існує багато різних типівзвуковипромінювачів, проте найбільш поширені випромінювачі електромагнітного типу, або, як їх ще називають, динаміки.

Динаміки є основними конструктивними елементами акустичних систем(АС). На жаль, один динамік не здатний відтворити весь діапазон частот. Тому для повнодіапазонного відтворення в акустичних системах застосовується кілька динаміків, де кожен розрахований на відтворення власної смуги частот. Принцип роботи низькочастотних (НЧ) та високочастотних (ВЧ) динаміків однаковий, відмінності полягають у реалізації окремих конструктивних елементів.

Принцип роботи динаміка заснований на взаємодії змінного магнітного поля створюваного струмом, що протікає дроту магнітної котушки, з магнітним полем постійного магніту.

Незважаючи на порівняльну простоту конструкції, динаміки, призначені для роботи у високоякісних акустичних системах, мають велика кількістьважливі параметри, від яких залежить кінцеве звучання акустичної системи.

Найголовнішим показником, що характеризує динамік, є смуга відтворюваних частот. Вона може бути зазначена у вигляді пари значень (нижньої граничної та верхньої граничної частоти), або наведена у вигляді амплітудно-частотної характеристики (АЧХ). Другий варіант є більш інформативним. АЧХ є графічною залежністю рівня звукового тиску, створюваного динаміком з відривом 1 метр робочої осі, від частоти. АЧХ дозволяє оцінити частотні спотворення, що вносяться динаміком у вихідний сигнал, а також у разі використання динаміка у складі багатосмугової системи – виявити оптимальне значення частоти розділу роздільного фільтра. Саме АЧХ дозволяє класифікувати динамік як низькочастотний, середньочастотний чи високочастотний.

Вибір низькочастотного динаміка

Для НЧ динаміків, крім АЧХ, істотною групою показників є звані Тиль-Смолл параметри. На їх основі проводиться розрахунок параметрів акустичного оформленнядля динаміка (корпусу акустичної системи). Мінімальний набір параметрів резонансна частота- fs, повна добротність - Qts, еквівалентний обсяг - Vas.

Тіль-Смол параметри описують поведінку динаміка в області поршневої дії (нижче 500Гц), розглядаючи його як коливальну систему. Спільно з акустичним оформленням (АТ), динамік є фільтр високих частот (ФВЧ), що дозволяє при розрахунках використовувати математичний апарат, запозичений з теорії фільтрів.

Оцінка значень Тіль-Смол параметрів динаміка, і в першу чергу, повної добротності Qts, дозволяє судити про доцільність застосування динаміка в акустичних системах з тим чи іншим типом акустичного оформлення (АТ). Для АС з акустичним оформленням фазоінверсного типу переважно використовуються динаміки зі значенням повної добротності до 0,4. Варто зазначити, що фазоінверсні системи є найбільш вимогливими, з точки зору проектування, порівняно з АС, що мають закрите та відкрите АТ. Дана конструкціячутлива до помилок, допущених у розрахунках і під час виготовлення корпусу, і навіть під час використання недостовірних значень параметрів НЧ динаміка.

При виборі НЧ динаміка більшу роль відіграє параметр Xmax. Xmax показує максимально допустиме усунення дифузора, при якому в зазорі магнітного ланцюга динаміка зберігається постійна кількість витків дроту звукової котушки (див. мал. нижче).

Для сателітних акустичних систем підійдуть динаміки з Xmax = 2-4мм. Для сабвуферів слід використовувати динаміки з Xmax=5-9мм. При цьому зберігається лінійність перетворення електричних коливань на акустичні на великих потужностях (і, відповідно, великих амплітудах коливань), що проявляється в більш ефективному випромінюванні низьких частот.

Якщо ви прийняли рішення про виготовлення акустичної системи "своїми руками", перед вами неминуче постає питання про вибір фірмових комплектуючих, частотність динаміків. Не маючи досвіду експлуатації продукції різних виробників, іноді складно зробити оптимальний вибір. Доводиться керуватися безліччю факторів, порівнювати за багатьма параметрами, що не тільки стосуються паспортних характеристик. Динаміки АКТОН вдало доповнять вашу АС, оскільки, крім високої якості, мають ряд переваг:

• мають оптимальне співвідношення ціна/якість у своєму сегменті;
• динаміки спеціально розроблені для професійних АС, які використовуються для озвучування соціально-культурних заходів;
• для динаміків розроблено документацію з виготовлення корпусів;
• взаємодія споживача з виробником здійснюється безпосередньо без посередників, що дозволяє уникнути проблем із доступністю будь-яких запчастин та комплектуючих;
• інформаційна підтримка з питань конструювання АС;
• висока надійність роботи динаміків Актон.

З модельним рядомдинаміків АКТОН ви можете ознайомитись.

Вибір високочастотного динаміка

При виборі ВЧ динаміка, АЧХ визначають нижню частоту відтворюваного ним діапазону. Необхідно, щоб смуга частот ВЧ динаміка дещо перекривала смугу частот НЧ динаміка.

Деякі ВЧ динаміки призначені для роботи спільно з рупором. На відміну від ВЧ динаміків прямого випромінювання (або, як їх називають, твіттерів), рупорні ВЧ динаміки, завдяки властивостям рупора, мають більш низьку граничну частоту звукового діапазону, що відтворюється. Нижня гранична частота такого ВЧ динаміка може становити приблизно 2000-3000Гц, що дозволяє у багатьох випадках відмовитися від СЧ динаміка в АС.

Через конструктивні особливості, ВЧ динаміки, як правило, мають більш високу чутливість, порівняно з НЧ динаміками. Тому на етапі проектування фільтра , в ньому передбачають ланцюг аттенюатора (пригнічення), необхідного для зниження надлишкового випромінювання, який наводить значення чутливостей ВЧ та НЧ динаміків до однакового рівня.

При виборі ВЧ динаміка важливо враховувати його потужність, яка вибирається з потужності НЧ динаміка. При цьому потужність ВЧ динаміка приймається нижче потужності НЧ динаміка, що випливає з аналізу спектральної щільності звукового сигналу, що відповідає рожевому шуму (що має спад у бік високих частот). Для практичного розрахунку потужності, що розсіюється на ВЧ динаміці в АС із частотою розділу 3-5кГц, можна скористатися калькулятором на нашому сайті.

Нагадаємо, ВЧ динаміки неприпустимо використовувати без фільтра високих частот (ФВЧ), що обмежує проникнення низькочастотної частини спектра.

Чинники пошкодження динаміків

У разі настання нештатних режимів роботи можливі механічні та електричні пошкодження динаміків. Механічні пошкодження виникають, коли амплітуда коливань дифузора перевищує допустиму амплітуду, що залежить від механічних властивостей рухомих елементів системи. Найбільш критична частотна зона таких пошкоджень перебуває поблизу частоти механічного резонансу динаміка і нижче, тобто. там, де амплітуда коливань максимальна. Електричні пошкодження виникають внаслідок необоротного перегріву звукової котушки. Найбільш критична смуга частот для пошкоджень такого роду відповідає смузі, що знаходиться поблизу електромеханічного резонансу динаміка. Ушкодження обох видів наступають у результаті перевищення максимально допустимої електричної потужності, що підводиться динаміку. Щоб уникнути таких наслідків величина максимальної потужності нормується.

Є кілька стандартів, користуючись якими виробники нормують потужності своїх виробів. Найбільш близьким з погляду реальних умов у разі використання акустичної системи для озвучування масових заходів можна навести стандарт AES. Потужність відповідно до цього стандарту визначається як квадрат середньоквадратичного значення напруги у певній смузі рожевого шуму, який динамік здатний витримувати протягом не менше 2-х годин, поділеного на значення мінімального імпедансу Zmin. Стандарт регламентує перебування динаміка у «вільному повітрі» без корпусу. Деякі виробники при випробуваннях поміщають динамік у корпус, наближаючи таким чином умови його роботи до реальних умов, що з їхньої точки зору, призводить до більш об'єктивних результатів. Відоме значення потужності динаміка служить орієнтиром при виборі підсилювача, потужність якого має відповідати значенню потужності динаміка AES.

Варто зауважити, що реальне значення потужності, підведеної до динаміка, важко оцінити без проведення спеціальних вимірювань і може відрізнятися в широких межах навіть при однаковій установці регулятора рівня гучності на пристроях звукового тракту.

На це можуть впливати багато факторів, таких як:

• Спектр відтворюваного сигналу (музичний жанр, частотний та динамічний діапазон музичного твору, що переважають музичні інструменти);
• Характеристики пасивних фільтруючих ланцюгів та активних кросоверів, що обмежують спектр вихідного сигналу, що надходить на динаміки;
• використання еквалайзера та інших пристроїв частотної корекції в звуковому тракті;
• Режим роботи підсилювача (поява нелінійних спотворень та кліпування);
• Конструкція корпусу акустичної системи;
• Несправність підсилювача (виникнення постійної складової у спектрі посиленого сигналу)

Наступні заходи підвищують надійність експлуатації акустичних систем:

• Зниження верхньої граничної частоти роботи НЧ динаміка, використовуючи фільтр низьких частот (ФНЧ). У цьому випадку обмежується частина спектра сигналу, яка робить істотний внесок у розігрів котушки;
• Обмеження смуги частот нижче частоти налаштування фазоінвертора, використовуючи ланцюги LOW-PASS (фільтр високих частот). Даний захід обмежує амплітуду коливань дифузора за межами робочого діапазону АС з боку низьких частот, запобігаючи механічним пошкодженням НЧ динаміка;
• Налаштування ФВЧ ВЧ динаміка більш високу частоту;
• Конструювання корпусів АС, що забезпечують найкращі умови природної конвекції динаміків;
• Виключення роботи АС із підсилювачем, що працює в режимі нелінійних спотворень, кліпування;
• Запобігання виникненню гучних комутаційних клацань, «заводки» мікрофона;
• Використання лімітера у звуковому тракті.

Зазначимо, що акустичні системи, які використовуються для професійного озвучування (особливо в умовах дискотек), часто змушені працювати на високих потужностях. Під час роботи нагрівання звукової котушки динаміка може досягати 200 градусів, а елементів магнітного ланцюга – 70 градусів. Довготривала робота на граничних режимах призводить до того, що динаміки "горять". Це може бути викликане перевищенням допустимої електричної потужності, що подається на динамік, а також несправністю підсилювача. Багато в чому, збереження комплекту залежить від кваліфікації діджея. У зв'язку з цим, який динамік ви не вибрали, необхідно враховувати доступність ремкомплектів. При цьому ситуація ускладнюється ще й тим, що зазвичай одноразово згоряє не один динамік, а кілька, що виводить з ладу весь комплект. Враховуючи все вищесказане, заключимо, що питання про терміни та вартість постачання ремкомплектів також дуже важливе на етапі вибору динаміків для АС.

Підсилювач та гучномовець - це ланки одного ланцюга, один без іншого працювати просто не зможе. Минулого номера ми досить докладно розглянули питання: «Якій потужності має бути підсилювач?». а зараз постараємося відповісти на другий: «А якої ж потужності при цьому має бути АС?» Частково відповідь на це питання була дана в минулому матеріалі, оскільки, як говорилося вище, розглядати одне без іншого неможливо, але ряд деталей залишилися незачепленими і, як ми обіцяли, цього разу проаналізуємо їх докладніше.

ВИДИ ПОТУЖНОСТІ

Багато виробників автомобільних АС користуються нестандартними методами вимірювання потужності, які, до речі, не завжди привабливіші за загальноприйняті для побутової апаратури – просто їм так зручніше. Проте більшість використовує стандартизовані параметри, серед яких нас, як правило, цікавлять три: номінальна (RMS), максимальна та пікова потужності. Головний із цих параметрів – номінальна потужність, і саме її ми надалі розумітимемо, кажучи просто «потужність». Чисельне співвідношення таке: максимальна зазвичай вища у 2 рази, ніж номінальна потужність, а пікова – у 3-4 рази. Правило це не можна назвати строгим: є окремі моделі, у яких максимальна потужність лише трохи вища за номінальну.

Як би там не було, оскільки номінальна потужність найменша з вищенаведених, ряд виробників йде на невелику хитрість: на упаковці і першій сторінці інструкції велико наведені невиправдано великі цифри потужності без вказівки її типу, а істину можна встановити, тільки знайшовши в документі технічні характеристики, або подивившись на задній бік динаміка, або пошукавши якийсь малопомітний напис на упаковці. Не потрапите на цей прийом.

Отже, номінальна потужність - це саме та, у межах якої можна тривалий час слухати музику на даних АС, не побоюючись нелінійних спотворень і тим більше виходу динаміка з ладу.

ЩО ВАЖЛИВІШЕ – ПОТУЖНІСТЬ ЧИ ЧУВЧИСНІСТЬ?

Минулої статті ми зазначали, що збільшення потужності вдвічі піднімає рівень звукового тиску на 3 дБ. Тобто динамік невеликої потужності, але з високою чутливістю здатний розвинути такий самий звуковий тиск (ту ж гучність звучання), що й потужніша, але менш чутлива головка. Тому якщо доведеться вибирати між двома рівноцінними за якістю звучання АС, одна з яких чутливіша, але менш потужна, ніж друга, то вибір краще зупинити на першій. Навіщо переплачувати за потужність підсилювача, якщо навіть із малопотужним ви отримаєте ту саму гучність?

Між іншим, через певні обставини (наприклад, особливості транзисторних підсилювачів) по-справжньому високочутливі АС для автомобільної сфери практично не випускаються. Але в межах кожного класу можна виявити суттєві розбіжності в чутливості, причому це служить джерелом всіляких спекуляцій: наші тести надзвичайно рідко підтверджують відповідність між заявленими значеннями та реальними, тому радимо звертати увагу на наші «спецпризи», а не на наведені цифри.

Іноді зустрічаються динаміки з малою чутливістю, але справді високою номінальною потужністю, які на малій потужності грають не тільки тихо, але й із гіршою якістю, але якщо добре «викрутити ручку», то звучання стає оптимальним. Такий варіант можна рекомендувати тим, хто більшу частину часу слухає лише гучну музику і готовий придбати підсилювач із потужністю не менше сотні ватів на канал.

Помітно підвищує гучність звучання та зниження опору АС до 3, та й до 2 Ом – в Останнім часомтаких моделей з'являється дедалі більше. Єдина обставина. Яке треба враховувати, - підсилювач повинен добре справлятися з таким навантаженням. Підключати 2-3-омні АС безпосередньо до вбудованого підсилювача автомагнітоли або CD-ресивера ми категорично не радимо, навіть якщо це і спрацює, то буде найжорстокішим випробуванням для головного пристрою і, швидше за все, воно врешті-решт вийде з ладу.

Співвідношення потужності динаміка і потужності підсилювача

В принципі, немає нічого страшного, якщо RMS підсилювача менше, ніж у динаміків, але в цьому випадку поводитися з регулятором чутливості треба ще акуратніше. Парадокс у тому, що менш потужний підсилювач, почавши перевантажуватися, з більшою ймовірністю спалить ваші АС, ніж підсилювач потужніший! Вся річ у явищі, званому «кліпінгом» - тобто. роботою в режимі обмеження, коли підсилювач видає сильно спотворений сигнал із великим вмістом вищих гармонік. Саме тому найчастіше в АС згоряють ВЧ-динаміки. До речі, у головних пристроях регуляторів чутливості немає в принципі, тому треба один раз просто на слух визначити початок появи спотворень при підвищенні гучності, і надалі ніколи не викручувати ручку регулятора далі за цей рівень.

ПОТУЖНІСТЬ І ДІАПАЗОН ЧАСТОТ ДИНАМІКА

Ще одна причина виходу з ладу динаміків, що особливо відтворюють НЧ/СЧ-діапазони, - ігнорування реально відтворюваного ними діапазону частот. Багато виробників залучення покупців вказують розширений діапазон частот своїх динаміків. Наприклад, коаксіального динаміка типорозміру 10 див і потужністю 30 Вт вказують діапазон частот 50 – 20000 Гц. Бентежить не верхнє значення, а нижнє. Якщо ви подасте сигнал частотою 50 Гц із заявленою потужністю на цей динамік, то не тільки не почуєте 50 Гц, але й можете легко зруйнувати динамік. Найчастіше подібне і відбувається, коли, захоплюючись різними схемами підйому басу, забувають про те, що динамік просто не здатний відтворити нижній регістр. У результаті – порваний дифузор НЧ/СЧ-динаміка. Щоб такого не траплялося, діапазон частот, що відтворюються динаміком, слід обмежувати за допомогою ФВЧ хоча б другого порядку. Частота зрізу фільтра, що встановлюється, залежить від типорозміру динаміка. Так, практика показує, що для 10 см головок вона повинна бути близько 100 Гц, для 13 см - 80 Гц, а для 16 см - 60 Гц. Все, що нижче, має відтворювати сабвуфер. Більш того, обмеживши нижній діапазон частот сигналів, що відтворюються НЧ/СЧ-динаміками, ви відразу відчуєте кращу віддачу в іншому діапазоні, їхню живу і гучну роботу. Динаміки, здатні добре працювати без обмеження фільтром смуги частот знизу, існують, але вони менші.

Загальне ж правило таке: чим вже частотний діапазон, що посилається на АС або окрему голівку, тим більшу потужність вона зможе витримати. Наприклад, для багатьох окремих ВЧ-динаміків наводять відразу кілька значень потужності, залежно від частоти зрізу ФВЧ: якщо динамік працює, починаючи з 2000 Гц, - це одна потужність, якщо з 5000 значення потужності набагато вище. Те саме стосується СЧ-динаміків, НЧ/СЧ-головок і сабвуферів – з тією лише різницею, що у них можна варіювати відразу дві межі діапазону відтворюваних частот: верхню та нижню.

Типові співвідношення між потужністю ВЧ-, СЧ-, НЧ/СЧ- та сабвуферних головок так само, як для підсилювачів, вони розглянуті в минулому номері.

САБВУФЕРИ ТА ЇХНІ ПАРАМЕТРИ

Окремо слід розглянути спеціальний клас динаміків – сабвуфери. Цей тип гучномовців нещодавно увійшов до складу автомобільних аудіосистем, але через те, що дозволяє відтворювати більш глибокий бас, став дуже популярним у автолюбителів. Проте автомобільний сабвуфер дуже відрізняється від домашнього. Так, якщо для домашньої техніки потужність сабвуфера 300 Вт вважається «вищою за дах», то для автомобільного – це середній, звичайний параметр. Для чого такі потужності? Згадаймо, що сабвуфер в автомобілі має «перекричати» дорожній шум, вдома ж такої потреби немає. Крім того, конструкція автомобільних НЧ-динаміків має свої особливості. Для отримання глибокого басу в невеликих обсягах виробники йдуть на низку жертв, головна з яких – зниження чутливості. Щоб отримати достатню гучність за невисокої чутливості, доводиться підбивати високу звукову потужність. Створити потужний автомобільний підсилювач – завдання теж не з простих, тому останнім часом стала популярна конструкція сабвуфера з двома окремими обмотками звукової котушки, а деякі виробники йдуть ще далі, встановлюючи аж 4 обмотки звукової котушки. Подібне рішення дає велику гнучкість при підборі оптимального опору під конкретний підсилювач - простіше кажучи, дозволяє «вичавити» з нього максимум ват. Необхідне опір отримують за рахунок відповідного з'єднання обмоток (послідовного, паралельного, паралельно-послідовного). Щоправда, потужність, опір та кількість обмоток на музичність сабвуфера не впливає. Навіть малопотужний, але правильно побудований сабвуфер за якістю звучання здатний перевершити свого монстроподібного SPL-колегу. Хоча для створення необхідного звукового тиску вам знадобиться як мінімум два малопотужні сабвуфери. Залежно від поставленого завдання або жанрової орієнтації АС, номінальну потужність сабвуфера вибирають у 2-4 рази вище за потужність широкосмугових динаміків. Чим більша його потужність, тим краще, адже зробити так, щоб він грав тихіше, можна завжди, а голосніше – ні. Але при цьому необхідно враховувати реальні можливості бортової мережівашого автомобіля (і гаманця, звичайно).

Крім того, велике значення має тип акустичного оформлення сабвуферу. Зокрема, особливо вітається додатковий запас по потужності для найгіршого з погляду віддачі варіанта - нескінченний акустичний екран; динамік при цьому грає у великий обсяг, наприклад, у багажник. У моделей у закритому корпусі чутливість вище, але також невисока, а найкращі по віддачі – моделі із фазоінвертором, особливо у корпусі смугового типу.

ЩО ВІДБУВАЄТЬСЯ ПРИ ЗБІЛЬШЕННІ ЧИСЛА ГОЛОВОК

Нерідко зустрічаються інсталяції зі здвоєними або будовеними НЧ/СЧ-головками, а варіантів із двома сабвуферами і дуже багато. Що це дає і навіщо це потрібне? Здвоюючи головки, ви підвищуєте рівень звукового тиску не менше ніж на 3 дБ, це рівносильно подвоєнню потужності, за умови, що подвоюється і електрична потужність, що підводиться до них від підсилювача. Якщо на дві головки від підсилювача надходить та ж потужність, що і на одну, то рівень звукового тиску зміниться мало. В даному випадку за потужністю ми нічого не виграємо, зате збільшена площа випромінювання від дифузорів дасть глибший бас. Втім, цей ефект залежить від відстані, на яку рознесені головки, і виявиться на частотах, для яких ця відстань порівнянна з довжиною хвилі або перевищує її. Зацікавлених подробицями відсилаємо до книги «Радіомовлення та електроакустика» за редакцією Ю.А. Ковалгіна, що вийшла у видавництві «Радіо та зв'язок» у 1999 році. Там, на стор.224, обговорюється проблема коефіцієнта корисної дії АС, до складу яких входить кілька однотипних головок. Такі АС в акустиці прийнято називати колонками. Їх використовують для збільшення спрямованості та підвищення ККД акустичних систем.

Саме через поліпшення басової віддачі здвоєні голівки застосовуються тільки для НЧ/СЧ або сабвуферних головок. Є ще варіанти здвоєних високочастотників, але вони рідкісні та мають інші завдання, наприклад, зменшення спрямованості АС на високих частотах. У багатьох випадках використання двох НЧ-головок дозволяє вирішити складні завдання – зокрема, дві 12-дюймові головки простіше розмістити ніж одну 15-дюймову. Однак не зайве врахувати, що вартість двох головок буде явно вищою, ніж однієї тієї ж серії, але більшого типорозміру.

ВИДИ ПОТУЖНОСТІ АКУСТИЧНИХ СИСТЕМ

Номінальна- Середньоквадратичне значення електричної потужності, обмеженої заданим рівнем нелінійних спотворень.

Максимальна синусоїдальна- Потужність безперервного синусоїдального сигналу в заданому діапазоні частот, при якій АС може тривалий час працювати без механічних та теплових пошкоджень.

Максимальна шумова– електрична потужність спеціального шумового сигналу у заданому діапазоні частот, яку гучномовець тривалий час витримує без теплових та механічних пошкоджень.

Пікова– максимальна короткочасна потужність, яку витримують без пошкоджень динаміки під час подачі на них спеціального шумового сигналу протягом короткого проміжку часу (зазвичай 1 с). Випробування повторюються 60 разів з інтервалом 1 хв.

Максимальна довготривала –електрична потужність спеціального шумового сигналу в заданому діапазоні частот, яку гучномовець витримує без механічних пошкоджень протягом 1 хв. Випробування повторюють 10 разів з інтервалом 2 хв.

Матеріал надано журналом Car&Music №12/2003. Рубрика Корисні поради", текст: Едуард Сеген

Теорія гармонік

Амплітудне стиснення

Що робити?

Перевантаження (кліпіювання) підсилювачів потужності- звичайне явище. У цій статті розглядається навантаження, викликане підвищеним рівнем вхідного сигналу, внаслідок якого відбувається обмеження вихідного сигналу.

Проаналізувавши «феномен» такого роду навантаження, яке нібито є причиною пошкодження АС, ми намагатимемося довести, що справжній винуватець цього — амплітудне стиснення (компресія) сигналу.

НАВІЩО ГУЧНОМОВИЧІВ ПОТРІБНИЙ ЗАХИСТ?

Усі головки гучномовців мають граничну робочу потужність. Перевищення цієї потужності призводить до пошкодження гучномовців. Ці пошкодження можна розділити на кілька видів. Розглянемо два з них.

Перший вид - надмірне усунення дифузора ГГ. Дифузор ГГ - це випромінююча поверхня, що переміщається в результаті електричного сигналу, що подається. Ця поверхня може мати конічну, купольну або плоску форму. Коливання дифузора збуджують коливання повітряного середовища та випромінюють звук. Відповідно до законів фізики для гучнішого звучання або відтворення нижчих частот дифузор повинен здійснювати коливання з більшою амплітудою зміщення, наближаючись до своїх механічних кордонів. Якщо його змусити зміститися ще далі, це призведе до надмірного відхилення. Найчастіше це відбувається з низькочастотними ГГ, хоча це може статися і з середньочастотними, і навіть високочастотними ГГ (якщо недостатньо обмежити низькі частоти). Таким чином, надмірне зміщення дифузора найчастіше призводить до механічного пошкодження головки.

Другий ворог ГГ - це теплова енергія, що виникає внаслідок теплових втрат у звукових котушках. Жоден пристрій немає 100% ККД. Що стосується ГГ, то 1 Вт вхідної потужності не перетворюється на 1 Вт акустичної. Майже у більшості ГГ ККД менше 10%. Втрати, зумовлені низьким ККД, трансформуються у нагрівання звукових котушок, викликаючи їх механічну деформацію та втрату форми. Перегрів каркасу звукових котушок викликає послаблення його структури, і навіть повне руйнування. Крім того, перегрів може викликати спінювання клею та його попадання в повітряний зазор, внаслідок чого звукова котушка вже не зможе вільно переміщатися. Зрештою, обмотка звукової котушки може легко перегоріти як плавка перемичка в запобіжнику. Цілком очевидно, що цього допустити не можна.

Для користувачів та розробників завжди серйозною проблемою було визначення допустимої потужності багатосмугових АС. Користувачі, що змінюють пошкоджені високочастотні динаміки, найчастіше

переконані в тому, що в тому, що сталося, їхньої провини немає. Здавалося б - Вихідна потужністьпідсилювача 50 Вт, а потужність АС 200 Вт, і, тим не менш, високочастотний динамік через якийсь час виходить з ладу. Ця проблемазмусила інженерів розумітися на тому, чому ж так відбувається. Було висунуто багато теорій. Одні були науково підтверджені, інші залишилися як теорії.

Розглянемо кілька поглядів ситуацію.

ТЕОРІЯ ГАРМОНІК

Дослідження розподілу енергії за спектром сигналу показали, що незалежно від типу музики рівень високочастотної енергії в звуковому сигналінабагато нижче рівня низькочастотної енергії. Цей факт ще більше ускладнює з'ясування того, чому пошкоджуються високочастотні динаміки. Здавалося б, якщо амплітуда високих частот нижче, то пошкоджуватися повинні в першу чергу низькочастотні, а не високочастотні динаміки.

Виробники АС при розробці своїх виробів користуються цією інформацією. Уявлення про енергетичний спектр музики дозволяє їм суттєво покращити звучання високочастотних динаміків шляхом використання легших рухомих систем, а також застосування у звукових котушках тоншого дроту. В АС потужність високочастотних динаміків зазвичай не перевищує 1/10 загальної потужності самої АС.

Але т.к. у низькочастотному (НЧ) діапазоні музичної енергії більше, ніж у високочастотному (ВЧ), — отже, внаслідок своєї малопотужності, високочастотна енергія не може спричинити пошкодження високочастотних динаміків. Отже, джерело високих частот, досить потужних для пошкодження високочастотних динаміків, знаходиться в іншому місці. Так, де ж він знаходиться?

Було висловлено припущення, що за наявності в звуковому сигналі НЧ складових, достатніх для перевантаження підсилювача, цілком імовірно, що в результаті обмеження вихідного сигналу з'являються потужні високочастотні спотворення, здатні пошкодити високочастотний динамік.

Таблиця 1.Гармонічні амплітуди 100 Гц меандру, 0 дБ = 100 Вт

Гармоніка	Амплітуда	Рівень у дВ	Рівень у Вт	Частота
1	1	0	100	100 Гц
2	0	-Т	0	200 Гц
3	1/3	-9.54	11.12	300 Гц
4	0	-Т	0	400 Гц
5	1/5	-13.98	4	500 Гц
6	0	-Т	0	600 Гц
7	1/7	-16.9	2.04	700 Гц
8	0	-Т	0	800 Гц
9	1/9	-19.1	1.23	900 Гц
10	0	-Т	0	1000 Гц
11	1/11	-20.8	0.83	1100 Гц
12	0	-Т	0	1200 Гц
13	1/13	-22.3	0.589	1300 Гц

Ця теорія набула досить широкого поширення на початку 70-х років і поступово почала сприйматися як «догма». Проте, в результаті досліджень надійності та захищеності підсилювачів потужності в типових умовах, а також практики експлуатації підсилювачів та АС типовими користувачами, з'ясувалося, що перевантаження є звичайним явищем і воно не таке помітне на слух, як про це думає більшість людей. Спрацьовування ж індикаторів навантаження підсилювачів зазвичай запізнюється і не завжди точно вказує на реальне навантаження. До того ж, багато виробників підсилювачів спеціально уповільнюють їх спрацювання виходячи зі своїх власних уявлень про те, скільки спотворень має виникнути, щоб засвітився індикатор.

Більш досконалі й кращі підсилювачі, в т.ч. підсилювачі із soft clipping (схемою “м'якого” обмеження) також ушкоджують високочастотні динаміки. Проте потужніші підсилювачі ушкоджують високочастотні динаміки менше. Ці факти ще більше зміцнили теорію, виходячи з якої, джерелом пошкодження високочастотних динаміків все ж таки є перевантаження підсилювача (кліпування). Здавалося б, висновок один — кліпування і є основною причиною пошкодження високочастотних динаміків.

Але давайте продовжимо дослідження цього феномену.

AМПЛІТУДНЕ стиснення

При амплітудному обмеженні синусоїдального сигналу підсилювач вносить у вихідний сигнал великі спотворення, а форма отриманого сигналу нагадує форму прямокутника. При цьому ідеальний прямокутник (меандр) має самий високий рівеньвищих гармонік. (Див. рис 1). Менш обмежений синусоїдальний сигнал має гармоніки тих самих частот, але з нижчим рівнем.

Погляньте на представлений у Табл.1 спектральний склад прямокутного сигналу частотою 100 Гц та потужністю 100 Вт.

Як Ви бачите, потужність, що потрапляє на високочастотний динамік після проходження цього сигналу через ідеальний кросовер з частотою зрізу 1 кГц, становить менше 2 Вт (0.83 + 0.589 = 1.419 Вт). Це не багато. І не забувайте про те, що в даному випадку імітується жорстке, ідеальне навантаження 100ватного підсилювача, здатне перетворити синус на меандр. Подальше збільшення навантаження не збільшить гармонік.

Рис. 1.Гармонічні складові 100 Гц меандру щодо 100 Гц синусоїдального сигналу

Результати цього аналізу свідчать про те, що навіть якщо в 100Вт АС застосовується слабкий високочастотний динамік потужністю 5-10 Вт, то його пошкодження гармоніками неможливе, навіть якщо сигнал набуде форми меандра. Проте динаміки таки ушкоджуються.

Значить, треба виявити ще щось, що могло б спричинити такі відмови. Так у чому ж справа?

Причина в амплітудному стисненні сигналу.

Порівняно зі старими моделями підсилювачів, сучасні високоякісні підсилювачі мають більший динамічний діапазон і краще звучать під час навантажень. Тому у користувачів більше спокуси перевантажувати підсилювачі та вводити їх в обмеження на низькочастотних динамічних піках, т.к. при цьому не виникають великі чутні спотворення. Це призводить до стиснення динамічних показників музики. Гучність високих частот збільшується, а низьких – ні. На слух це сприймається як покращення яскравості звуку. Деякі можуть інтерпретувати це як збільшення гучності, яке не супроводжується зміною звукового балансу.

Наприклад — збільшуватимемо рівень сигналу на вході 100-ватного підсилювача. Низькочастотні складові будуть обмежені на рівні 100 Вт внаслідок навантаження. При подальшому збільшенні вхідного рівня високочастотні складові зростатимуть доти, доки вони також не досягнуть точки обмеження 100 Вт.

Подивіться на рис. 2, 3 та 4. Графіки проградуйовані у вольтах. На 8-омному навантаженні 100 Вт відповідає напрузі 40 В. До обмеження НЧ складові мають потужність 100 Вт (40 В), а ВЧ – лише 5-10 Вт (9-13 В).

Припустимо, що музичний сигнал із НЧ та ВЧ складовими подається на 100-ватний підсилювач (8 Ом). Використовуємо суміш низькорівневого ВЧ синусоїдального сигналу з високорівневим сигналом НЧ (див. рис 2). Рівень ВЧ складових, що подаються на високочастотний динамікщонайменше на 10 дБ нижче рівня НЧ складових. Тепер збільшимо гучність до обмеження сигналу (+3 дБ перевантаження, див. мал. 3).

Рис. 2.Низькорівневий, високочастотний синусоїдальний сигнал, змішаний із сплеском високорівневого, низькочастотного синусоїдального сигналу

Рис. 3.Вихідний сигнал 100-ватного підсилювача з перевантаженням 3 дБ

Рис. 4.Вихідний сигнал 100-ватного підсилювача з перевантаженням 10 дБ

Зважаючи на те, що, судячи за формою сигналу, обмежені були лише НЧ складові, а рівень ВЧ складових просто зріс. Звичайно ж, кліпування генерує гармоніки, але їхній рівень суттєво менший, ніж у розглянутого нами раніше меандру. Амплітуда ВЧ складових зросла на 3 дБ по відношенню до НЧ (це еквівалентно амплітудному стиску сигналу на 3 дБ).

При навантаженні підсилювача на 10 дБ, амплітуда ВЧ складових зросте на 10 дБ. Таким чином, кожне збільшення гучності на 1 дБ спричиняє зростання амплітуди ВЧ складових на 1 дБ. Зростання триватиме доти, доки потужність ВЧ складових не досягне 100Вт. Тим часом піковий рівень НЧ складових не може перевищити позначку 100 Вт (див. рис. 4). Цей графік відповідає майже 100% стиску, т.к. немає майже жодної різниці між ВЧ та НЧ складовими.

Тепер легко помітити, наскільки потужність ВЧ сигналу перевищує потужність 5-10-ватного високочастотного динаміка. Справді, навантаження генерує додаткові гармоніки, але вони ніколи не досягнуть рівня посилених вихідних високочастотних сигналів.

Ви, напевно, думаєте, що спотворення сигналу буде нестерпним. Не обманюйте себе. Ви будете вражені, дізнавшись про те — наскільки високою є межа перевантаження, вище якої вже буде неможливо хоч щось слухати. Просто відключіть на підсилювачі індикатор перевантаження, і подивіться - до якого рівня Ви повернете регулятор гучності підсилювача. Якщо Ви виміряєте осцилографом рівень вихідного сигналу підсилювача, то рівень перевантаження здивує Вас. Рівень навантаження 10 дБ за НЧ складовими - це нормальне явище.

ЩО РОБИТИ?

Якщо ми зможемо захистити підсилювачі від навантаження (кліпування), ми зможемо раціональніше використовувати АС. Для запобігання перевантаженню та результуючого амплітудного стиску в будь-якому сучасному підсилювачі повинні застосовуватися т.зв. сlip-лімітери. Вони запобігають вищезгаданому амплітудне стиснення, т.к. при досягненні порогового значення на будь-якій частоті, рівень всіх частот знижується на одну й ту саму величину.

У зовнішніх лімітерах поріг спрацьовування (threshold) задається користувачем. Точно налаштувати

цей поріг на рівень обмеження підсилювачів є досить складним. До того ж рівень обмеження підсилювачів не є постійною величиною. Він змінюється залежно від напруги мережі живлення, опору АС і навіть від характеру сигналу. Поріг спрацьовування лімітеру повинен постійно відстежувати ці фактори. Найправильнішим рішенням було б прив'язати поріг до сигналу навантаження підсилювача.

Цілком логічно вбудувати лімітер усередину підсилювача. У сучасних підсилювачах неважко визначити момент виникнення навантаження з великою точністю. Саме на нього і реагують ті, що вбудовуються в підсилювачі т.зв. сlip-лімітери. Як тільки вихідний сигнал підсилювача досягає рівня перевантаження, ланцюг управління включає регулюючий елемент лімітера.

Другий параметр, після порога спрацьовування, притаманний будь-якому лімітеру - час спрацьовування та відпускання. Найважливішим є час відновлення після навантаження (release time).

Можливі два варіанти експлуатації підсилювачів:

• робота у складі багатосмугового підсилювального комплексу,

• робота на широкосмугову АС.

У першому випадку на підсилювач можуть подаватися або тільки НЧ смуга, або СЧ та ВЧ смуги. При встановленні великого часу відпуску та роботи підсилювача в СЧ-ВЧ смугах "хвости" відновлення лімітера можуть бути помітні на слух. І, навпаки — за малого часу відпускання та роботи в НЧ смузі можуть виникати спотворення форми сигналу.

Працюючи підсилювача на широкосмугову АС доводиться шукати якесь компромісне значення часу відновлення.

У зв'язку з цим виробники підсилювачів йдуть двома шляхами або вибирається компромісний час відпускання, або вводиться перемикач часу відновлення (SLOW-FAST).

ВИСНОВКИ:

Якщо ви запитаєте мене, навіщо це потрібно, то відповідати я вам не буду – значить ця стаття не для вас. Якщо ж з мотивацією у вас все гаразд, то пропоную до ознайомлення деякі результати, отримані мною тими скромними засобами та знаннями, які є у мене.

Спершу – піддослідний кролик, хто він?

Наш пацієнт – високочастотний динамік із конусною діафрагмою 3ГД-31. Головна претензія до нього – це значна нерівномірність та нерівність АЧХ. Тобто. Крім нерівномірності близько 10дБ між максимальними піком і провалом є безліч дрібніших нерівностей, внаслідок чого АЧХ схожа на ліс. Я вирішив не наводити виміряних показників на початку статті, т.к. більш наочно буде розмістити їх поруч із фінальними, отриманими після всіх змін конструкції.
Основна ідея моїх дій, точніше дві основні ідеї, полягає по-перше, у додаванні звукопоглинаючих елементів всередину об'єму динаміка з метою придушення резонансів, що виникають у замкнутому об'ємі з твердими стінками, що легко відображають звук без помітного поглинання його енергії, яким є корпус зазначеного динаміка. Друга ідея - обробка самого матеріалу дифузора (ні, не рідиною А. Воробйова;-)), а лаком, в результаті чого виходить композитний матеріал, що перевершує вихідний (папір) за жорсткістю, але не поступається йому демпфування власних резонансів, що зменшує згинальні деформації дифузора під час його роботи і тим самим сприяє зменшенню резонансних піків-провалів на ачх.

Чого це мені на думку стукнуло?

Справа в тому, що я давно вже проводжу подібні експерименти і отримав досить багато підтверджень правильності та корисності мого підходу, але всі результати були досить розрізненими. Почасти це було наслідком нестачі досвіду в акустичних вимірах (а більше в інтерпретації отриманих результатів), частково наслідком неповної оформленості ідеї, загального плану дій. І ось коли вся ця мозаїка склалася у мене в голові в більш менш цільну картину, я вирішив провести експеримент від початку до кінця, одночасно роблячи всі вимірювання.

Отже, що було зроблено?

Для початку динамік був розібраний. Для цього були відпаяні висновки котушки динаміка від клем на корпусі, потім, після розмочування ацетоном, відокремлено ущільнювальне картонне кільце і таким чином відклеєний сам дифузор від металевої «воронки» корпусу. Далі дифузор було вилучено з корпусу і відкладено поки що убік.
Спочатку обробці був підданий корпус динаміка. З сукна, товщиною близько 3мм були вирізані сектори, що точно покривають внутрішню поверхню корпусу, що представляє собою усічений конус. На дно (менша основа зрізаного конуса) з того ж матеріалу був вирізаний кружок з отвором у середині для котушки. Після цього внутрішня поверхня корпусу і поверхня заготовок із сукна були намащені одним шаром клею «Момент» і практично відразу (тому що сохне він дуже швидко і коли я перестав намазувати суконні викрійки, шар на корпусі вже засох) притиснуті один до одного. Ось фотографія напівфабрикату, що вийшов.

У цей момент мені на думку спала ідея, що в зламані ачх можуть бути винні не тільки резонанси в обсязі корпусу, а й у самих стінках, т.к. корпус являє собою такий собі дзвіночок зі штампованого листового металу. Для вимірювання його резонансів я застосував таку методику. Розташувавши корпус на м'якій підставі, магнітом вниз, встановив мікрофон прямо над ним, увімкнув запис звуку і кілька разів ударив зовні по корпусу пластмасовою ручкою викрутки. Потім вибрав із запису найбільш вдалий (за рівнем) сигнал та імпортував його в LspLab для аналізу. Результати трохи згодом. Потім, для того, щоб задемпфувати корпус, він був зовні обклеєний гумою з стародавньої велосипедної камери, за тією ж технологією, що і попереднє обклеювання сукном. Потім, після повного висихання – через добу, знову проведені випробування, за тією самою методикою, що й вище. Однак, звук від удару при цьому був набагато слабший, тому я машинально вдаряв трохи сильніше, ніж при першому вимірі - через це рівень сигналу при другому вимірі на мій погляд вийшов дещо завищеним, але це не грає в даному випадку істотної ролі . Отже, перші порівняльні результати – перехідна характеристика корпусу динаміка (як сонограммы). Унизу вихідний варіант.

Виразно видно, що після проведеного доопрацювання всі резонанси вище 3кГц були пригнічені на величину більше 20дБ! З цього зображення складається враження, що основний резонанс на 1200Гц (до речі, що цікаво, у дифузора динаміка основний резонанс розташований точно на тій же частоті) став набагато сильнішим. Не вірно, т.к. програма нормалізує рівні на сонограмі так, що червоними стають найсильніші сигнали, однак ця шкала справедлива тільки всередині одного графіка, а на зображенні їх два, тому червоний на верхньому графіку на 20 дБ слабший червоного на нижньому графіку! Ось ще один – вже більш звичний графік – очх обох вимірів.

Видно, що ефективність демпфування зростає з частотою і придушення на частотах 3кГц і вище перевищує 30дБ! І це при тому, що, як я вже казав, у другому вимірі я вдаряв по корпусу сильніше! Вам, любителі «заспокоювати» ящики АС, на замітку – дарую!

Дифузор був покритий (не просочений, саме покритий) нітролаком (він з усіх випробуваних для цієї мети матеріалів справив найкращий вплив на властивості динаміків). З внутрішньої сторони тільки один шар, із зовнішньої в три. Але, звичайно, це були не такі шари, які намальовують не стіни! При нанесенні м'яким пензликом першого шару поверхня тільки зволожується, причому несильно. Другий і третій шари трохи товстіші, але в сумі, три шари такі тонкі, що з-під них все ще проглядає волокниста структура паперу.

Перед складання в порожнину між корпусом і дифузором був додатково вкладений «бублик» з вати, щоб по можливості досягти максимального поглинання звуку в об'ємі. На наступному малюнку корпус, підготовлений до збирання.

Ще одна зміна була зроблена з висновками котушки. Спочатку тонкі проводки самої обмотки котушки були припаяні до мідних клепок на дифузорі (причому напаяні були здоровенні краплі припою!), що має створювати нову резонансну систему з маси всього цього металу та жорсткості частини дифузора, на яку це все наліплено. Мені цей стан речей зовсім не подобався, тому я вирішив усе переробити. Відпаяв проводки котушки від клепок, висвердлив їх і припаяв повідці, що з'єднують котушку із зовнішніми клемами прямо до проводок звукової котушки. На наступному знімку, правда не дуже хорошої якості, зображено нове положення речей. Отвори, що залишилися, заклеєні кружками з паперу.

Тепер наведу сумарний результат.

Для початку, ось ачх вихідного динаміка і його після переробки. Жирними лініями показані ачх і фчх після переробки.

На перший погляд, особливих успіхів я не досяг. Ну, зменшився провал на 4кГц приблизно на 3дБ, зменшився на пару дБ пік на 9кГц, і вирівнялася очх з 12 до 20кГц. Цілком можна списати на випадкові явища - успішно перерозподілилися резонанси в дифузорі. Однак, слід сказати, що динамік цей для цілей мого експерименту не був дуже вдалим - він мав майже граничну для своєї конструкції якість. Для порівняння наведу аналогічну пару ачх для іншого зразка – гірше.

Тут весь чудодійний вплив доопрацювання на особу! Однак в основу статті я беру не цей динамік тому, що в цьому випадку це всі дані, які я отримав, а на описаний вище динамік я зібрав більше інформації.

Тепер хочу навести перехідні характеристики динаміка. Вони як і для корпусу - у вигляді сонограм, на мій погляд, так наочно.

Виразно видно, що з вихідного динаміка є затримані резонанси у районі 5 і 10 кГц, які сягають тривалості до 1.3мс. Після доопрацювання вони по-перше, коротшають в 1.5 рази, а по-друге, розсипаються на безліч дрібніших як за інтенсивністю, так і за тривалістю. Понад 10кГц їх взагалі немає – зникли. У цілому нині імпульсна характеристика поліпшилася набагато помітніше ніж ачх.
На підставі цього експерименту, а також кількох попередніх, я дійшов висновку, що лакове покриття в основному впливає на роботу динаміка в самому високочастотному діапазоні, а різні звукопоглинаючі матеріали працюють на середньочастотному діапазоні.
Демпфування корпусу, мабуть, не мало істотного впливу на результат.

На закінчення хочу сказати, що ця стаття написана в основному з метою познайомити людей, які не мають засобів інструментальної оцінки об'єктивних параметрів динаміків, з впливом, який надають конкретні на конкретний зразок динаміка.
Внаслідок цих експериментів виникла ще одна ідея про подальше поліпшення параметрів. Вона буде основою для подальших експериментів і, якщо вони будуть вдалими, темою такої статті.

Вважав, що буде багатьом корисно та цікаво. Інформація взята з просторів мережі Інтернет.

ВЧ динамік - він же твіттер, він же пищалка, найменший у вашому автомобілі. Як правило, встановлений у стійках дверей. Розмір близько 5см у діаметрі.

СЧ динамік-середньочастотний динамік.

НЧ - низькочастотний динамік (бідбас)

Один із обов'язкових етапів налаштування звучання в салоні автомобіля - підбір оптимального поділу частот між усіма випромінюючими головками: НЧ, НЧ/СЧ, СЧ (якщо є) та ВЧ. Є два способи вирішення цієї проблеми.

По-перше, перебудова, а найчастіше і повна переробка штатного пасивного кросовера, по-друге - підключення динаміків до підсилювача, що працює в режимі багатосмугового посилення, так звані варіанти включення Bi-amp (двосмугове посилення) або Tri-amp (трьохсмугове посилення).

Перший спосіб вимагає серйозних знань електроакустики та електротехніки, тому для самостійного застосування доступний лише фахівцям та досвідченим радіоелектронникам-аматорам, а ось другий хоча і вимагає більшої кількості каналів посилення, доступний і менш підготовленому автолюбителю.

Тим більше що переважна більшість підсилювачів потужності, що продаються, спочатку забезпечені вбудованим активним кросовером. У багатьох моделей він настільки розвинений, що з успіхом і достатньо високою якістюдозволяє реалізувати багатосмугове включення АС з великою кількістю динаміків. Однак відсутність розвиненого кросовера в підсилювачі або головному пристрої не зупиняє шанувальників цього методу озвучування салону, оскільки на ринку представлено безліч зовнішніх кросоверів, здатних вирішувати ці завдання.

Спочатку слід сказати, що повністю універсальних рекомендацій ми вам не дамо, оскільки їх не існує. Взагалі, акустика - це область техніки, де експерименту та творчості відведено велику роль, і в цьому сенсі шанувальникам аудіотехніки пощастило. Але для проведення експерименту, щоб не вийшло, як у того божевільного професора - з вибухами та димом, - необхідно дотримуватися певних правил. Перше правило - не нашкодь, а про інші йтиметься нижче.

Найбільше труднощів викликає включення СЧ- та (або) ВЧ-компонентів. І справа тут не тільки в тому, що саме ці діапазони несуть максимальне інформаційне навантаження, відповідаючи за формування стереоефекту, звукової сцени, а також сильно схильні до інтермодуляційних і гармонійних спотворень при неправильній установці частоти поділу, а й у тому, що від цієї частоти безпосередньо залежить та надійність роботи СЧ- та ВЧ-динаміків.

Включення ВЧ-головки.

Вибір нижньої граничної частоти діапазону сигналів, що подаються на ВЧ-головку, залежить від кількості смуг акустичної системи. Коли застосовується двосмугова АС, то найбільш типовому випадку, тобто. при розташуванні НЧ/СЧ-головки у дверях, для підвищення рівня звукової сцени граничну частоту бажано вибрати якомога нижче. Сучасні високоякісні ВЧ-динаміки з низькою частотою резонансної FS (800-1500 Гц) можуть відтворювати сигнали вже з частоти 2000 Гц. Однак більшість використовуваних ВЧ-головок мають резонансну частоту 2000-3000 Гц, тому слід пам'ятати, що чим ближче до резонансної частоти ми встановлюємо частоту поділу, тим більше навантаження лягає на ВЧ-динамік.

В ідеалі, при крутості характеристики загасання фільтра 12 дБ/окт, рознесення між частотою поділу та резонансною частотою має бути більше октави. Наприклад, якщо резонансна частота головки 2000 Гц, то з фільтром такого порядку частота поділу має бути встановлена ​​на рівні 4000 Гц. Якщо дуже хочеться вибрати частоту поділу 3000 Гц, то крутість характеристики згасання фільтра повинна бути вищою – 18 дБ/окт, а краще – 24 дБ/окт.

Є ще одна проблема, яку необхідно враховувати під час встановлення частоти поділу для ВЧ-динаміка. Справа в тому, що після узгодження компонентів по діапазону частот, що відтворюється, вам необхідно ще узгодити їх за рівнем і фазою. Останнє, як завжди, є каменем спотикання - начебто все зробив правильно, а звук "не той". Відомо, що фільтр першого порядку дасть зсув фази на 90 °, другого - 180 ° (протифаза) і т.д., тому під час налаштування не полінуйтеся послухати динаміки з різною полярністю включення.

До діапазону частот 1500-3000 Гц людське вухо дуже чутливе, і для того, щоб передати його максимально добре та чисто, слід бути дуже обережним. Зламати (розділити) звуковий діапазон на цій ділянці можна, але слід подумати, як потім правильно усунути наслідки неприємного звучання. З цієї точки зору більш зручна і безпечна для налаштування - трисмугова акустична система, а СЧ-динамік, що використовується в ній, дозволяє не тільки ефективно відтворювати діапазон від 200 до 7000 Гц, але і більш просто вирішити проблему побудови звукової сцени. У трисмугових АС ВЧ-динамік включають більш високих частотах - 3500-6000 Гц, тобто свідомо вище критичної смуги частот, але це дозволяє знизити (але виключити) вимоги до фазовому узгодженню.

Увімкнення СЧ-головки.

Перш ніж обговорити вибір частоти поділу СЧ- та НЧ-діапазонів, звернемося до конструктивних особливостей СЧ-динаміків. Останнім часом у інсталяторів дуже популярні СЧ-динаміки із купольною діафрагмою. У порівнянні з конусними СЧ-динаміками вони надають ширшу діаграму спрямованості та простіше в установці, оскільки не потребують додаткового акустичного оформлення. Основний їхній недолік - висока резонансна частота, що лежить у межах 450-800 Гц.

Проблема в тому, що чим вище нижня гранична частота смуги сигналів, що подаються на СЧ-динамік, тим меншою має бути відстань між СЧ- та НЧ-головками і тим більше критично, де саме стоїть і куди зорієнтований НЧ-динамік. Практика показує, що купольні СЧ-динаміки без особливих проблем із узгодженням можна включати із частотою поділу 500-600 Гц. Як бачите, для більшості екземплярів це досить критичний діапазон, тому, якщо ви зважилися на такий поділ, порядок роздільного фільтра повинен бути досить високим - наприклад, 4-й.

Слід додати, що останнім часом стали з'являтись купольні динаміки з резонансною частотою 300-350 Гц. Їх можна використовувати, починаючи з частоти 400 Гц, але поки що вартість таких екземплярів досить висока.

Резонансна частота СЧ-динаміків з конусним дифузором лежить у межах 100-300 Гц, що дозволяє використовувати їх, починаючи з частоти 200 Гц (на практиці частіше використовується 300-400 Гц) та з фільтром невисокого порядку, при цьому НЧ/СЧ-динамік повністю звільняється від необхідності працювати у СЧ-діапазоні. Відтворення без поділу між динаміками сигналів із частотами від 300-400 Гц до 5000-6000 Гц дає можливість досягти приємного, високоякісного звучання.

Включення НЧ/СЧ-динаміка.

Поступово ми дісталися НЧ-діапазону. Сучасні СЧ/НЧ-динаміки дозволяють ефективно працювати у смузі частот від 40 до 5000 Гц. Верхня межа його робочого діапазону частот визначається тим, звідки починає працювати високочастотник (2-смуговий АС) або СЧ-динамік (3-смуговий АС).

Багатьох хвилює питання: чи варто обмежувати діапазон частот знизу? Що ж, розберемося. Резонансна частота сучасних НЧ/СЧ-динаміків типорозміру 16 см лежить у межах 50-80 Гц і завдяки високій рухливості звукової котушки ці динаміки менш критичні до роботи на частотах нижче резонансної. Тим не менш, відтворення частот нижче резонансної вимагає від нього певних зусиль, що призводить до зниження віддачі в діапазоні 90-200 Гц, а в двосмугових системах ще й якості передачі СЧ-діапазону. Оскільки основна енергія ударів бас-бочки посідає діапазон частот від 100 до 150 Гц, то перше, що ви втрачаєте, чітко виражений панч (punch - удар). Обмежуючи знизу за допомогою ФВЧ діапазон відтворюваних НЧ-головкою сигналів на 60-80 Гц, ви не тільки дозволите їй працювати набагато чистіше, але й отримаєте гучніше, тобто - кращу віддачу.

Сабвуфер.

Відтворення сигналів із частотами нижче 60-80 Гц краще покласти на окремий динамік – сабвуфер. Але пам'ятайте, що звуковий діапазон нижче 60 Гц в автомобілі не локалізується, а значить, місце установки сабвуфера не таке істотне. Якщо ви цю умову виконали, а звук сабвуфера все одно локалізується, то насамперед необхідно збільшити порядок ФНЧ. Не слід також нехтувати фільтром придушення інфранізких частот (Subsonic, або ФІНЧ). Не забувайте, що сабвуфер теж має свою резонансну частоту і, відсікаючи частоти, що лежать нижче за неї, ви домагаєтеся комфортного звучання і надійної роботи сабвуфера. Як показує практика, гонитва за глибокими басами суттєво дорожчає вартість сабвуфера. Повірте, якщо зібрана вами звукова система з гарною якістювідтворює звуковий діапазон від 50 до 16000 Гц, цього цілком достатньо, щоб комфортно слухати музику в автомобілі.

Способи поєднання головок.

Досить часто постає питання: чи слід мати однаковий порядок фільтрів НЧ та ВЧ? Зовсім не обов'язково і навіть зовсім не обов'язково. Наприклад, якщо ви встановили двосмугову фронтальну АС з великим рознесенням динаміків, то щоб компенсувати провали ЧХ на частоті поділу, НЧ/СЧ головку часто включають з фільтром меншого порядку. Понад те, навіть обов'язково, щоб частоти зрізів ФВЧ і ФНЧ збігалися.

Скажімо, для компенсації надмірної яскравості у точці поділу НЧ/СЧ-головка може працювати до 2000 Гц, а високочастотник – починаючи з 3000 Гц. Важливо пам'ятати, що при використанні фільтра першого порядку різниця між частотами зрізу ФВЧ і ФНЧ повинна бути не більшою за октаву і зменшуватися зі збільшенням порядку. Такий самий прийом використовується при поєднанні сабвуфера і мідвуфера для ослаблення стоячих хвиль (бубнення басів). Наприклад, при налаштуванні частоти зрізу ФНЧ сабвуфера на 50-60 Гц, а ФВЧ НЧ/СЧ-головки на 90-100 Гц, як запевняють знавці, повністю усуваються неприємні призвуки, зумовлені природним підйомом АЧХ в цій частотній області через акустичні властивості. .

Так що якщо і працює в car audio правило переходу кількості в якість, то підтверджується воно лише щодо вартості окремих компонентів та людино-років, що визначають досвід та майстерність установника, який змусить систему розкрити свій звуковий потенціал.