АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках

Важнейший показатель качества акустических систем — их способность воспроизводить без искажений весь динамический диапазон реальных музыкальных сигналов. Количественная его оценка — максимальный уровень развиваемого АС звукового давления:

maxSPL=S+10lgP/P0

где:
S — характеристическая чувствительность, дБ/Вт/м;
P — кратковременная (музыкальная) мощность, Вт;
Р0 — 1 Вт).

У широко распространённой AC 35 АС-012 значение указанного параметра достигает 105, а у 100 АС-003 — 109 дБ, при одинаковой характеристической чувствительности — 86 дБ/Вт/м. Для высококачественных зарубежных АС эта величина не менее 107 – 109 дБ.

Известно, что эмоциональное воздействие музыки, звучащей в концертных залах, намного сильнее, чем той же музыкальной программы, воспроизведённой бытовой АС в домашних условиях. По нашему мнению, это связано, прежде всего, с тем, что динамический диапазон и максимальный уровень звукового давления, обеспечиваемый бытовыми АС, заметно хуже, чем аналогичные показатели музыкальных инструментов, звучащих в концертных залах.

Существующие рекомендации по выбору мощности электроакустических устройств не позволяют получить динамический диапазон, требуемый для высококачественного звуковоспроизведения. Так пиковые уровни звукового давления, создаваемого в первых рядах концертного зала такими источниками естественного звучания, как рояль и оркестр из 18 музыкантов, равны соответственно 103 и 112 дБ.

А это значит, что при воспроизведении звучания названных выше музыкальных источников в помещениях объёмом 50 и 100 м3 акустическая мощность составит соответственно в первом случае 0,073 и 0,577 Вт, а во втором — 0,114 и 0,905 Вт.

Поскольку коэффициент полезного действия современных АС не превышает 0,2%, для создания указанных значений акустической мощности к АС следует подвести электрическую мощность опять же соответственно 37 и 288 Вт, и 57 и 452 Вт. Отсюда следует однозначный вывод — наиболее распространённые бытовые АС (35 АС-012 и т.п.) не способны обеспечить пиковые уровни звукового давления даже скромного по составу оркестра, вследствие этого и динамический диапазон, поскольку предельно допустимые уровни шума 30 – 45 дБ в жилых комнатах и концертных залах совпадают. В результате приходится либо мириться с ограничением пиков, сопровождающимся характерными нелинейными и динамическими искажениями, либо снижать средний уровень громкости, что из-за особенностей слуха также нарушает субъективное восприятие реальной музыкальной программы.

Из сказанного следует, что для обеспечения высокой верности воспроизведения необходимо использовать АС с расширенным динамическим диапазоном. В настоящее время желательность развиваемого АС максимального уровня звукового давления 108 – 109 дБ/Вт/м является технически и экономически оправданной.

Для его достижения на базе головок с характеристической чувствительностью 86 дБ/Вт/м необходимо создание АС с кратковременной мощностью порядка 300 Вт.

Более дешёвым и простым путём реализации этого требования было бы использование головок с характеристической чувствительностью 92 – 94 дБ/Вт/м, что и делается за рубежом, но у нас такие головки практически не выпускаются.

Необходимо подчеркнуть, что столь высокие уровни мощности АС и соответственно усилителей ЗЧ необходимы не для увеличения среднего уровня громкости, а для обеспечения неискажённого воспроизведения пиков записанных программ. Ссылки некоторых противников мощных АС и УМЗЧ на санитарные нормы, ограничивающие из-за возникновения болевых ощущений уровень звукового давления значением 100 дБ, некорректны, ибо они относятся к шуму, а не к музыке. Воздействие же музыкального сигнала принципиально отличается от воздействия шума из-за интегрального свойства слуха. В музыкальных программах пики звукового давления 104 – 109 дБ болевых ощущений не вызывают.

Наш опыт длительной эксплуатации в жилой комнате объёмом 100 м3 АС с высоким средним звуковым давлением 0,45 Па при подводимой мощности до 100 – 120 Вт на канал свидетельствует, что никаких болевых ощущений у кого-либо из слушателей не наблюдалось. Вместе с тем все они без исключения и, особенно, люди с профессиональным развитым слухом отмечали высокую верность звучания, в первую очередь, за счёт верной передачи динамического диапазона музыкальных программ.

