коэффициентом усиления и низким уровнем собственных шумов (2РС1815L, BC549C, BC550C, BC849C (smd) , BC850C (smd), BC109C, BC179C и др.)

Bi-Amping

Данный способ подразумевает использование двух усилителей для каждого из каналов. Для подключения также используются две пары проводов. Такой вариант позволяет полностью исключить взаимодействие низкочастотных и высокочастотных излучателей и добиться высокой стабильности работы усилительного оборудования.

Однако не следует забывать, что ни тот, ни другой способ подключения не позволят избавиться от возникновения помех целиком. Причина проста – и в том, и в другом случае между АС и усилительной аппаратурой остаются длинные соединительные провода и часть разделительного фильтра, которая не отключается при снятии перемычек между клеммами.

Vas — эквивалентный объем

Эквивалентный объем — объем воздуха при монтаже головки в закрытый ящик, обладающий той же упругостью, что и подвижная система головки. Чем больше диаметр и мягче подвижная система, тем больше получается Vas. Хотя, определяя эквивалентный объем, мы говорили о закрытом ящике, этот параметр используется и при расчете других акустических оформлений и входит в список основных параметров Тиля-Смолла.

Для нашего героя — 800ГДН14-8 — эквивалентный объем равен 327 л. Немало!

Итак, мы разобрали основные параметры, для расчета акустического оформления, однако в формулах и программном обеспечении применяются и дополнительные. Их тоже стоит назвать, а лучше перечислить сразу все:

Резонансная частота головки в герцах — Fs (Гц)
Активное сопротивление катушки — Re (Ом)
Полная добротность головки на частоте Fs — Qts
Электрическая добротность головки на частоте Fs — Qes
Механическая добротность головки на частоте Fs — Qms
Эквивалентный объем головки — Vas (Л)
Диаметр диффузора — Dia (мм)
Двигательная мощность головки — BL (Тл/м)
Масса подвижной системы головки — Mms (г)
Гибкость подвеса подвижной системы головки — Cms (мм/Н)
Индуктивность звуковой катушки головки — Le (мГн)
Максимальное линейное смещение подвижной системы — Хmах (мм)
Максимальное смещение подвижной системы от центрального положения в одну сторону — Xmeh (мм)

Фильтры для динамиков своими руками

Сделать фильтр для динамика совсем не сложно. Он состоит всего из двух элементов – конденсатора и катушки индуктивности. Рассчитать параметры радиоэлементов для пассивной схемы низкой частоты второго порядка проще всего на онлайн калькуляторе. Там можно задать желаемый уровень среза и сопротивление акустической головки. Программа выдаст требуемую ёмкость конденсатора и индуктивность катушки. Например, выбран уровень среза 150 Гц, а сопротивление динамика равно 4 Ом. Калькулятор выдаст следующие значения:

Ёмкость конденсатора – 187 мкф
Индуктивность катушки – 6,003 мГн

Требуемую ёмкость можно получить из параллельно соединённых конденсаторов К78-34, которые специально разработаны для работы в акустических системах. Кроме того есть обновлённая линейка конденсаторов аналогичного типа. Это KZKWhiteLine. В качестве недорогих аналогов, радиолюбители часто используют конденсаторы типа МБГО или МБГП.

Катушка индуктивности на 6 мГн наматывается на оправке диаметром 1 см и длиной 6 см. Поскольку катушка не имеет магнитного сердечника в качестве бобины можно использовать цилиндр из любого материала, на который для удобства намотки, нужно сделать щёчки. Для намотки используется медный провод типа ПЭЛ диаметром 1 мм. Длина проволоки 84 метра. Намотку нужно делать виток к витку.

Фильтр для автомагнитолы сделать самому

Хотя мы уже живём в XXI веке, в то время когда наши космические корабли бороздят просторы вселенной, в нашем родном социуме до сих пор существует некая каста автовладельцев, в автомобилях которых отсутствует фильтр для питания автомагнитолы. Их не смущает ни низкое качество звука издаваемого из динамиков их акустической системы, ни хрипы, ни гудения и не гул двигателя. Конечно же, все эти проблемы легко решаемы заменой старой автомагнитолы на более современную цифровую и многофункциональную имеющую процессорное управление, но, к сожалению, иногда и этот проверенный способ не помогает. Поэтому в данной статье вашему вниманию представлена инструкция о том, как своими руками выявить и устранить лишние шумы автомобильной акустики.

