ЭБОС для сабвуфера

Автор выражает большую благодарность Наилю Мухамедзянову (aka Nota Bene) за идею, материалы и техподдержку. Если бы не он, то этой АС в таком виде не существовало.

ЭБОС – электро-барометрическая обратная связь, как и ЭАОС (электро-акустическая обратная связь) являются разновидностями системы ЭМОС (электро-механическая обратная связь). Цель у этих систем одна: задействовать низкочастотный ЭДГ (электродинамический громкоговоритель) в петлю обратной связи для уменьшения линейных (АЧХ) и нелинейных (Кг) искажений в НЧ и ИНЧ диапазоне. ЭБОС основана на измерении и регулировании давления воздуха внутри АС создаваемого диффузором НЧ ЭДГ. Преимущество ЭБОС по сравнению с ЭМОС заключается в том что не надо переделывать ЭДГ, а с ЭАОС в том что перед ЭДГ нет никаких конструкций со штангами для крепления микрофона, поэтому ЭБОС получается самой дешевой и легкой для повторения.

Для чего нужна ЭМОС? Многие спорят в ее нужности утверждая что ниже 30Гц ничего музыкального нет (все что ниже верхней струны бас гитары киноспецэффект (запатентовано :-)) А. Торрес), но кто хоть раз послушал систему оснащенную ЭМОС утверждают другое, и доказательно показывают нужность воспроизведения вплоть от 5 Гц! [1]. Для этого приведена спектрограмма, см рис.1, фрагмента музыкального сигнала с высоким содержанием НЧ составляющих. (Публикация материалов из [1] и [2] с разрешения Nota Bene)

Рис. 1:

ЭБОС для сабвуфера

А также эмуляция откуда это берется см рис.2. Для этого рассмотрен спектр тестового сигнала типа Tone Burst с параметрами: частота – 50 Гц, длительность тоновой посылки – 100 мсек, период повторения – 200 мсек, этот сигнал отдаленно имитирует ударные инструменты.

Рис. 2:

ЭБОС для сабвуфера

К сожалению, не только аудиофилы и меломаны, но и “технари” забывают что кроме гармоник основных сигналов существуют еще и гармоники от огибающих сигналов. Конечно такой частоты даже при экспериментах трудно добиться так что пока лучше ограничиться заветной 20 Гц, но, если получится ниже, то это будет очень хорошо. Только нужно учесть что с понижением среза частоты на октаву, т.е. в 2 раза, нужно увеличить подводимую мощность к НЧ ЭДГ в 8 раз [4].

Как правило в системе ЭМОС используют датчики которые контролируют ускорение (аналог SPL), скорость и смещение диффузора, см рис.3. Существует ЭМОС с датчиками снимающие положение диффузора. Схемотехнически ЭМОС по положению идентична ЭМОС по смещению диффузора, различие только в самих датчиках.

Рис. 3:

ЭБОС для сабвуфера

Скорость – это результат интегрирования от ускорения, по сравнению с ускорением ее график наклоняется на 6 дБ/октава (20 дБ/декада) в сторону высоких частот. Смещение – это результат интегрирования от скорости, или второй результат от ускорения, наклон по сравнению с ускорением будет 12 дБ/декада (40 дБ/октава), см рис.4. Разброс на ВЧ показывает зависимость фазы от группового времени задержки (ГВЗ) сигнала, X1 на рис.3, включающую в себя инерционность ЭДГ и расстояние от диффузора до датчика. Графики соответствуют 0мсек, 0,1 мсек, 0,25 мсек, 0,5 мсек и 1 мсек.

Рис. 4:

ЭБОС для сабвуфера

При испытаниях барометрического датчика [3] выяснилось что он реагирует на смещение диффузора НЧ ЭДГ. Но было решено делать датчик по скорости так как в [4] указано, что ЭМОС по скорости самая устойчивая во всем рабочем (для ЭМОС) звуковом диапазоне. Чтобы получить из смещения скорость надо провести обратную процедуру интегрированию, т.е. продифференцировать сигнал с приемника смещения, в данном случае давления.

Систему ЭБОС, как впрочем и любую ЭМОС, проще реализовать в сабвуфере где частота сверху ограничена рабочей частотой сабвуфера, и как правило не превышает 150 Гц, сложнее реализовать в НЧ звене готовой АС с использованием широкополосного УМЗЧ, потому-что сигнал с бародатчика нужно ограничивать сверху чтобы стоячие волны внутри корпуса не внесли свою лепту в формировании АЧХ. Но при этом на границе ограничения при стыке сигналов прямого и с бародатчика появляется горб, к этому еще фильтр бародатчика накладывает свою ФЧХ ограничивая глубину ЭБОС. В сабвуфере, при оптимальном ЗЯ где стоячие волны маловыражены и находятся выше рабочих частот, горб проявляется от ГВЗ, но и этот горб при оптимальном расположении датчика находится выше 200 Гц, что за пределами работы сабвуфера. При рассмотрении АЧХ бародатчика в ЗЯ 20литров ЭДГ 25ГД-26Б при отключеной ЭБОС и всех корректоров рис.5 делается вывод, что частоту с датчика для конкретного корпуса АС нужно ограничить до 160 Гц. При проведении опытов и сравнении с результатом в [3] выяснилось что самый лучший корпус это куб.

Рис. 5:

ЭБОС для сабвуфера

К тому же ЭБОС (как и любые системы ЭМОС) так же как и ООС не являются системами мгновенного действия. Т.е. при приходе прямого сигнала на вход УМЗЧ компенсация с ООС поступает с задержкой, именно в этот промежуток времени, пока из ООС не пришла компенсация сигнала происходят динамические искажения. В ЭБОС эта задержка может достигать 1 мсек. Поэтому чтобы снизить заметность динамических искажений в петле ЭБОС было решено частоту приблизить к 100 Гц. Из этого делается вывод, что любая система ЭМОС должна работать с той частоты с которой начинается резкое повышение Кг НЧ ЭДГ. ЭМОС должна только компенсировать эти искажения и выравнивать АЧХ на ИНЧ. Выше этих частот делать ЭМОС нежелательно, более высокие частоты, свыше 100 Гц, лучше отдать ООС, как более быстродействующей, тем более проблем с воспроизведением этих частот как правило не бывает. Только по этой причине ЭАОС лучше ЭБОС, т.к. ГВЗ, и соответственно динамических искажений на частотах менее 100 Гц можно добиться меньше, но хорошо то что на этих частотах они почти незаметны.

Изготовление бародатчика

И качестве приемника давления взяты 2 дисковых пьезоэлемента применяемые в пьезоизлучателях. Пьезоэлементы должны быть на немагнитной латунной основе и диаметром 20-25 мм. С меньшим диаметром применять нежелательно, потому-что уменьшится чувствительность, а большим не рентабельно, т.к. они дороже а с очень большими есть вероятность увеличения Кг при больших прогибах кристалла. Пьезоэлементы обязательно нужно подбирать одной полярности, для этого его подключают к прибору и делают небольшой нажим для его прогиба и следят за показаниями прибора, при одинаковой полярности подключения прибора показания при нажиме и отпускании должны соответствовать. 2 пьезоэлемента расположеных зеркально и подключеных параллельно уменьшают внешние вибрации на корпус датчика т.к. эти помехи синфазные и будут вычитаться. В качестве пьезоэлементов взяты пьезоизлучатели отечественного производства ЗП25 диаметром 20 мм, но лучше применить импортные, к примеру HPA22D, диаметром 22 мм потому что в отечественных излучателях ОЧЕНЬ! много брака и после отбраковки импортные получаются намного дешевле. Основа за конструкцию датчика взята из [2]. Заготовку для датчика рис.6 толщиной примерно 0,2-0,3 мм надо использовать немагнитную, латунь, медь. Длина выбрана с учетом установки платы датчика 50 мм, внутренний диаметр примерно на 1 мм больше наружного диаметра пьезоэлемента + 2 мм на стык для пропаивания.

20 мм + 1 мм = 21 мм
3,14 * 21 мм = 66 мм
66 мм + 2 мм = 68 мм

Соответственно размер платы бародатчика будет 40×21 мм.

Рис. 6:

ЭБОС для сабвуфера

Торцевые стороны делят на 3 части, и на глубину 1,5 мм делают надрезы для формирования язычков, которые будут удерживать пьезоэлементы. Вдоль места стыка тоже делают разрезы и слегка разводят в стороны. После придания круглой формы на оправке разрезы друг в друга втыкают и пропаивают. В центре шва делают отверстие для выводов датчика. Затем язычки отгибают во внутрь рис.7.

Рис. 7:

ЭБОС для сабвуфера

К пьезоэлементам подпаивается провод МГТФ-0,06, пайку желательно производить по центру, точечно, без перегрева посеребрения рис.8.

Рис. 8:

ЭБОС для сабвуфера

После припаивания провода это посеребрение желательно покрыть от окисливания слоем лака или силиконового герметика. Собирают плату и проверяют ее работоспособность, затем вставляют в корпус, подпаивают корпус к экранирующей шине на плате, и закрывают с обеих сторон пьезоэлементами, которые подпаивают к отогнутым язычкам, кристаллы пьезоэлементов должны быть внутри. Если у Вас оказались кристаллы разной полярности тогда возможна установка одним во внутрь другим наружу, но это нежелательно т.к. могут быть большие электромагнитные наводки на кристалл. Вровень с выступами корпуса пьезоэлементы покрывают эластичным силиконовым герметиком, этим же герметиком заделывают щель у выводов рис.9. При глубине прорези для язычков 1,5 мм с учетом закругления на изгиб и толщины основания пьезоэлемента слой герметика будет около 1 мм.

Рис. 9:

ЭБОС для сабвуфера

Герметик не только делает внутренний объем датчика герметичным но и уменьшает резонансы самого пьезоэлемента, хотя они проявляются на частоте более 1 кГц. Готовый датчик заворачивают в 5-10 мм слой ваты не задевая торцевые места с пьезоэлементами и накрывают пористой тканью, например марлей. Для придачи формы и чтобы не развалилась вата сверху обматывают узким скотчем рис.10.

Рис. 10:

ЭБОС для сабвуфера

Датчик размещают на большей стенке корпуса АС в 4-8 см от диффузора ЭДГ, т.к. вблизи стенок, по сравнению с центральным объемом воздуха в АС, происходит торможение скоростной компоненты стоячей волны. Пьезоэлементы должны располагаться на одинаковом расстоянии от диффузора. С помощью ваты можно сгладить резкие выбросы, см рис.5, а верхнюю рабочую частоту выбрать ниже первого пика. Закрывать звукопоглатителем прямой поток с диффузора на датчик нельзя см рис.11 желтая кривая, при этом повысится неравномерность в рабочем диапазоне частот.

Рис. 11:

ЭБОС для сабвуфера

Чем меньше расстояние от диффузора до датчика тем лучше, но очень близко располагать или вставлять в окна диффзородержателя нежелательно. Если добиваться максимального КПД то корпус нужно расчитывать по оптимальному размеру для конкретного ЭДГ в ЗЯ, если КПД в расчет не брать то можно его уменьшать до разумных пределов. Схема предусилителя бародатчика приведена на рис. 12.

Рис. 12:

ЭБОС для сабвуфера

Значение резистора R1 определяется исходя из значения суммарной емкости имеющихся пьезоэлементов [2]. Постоянная времени t=R1*(C1+C2) должна соответствовать частоте конца поршневого диапазона ЭДГ (F=1/(2*Pi*t)) – ориентировочно – 600-800 Гц. Для больших ЭДГ с тяжелым диффузором возможно уменьшение верхней частоты до 300-400 Гц. С1 и С2 это и есть пьезоэлементы, С3 ограничивает полосу пропускания примерно в 1кГц, выбран так чтобы он не влиял в поршневом диапазоне, а выше уменьшал лишние шумы и резонансы пьезоэлемента.

Усилитель

Так как система по скорости имеет спад на НЧ 6 дБ/октава для его компенсации применяют входной корректор-интегратор рис.13. Для использования в АС этот интегратор работает до частот работы ЭБОС. Ниже 20 Гц нужно частоту ограничить. Для этой цели применен неидеальный интегратор на Х1. Частоту снизу ограничивают С1, R1||R2, а выше работы ЭБОС усиление равно (R2||R3)/R1.

Рис. 13:

ЭБОС для сабвуфера

На Х2 собран усилитель-корректор с бародатчика ЭБОС, по сути это полосовой фильтр 1-го порядка, для ФНЧ используется интеграторная часть фильтра R6C4, а для ФBЧ – R5C3. Без ФВЧ трудно добиться подъема на ИНЧ из-за нехватки усиления в УМЗЧ, т.к. УМЗЧ охвачен линейной ООС во всем звуковом диапазоне, ФВЧ принудительно уменьшает глубину ЭБОС на НЧ, что создает дополнительное петлевое усиление выравнивая на ИНЧ. Входной сигнал и сигнал с бародатчика вычитаются в Х3 формируя сигнал компенсации (ошибки) ЭБОС. На Х4 собран режекторный фильтр настроенный на верхнюю частоту работы бародатчика, т.е. на частоту среза ФНЧ на Х2. Этот фильтр выравнивает горб на стыке прямого сигнала и сигнала с бародатчика. Далее сигнал идет на неинвертирующий УМЗЧ типа ИНУН X5, X6 с Ку=21, схема УМЗЧ дана условно, на макете применен LM3886. Глубину регулировки ЭБОС осуществляют резистором R8, на макете к нему последовательно устанавливается дополнительный подстроечный резистор на 33-47 кОм и перед включением ставиться максимальное сопротивление. Это делается для того чтобы не испортить ЭДГ и УМЗЧ если фаза ЭДГ не совпадет, уменьшать сопротивление надо очень плавно и если возникнет возбуждение на НЧ то выключайте и поменяйте полярность ЭДГ.

На рис.14 приведены АЧХ и ФЧХ всех каскадов с включённой (верхние кривые каждого цвета) и с выключенной ЭБОС (нижние кривые).

Рис. 14:

ЭБОС для сабвуфера

Теоретический результат: если смотреть графики измерения бародатчика рис.5, то резонанс ЭДГ снизился с 55-60 Гц, в зависимости от заполнителя, до, примерно 13 Гц, соответственно частота снизилась на столько же.

А какой результат на практике? см рис.15. Замеры производились микрофоном, т.е. SPL.

Рис. 15:

ЭБОС для сабвуфера

Не обращайте внимание на всплески 50 Гц, это внешний фон улавливаемый микрофоном. Без ЭБОС спад начинался с 60 Гц, сейчас совсем другое дело, ниже 20 Гц! Но, к сожалению, чтобы достичь таких частот рабочая мощность намного упала, максимум что можно взять от этой АС это 7-8 Вт. При использовании TDA7293 10-12 Вт. Хорошо что у 25ГД-26Б пиковая мощность составляет 125 Вт. К счастью, на таких частотах амплитуда НЧ/ИНЧ составляющих в реальном музыкальном сигнала достаточно мала, как правило пик приходится на 50-60 Гц, так что потери в максимальной мощности на рабочих частотах АС будут не так велики. Ругать и пинать эту АС не надо, что Вы хотите от 25ГД, для ЭМОС нужны не такие ЭДГ, но даже с этим отличные результаты. Также произведено подключение к усилителю готовой АС с пассивными фильтрам (кроссоверами). Система ЭБОС работает устойчиво. Но чтобы добиться большой глубины ЭБОС придется настроить корректор-режектор по частоте конденсаторами C5, C6, C7, чем выше емкость тем ниже частота, и глубину режекции R12, чем меньше сопротивление тем сильнее вырезается горб. Возможно придется ставить второй режектор на частоту 450 Гц (для этой АС), т.к. на этой частоте возникает возбуждение при большой глубине. В симуляторе этого не видно потому-что эквивалент ЭДГ по SPL хорошо эмулирует только около частоты резонанса, а также он не учитывает характеристики корпуса АС, по графикам рис.15 хорошо видно как при большой глубине ЭДГ начинает повторять АЧХ бародатчика по стоячим волнам. И чтобы не делать дополнительный режектор лучше применить фильтр бародатчика более высокого порядка.. Также на макете выяснилось что с повышением глубины возникает постоянная составляющая на выходе УМЗЧ, сдвиг ЭДГ составляет до 8 мм. Эту составляющую можно убрать применив переходные конденсаторы, но лучше сделать стабилизатор нуля.

Ниже приведена другая схема, по всем параметрам эквивалент предыдущей, но в нее введена стабилизация нуля и усилитель сделан неинвертирующий, т.е. от входа до ЭДГ сигнал не инвертируется. Рис.16. Еще хочу напомнить то что изготовленные бародатчики могут иметь разную фазу, в зависимости какие попались при покупке пьезоэлементы, они могут быть подобраны, но Вы не знаете какая полярность была при изготовлении данной схемы, конечно можно перекинуть выводы АС, но это может не стыковаться с аудиофильской догмой что сигнал не должен быть инвертирован. В этом случае после бародатчика перед его корректором нужно поставить инвертор.

Рис. 16:

ЭБОС для сабвуфера

Если Вы будете использовать хорошие ЭДГ большого диаметра и чувствительностью можно опустить нижнюю частоту вплоть до 5 Гц. Для этого нужно дополнительно поднять усиление на НЧ в петле ЭБОС, проще это сделать в УМЗЧ. Измененная часть схемы Рис.13 приведена на Рис.17 в цепь ООС УМЗЧ добавлены Rдоп и Cдоп.

Рис. 17:

ЭБОС для сабвуфера

Результат без всяких регулировок и подстроек см схему Рис.13 показан на Рис.18. При этом глубина ЭБОС увеличивается.

Рис. 18:

ЭБОС для сабвуфера

При использовании этих схем в качестве широкополосного УМЗЧ в АС есть один нюанс: при увеличении глубины ЭБОС увеличивается усиление всего усилителя, что дает непредсказуемые результаты усиления после тщательной настройки. Поэтому было принято решение изменить схему [3] выделения сигнала ошибки. Измененная схема Рис.13 приведена на Рис.19.

Рис. 19:

ЭБОС для сабвуфера

Эта схема как и на Рис.16 является не инверсной, т.к. инверсия прямого сигнала происходит 2 раза, во входном интеграторе и в схеме выделения ошибки ЭБОС.

На Рис.20 показана АЧХ и ФЧХ этой схемы при разной глубине ЭБОС (на каждом цвете стоящая отдельно кривая – выключеная ЭБОС).

Рис. 20:

ЭБОС для сабвуфера

По графикам видно что изменения в высокочастотной части не происходит даже при отключенной петле ЭБОС.

Как вычислить глубину ЭБОС?

Прежде чем вычислить получившуюся глубину ЭБОС нужно определиться в какой точке петли ЭБОС производить измерения. При эмуляции проще и наглядней посмотреть SPL в точке “A” см. рис.19 и рис.20. Для этого нужно произвести 2 измерения, с замкнутой, и оптимально настроенной ЭБОС, и с разомкнутой ЭБОС, после этого сравнить измерения. Разница в результате и будет глубина ЭБОС. Если измерения были произведены в Вольтах их надо преобразовать в дБ. Увеличенное изображение этой части показано на Рис.21

Рис. 21:

ЭБОС для сабвуфера

На графике хорошо видно, что максимальная глубина ЭБОС находится на частоте 35 Гц и составляет всего 5 дБ. Оптимальная глубина должна составлять 9-16 дБ. Выше, затраты не будут оправдывать результата, а ниже нет смысла, т.к. кроме выравнивания нужно еще добиваться минимальных искажений. Если нужно только выравнивание АЧХ то проще поставить корректор Линквица.

Сделать глубокую ЭБОС, как впрочем и ЭМОС, в широком диапазоне частот очень трудно, почти невозможно. И в ЭТОМ виновата ФЧХ НЧ ЭДГ в низкочастотном диапазоне, именно в той части в которой нам нужно выровнять АЧХ, см рис.22 график фазы НЧ ЭДГ по SPL. (нижний график рис.4)

Рис. 22:

ЭБОС для сабвуфера

К этому еще добавляется расстояние бародатчика до диффузора ЭДГ на рис.22 0,2 мсек, 0,5 мсек и 1 мсек. ФЧХ УМЗЧ можно игнорировать, т.к. в этом диапазоне практически у любого УМЗЧ фаза линейна. Добиваясь большей глубины сужается диапазон частот устойчивой работы ЭБОС (ЭМОС), т.к. в любом случае фаза на краях поворачивается на 180° и появляется возбуждение, оно чаще всего возникает в области 200-800 Гц. В случае если применить фильтр НЧ в корректоре бародатчика для ограничения верхней частоты то возбуждение появляется на частоте раздела, т.к. дополнительно накладывается фаза фильтра.

Все сказанное больше относится к использованию ЭБОС в низкочастотном тракте АС, при изготовлении сабвуфера с ЭБОС все это проявлятся в меньшей степени, т.к. диапазон рабочих частот будет ограничен входным фильтром сабвуфера.

ФВЧ для устранения перегрузок в ЭМОС

Повторюсь: с понижением среза частоты на октаву, т.е. в 2 раза, нужно увеличить подводимую мощность к НЧ ЭДГ в 8 раз [4]. Хотя это видимо опечатка, надо увеличивать в 16 раз! Посмотрите внимательно на рис.23. Где черные кривые – это SPL сигнала при изменении громкости, а красные – выходное напряжение УМЗЧ с ЭМОС.

Рис. 23:

ЭБОС для сабвуфера

Предположим что с выхода УМЗЧ можно без искажений снять сигнал в 30 дБ (абсолютное значение), т.е. максимальное среднеквадратичное значение может достигать 31,6 В. На графике красная горизонтальная полоса. Все что находиться выше, область желтого цвета, перегрузка усилителя, будет сопровождаться большими искажениями. Получается, чтобы не было искажений выходное напряжение сигнала в СЧ и ВЧ диапазоне должно быть не более 8 дБ. Но при этом громкость будет мала. Какой выход из этого положения? Можно смириться с потерей низких частот при большой громкости, чтобы не испортить УМЗЧ и НЧ ЭДГ, а при малом сигнале наслаждаться полным диапазоном. Конечно НЧ при повышении громкости можно ограничить тембром НЧ. Но это не является выходом из положения, лучше, чтобы это происходило автоматически, как показано на рис.24, где при изменении громкости, уровень на выходе УМЗЧ не превышает заданный уровень. Конечно же при этом страдает SPL сигнала, но это намного лучше чем слушать хрипы.

Рис. 24:

ЭБОС для сабвуфера

Кривые показаны при использовании ФВЧ Баттерворта 4порядка. При Uвых 13 дБ, 23 дБ и 29дБ в СЧ и ВЧ диапазоне, срез фильтра соответствует 10 Гц, 20 Гц и 30 Гц. При этом НЧ по -3 дБ будет соответствовать 14 Гц, 37 Гц и 58 Гц. Можно попробовать использовать ФВЧ 2 порядка, но ФВЧ 1порядка с этой задачей не справится. АЧХ с фильтром 1 порядка показан на Рис.25. Заметьте, примерно тоже самое будет происходить при использовании тембра НЧ. Но при использовании системы ЭМОС по скорости и вводе авто-ограничения во входной интегратор хоть и будет являются ФВЧ 1 порядка, но работать будет, т.к. именно этот интегратор задает АЧХ на ИНЧ.

Рис. 25:

ЭБОС для сабвуфера

Такие ФВЧ использованы в некоторых хороших АС и сабвуферах. Но при их изготовлении можно столкнуться с трудностями, и вроде при налаженном и настроенном фильтре качество звучания может упасть. Это выражается в искажении динамики музыкального произведения. Проявиться может как в модуляции основного сигнала от перестройки ФВЧ, так и в уменьшение громкости сабвуфера при увеличении общей громкости и т.п.

Чтобы лучше понять надо сначала разобраться в работе авторегулятора уровня (АРУР) [5]. АРУР делятся на безынерционные, которые реагируют на входной сигнал мгновенно, и инерционные, время реакции, как правило, выбирают в пределах 1-5мсек. Безынерционные АРУР очень сильно искажают сигнал, поэтому не используются. По этой причине применяются только инерционные. Но кроме времени реакции у АРУР есть время восстановления, и вот к этому параметру надо подойти более ответственно, т.к. после громкого сигнала слабые начинают звучать тише, и надо их громкость восстановить так чтобы на слух не было заметно что громкость изменяется. Времени восстановления у речевых АРУР может быть ~0,3 сек, но для музыкальных фрагментов ее увеличивают до 2-4 сек. Если время восстановления выбрать 8-12 сек то это уже называется авто стабилизатор (АСТ) уровня, и его работа практически не заметна на слух.

Так как музыкальная фонограмма уже смонтирована режиссером, отпадает надобность в постоянном слежении за перегрузками в фрагменте. Исходя из того что на диске бывают паузы между треками, и некоторые треки начинаются довольно тихо, а в классике и инструментальной музыке очень часто “пиано и форте соседствуют в перемежку”, нам нужен авто стабилизатор уровня, т.е. в данной конструкции нужно НЧ сигналу подстроится под определенный диск и громкость. Получается, если прибавить громкость, АСТ быстро увеличит частоту среза ФВЧ чтобы не было большой перегрузки, а при уменьшении громкости, АСТ восстановит (снизит) частоту среза за 8-12 сек.

Кроме этого ограничение частоты нужно делать до частоты основного резонанса НЧ ЭДГ, где ГГ идет вразнос, к примеру возьмем 50 Гц, то и время реакции можно сделать для 50 Гц:

20 мсек / 4 (1/4 периода) = 5 мсек.

Меньше – нет никакого смысла, но увеличить в 4 раза можно (до 1 периода) можно, т.к. АСТ все равно отреагирует, перегрузка будет мала а заметность работы ниже. Из этого можно сделать вывод что для регулирования ФВЧ в ЭМОС нужен АСТ с параметрами: время реакции 10-20 мсек и время восстановления ~8-12 сек.

При использовании авто-ФВЧ еще нужно обратить внимание изменяется ли усиление фильтра при изменении частоты среза. Наверно никому не понравится если при увеличении общей громкости не только увеличится частота среза ФВЧ но и упадет громкость сабвуфера.

Рис. 26:

ЭБОС для сабвуфера

Это хорошо продемонстрировано на рис.26, взято из [6]. Так что надо еще выбирать схемотехнику авто-ФВЧ. Но если на изменение усиления посмотреть с другой стороны, то этот недостаток можно обратить в достоинство, использовать как тонкомпенсацию на НЧ, но для этого надо это изменение откорректировать по кривым равной громкости.

Так же авто-ФВЧ желательно применять и с корректором Линквица.

ЭАОС

Если бародатчик поместить не внутри АС, а снаружи, перед НЧ ЭДГ, то эта система будет называться ЭАОС, а бародатчик станет датчиком-микрофоном. Такая симметричная конструкция микрофона очень привлекательна для ЭАОС. Во первых, пьезоэлементы могут выдержать большое звуковое давление НЧ ЭДГ без существенных искажений. Во вторых, при грамотно исполненой симметричной конструкции вибрации на корпус датчика-микрофона будут существенно понижены, в идеале до 30дБ, так что очень хорошо виброизолировать от удерживающей микрофон штанги и передней панелью АС нет необходимости, хотя сама виброизоляция в любом случае нужна. Для удержания микрофона очень удобно применить толстостенный металлический (стальной для массы) уголок, выбранный по размеру так, чтобы в его желоб входил без внешних выступов, датчик. Датчик крепится в желоб через мягкую прокладку (резину). По этому-же желобу пропускаются соединительные провода. И сам уголок крепится через мягкую прокладку к передней панели. Хоть и конструкция получается более сложной, по сравнению с ЭБОС, но у ЭАОС есть некоторые преимущества. Можно более близко придвинуть датчик к диффузору НЧ ЭДГ, от этого уменьшится задержка в петле ЭАОС, по этой причине можно как расширить диапазон частот работы ЭАОС так и увеличить ее глубину. А так же не надо бороться со стоячими волнами внутри АС и искать подходящее место для датчика, т.е. не нужно будет использовать сложные фильтры корректора датчика.

Еще для ЭАОС нужно изменить схему предусилителя датчика-микрофона. Так как микрофон контролирует ускорение (SPL) а бародатчик – смещение диффузора, см рис.3 первой части статьи, а с выхода предусилителя датчика нужно снять скорость сигнала, то вместо дифференциатора нужно в схеме использовать интегратор. В этом случае остальная схема ЭАОС не будет отличатся от схемы ЭБОС, при условии изготовления системы по скорости.

Но у ЭБОС есть тоже преимущества, это простота реализации и можно использовать до 4 НЧ ЭДГ, но они должны находиться рядом, т.е. если 3, то расположены в углах треугольника, а если 4, то в углах квадрата. Бародатчик должен находиться между ними.

Литература:

  1. Мухамедзянов Наиль. “Вниз по лестнице, ведущей вверх… или ЭМОС в низкочастотном звене АС.”
  2. Мухамедзянов Наиль. “Как сделать барометрический датчик”
  3. Мухамедзянов Наиль. “Избранное из темы по построению ЭМОС (ЭБОС) на основе барометрического датчика” (по материалам тематической ветки “Датчик ЭМОС” на Вегалабе).
  4. Беспалов И. Пикерсгиль А. “И снова об ЭМОС” Радио 1985 №7 с.33-36.
  5. Кузнецов Э. “Прибор для оценки изменений динамики сигнала” Радио 2007 №9 с.16-19.
  6. Мухамедзянов Наиль. “Необычное использование давно забытой микросхемы.”

Автор: Лузянин Виктор Алексеевич
payalnik-ru.narod.ru
06.10.2007

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *