2 25 3i 0 SO 63 50

iOO iSS (60 20O ч

ТеАвтща I

не частот ниже 250 Гц показана на рис.1 (кривая 1). Измерения проводились в "ближнем поле" с использованием микрофона МКЭ-3 с неравномерностью собственной АЧХ ±0,5 дБ в диапазоне частот 20-700 Гц. Из графика видно, что АЧХ АС имеет крутой спад ниже 70 Гц, минимумы на частоте 100 Гц (около 4-5 дБ) и в области частот 180-250 Гц (около 3-4 дБ).

Анализ конструкции АС "Симфония" показал, что отдельный объем в нижней части корпуса с двумя отверстиями диаме-фами 23 и 31 мм в горизонталной перегородке, часто ошибочно принимаемый за консфукцию фазоинвертора (ФИ), на самом деле является низкодобротиым двухчастотиым режекторным акустическим фильтром (резонаторы Гельмгольца), настроенным на частоты 50 и 100 Гц для частичного подавления 1-й и 2-й гармоник сетевой частоты лампового усилительного факта. Кроме того, такая конструкция ликвидирует неизбежный "горб" на АЧХ в области 60-80 Гц, образующийся из-за высокой (более единицы) добротности комплекса "усилитель-АС", вызванной малой гибкостью воздуха в объеме АС (V = 60 л), далеко не нулевым выходным импедансом УМ, а также активным сопротивлением соединительных проводов АС и разделительного фильфа НЧ, включенных последовательно с головкой.

Спад АЧХ в области 180-250 Гц вызван особенностью конструкции 6ГД-2. Из-за недостаточной жесткости диффузоров "поршневой" диапазон работы головок (диффузор колеблется, как единое целое) простирается лишь до частот 140-160 Гц, а дальше начинается область изломанной АЧХ, типичной для этого типа головок.

АЧХ АС закрытого типа в "поршневом" диапазоне горизонтальна на частотах выше резонансной (fp), ниже fp имеет спад около 12 дБ/окт, а на самой резонансной частоте имеет коэффициент передачи (относительно уровня горизонтального участка), численно равный полной добротности АС - Оп на fp

Акустические системы сповышеннымКПД

Уровень звукового давления, развиваемого АС, определяется ее чувствительностью (КПД) и подводимой электрической мощностью:

L = S + 20lgVP = S + 10lgP, где L - уровень звукового давления, дБ, относительно порога

слухового восприятия - 2 x 10 н/м2; S - характеристическая чувствительность (звуковое давление, развиваемое АС на расстоянии 1 м от рабочего центра при подводимой элекфической мощности, равной 1 Вт, выраженное в дБ xVBt); Р - подводимая мощность, Вт.

Основная масса отечественных АС имеет чувствительность около 86 дБхВт ("Амфитон 50АС-022", "35АС-018", "25АС-027", "S-90" и др.) и лишь некоторые - "S-90B", "S-90D", "S-100B", "Кливер 75АС-001" - 89-91 дБ х VBt. При большей (на 3-5 дБ) чув-сгеительности требуется в 2-3 раза меньшая мощность для создания такого же уровня звукового давления, или уровень давления будет на столько же дБ выше при равной подводимой к АС мощности. Например, для получения уровня звукового давления -100 дБ к "35АС-018" нужно подвести 25 Вт, к "S-90B" -12,5 Вт, а к "75АС-001" - всего 8 Вт элекфической мощности.

При конструировании АС представляет интерес применение головок громкоговорителей с высоким КПД и чувствительностью - 90 дБ x VBt и более, таких как 6ГД-2,10ГДШ-1, 4А-32, 100ГДН-Зидр.

Головка 6ГД-2, а до нее головка 5ГД-3, разработанные на Рижском радиозаводе (РРЗ) более 35 лет назад, применялись в АС ламповых радиол "Симфония". Многие любители звука отмечают их приятное звучание и вьюокую "отдачу", однако в области самых низких частот ощущается явный спад.

Усредненная АЧХ нескольких АС "Симфония" в диапазо-

L2. 2,5-«(7,

Li г.,5"мг„

егдви

Когда Qn < 1, АЧХ "гладкая", при Qn > 1 на АЧХ имеется "горб" на fp. Если значение Qn близко к единице и лежит в пределах 0,95 -1,0, то наблюдается небольшой подъем АЧХ (0,5-1,3 дБ) в облает частот выше fp. Вышесказанное относится к случаю, когда внутри АС отсутствует звукопоглощающий материал (ЗПМ).

Для проектирования улучшенного акустического оформления были проведены измерения основных электроакустических параметров семи экземпляров 6ГД-2: резонансной частоты fp, полной добротности Qn, гибкости подвижной сисгемы С и эквивалентного объема Va Полученные значения приведены в табл.1, колонки "V = ~". Значения fp и Qn измерены по методи-кв, приведенной в [1]; С и Уэ - по методике, приведенной в [2,3]. Затем по методикам, приведенным в [2,4,6,7], были определены объемы фазоинверторов для получения максимально "гладкой" АЧХ, которые приведены в колонке "ФИ", табл.1.

Как видно из табл. 1, параметры головок имеют значительный разброс. В очень редких случаях любители звука могут позволить себе АС объемом 200-300 л каждая, а для конструкции ФИ с приемлемым объемом требуется специальный отбор головок или применение акустического демпфирования для уменьшения Qn, что снижает КПД.

Таким образом, конструкцию акустического оформления для 6ГД-2 в виде фазоинвертора нельзя считать оптимальной для повторения. Поэтому было решено выполнить АС в виде закрытого корпуса такого объема, чтобы полная добротность системы не превышала единицы. Такому усповию в подавляющем большинсгее случаев удовлетворяет V=100 л. Такой же объем имеют промышленные АС "100АС-063" и "50АС-061М".

При размещении головки громкоговорителя в закрытом объеме значения fp и Qn увеличиваются. Их можно определить по формулам

ГрИрл(1+УэЛ/ и 0п = 0пл(1+УэЛ/, где fp и Qn - новые значения параметров головки в объеме V.

В колонках "V = 100 л" табл.1 приведены расчетные значения fp и Qn, и видно, что разброс параметров значительно уменьшился, а максимальная добротность АС меньше единицы.

го 25 31 W so 65 so iOO iiS 160 2.00

Измеренные значения в реалных конструкциях оказались на 5-10% меньше из-за наличия рыхлого звукопоглощающего материала (хлопчатобумажная вата) внуфи оформления, который служит не только для уменьшения паразитных резонансных явлений в области средних и высоких частот, но и увеличивает гибкость воздуха внуфи корпуса АС, что эквивалентно увеличению объема, а также повышает активные акустические потери.

Для того чтобы этн потери не были чрезмерными, количество ЗПМ не должно превышать 10-15 г/л (1 -1,5 кг на 100 л).

Вариант размещения головок в фехполосной АС с внутренними размерами 710x460x320 мм и с использованием 6ГД-2 на НЧ показан на рис.2. Корпус можно выполнить из фанеры или ДСП толщиной 18-20 мм. Головка СЧ-4ГД-4 закрыта с внутренней стороны пластмассовым колпаком (V=4 л) с ЗПМ. Электрическая схема разделительных фильтров показана на рис в качестве СЧ головки можно применить недефицитную 5ГДШ-1 (ЗГД-38Е), вклочив последовательно с ней резистор R = 2,2 Qm на 5 Вт. Катушки L1 и L2 фильтров намотаны проводом ПЭВ-101,3 мм на деревянных каркасах 085 мм с высотой намотки 20 мм, количество витков 150; катушки L3 и L4 - проводом ПЭВ-101,0 мм на каркасах 014 мм с высотой намотки 15 мм, количество витков 97. Конденсаторы С1-С4 типов К73-16, К73-17 на напряжение 63 В или других типов с отклонением 5% от номинала. Можно применить схему фильтров из [8]. Парамефы разработанной АС: Рабочий диапазон частот 35-20000 Гц

Уровень харакгеристической чувствительности 93дБ-Вт

Номинальное электрическое сопротивление 8Qm

Предельная шумовая

(паспортная) мощность 16 Вт

Максимальный уровень

звукового давления на расстояния 1м 105 дБ

Для сравнения, чтобы получить уровень звукового давления, равный 105 дБ, к АС "S-90" нужно подвести около 90 Вт электрической мощности.

Семейство АЧХ с использованием различных зкземпля-ров 6ГД-2 в НЧ диапазоне показано на рис.1 (кривые 2). Как видно, разброс АЧХ в области частот выше 30 Гц и до конца "поршневого" диапазона оказался менее 2 дБ, что свидетельствует о хорошей повторяемости параметров в предложенном акустнче-

ТавяицаЗ

ском оформлении. Выигрыш по звуковому давлению в области самых низких часж (по сравнению с "родным" применением головок в АС "Симфония") не менее 10 дБ, а расширение рабочего диапазона по уровню -8...-10 дБ от величины среднего звукового давления более чем на 2/3 октавы вниз.

Головка громкоговорителя 10ГДШ-1 (10ГД36К) разработана более 20 лет назад во ВНИИРПА им. А.С. Попова и многие годы выпускается заводом "Акустика" в г. Знаменкв (Украина). Она предназначена для применения в однополосных АС, которые дешевле и проще двух- и трехполосных и имеют меньшие фазовые искажения из-за отсутствия разделительных фильтров. Головка 10ГДШ-1 одна способна воспроизвести практически весь звуковой диапазон частот. Эффективная работа в области НЧ обеспечивается применением специального гибкого подвеса из пенополиуретана и жесжого диффузора с криволинейной образующей, а в области ВЧ - вторым диффузором.

Применение этих головок в малогабаритных АС типа 15АС-223 и им подобным с внуфенним объемом около 14 л не позволяет в полной мере реал130ватъ возможности 10ГДШ-1 в области самых низких частот. На рис4 (кривая 1) изображена типовая АЧХ 15АС-223 в области частот до 250 Гц. На частотах выше 80 Гц АЧХ практически линейна ("поршневой" диапазон данного типа головок простирается до 400-500 Гц и выше), ниже частоты 75 Гц (-3 дБ) - крутой спад, достигающий -12 дБ на частоте 50 Гц.

В табл.2 приведены параметры нескольких головок 10ГДШ-1 (колонки "V = ~"), а также головок в корпусе объемом 60 л, вычисленном из условия получения полной добротности системы меньше единицы (колонки "V = 60 л"). Разброс параметров оказался меньше, чем у 6ГД-2, значения Оп ("V = ~") в

среднем находятся в пределах 0,7-0,8, т.е. вычисленный объем АС в 34 раза больше Уэ.

В качестве корпусов были использованы ящики от АС "Симфония" с подходящим объемом (V » 60 л), внутренними раз-мерами 710x325x260 мм и удаленной перегородкой с отверсти-"ями резонаторов.

Количество использованного ЗПМ 0,6-1 кг на весь объем. Размещение головки на передней панели показано на рис.5. На рис.4 (кривые 2) приведено семейство АЧХ нескольких АС. Разброс в области частот выше 30 Гц менее 2 дБ (как и в предыдущей конструкции), выигрыш по звуковому давлению в области самых низких частот более 12 дБ, а расширение рабочего диапазона по уровню -8...-10 дБ почти на октаву (в два раза) вниз.

Параметры АС с использованием 10ГДШ-1:

Рабочий диапазон частот 31,5-20000 Гц

Уровень характеристической

чувствительности 90дБ-Вт

Номинальное элекфическое

сопротивление 40м

Предельная шумовая

(паспортная) мощность 10 Вт

Максимал>ный уровень

звукового давления на расстоянии 1м 100 дБ

Головки 10ГДШ-1 имеют хороший запас по линейному перемещению подвижной системы. Радиолюбителям, имеющим опьп- ремонта головок громкоговорителей, можно рекомендовать перемотку звуковых катушек термостойким проводом ПЭТ-155 на каркасах из тонкого (расслоенного) стеклотекстолита, а также замену полиуретанового подвеса диффузора резиновым, что позволит увеличить пиковую мощность до 30 Вт, предельную шумовую - до 20 Вт, а максимальный уровень звукового давления - до 103 дБ.

Для уменьшения объема АС можно рассчитать акустическое оформление в виде ФИ по методикам, приведенным в [6, 7] для Оп = 0,707. Ориентировочные результаты: Уф=40 - 45 л; диаметр туннеля - не менее 60 мм, дтна его определяется частотой настройки ФИ f = 25 - 30 Гц.

Разработанные конструкции подтверждают возможность более эффективного использования головок громкоговорителей в области самых низких частот (ниже резонансной частоты АС) даже в простом акустическом оформлении - закрытой АС.

Литература

1. Алдршина И.А. и др. Бытовая электроакустическая аппаратура. Справ.-М.: КУбК-а, 1996.

2.. Акустика. СправУ Под ред. М. А. Сапожкова.-2-е изд.-М.: Радио и связь, 1989.

3. Эфрусси М. Расчет громкоговорителей Радио -1977.-№3-4.

4. Эфрусси М. Еще о расчете и изготовлении громкоговорите-ля Радио.-Ш.-№10.

5. Салтыков 0. Расчет характеристик громкоговорителя Ра-дио.-1981.-№10.

6. Терещук Р.М. и др. Полупроводниковые приемно-усилитель-ные устройства. Справ.-К.: Наук, думка, 1989.

7. Иоффе В.К., Лизунков М.В. Бытовые акустические системы.-М.: Радио и связь, 1998.

8. Дли Ю. Трехполосный громкоговорителгУ/Радио.- 1989-№3.R