Устройство и принцип действия АС

Акустические колебательные системы в зависимости от цели использования, типа подключения и других параметров имеют конструктивные различия. Однако все они состоят из следующих элементов:

корпус;
головки громкоговорителей;
фильтрующие и корректирующие цепи (например, защита от перегрузки и др.);
усилители (в некоторых видах);
звуковые кабели.

Корпус и электроника

Корпус не только служит эстетической составляющей основного устройства, но и значительно влияет на качество и интенсивность звука. Например, при низкочастотных излучениях он устраняет процесс подавления басов. Конструкция короба также позволяет уменьшить резонансы и снизить неравномерность амплитудных характеристик в диапазоне даже средних и высоких частот.

Головки громкоговорителя являются большей частью электродинамическими. Они преобразуют полученные сигналы в механические колебания благодаря движению проводника (или катушки) с переменным током, который находится в постоянном магнитном поле. В результате этого происходят синхронные колебания катушки и скрепленной с ней диафрагмы, что приводит к возникновению звукового давления, воспринимаемому человеческими органами слуха как звучание в определенном диапазоне.

Фильтрующие и корректирующие цепи позволяют сделать систему более стабильной и эффективной. Чтобы обеспечить качественный звук, используется несколько громкоговорителей, работающих на разных частотах. Благодаря электрическим разделительным фильтрам (кроссоверам) на каждую головку отдельно поддаются сигналы необходимого поддиапазона. Еще используются пассивные фильтры, которые контролируют полосы пропускания сигнала, а также цифровые фильтры, пороговые схемы и другое оборудование.

Усилитель

Это дополнительный элемент АС, назначение которого — усиливать мощность поступающего сигнала. Усилитель может быть встроен в корпус акустической системы, а может быть приобретен отдельно. В первом случае это позволяет:

не участвовать в процессе согласования усилителя и излучателя по необходимым параметрам (происходит автоматически);
снизить стоимость акустической системы;
не использовать кабель большого сечения.

Для второго варианта характерны следующие особенности:

возможность обслуживания усилителя отдельно, если вся система находится в труднодоступном месте;
для мощных АС можно использовать один блок питания, а не несколько, как в случае встроенного варианта;
не нужно использовать балансное подключение в случае, когда источник звука сильно удален от акустической системы.

Принципиальная схема работы

Разобравшись, из чего состоит АС, можно легко понять и ее принцип работы. Электрический сигнал от звуковоспроизводящего устройства проходит через специальное оборудование, если нужно — усиливается и фильтруется, а затем подается на громкоговоритель. Там электроимпульс преобразуется в механические колебания диффузора, которые вызывают соответствующие движения воздуха, воспринимаемые нами как звуковой сигнал определенной частоты. При этом воспроизводимый звук получается качественным, чистым, мощным, интенсивным, точным и глубоким.

Фильтр для низкочастотного динамика

Фильтр нижних частот из дросселя и конденсатора большой ёмкости называется схемой Баттерворта второго порядка. Он обеспечивает спад частот выше частоты среза до 12 dBна октаву. Схема работает следующим образом. Индуктивность в LC контуре выполняет функцию переменного резистора. Его сопротивление прямо пропорционально частоте ивозрастает с увеличением диапазона. Поэтому высокие частоты практически не попадают на НЧ динамик. Такую же функцию выполняет и конденсатор. Его сопротивление обратно пропорционально частоте и он включается параллельно громкоговорителю.

Поскольку схема устройства должна хорошо пропускать низкие частоты и обрезать высокие, то конденсаторы такого устройства имеют большую ёмкость.Пассивный фильтр для динамика может быть выполнен по более сложной схеме. Если соединить две схемы Баттерворта последовательно, то получится устройство четвёртого порядка из двух индуктивностей и двух конденсаторов. Оно обеспечивает спад частотной характеристики низкочастотного громкоговорителя в 24 децибела на октаву.