Зарубежный опыт конструирования высококачественных электроакустических устройств показывает, что предназначенные для них бытовые усилители имеют выходную мощность от 2х100 Вт до 2х200 Вт и более, что хорошо согласуется с приведённым выше расчётом. У нас также наблюдается устойчивая тенденция к росту мощности высококачественных усилителей: от 2х25 Вт («Одиссей-001-стерео» — 70-е годы) до 2х100 Вт («Корвет-УМ-048-стерео» — конец 80-х). Причём для «Корвета-УМ-048-стерео» завод рекомендует использовать АС с паспортной мощностью не менее 100 Вт на канал.

С учётом приведённых выше соображений нами была сконструирована АС с следующими техническими характеристиками:

Диапазон воспроизводимых частот при неравномерности АЧХ ±2 дБ: 25 – 20000 Гц
Характеристическая чувствительность: 89 дБ/Вт/м
Паспортная мощность: 150 Вт
Номинальная мощность: 75 Вт
Суммарный коэффициент гармоник: 1,6 %

Принципиальная схема АС представлена на рис.1:

АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках

В качестве НЧ излучателей выбраны две головки 75 ГДН-3-8. Для согласования АС с усилителем сопротивление каждой из параллельно включённых головок должно быть 8 Ом. Функции СЧ излучателей выполняют две головки 20 ГДС-1-4. Эти головки выпускаются с активным сопротивлением 4 и 8 Ом. Для нашей АС более предпочтительными с позиций согласования отдачи НЧ и СЧ звеньев были бы две последовательно соединённые четырёхтомные головки. Однако поскольку их нет в широкой продаже, нами были выбраны параллельно включённые восьмиомные головки с последовательным резистором в схеме разделительного фильтра для выравнивания отдачи относительно НЧ звена.

В ВЧ звене работают две головки 6 ГДВ-4-8, включённые последовательно. Они эффективно воспроизводят высшие звуковые частоты, начиная с 3000 – 3500 Гц, что упрощает их согласование с СЧ излучателями.

Наиболее эффективное демпфирование и снижение искажений излучателей НЧ достигается при охвате комплекса АС-УМЗЧ электромеханической обратной связью (ЭМОС). В связи с этим параметры разделительных фильтров АС (см. рис. 1) выбирались не только из соображений надлежащего выделения полос, но и с учётом их влияния на действие ЭМОС (ёмкости конденсаторов C1+СЗ, включение резистора R1). Дополнительно снизить искажения позволяют сдвоенные НЧ излучатели. Такой способ можно рекомендовать как усовершенствование предложенной конструкции АС, особенно если введение ЭМОС затруднено.

АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках

Корпус АС (рис. 2) изготовлен из древесностружечной плиты толщиной 18 мм, на которую наклеен с наружной стороны слой фанеры толщиной 5 – 6 мм. Передняя панель (а) и задняя стенка (б) — съёмные и крепятся к вертикальным брускам, закреплённым по периметру боковых стенок (в) и (г) корпуса с помощью шурупов. К горизонтальным брускам крепят крышку (д) и дно (е) корпуса. Передняя панель АС изготовлена из склеенных друг с другом столярным, казеиновым либо эпоксидным клеем трёх слоёв фанеры толщиной 9 мм. Все головки установлены с наружной стороны панели, под их фланцы стамеской выбраны необходимые углубления. На установочные места нанесены слои пластилина, после чего головки закреплены шурупами.

На внутренней стороне задней стенки размещены платы с элементами разделительных фильтров, разъем для подключения АС к усилителю, а также согласующие резисторы R2 и R4, движки которых выведены под шлиц на наружную сторону.

Катушки фильтров намотаны на каркасах из изоляционного материала. Диаметр каркаса катушки L1 — 50, а остальных — 18 мм, длина намотки — соответственно 27,5 и 25 мм. Катушка L1 содержит 140 витков провода ПЭВ-2 1,71; L2 — 176, a L4 — 145 витков провода ПЭВ-2 1,0. Катушка L3 состоит из 295 витков провода ПЭВ-2 0,64. Конденсаторы разделительных фильтров МБГО-2 и К42-11 (можно и К73-11). В описываемой АС предусмотрено акустическое демпфирование НЧ и СЧ излучателей. Для демпфирования НЧ излучателей применена панель акустического сопротивления (ПАС), установленная в фазоинверторе. Туннель образован П-образной подставкой под АС и полом. ПАС изготавливают из фанеры, гетинакса или пластмассы толщиной 10 мм (рис. 2). Одну из поверхностей панели смазывают клеем «Момент» и с натяжением приклеивают к ней ткань (подойдёт неоднократно стираный батист или упаковочная ткань). ПАС крепят снаружи ко дну ящика шурупами тканью вовнутрь. Головки СЧ звена демпфированы в соответствии с рекомендациями. На рис. 3 представлена характеристика АС по модулю полного сопротивления для оптимального типа ткани.

АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках

Все внутренние поверхности ящика, за исключением передней панели и окна под ПАС в основании АС, оклеены звукопоглощающим материалом (войлоком, поролоном) толщиной 15 – 18 мм. СЧ головки изолированы от общего объёма АС боксами из фанеры толщиной 6 – 8 мм. Для этой цели подойдут и алюминиевые миски с вырезанными в них отверстиями под магнитную систему. Щель между магнитной системой и краями отверстия нужно замазать пластилином. В том и другом случае бокс заполняется неплотно уложенной ватой.

Переднюю панель закрывают деревянной рамкой, с натянутой на неё лёгкой (звукопроницаемой) тканью темных тонов. Рамка изготовлена из брусков сечением 20х25х31 мм. Наружные её размеры — 999х496 мм. По углам к ней прикреплены четыре штифта диаметром 4 и длиной 22 мм, которые входят в подпружиненные гнезда на передней панели корпуса АС (на рисунке не показаны).

Авторы: И. Беспалов, А. Пикерсгиль (журнал “Радио” № 12, 1989 год)


Фото с интернета данных АС, прислал Юрий:

34 комментария: АС с расширенным динамическим диапазоном на парных динамиках

  1. Марков Николай пишет:

    ПАС в данном случае демпфирует ФИ, а не НЧ головки. Диаграмма направленности по горизонтали будет очень узкая и на СЧ, и на ВЧ. При регулировке уровней в СЧ-ВЧ полосах будут меняться АЧХ и ФЧХ соответственных полос. В СЧ звене напрашиваются 2 шт. 16-Омных динамиков (R2 тогда лишний). +/-2дБ – очень смелая заявка для этого набора динамиков. Понравились алюминиевые миски и отсутствие распорок/стяжек для уменьшения амплитуд колебания довольно больших стенок и косых пластин для уменьшения стояков (грустная шутка). Немного сырая конструкция.

    • Инженер пишет:

      да-а-аа .Попробовал представить диафрагму направленности одной колонки,за тем наложил ее на диафрагму направленности(по ВЧ) другой…
      Замучаешься место для прослушивания подбирать.

      • Марков Николай пишет:

        Для Инженера* прикидывал диаграммы направленности для двух излучателей для разных К=лямбда/( расстояние между динамиками). Получилась приблизительная формула : ширина основного лепестка по уровню -3дБ равна 30°/К. Для данной конструкции ширина ДН на 3кГц, рассчитанная для СЧ динамиков, равна 15°, а на 10 кГц, для ВЧ динамиков, равна… 4,3°!!!
        Всем хорошей интерференции!

  2. Vip Kit пишет:

    Самое интересное, что в оценке ,,правильного звучания” – сколько людей обсуждает, столько мнений разных. В итоге – банальное, ,,уши у Всех разные” и на вкус и цвет…)))
    Понятно, что параметров влияющих на звук десятки.
    Один из них – тональный баланс ,формирует общий регистр звучания.
    В подавляющем большинстве АС имеют завышенный общий звуковой регистр звучания.
    Происходит так, по той причине, что обертоны звучат с не пропорциональным затуханием к основному звуковому тону, как, когда слушаешь в ,,живую”.
    Да, ещё чувствительность человеческого слуха к диапазону от 500 до 5000 Гц
    повышенная. А, Вы гляньте
    АЧХ даже хороших динамиков, на этот диапазон
    приходится повышенная отдача.

  3. LDS пишет:

    Добавил фото готовых АС, немного напоминает 50 АС-5: https://ldsound.info/50-as-5-radiotehnika/

  4. А.Р. пишет:

    Вопреки авторам, их АС воспроизводит шум гораздо лучше музыки.

  5. читатель пишет:

    Дмитрий, а можно (если известно конечно) указывать откуда взят материал? т.е. не только авторов, а ещё из какого номера журнала и за какой год. Доступных динамиков раньше было так мало, что все колонки были близнецы. Для расширения диаграммы пришлось бы усложнять конструкцию, несколько СЧ гармошкой как в мониторах Beag. Ещё что неудобно в таких конструкциях большая масса и габариты

  6. Александр Бокарёв пишет:

    На закате советского строя с одной стороны началось оживление темы аудио, в связи с перестройкой, и журнала в том числе, ушло снобство, высокомерие и причастность к некой секте узкоизбранных. С другой стороны, что можно было сочинить в те нищие годы, кроме жалкой кучки кирзовых динов с помойки с именем Юный техник.
    Вот и эта акустика, при всем поклонении двум одесским гениям, прпдстасляет из себя жалкую попытку сделать из дерьма дворец.
    К фильтрам трудно прибодаться, но в целом серятина.

    • ZUMER пишет:

      на безрыбье и рак рыба …. ! а вообще это сильно выделялось на фоне совкового “разнообразия” и тотального дефффицита ! сейчас на этом “металлоломе” при знаниях терпении и импорт. запчастей ))) можно сварганить неплохие АС … ДЛЯ СЕБЯ !! т.к. я думаю никто не оценит затрат ВРЕМЕНИ и средств ((( . Многие довольствуются китайским как дешевым так и не очень БАРАХЛОМ !! зато красивым ))) ды и европейский секонхенд валит напрочь все задумки и активность молодых энтузиастов, а старикам уже что-то доказывать в этой жизни ВЛОМ, КОНКУРЕНЦИЯ мать её !! а моё мнение всё от БЕДНОСТИ населения … ух ВСЁ )))

  7. ZLOIVOVAN пишет:

    Вопрос только один – сколько это весит?

  8. ZUMER пишет:

    Вес: 42 кг +++ судя по 50 АС-5 “Radiotehnika” я думаю 52 кг ,1 шт!! ХОРОШЕГО ЧЕЛОВЕКА (АС) должно быть много … ))) Это же не проф. АС которую нужно постоянно демонтировать и устанавливать на разных объектах … По мне нормальный вес.

  9. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    басовики оставить, лишние средники и пищалы- за борт. Получится таки очень даже себе колонка.

    • ZUMER пишет:

      КАТЕГОРИЧНО НЕ СОГЛАСЕН !! за СЧ и ВЧ … да у СЧ только использовать железо – диффузор с бум.
      гофром, катушка и паук (центрирующая шайба) МЕНЯЕМ НА ИМПОРТНОЕ или заказное, делаем пулю …. А вот ВЧ ОТЛИЧНЫЕ именно 6 гд 13 (аналог) только ПОСЛЕ доработки: разбираем ВСЁ на части, сверлим керно, на торец клеим кольцо из фетра, доклеиваем второй магнит (на отталкивание), добавляем точённую из бука, дуба, акации – камеру полусферой по внутреннему диаметру ДО КЛЕЕННОГО магнита, берём иглу от большого шприца определённого диаметра изготавливаем высечку и делаем 6…8 отверстий по краю картонного кольца прокладки – чем самым снижаем резонансную частоту, покупаем эпоксидку мешаем с отвердителем и разбавляем 1:1 или более с растворителем 667 или другим и беличьей кисточкой аккуратно покрываем бумажную катушку с обеих сторон т.е. и медь тоже в 2-3 слоя с периодом в час (важно следить чтоб не очень толсто было – должен получиться тооооненький слой затвердевшей эпоксидки) – тем самым увеличиваем ном. мощность в двое А МАКСИМАЛКУ РАЗ В 5, отверстие в керне и всё остальное внутреннее пространство образованное доп. магнитом и деревянной полусферой заполняем глазной стерильной мелкодисперсной ватой ….. ))) ВСЁ собираем обратно !!! иии ВУАЛЯ вч от 2000 до 25000 гц не горит от ручки ВЧ на усилке ))) не сыпит от верхней середины чуйка 95 … ДА И ЧЕСНО, ЗВУЧИТ НА МНОГО ЛУЧШЕ МНОГИХ ВЧ до 100$$$ и более !!! БЕРИТЕ, ДЕЛЮСЬ БЕЗВОЗДМЕЗДНО ))) … мультик вспомнил

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        к сожалению, не могу воспользоваться вашими советами, не занимаюсь хирургией динамиков на дому. Мне проще найти нужный готовый и применять его потом уверенно.

        • ZUMER пишет:

          ДАК это не только для вас !! Это опыт молодости от безисходности … Ну и конечно, есть деньги нужно купить !! А то что хирургия, это точно. )))

        • ZUMER пишет:

          … могу добавить к “хирургии” – при нанесении эпоксидки катушку располагают перпендикулярно столу и наносится так что бы ни в коем случае не попало на саму мембрану а лучше карандашом очертить границу нанесения примерно отступив 1 мм … ОЧЕНЬ ВАЖНО !!!

  10. ЕВГЕНИЙ пишет:

    Сколько же всякой всячины напихали в АС, индуктивности, емкости, дешманские динамики, да ещё в двойне, верить что этот гербарий может испускать из своего нутра музыку, может только глухой, сами подумайте какая каша набодяжется в это хламе, смотрю на схему и ушам больно.

    • Инженер пишет:

      Дешманские динамики во всех западных новоделах(корзины -штампованное железо) Пластиковые доффузоры порождают такой же пластиковый звук, А уж корпуса из бумаги…Верх экономии на звуке.+ электролиты в фильтрах,+ катушки на сердечниках(вроде как меньше сопротивление,а на самом деле экономия меди при намотке тонким проводом. И где в СССР экономили на колонках?( Я про 1-й,0-й классы) Другой вопрос-распорядились этим..эээ. Короче- почти никак. Почти со всеми колонками.

      • игорь пишет:

        Полипропиленовые (пластиковые) диффузоры грамотно сделанные звучат замечательно (бумажные имеют “колючий”звук) также у них стабильные характеристики одинаковый резонанс, на фото динамик на базе 30 гд-1 диффузор- полипропилен изготовитель “Пластполимер”.

  11. Марков Николай пишет:

    Разве были 75ГДН-3 с сопротивлением 8 Ом?

    • ldsound пишет:

      Скорее всего Николай таких не было. 4 Ом все знают, у самого были новые из ремкомплекта. А вот на 8 Ом наверное не было. Это как 25ГДН-3-8 https://ldsound.info/25-gdn-3-8-15-gd-14/ там даже намоточные данные катушки есть, но в живую никто не видел.

    • Владимир пишет:

      Были, я целый год грезил и искал, нашел чисто случайно, в Старом Осколе, по этому и решился, хорошо рядом была столярка, все материалы, станки и пресс под рукой, ящики собрал быстро и без проблем, действительно звучание отличное, вот пробыли у меня не долго, пошли трудные 90 е годы и пришлось продать, хоть и цену я заломил, но тот кто их слушал, согласен был и на большую, конечно сейчас жалею, даже были винтажные Yamaha и те не дотягивали до того звучания….

  12. Stanislav пишет:

    А в реальности,наяву кто слышал звучание этой системы?

    • Onzhe пишет:

      22.09.23 у меня эта схема использована в моих АС,корпус и динамики не со схемы!Звук просто крутейший,чувствительность запредельная-РЕАЛЬНО!!!.Слушаю от “кумир у-001″Из НЧ только 75гдн,но немного переделал поменяв купол на более облегченный.
      Как по мне весь “секрет” в переплюсовке СЧ и правильное обрезание частот

  13. Роман Андреевич пишет:

    Доработанная выше приведенная АС до “ума”!!! середина Hertz DSK 130, по 4 головки на частоту, но 2 корпуса, для регулировка направленности звука.

  14. Роман пишет:

    Собрал по схеме.Из нч 75 гдн.ВЧ шелк,СЧ пока только гдш.Но звук реально крут.За частоту не знаю сколько имеется.Но точно знаю чувствительность на высоте,а инструменты все лежат на одной “полке”
    Какой яркий звук!!!!!!!!!!
    Играют от всего круто(А,В,D)
    прослушиваемость вообще на высоте
    В жизне ничего лучше не слышал
    Сейчас только занимаюсь усовершенствованием схемы(конденсаторы,подбором динамиков и.т.д)Корпусне суцельный кстати

    • ldsound пишет:

      Не покажите фото?

    • Onzhe пишет:

      Да согласен!Все инструменты на одной полке!Использоал схему,но корпус не делал,все динамики в отдельном корпусе,звук и чувствительность просто круто!
      Но СЧ и ВЧ,импортные.С СЧ пришлось помучатся импортные чувствительные.Положение сопротивления R2 почти на на “всю”.
      Общее сопротивление АС 5,3 Ом,выйшло,(10 ГДШ играют тише 4 Ом ) )))))).Отказался от колонок к пк,эти рулят и на минимальной громкости от Кумира У-001
      А вообще очень рекомендую данную схему,музыка в наушниках,стала звучать вообще “никак”,после прослушки все играет как-то плохо и у всех)))))Человек на днях JBL АС мне хвастался почти за 7000$,когда прослушал у меня был явно растроен)))

      • Сергей Гудков пишет:

        “Но СЧ и ВЧ,импортные” – вот это самая интересная деталь

        • Onzhe пишет:

          ВЧ и СЧ точнее по 1-му импортному и по 1-му СССР (6гдш с “Весны” касетника) и 3гд-(еще что-то…) 8 Ом Импорт ВЧ шелк(самые дешевые из профф.50$) и СЧ за 30$ 4 дюйма.Никак не докуплю ещё по паре,для синхроности.Но звук уже норм.Имеются 4а – 28 ,(это я их для сравнения использовал,при настройке СЧ)В общем остаюсь все еще доволен результатом.
          Кстати проверяйте емкость(мкф) перед установкой в схему

Добавить комментарий для ZUMER Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *