3-х полосная АС (2х10ГД-36, 2х4ГД-8Е, 4х2ГД-36). Громкоговоритель с повышенным КПД

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

КПД промышленных и любительских громкоговорителей, предназначенных для использования в высококачественной бытовой радиоаппаратуре, сравнительно невысок. Об этом свидетельствует величина рабочей мощности, которая, например, у таких широко распространённых громкоговорителей, как 35 AC-1 и 25 АС-2 (25 АС-109, 25 АС-326) равна 16 Вт, что составляет соответственно 0,45 и 0,64 от их номинальной мощности.

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

Основные технические характеристики:

Эффективно воспроизводимый диапазон частот: 35 — 22000 Гц

Неравномерность АЧХ в диапазоне 35-22000 Гц: 12 дБ

Среднее стандартное звуковое давление: 0,2 Па

Номинальное электрическое сопротивление: 8 Ом

Рабочая мощность: 4 Вт

Номинальная мощность: 25 Вт

Максимальная мощность: 35 Вт

Частоты разделения фильтров: 500 Гц и 5000 Гц

Используемые динамики:

НЧ: 2 х 10 ГД-36

СЧ: 2 х 4 ГД-8Е

ВЧ: 4 х 2 ГД-36

Габаритные размеры с блоком ВЧ (ВхШхГ): 936х400х475 мм

Описание:

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

Рис. 1. Электрическая схема

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

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

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

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

Рис. 2. а – панель ВЧ динамиков; б – лицевая панель корпуса АС

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

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

Корпус громкоговорители изготовлен из ДСП толщиной 20 мм. Задняя стенка корпуса съёмная. Для заполнения внутреннего объёма корпуса потребуется 1,3-1,4 кг ваты.

Для предотвращения выкрашивания краёв лицевой панели целесообразно изготовить её из фанеры толщиной 20 мм или из фанерованной с двух сторон ДСП. Если же для изготовления передней панели используется все-таки не фанерованная ДСП, следует наложить её на стенки корпуса, а не вставлять внутрь его, как на рис. 3. Это увеличит расстояние головок до краёв передней панели и предотвратит возможное выкрашивание ДСП.

Рис. 3. а – лицевая панель из фанеры; б – лицевая панель из ДСП

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

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

На магнитные системы низкочастотных и среднечастотных головок клеем БФ-2 наклеены феррит-бариевые магниты марки 2БА диаметром 74-85 мм. Такие магниты используются в головках 4 ГД-8Е, 4 ГД-36, 6 ГД-2, 6 ГД-6, 10 ГД-34 и им подобных. Основной и дополнительный магниты ориентируют таким образом, чтобы они взаимно отталкивались и склеивают друг с другом. После этого на дополнительные магниты наклеивают штампованные колпаки диаметром 100 мм (высота зависит от толщины подклеиваемого магнита), изготовленные из стали Ст. 3 толщиной 1,5 мм. Для этой пели, правда, с несколько худшим эффектом, можно использовать металлические банки из-под зелёного горошка («Глобус»).

Описанная доработка головок позволила на 15-25% повысить их номинальное звуковое давление, уменьшить коэффициент гармоник при малых и средних уровнях сигнала, улучшить переходные характеристики СЧ головок. Для улучшения демпфирования диффузоры СЧ головок пропитаны касторовым маслом.

Рис. 4. Вертикальное сечение устья экспоненциального рупора для ВЧ

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

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

По материалам из журнала «Радио» №10, 1983 год

Автор работы: Голунчиков А. г. Майский, КБ АССР

Добавить комментарий

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