Для того чтобы выровнять частотную характеристику и более точно согласовать схему Баттерворта и динамик, между катушкой индуктивности и конденсатором, включается резистор с небольшим сопротивлением. Для этой цели лучше использовать проволочные резисторы.

Определяемся что выбрать? Громкость или качество

В современных реалиях можно выделить два направления автозвука – SQ и SPL. В зависимости от того, на чей ты стороне, будет сильно зависеть, какой динамик лучше выбрать.

Sound Quality (SQ). Направление соревнований в автозвуке, которое насчитывает не один десяток лет

Основная задача – добиться от системы максимального качества звучания, также во внимание берётся и её оформление – все должно быть аккуратно и красиво. Такая система – мечта всех, кто хочет иметь в своем автомобиле не громкий, но быстрый и детальный бас.
Sound Pressure Level (SPL) Направление соревнований по уровню звукового давления, вошедшее в массы относительно недавно

Основная задача – добиться максимальной громкости от аудио системы. Бывало у вас такое, что сперва, откуда не возьмись, слышен бас, затем, минуты через 3, слышатся слова песни, а еще через 2 минуты появляется ваз 2114 – виновник всего этого веселья? Это и есть SPL система.

Как определиться, на чей ты стороне?

Вспомните наше начало статьи, про музыку у нас в голове. Самый лучший вариант — опыт, если у друга или знакомого стоит большой сабвуфер, от баса которого ходит ходуном вся крыша, и после прослушки дико хочется, чтобы в своей машине было также, скорее всего по венам у вас бежит кровь SPLщика.

Обратный пример: если громкость музыки не вызывает особой радости, а импонирует сбалансированное и живое звучание, здесь выбор очевиден – SQ.

Биампинг

Кроме того, каждый из драйверов имеет различную чувствительность, причем некоторым из них требуется гораздо больше (или гораздо меньше) мощности, чем другим драйверам в той же акустической системе. В пассивном кроссовере ненужная избыточная мощность сбрасывается в резисторы и сгорает в виде тепла. Это приводит к невероятной трате звуковой энергии.

клеммы Panasonic SB PF 310

Кроме того, пассивные кроссоверы сильно ухудшают сигналы, которые проходят через них, и тратят много энергии усилителя, поэтому двухполосное усиление является привлекательной идеей. Но есть ловушки, которые нужно признать, прежде чем отправиться в это звуковое путешествие в bi-amping усиление.

Как мы уже видели, ключевой частью уравнения является электронный кроссовер. Разделение сигнала на линейном уровне позволяет нам обходить низкопассивную сеть.

Panasonic SB PF 310 + грили

↑ Предисловие

В начале своей эволюции акустические системы (АС) были только открытого типа. Затем, постепенно, но практически полностью произошел переход на закрытое оформление. Закрытыми АС будем считать фазоинверторы, бандпасы и другие варианты, т. е. оформления при которых лицевая сторона диффузора динамика прямо излучает в помещение, а тыльная в закрытый объём ящика или в помещение, но через резонаторы или другие конструкции, затрудняющие движение воздуха. Закрытые оформления позволили резко уменьшить объем АС, кардинально расширить частотный диапазон вниз. Промышленность практически полностью перешла на выпуск динамиков именно для закрытых оформлений. Выросли целые поколения, которые ничего кроме ЗЯ и не слышали. Однако немало людей думает, что «вместе с водой выплеснули ребенка» т. к. считает, что звучание средних, главных для восприятия частот, ухудшилось.

Поэтому среди радиолюбителей и некоторых производителей акустики снова появился интерес к открытым акустическим оформлениям (далее для простоты будем называть их ОЯ). Проблема еще и в том, что специальных динамиков для ОЯ сегодня практически не выпускают т. к. они пользуются малым спросом, мелкие фирмы могут их производить для любителей, но из-за малого тиража они будут дорогими.

Хочу предложить вашему вниманию мой вольный перевод статьи Martin J. King «Designing a Passive Two Way Open Baffle Speaker System». Думаю, поднимаемые проблемы и их решения будут интересны.

↑ Как получить бас

Чтобы понять из чего и как складывается результирующий бас динамика в акустическом оформлении, надо найти составляющие влияющие на него, разделить их и исследовать каждую. Это поможет в достижении результата.

На рис. 4 показана АЧХ Eminence Alpha 15А в бесконечном экране (пунктирная синяя), в бесконечном экране с отражением пола (сплошная красная) и идеальная (сплошная черная), к которой мы стремимся. По сравнению с идеальной, рассчитанная для бесконечного экрана с отражением от пола, имеет подъём до +10 дБ на самых низких частотах. Другой интересной особенностью двух расчетных кривых является небольшая волнистость, которая начинается выше 100 Гц, это происходит из-за направленности излучения головки диаметром 15» и отражений от пола, напоминаем, что измерения делаются на высоте и в точке прослушивания. При изменении точки прослушивания (измерения), изменении установки высоты динамика от пола, АЧХ будет меняться. Не надо забывать, что параметры фабричных АС приводятся обычно в безэховой камере, где «нет пола».

На рис. 5 показано влияние идеальных фильтров низких частот (ФНЧ) 2-го порядка. Показаны рассчитанные АЧХ: головки в бесконечном экране с отражением пола из рис. 4 (пунктирная красная), ФНЧ 200 Гц (пунктирная синяя), результирующая (сплошная красная), и целевая (сплошная черная).

Графики, приведенные на рис. 6 имеют ряд интересных особенностей. Начнем с красной пунктирной линии, это АЧХ в бесконечном экране, как на рис. 5 с ФНЧ второго порядка на 200 Гц. Пунктирная синяя линия с учетом размеров реальной лицевой панели и расположения динамика на ней, аналогично программе EDGE. Сочетание этих двух кривых с учетом фазы, которое не показано, изображено сплошной красной линией. Окончательный вывод: АЧХ низкочастотного звена с хорошей точностью соответствует заданным требованиям. На рис

6, обратите внимание на пересечение двух штриховых линий на 165 Гц. Ниже 165 Гц, именно ограниченная ширина лицевой панели препятствует «горбу» и позволяет достичь требуемой АЧХ

Это влияние позволяет увеличить эффективную частоту раздела примерно до 400 Гц. Основываясь на результате, показанном сплошной красной линией, ФВЧ частота для ШП может быть установлена (подобрана) выше, чем частота 200 Гц, используемая для ФНЧ. Мы рассмотрели проект, оптимизированный для низкочастотного динамика Eminence Alpha 15А. Но в табл. 2 есть еще два подобных динамика с меньшим значением Qts.

Я часто слышал упреки в отношении относительно высоких значений Qts НЧ-динамиков в оформлении ОЯ — на басу переходные характеристики якобы будут «звонить“ и гудеть на одной басовой ноте.

Проблемы пассивного кроссовера

Чтобы разделить звуковой сигнал на полосы частот, с которыми будут работать динамики, используют кроссоверы. Но их использование тоже имеет свои недостатки — это фазовые искажения и различное для каждой полосы групповое время задержки. Из-за этих искажений пассивные кроссоверы ограничены четвертым порядком. Более высокий порядок не только сложнее в производстве, но и дает слышимую задержку сигнала между полосами. Это не считая нелинейных искажений, вносимых ферритовыми сердечниками дросселей и электролитическими конденсаторами, которые применяются в дешевой акустике.

Пассивный кроссовер является дополнительным препятствием для демпфирования. Высокочастотным головкам это не страшно, потому что большую часть резонанса излучателя в таких динамиках конструктивно гасят с помощью самого динамика, а вот в низкочастотном звене это может заметно влиять на качество звука.

Пассивный кроссовер, собранный даже из идеальных компонентов, все равно вносит заметные искажения в сигнал, который подается на динамики.

Для усилителей работа в широкой полосе частот грозит интермодуляционными искажениями, что выливается в появление новых частот, которых изначально в сигнале не было.

↑ Выбор динамиков

При проектировании многополосных АС ОЯ, с пассивными фильтрами, особое внимание должно уделяться максимально гладкой АЧХ по звуковому давлению. Выбор басового динамика зависит от размеров и формы лицевой панели, уровень звукового давления должен быть согласован с отдачей на средних частотах

Главным звеном является широкополосная головка, воспроизводящая самый важный диапазон — средних частот, остальные звенья подстраивают под неё. Чтобы приступить к проектированию, надо сначала определить желаемый конечный результат. Для АС ОЯ спад баса будет с крутизной 18 дБ/октава. Он складывается из 12 дБ/октава для динамика и 6 дБ/октава для открытого оформления.

На рис. 1 показана АЧХ головки с отдачей 90 дБ/Вт/м, нижняя воспроизводимая частота которой 45 Гц по уровню -3 дБ. Широкополосная головка (ШП) в ОЯ должна обеспечить те же 90 дБ/Вт/м вдоль своей оси. ШП будет расположена примерно на уровне ушей сидящего слушателя. Задача состоит в том, чтобы разработать корпус, обеспечивающий ровный переход АЧХ от НЧ к ШП головке. Отдача ШП должна лежать в диапазоне 88…92 дБ, многие головки с размерами 3″, 4″ и 5“ являются превосходными кандидатами для данной конструкции. В табл. 1 представлены некоторые подходящие головки фирмы Fostex.

Рассмотрев динамики, перечисленные в табл. 1, и учитывая, что будет отдельное басовое звено, чтобы исключить необходимость воспроизведения ШП головками самых низких частот, делаем вывод, что параметры T-S (Thiele/Small) ШП головок нас мало интересуют. Существуют три динамика из табл. 1, которые имеют отдачу 90 дБ/Вт/м. Поскольку стоимость также играла роль, для данного проекта я выбрал FE103E.

После выбора ШП и определения звукового давления, могут быть рассмотрены требования к басовому звену. Если бы басовый динамик был установлен в бесконечный щит, эффективности 90 дБ/Вт/м было бы достаточно. Но поскольку размер лицевой панели конечен и невелик, поддержка басовых частот приводит к требованию, чтобы отдача сабвуфера была выше 90 дБ/Вт/м. Для АС ОЯ с пассивными фильтрами это требование может быть удовлетворено применением нескольких НЧ динамиков или одного профессионального большого диаметра. Я выбрал второй вариант, большой диаметр обеспечит требуемую эффективность, снижение стоимости, и в конце концов, я полагаю, упрощение конструкции.

Для этого исследования я сосредоточился на трех динамиках Eminence, нередко использующихся в самодельных АС ОЯ. Все они имеют значительно большую чувствительность, чем 90 дБ/Вт/м. Их Thiele/Small параметры от производителя приведены в таблице 2.

Основное различие между ними в используемом магните. Его размеры прямо влияют на полную добротность Qts и цену головки. Минимальный магнит, цена и максимальная полная добротность у Eminence Alpha 15А.

Работа всех трех динамиков Eminence НЧ была смоделирована в сочетании с Fostex FE103E и пассивным разделительным фильтром. После многократного моделирования каждой конструкции, лучшей оказалась связка Fostex FE103E и Eminence Alpha 15А. При исследовании пришло понимание того, почему это получилось так. На рис. 2 показан окончательный макет лицевой панели для пары Fostex FE103E и Eminence Alpha 15А. Получилась панель размерами 20“ ширины и 38“ высоты. Центр НЧ находится в 10“ от пола. Правую и левую АС лучше сделать зеркальными.

На рис. 3 показано вычисленная АЧХ системы на расстоянии 1 м по оси. Красная кривая — результат расчетов, черная — целевая функция. Для расчетов взяты идеальные фильтры 2-го порядка, результат с реальными фильтрами будет показан позже. Другой интересной особенностью рис. 3 является отдача 92 дБ/Вт/м динамика Fostex FE103E. Результаты моделирования показывают, что совпадение с требуемым результатом весьма хорошее.

Советы для выбора SPL динамика

Выбор сабвуфера для SPL – как раз тот самый случай, когда размер имеет значение

Старайтесь обращать внимание на номинальную мощность, чем она больше тем лучше. Главное, чтобы потом остались деньги на усилитель.
Чем больше дюймов у динамика, тем больше площадь диффузора, соответственно, у него будет больше чувствительность и КПД

Поэтому, делайте выбор в пользу 12-ти, а лучше 15-ти дюймовых сабвуферов.
По параметру FS – резонансная частота старайтесь выбирать значения поменьше: в районе 25 или 30 – это позволит вам сделать настройку короба низкой. Низкая настройка короба позволяет добиться ветра в салоне, что как раз и любят все SPL-щики.

Отдавайте предпочтение низкодобротным сабвуферам. Как правило, они имеют больший мотор, чем высокодобротные.
В качестве короба для сабвуфера выбирайте фазоинвертор, при этом постарайтесь не просто скачать его с интернета, а сделать индивидуальный расчёт, который будет учитывать ваши музыкальные предпочтения, характеристики оборудования и амплитудно-частотные характеристики салона автомобиля, в который будет установлена система.
Не забудьте проверить подходит ли динамик под короб воспользовавшись формулой которую мы указали выше
В последнее время появляется много производителей таких сабвуферов, но хотелось бы выделить трёх основных, это: ALPHARD, PRIDE и URAL.

Пример расчета передней панели открытого оформления акустической системы

Требуется рассчитать размеры передней панели открытого оформления глубиной h=80 мм. для головки 0,5ГД-37 (см. предыдущий пример).

Рис. 36. Частотные характеристики головки в ящиках различной формы (точка обозначает местоположение головки)

1. Из (27) находим граничную частоту: frp.н = 1,4•343/3,14•0,08=1920 Гц;

2. По (31) определяем резонансную частоту головки в открытом оформлении с учетом его глубины:

3. По графику на Рис. 32 находим нижнюю граничную частоту воспроизводимого диапазона при Q = 2,3; frp.н ≈ 260 Гц.

4. По графику на Рис. 33 находим разность уровней пик — провал: N=1,0 дБ.

5. φ(Q)≈Q=2,3.

6. По (32) определяем площадь передней панели оформления:

S=0,125•3432/(2602•2,32)=0,041 м2;

При спаде на частоте fгр.н, равном 6 дБ, по (30) находим, что S = 0,02 м2.

7. Выбираем размер передней панели равным 0,17×0,12 м2.

Преимущества и недостатки

Акустические системы широко используются не только для проведения различных мероприятий, но и для домашних прослушиваний аудио-треков. Это основное средство, с помощью которого можно усилить и улучшить звук. Несмотря на большое многообразие акустических систем, все они объединены основными особенностями, которые выражаются в преимуществах и недостатках.

Среди достоинств можно выделить:

улучшение качества и громкости звучания;
возможность выбора подходящей модели АС в зависимости от целей использования: по уровню звучания, мощности, функциям и дополнительным возможностям;
способность подключения к дополнительным устройствам для передачи звука;
наличие доступного интерфейса и дистанционного управления, что упрощает настройку и эксплуатацию АС;
возможность чтения разных форматов, что позволяет воспроизводить аудио-треки с разных источников и накопителей.

Недостатки аудиосистем в большинстве случаев сводятся к их дороговизне, габаритности (в некоторых моделях колонки имеют весьма значительные размеры) и большому количеству кабелей. Однако в домашних условиях проблему дефицита свободного места можно решить посредством покупки портативной акустики, например, в виде звуковой панели. Такую аппаратуру можно приобрести, в том числе в магазинах с оргтехникой и другой электроникой.

Тогда как профессиональные АС большой мощности RMS, DIN, PMPO стандартов, будут состоять из весьма солидных акустических колонок и отдельно подключаемого усилителя. Но для больших сцен и площадей эти размеры не играют сколь-нибудь существенной роли. Такая акустика называется компонентной, так как состоит из нескольких элементов.