Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика в картинках

Компенсирующей цепочкой (компенсатором) Буше-Цобеля (дальше в статье – КЦ) называется RC-цепочка, при подключении которой параллельно RL-цепочке входное сопротивление полной цепи становится независимым от частоты:

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Условие компенсации: RC = RL = R, C = L/R2 (в единицах системы СИ)

Например, при RL = 4 Oм и L = 1 мГн получаем С = 62,5 мкФ. Во всех примерах по умолчанию будут применены эти исходные данные. Рассмотрим графики зависимости входного сопротивления полной цепи от параметров КЦ:

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Для нашего случая RL-цепочка – или отдельный динамик, или АС с фильтром, имеющая индуктивную составляющую комплексного сопротивления. Случай подключения такой нагрузки к усилителю мощности рассмотрен в статье Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?. Здесь же подробно рассмотрим подключение динамика к фильтрам низкой частоты (ФНЧ) разного порядка с КЦ и без неё. Для упрощения область механического резонанса динамика не рассматривается, а элементы фильтров не имеют сопротивлений потерь.

ФНЧ первого порядка с индуктивностью катушки 1 мГн и его АЧХ с КЦ и без неё:

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Обратите внимание, что без КЦ АЧХ имеет вид ступеньки, разница уровней которой зависит от соотношения индуктивностей фильтра и динамика. Такой вид АЧХ полезен для коррекции отдачи НЧ и ШП динамиков, у которых есть ровная СЧ-ВЧ полка выше басовой. Но без КЦ нет спада -6 дБ/октаву, поэтому настоящий первый порядок ФНЧ для динамика – индуктивность + КЦ, и никак не иначе. Кстати, для СЧ и ВЧ динамиков, у которых активное сопротивление и чувствительность выше, чем у НЧ брата, допустимо вместо RC-цепочки ставить просто резистор. Полной компенсации не будет, зато подровняется ЧХ сопротивления на частоте механического резонанса, что очень полезно. Понятно, что фильтр надо рассчитывать с его учётом.

ФНЧ Баттерворта второго порядка с индуктивностью катушки 1 мГн и ёмкостью конденсатора 30 мкФ:

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Расчёты в калькуляторах дадут в результате красную крокозябу вместо нормальной АЧХ, так как по умолчанию нагрузка считается активной! Вдогонку – такая же чумовая фазовая ЧХ и дыра на ЧХ сопротивления. Немного выручают сопротивления потерь в индуктивности и конденсаторе фильтра, уменьшая выброс. Без КЦ нереально угадать частоту среза и крутизну ската. Но на практике на КЦ экономят («и так сойдёт!»), ведь для НЧ динамика потребуется ёмкость порядка 30-120 мкФ, плюс мощный резистор. На помощь приходит ФНЧ «полторашного» порядка, в котором КЦ и конденсатор фильтра совмещены (зелёная линия – АЧХ предыдущего ФНЧ 2-го порядка с КЦ):

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Его характеристики близки к ФНЧ 2-го порядка с КЦ в полосе частот, которые надо подавить. Кроме того, ступенчатый характер АЧХ позволяет скомпенсировать подъём АЧХ НЧ динамика на средних частотах. Если ещё вспомнить о влиянии баффл-эффекта, дающего +1,5-2 дБ в диапазоне 500-1000 Гц для большинства стандартных корпусов объёмом 30-100 литров, то станет очевидно, что именно «полторашник» и есть оптимальный вариант для 50 ГДН– и 75 ГДН-. Но рассчитать его с наскока не получится, нужен симулятор в помощь, плюс надо знать индуктивность катушки динамика конкретного типа. За всё надо платить: при той же частоте среза ЧХ сопротивления «полторашника» хуже L:

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Схемы 1 и 2 – как на предыдущем рисунке. Второй вариант экономии – неполная компенсация (оранжевая линия на первом рисунке). Применяется, когда частота раздела и индуктивность динамика высокие. В таком случае расчёт фильтра ведут по сопротивлению не динамика, а резистора в КЦ, который хорошо выбрать равным сопротивлению ВЧ динамика (8 или 16 Ом). При этом увеличивается номинал катушки фильтра (а конденсатора – уменьшается):

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Напоминает «полторашник», те же полки и проблемы с ЧХ сопротивления.

Ещё способ обойтись без КЦ, похуже, – значительное увеличение индуктивности катушки фильтра:

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика - ldsound.ru

Получаем: большой расход провода, большое комплексное сопротивление катушки фильтра, увеличивающее добротность динамика, плохие АЧХ, ФЧХ и ЧХ сопротивления.

Вот такой вариант ФНЧ и стоит в S-90 без букв. Экономисты…

Автор: Николай Марков

34 комментария: Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика в картинках

  1. Марков Николай пишет:

    Полезное дополнение. Быстро найти значение корректирующей ёмкости можно так: Реально принимаем R=Rmin*1,2, C=Смкф*0,7.

    • Марков Николай пишет:

      Работает для НЧ динамиков в полосе до 1 кГц ориентировочно. На более высоких частотах вследствие влияния токов Фуко действующая индуктивность катушки уменьшится, в 1,5…2 раза для головок без медного колпачка на керне, а активное сопротивление вырастет, эта формула даст перекомпенсацию. Так, для 20ГДС-1-8 при частотах до 1,5 кГц оптимальна цепочка с номиналами 9 Ом+11мкФ, расчёт фильтра на сопротивление 8,8 Ом, а на частотах 2…6 кГц – 12 Ом+8мкФ, расчёт фильтра на 10 Ом.

  2. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    В теории красиво, на деле бессмыслица и бесполезняк.
    Ничего близко нет в реале с нарисованным цветными линиями.
    Презрение к микрофонным методам измерения с коррекцией поведения динамика по реальной ачх и рождает такие бесполезные на практике картинки .
    Думал, отдохну от вегалабовских бойцов на картонных мечах -симуляторах, с вечными спорами, чей симуль круче, ан нет…..И сюда доехало.

    • Марков Николай пишет:

      Не обижайтесь и поймите правильно: чем больше людей поймёт принципы, тем меньше вопросов мимо звука на сайте. Не заставляю никого ставить Цобеля у каждого стульчика на кухне, но прошу людей понять, что Цобель – мощный инструмент влияния на поведение АЧХ и ФЧХ фильтров (в частности, по выравниванию и резкому повышению предсказуемости результатов).

  3. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Николай, трудно с вами не согласиться, и даже скажу, что вы правы во многом. И цобель помогает фильтру получить нормальную нагрузку , нивелирующую хамское поведение динамика.
    Другое дело, по опыту скажу, с цобелем нормально звучат лишь достаточно тяжелые динамики, а быстроходам цобель скорее во вред, им хватает простой катушки. И каждый раз, когда применяю цобель, в итоге избавляюсь от него с облегчением. За исключением динамиков типа Динаудио, вот они с цобелем дружат- не разлей вода.

  4. Сергей Гудков пишет:

    вот ведь америкосы деловые всё что угодно запатентуют, соединил резистор с конденсатором последовательно запатентовал – “Цепь Цобеля” (золотая можно подумать), а припаял последовательно – “Цепь Буше” (ну серебряная, 925 не меньше), два транзистора спаял – “Транзистор Дарлингтона”, ошибся и припаял чуть по-другому – “Пара Шиклаи” (парочка твикс). Почему нет отечественных названий? Например, “Триод Лосева”, Самоговорящий прибор Попова, Светодиод Алфёрова “Алфериод”, логарифмическая величина С.Батя “дециБать”, излучатель не Хейла, а Иоффе или Алдошиной :) “Алдофон”, хватит играть по чужим правилам. У нас учёные не хуже, только скромнее, ну опубликовал умник идейку, поделился, ну выступил на конференции ну и что? А их ушлые бизнесмены скопировали идею да запатентовали под своим именем, почёт и всемирное уважение

    • Александр Р. пишет:

      Поддерживаю целиком и полностью. Увы, все так и не только в радиотехнике – америкосы пишут не “таблица Менделеева”, а “периодическая таблица”, на картах Антарктиды заменяют русские названия, а Гагарин у них – “первый советский космонавт”.

    • Аудиостроитель пишет:

      Так почему же доблестные советские учёные не могли снизойти до исследований поведения каких-то динамиков!?
      Вероятно потому, что недосуг было. Человека на Солнце отправлять срочно нужно было!
      А тут приёмников с динамиками понаделают да будут слушать вражеские голоса с музыкой ихней продажной.
      Не по ГОСТу всё это! Генетика и кибернетика – продажные девки империализма.

      • Сергей Гудков пишет:

        как там в Америке называют таблицу Менделеева это на их совести, но зачем мы сами им потакаем, используя их терминологию часто даже без перевода на русский язык, ладно не партиотично, но просто безграмотно. Усилитель SE, Push-pull, Hi-Fi, Импеданс, Терминал, Кроссовер, сейчас ещё стали говорить “ФильтрА”, (как в песне ВСВ… “мы говорим не ветры, а ветра “) да и других сферах “голкипер” “форвард” “оффсайд” “дискаунтер” “браузер” “лендкрузер” “паркинг” как-будто своего языка нет

        • Александр Ростов-на-Дону пишет:

          Да будет вам квасной патриотизм разводить.
          Вся физика основана на английской терминологии, даже формулы все – это первые буквы английских слов. Давление , скорость, температура, ускорение, высота, объём, длина, емкость, сопротивление, – почему же эти буквы оставили, а слова запретили? Да потому что в школе никто иностранного не знал и не желал знать. И талдычили а- ускорение, v- объём, с- емкость, не понимая, откуда ноги растут у символа .
          а сегодня эти же самые балбесы, но с интернетовским образованием, легко жонглируют звонкими фразочками из чужой жизни, заменяя где надо и где не надо нормальную русскую речь на собачью. Как обычно, получился крен в другую сторону. Русский со словарём, англицкий- по понятиям. Мерчендайзеры . Хотя, и на русском можно так сказать, что нормального человека стошнит от сказанного. “….я вас услышал, окей! ” Твою мать…..
          А насчет оффсайта, форварда, голкипера- не подскажете, дяденька. откуль к нам футбол пожаловал, из какой туманной страны? И как прикажете сию игру по-вашему назвать- ногомяч , что ли?

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            И последнее. Вы ж понимаете, так устроено, что русский язык впитывает, переваривает, усваивает многие новые слова, которые становятся нормой в разговоре, позже входят в словари на уже законных основаниях, а не наоборот, как было принято думать: есть словарь, есть словарная норма и не моги иначе.
            Только любое дело можно делать спокойно и без фанатизма, а можно до абсурда довести , как часто бывает.
            На этот счет есть слово из сленга электронщиков бутстреп, а по-нашему, вольтдобавка. И ежели с ихнего на наш, то получается человек, поднимающий сам себя за шнурки от ботинок. Чушь чушня, абракадабра. А скажи бутстреп и в любом конце земного шара тебя поняли.

            • Дмитрий Большаков пишет:

              Английский язык не калька с русского.Нельзя буквально переводить слова и фразы.Только адекватно подведённый перевод,адаптированный к пониманию должен иметь место быть!Так мне всегда говорила профессиональная переводчица,по совместительству подруга) Лично я ничего плохого в заимствованных словах и определениях не вижу.Лишь бы логично,к месту.А молодёжь- ну что же,там вообще правил нет в сленге.Его не удержишь в рамках!

              • Дмитрий Большаков пишет:

                Too beer or not too beer?

                • Vip Kit пишет:

                  Для нашей действительности, это всегда звучало – пить, или не пить, вот, в чем вопрос ?))

              • Александр Ростов-на-Дону пишет:

                На радио Маяк была передача, приходил профессор, лингвист, рассказывал про сленг, как он просил студентов словечки ему таскать новые, и потом стал спрашивать у ведущих, знают ли они современные выражения, типа шляпа, ну такое, от слова совсем, залипательно, го гамать(идём играть) и многое другое. Ведущие впали в полный когнитивный диссонанс, мало слишком знали они про нашу молодежь.

          • Сергей Гудков пишет:

            как по мне так раньше слова лучше были “вратарь, нападающий, защитник и.т.д” “вольтдобавка” – сразу понятна суть вещей, а не “ботинок-шнурок”. Буквы в физике и математике используются латинские и греческие, но не английские или американские. Сленг используется чтобы отделиться от стариков и показать свою продвинутость. А “формула расчёта частоты колебательно контура” – сразу всё понятно. А то ф-ла “Томсона” о чём она сразу не понятно, к тому же его именем уже назвали единицу измерения температуры Кельвин, плюс званий и титулов надавали лорд, барон. Как говорил один царь в комедии Гайдая “у меня тоже один такой был крылья изобрёл…”

          • Александр Р. пишет:

            В физике нет никакой английской терминологии, буквы формул – первые буквы латинских, а не английских слов. Великий Ньютон и тот писал по-латыни. Ныне на международных встречах ученых общий язык – немецкий.
            Английский – язык торговли и туризма, никак не науки.
            Кстати, чехи говорят именно ногомяч (nogomet) и неплохо себя чувствуют.

            • Ёшкин Кот пишет:

              А всё началось в те далёкие времена, когда к великим бриттам зашли погостить не менее великие римляне. Своего алфавита, как собственно и науки, в те времена у бриттов не было, вот и позаимствовали у пришельцев. Хотя к их фонетике сей алфавит не подходит совершенно.

              • Александр Р. пишет:

                Боюсь превратить наш техсовет в исторический, но должен поправить – великие бритты населяли остров задолго до англосаксов, говорили по кельтски и имели свои руны.

                • Ёшкин Кот пишет:

                  По хронологии согласен, по письменности есть разночтения, но я ни на чём не настаиваю.
                  Латынь для науки, руны для обрядов и заклинаний, всему своё место. :)

  5. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Вы сами не знаете, как вы близки к тому, что было в ту самую эпоху борьбы с космополитизмом или эпоху разгибания саксофонов. Фромулу Томсона-расчет частоты колебательного контура- приказано было звать формулой частоты колебательного контура. Разумеется, никакими Тиле-Смоллами чтобы и не воняло, не дай бог упомянуть. Да и знали о них видимо, единицы.
    И какой -такой Маркони, спаси-пронеси. Какой-такой Эдисон-Шмедисон. Не было никаких западных ученых, не было там науки вообще.
    А главное отличие капитализма от социализма: при капитализме один человек угнетает другого человека, при социализме – все наоборот.

    • Александр Р. пишет:

      Какой-такой Эдисон? Не тот ли жулик, что выдавал открытия Теслы и других за свои? А Маркони лучше?

  6. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Знакомый музыкант, баянист, рассказывал, что уничтожили классы музыкальных иструментов с преподаванием аккордеона, гитары, саксофона, а разрешали только балалайку, домру и гармонь. Выбирай инструмент из этих и ни в чем себе не отказывай. Остальное- вражеская пропаганда.

    • Александр Р. пишет:

      Вот это баян! Оказывается, Растропович тут балалайку пилил, и лишь за бугром виолончель увидел.

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        То классика, рояль, виолончель. Дозволено цензурой. А саксофон- фига тебе, вражья морда. И мандолины тебе не видать, домра есть, бери и играй. Наше, родное, проверенное. Без этих ваших….

        • Александр Р. пишет:

          Без. Сегодня ты играешь джаз, а завтра Родину продашь.

        • Дмитрий Большаков пишет:

          Ага… Играешь в парке на семиструнке – пожалуйста!А увидят с шестиструнной – добро пожаловать в участок…

    • Ёшкин Кот пишет:

      Ого, я что-то пропустил! Это когда же случилось такое? Неужели опять очередные завоевания молодой демократии?
      В конце периода “развитого социализма” я спокойно учился по классу фортепиано, до сих пор вспоминаю с тёплыми чувствами. У моего сокурсника папа баянист преподавал там же, другой сокурсник перевёлся с класса альта (струнного) на саксофон, и т.д.
      По моему скромному мнению, никогда в истории русского народа не было и, наиболее вероятно, уже не будет такого массового культурного подъёма, как в Советском Союзе. Все культурные завоевания, все великие исполнительские школы родом оттуда.
      Сейчас можно лишь отведать массовой культурной пошлости, которая хорошо продаётся ввиду соответствующего общего культурного уровня населения.
      Всё ИМХО.

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        вы про разливной социализм, а я про конец 40-х начало 50-х борьба с безродными космополитами и эпоха разгибания саксофонов.
        Почитайте справочники и учебники по радиотехнике, там нет зарубежных имён. Разве что Гельмгольц или Герц. Я собственно, об этом.

        • Ёшкин Кот пишет:

          Я, видимо, по каким-то другим учебникам учился.
          А разогнутый саксофон – это сопрано. :)

      • ВикВик пишет:

        Интересные беседы не в тему ведёте)).
        Об этот хорошо писал профессор Зиновьева Александр Александрович, на ютуб есть интервью и аудиокниги для ленивых.

  7. Илюха пишет:

    И при всем при этом активнейшим образом использовались электронные лампы капиталистов, а других и не было, года до 37-го европейские, а после у американов лицензию и линии закупили, лампы американские можно а саксофон низя!

  8. Stas пишет:

    Очень полезно, спасибо!

Добавить комментарий для Vip Kit Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *