35 АС-018М – взгляд из середины в Мультисиме

Для начала посмотрим АЧХ полосовых фильтров и приблизительную суммарную АЧХ фильтров (по напряжению) родной схемы 35 АС-108 “Амфитон”:

35 АС-018М - взгляд из середины в Мультисиме

Достаточно стандартная картина с завышенным уровнем СЧ, которую усугубит баффл-эффект (+1,5…2 дБ на отрезке 400…1000 Гц). Заметьте, что на частотах раздела 700 и 4000 Гц (по напряжению, не по звуковому давлению) добавка уровня – максимальных +6 дБ, словно фильтр изначально разрабатывали в программе типа Мультисима :-).

А теперь… «Убедительно рекомендуем убрать ВАШИХ детей от НАШИХ голубых экранов…» (С)

Картинка для рисунка 4 из статьи:

35 АС-018М - взгляд из середины в Мультисиме

Есть от чего измениться звучанию! Добавляем влияние баффл-эффекта и получаем двугорбого верблюда с максимумами на 400 и 5000 Гц. СЧ динамик работает от частоты резонанса в боксе (~220 Гц) без фильтрации оной, в традициях автора.

Ладно. Переходим к анализу абстрактной АС, у которой все динамики по 8 Ом. Для удобства изменим чувствительности НЧ и ВЧ динамиков так, чтобы не трогать номиналы делителей. Картинка, соответствующая рисунку 5:

35 АС-018М - взгляд из середины в Мультисиме

В основных чертах напоминает предыдущий рисунок. Объединяем реактивные элементы НЧ и СЧ звеньев, получаем схему рис.6 и результат от Мультисима:

35 АС-018М - взгляд из середины в Мультисиме

Фильтры НЧ и СЧ полос из чебышёвских второго порядка стали мягче первого. Ничего не изменилось? Объединяем реактивные элементы СЧ и ВЧ звеньев, получаем рис.7 и соответствующий ему результат (суммарная – фиолетовая кривая):

35 АС-018М - взгляд из середины в Мультисиме

Опять ничего не поменялось?

Хотя АС у нас абстрактная, схемы замещения подставлены реальные от 75ГДН-1-8 и 20ГДС-1-8. Индуктивность звуковой катушки у первой очень значительна, она вносит большой сдвиг фазы тока, протекающего через неё. Потому посмотрим ФЧХ токов в НЧ и в СЧ динамиках:

35 АС-018М - взгляд из середины в Мультисиме

Разница фаз стабильно 120° от 300 до 900 Гц, следовательно, на нижнем разделе и рядом добавка будет до +4 дБ (примерно – оранжевая точечная кривая на предыдущем рисунке).

Вот для получения последней очччень неплохой суммарной АЧХ фильтров и затевался весь сыр-бор. Для этого автору пришлось скрыть тот факт, что схемы на рис.5, рис.6 и рис.7 работают совершенно по-разному, и ни о каком «дружественном поглощении» одной части схемы другой частью говорить не приходится. Это вообще различные схемы.

Что мы имеем хорошего от схемы на рис.7, кроме отличной АЧХ? Отличные ФЧХ полос и ЧХ сопротивления АС в целом, и всего две катушки на три полосы фильтра. Неплохо! А что тогда не так?

Пока АС абстрактная – ничего. Можно хоть патент получать. Но, как только переходим к практике, схему приходится списывать со счетов. Поясню почему.

Первое. Полоса СЧ звена по уровню -3 дБ (относительно уровня на частоте 2 кГц, центр полосы) составляет 400…8000 Гц, а по уровню -6 дБ – соответственно 150…15000 Гц. Найдите мне СЧ динамик, имеющий в таком диапазоне ровную АЧХ.

Второе. Из-за особенностей схемы СЧ динамик будет вынужден работать на частоте своего механического резонанса, что резко увеличивает все виды искажений на ровном месте. Происходит это потому, что крутизна ската СЧ фильтра в сторону НЧ меньше, чем 6 дБ/октаву, он слабее первого порядка. Та же проблема в ВЧ звене частично решена присутствием конденсатора С5 на рис.7.

Третье. Поскольку большинство СЧ динамиков выше 8 кГц излучают слабо, уровень ВЧ получается заниженным (что уже отмечали любители, повторявшие конструкции на последовательных фильтрах). А попытка выровнять ВЧ полку или увеличить отдачу на ВЧ (в рамках последовательного фильтра) оборачивается недопустимо малым затуханием на частоте резонанса (2…3 кГц) обычных ВЧ динамиков (см. Второе). По-нашему, нужен ВЧ динамик с очень низкой резонансной частотой.

Четвёртое.  При попытке внедрения в схему НЧ динамика на 4 Ом первая и вторая проблемы усугубляются, а изменения номиналов не помогают.

Пятое, и очень важное. Изменить частоты раздела или откорректировать АЧХ одной полосы так, чтобы не испортить соседнюю – просто нереально, даже имея в распоряжении симулятор. А для живых динамиков это необходимо.

Шестое. Рассчитать и на ходу подстроить схему параллельного фильтра первого порядка (с реальными динамиками) – раз в 10 проще. А характеристики последнего – такие же или лучше, в сравнении со схемой на рис.7 (за исключением ВЧ звена, где проблема с подавлением резонансной частоты ВЧ головки будет та же).

Общий вывод. Полученная красивая компактная схема с отличными (на первый взгляд) характеристиками, изображённая на рис.7, практического интереса не представляет. Переходные схемы (рис.4 – рис.6) также малопригодны для практического применения, поскольку содержат в себе хотя бы одну из перечисленных выше (№№1, 2, 4, 5) проблем.

Автор: Николай

8 комментариев: 35 АС-018М – взгляд из середины в Мультисиме

  1. Игорь пишет:

    Красивые картинки.Пытался провести хоть какие-то “параллели” между тем, что получилось в реальной итоговой ачх и той что насчитал в этой статье Мультисим.Мой вариант по схемотехнике рис.6.Я даже их хотел увидеть,но увы.Прикинул на пальцах теоретическую децибельную диктатуру фильта ввиде мощности выделяемой на сопротивлениях динамиков и опять попытался найти что-то общее..Всплеск до 6 дб по напряжению-не шутки.Не заметить не возможно! И опять мимо.Не чью сторону не защищаю,но всё это выглядит странно.

    • Марков Николай пишет:

      Пару моментов стоит уточнить.
      1. Рис.6 – для абстрактной АС с тремя динамиками по 8 Ом. У Вас, скорее всего, набор сопротивлений другой. Заметьте, что и чувствительности динамиков нестандартны. Кстати, отдача СЧ динамика кругом принята 90дБ/Вт. А какие у Вас динамики стоят?
      2. Кривые показывают приблизительную АЧХ фильтров по напряжению, не по звуковому давлению.
      3. Резонансная частота ВЧ головки принята 3,5 кГц, она 8 Ом, на резонансе задал 16 Ом. Поменять эти параметры – изменится АЧХ ВЧ фильтра на срезе.
      4. Основная проблема фильтра – работа СЧ в режиме ШП. Ни 20ГДС, ни 30ГДС, ни Альфард ЕТР1300 сюда не подходят. Впрочем, об этом написано в статье.
      5. Суммарная АЧХ по напряжению – сильно приблизительная, предполагает идеальное размещение динамиков по глубине и не учитывает собственные ФЧХ динамиков. На НЧ/СЧ я пытаюсь уменьшить ошибку, анализируя разницу фаз токов в НЧ и СЧ динамиках. На СЧ/ВЧ такое не прокатит, поскольку влияние смещения по глубине на разницу фаз становится доминирующим. Если же на частоте раздела СЧ/ВЧ получится реальная разница фаз 90 градусов, вместо +6 ожидаем +3дБ, к примеру. О неправильной фазировке молчу.
      Как видите, от абстракции до практики есть некая марафонская дистанция.
      Статья в основном писалась для проверки возможности экономии деталей способом “дружественного поглощения”. Результат – отрицательный. Схемы до и после превращений имеют очень разные характеристики.

      • Игорь пишет:

        В комментариях под статьёй Ниваги,по которой писалась эта статья,есть конкретика моего исполнения.

        • Марков Николай пишет:

          Да, простите, завтыкал.
          А “реношник” как раз всю полосу и потянет!

  2. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Для меня любая схема фильтров от другого автора нуждается в проверке микрофоном и на слух. И неважно, какой крутой программой работал автор, если результат оказывается негодным. Поэтому все важные рекомендации и точные номиналы деталей- ровно до первого появления картинки на экране .
    Битва на симуляторах -дело хорошее. Ещё бы помнить, для чего оно всё затеяно.

  3. Марков Николай пишет:

    На 120% согласен.
    Игорю: сильно сомневает ровная АЧХ от 10 до 20 кГц.

  4. Игорь пишет:

    У меня есть отдельно снятые ачх “реношника” и 6гдв7 без фильтров ,сняты в законченной инсталяции при прочих равных.Но это позже.На днях скину.
    Всё что выше 15.5кгц я абсолютно не слышу, будь там что угодно,мне не интересно что там слышат летучие мыши :)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *