Цепочка Цобеля-Буше: с чем ее едят?

Цепочкой Цобеля-Буше называются конденсатор и резистор, подключенные параллельно излучателю.

Смысл достаточно прост — конденсатор является непреодолимой преградой для тока малой частоты и коротким замыканием для высокой частоты. Будучи подключенным параллельно динамику такой конденсатор утягивает на себя высокие частоты, которые рассеиваются на резисторе. Если бы резистора не было — получился бы ФНЧ первого порядка.

Но динамик-то сам по себе — это катушка, а значит ее сопротивление току (часть импеданса) с ростом частоты растет! Вот и получается, что для усилителя динамик с подключенной цепочкой Цобеля-Буше всегда имеет одинаковый импеданс. Это особенно важно, если между усилителем и динамиком установлен какой-либо пассивный фильтр, постоянство параметров динамика определяет стабильность работы.

Казалось бы, сабвуферу, питающемуся от отдельного усилителя никакой Цобель не нужен — диапазон частот смешной, неадекватная работа в области ВЧ никого не напрягает… Но есть все-таки один момент: любой усилитель дает на выход не только основной сигнал, но и его многочисленные гармоники, амплитуда которых уменьшается пропорционально частоте. Эти гармоники могут быть даже не слышны ухом, но они есть в проводе, есть в динамике, и вся система вынуждена на них реагировать. В связи с этим для оптимизации работы неплохо бы их удалить.

Для начала я собрал цепочку Цобеля-Буше из имевшихся компонентов, номиналы которых могут быть легко рассчитаны в онлайн-калькуляторах. Получилось вот что:

Только есть в этих калькуляторах одно западло — про мощность требуемую ничего не сказано… Видите черные пятна на резисторах? Суммарная мощность резисторов 20 Вт, а с емкостью я немножко облажался, емкость получилась великовата… Ну и в общем за 15 минут пути до работы все это нагрелось так, что прожгло пол багажника :) Хорошо хоть быстро дымок почуял и звук выключил :)

Тогда я решил подойти к вопросу брутально. На фанерке смонтировал два резистора по 25 Вт, суммарным сопротивлением 4,4 Ом (примерно около заявленного импеданса саба). И еще 20 штук пленочных конденсаторов по 4,7 мкФ параллельно, получилось 94 мкФ . Хотелось поставить именно пленку, хотя электролиты никто не запрещал. Просто у меня их было много, вот и выпендрился.

Все это прикрутил прямо к корпусу саба, при необходимости цепочка легко отключается от разъемов.

Ну а дальше — время измерений! Выкопав весь свой арсенал измерительных приборов я взялся мерять все, что смог. Итак:

Сабвуфер Fli Trap 12:

R = 3,32 Ом; Z = 4 Ом; L = 1,5 – 2 мГн

Теоретические расчетные величины для цепочки:

R = 4,15 Ом ; С = 136 мкФ (считал тут)

Конечно, надо бы побольше емкость, но сколько было, потом еще допаяю, благо масштабировать конструкцию легко.

Ну и под занавес я втащил в машину осциллограф. Вот пара видео.

На первом видео звук на ГУ выключен, мы видим только собственный шум усилителя (D класса, напоминаю) + наводки. Частота этого шума — примерно 110 кГц, амплитуда около 0,2 В, что, конечно, немного для сабвуфера с его 25 В RMS. Хорошо видно, что при включении цепочки снижается амплитуда этого сигнала, а мелкие зубцы (более высокочастотные) практически уходят.

На втором видео частота 250 Гц при умеренной громкости Включение цепочки Цобеля делает основной сигнал четче, хотя по-прежнему остается собственный шум усилителя, рассмотренный ранее. Обратите внимание, что шумы по амплитуде сопоставимы с полезным сигналом. Очень грубо говоря это означает, что треть мощности сабвуфера расходуется на попытки излучения частот, которые ему излучать не дано природой.

Какие из всего этого выводы:

  1. Наращивание емкости в цепочке Цобеля позволяет двигать частоту, на которой она начинает работать.
  2. Наращивание сопротивления в цепочке Цобеля делает из нее убийцу шумов и гармоник.
  3. Для сабвуфера с частотой среза 60Гц такие прибамбасы — роскошь, и заниматься этим имеет смысл только если Вы маньяк до попаять.
  4. Усилители D-класса — редкое гуано, которое на выход выплевывает кучу артефактов, так что применять их мне кажется целесообразным исключительно для сабвуферов (тут небольшое позднее дополнение — мне удалось немного изменить топологию разводки сигнальных проводов и уменьшить наводки, равномерный синусоидальный шум на выходе должен был упасть. Однако вывода об артефактах на выходе усилителя это не отменяет).

Автор: Анатолий

14 комментариев: Цепочка Цобеля-Буше: с чем ее едят?

  1. Олег пишет:

    а можно ли расчитать такую схему на входе усилителя?

    • Аудиостроитель пишет:

      А какой смысл в Цобеле на входе уся?

      • Олег пишет:

        я имел ввиду как расчитать ФНЧ на входе усилителя маленького саба для компоколонок чтоб не городить активного(есть у меня один чертеж на двух 3 ГДШ-1-8 ), хочу собрать и послушать что оно за чудо такое

        • ZLOIVOVAN пишет:

          Саб на двух 3ГДШ -1 ??? Лучше не пробуйте…

            • Аудиостроитель пишет:

              Олег, купите лучше советские полочники в приличном состоянии. Будет намного лучше, проще и менее затратно.

              • Олег пишет:

                та есть у меня s-30 например и ещё много всяких других. не в этом дело. просто мне интересно что нибудь сделать самому и послушать. там процесс доставляет удовольствие. знаний правда не хватает и микрофона специального измерительного, поэтому делаю в основном по чертежам других людей, хотя зачастую в сети много всякого инфомусора полно

            • ZLOIVOVAN пишет:

              Непонятно как это работает и отчего снижается резонансная частота динамиков. Слишком хорошо что бы быть правдой. Если соберете – напишите о результате. Удачи!

        • Аудиостроитель пишет:

          На входе уся может быть только активный фильтр. На динамики – пассивный. Да и Цобель для саба – барские замашки.
          P.S. Срез на 130 Гц, это что за саб такой!?

      • Олег пишет:

        нужно обрезать все выше около 130 гц конденсаторами и резисторами

  2. Vip Kit пишет:

    Если полностью убрать обертоны, гармоники от основного тона, то натуральность звучания будет полностью разрушена.
    Задача Цобеля, скорее обеспечить плавное затухание обертонов пропорционально частоте, используя избирательный расчет номинала R и C.
    Конденсаторы, на 2 и 4 фото, если не ошибаюсь – керамические.

    • Аудиостроитель пишет:

      Дело не в обрезании гармоник. Их фильтрацией убрать не получится. Цепочка Цобеля призвана облегчить работу фильтра.

  3. Марков Николай пишет:

    Динамику саба при его индуктивности – до лампочки 110 кГц. Усилителю класса Д несущественно выравнивание сопротивления нагрузки, там совершенно другие процессы, чем в классах А, В, АВ. Если уж что-то чистить, то поставьте сразу после выходов усилка Д-класса катушки на оба провода, где-то по 0,5 мГн проводом диаметром 1,5…2 мм ( номинал индуктивности для саба!), а потом уже можно и Цобеля повесить, плюс плёночника на 22мкФ. Помехи по проводам меньше бегать будут, и гармоники высших порядков уйдут, но ухудшится демпфирование… А так статья – слегка мимо…

Добавить комментарий

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