Электромеханическая обратная связь

Радиолюбители старшего поколения помнят, что во времена широкого использования ламповых Hi-Fi усилителей появилась одна интересная новинка - обратная связь, охватьшающая выходнш трансформатор. Это была комбинация положительной обратной связи по току и отрицательной - по напряжению, подключенных к вторичной обийотке выходного трансформатора.

В области резонанса полное сопротивление громкоговорителя быстро возрастает, чго вызывает увеличение отрицательной и уменьшение положительной обратной связи. В результате получается сильное затухание колебаний диффузора в области собственной резонансной частоты.

Из транзисторных усилителей выходной трансформатор давно исключен. Поэтому конструкторы провели опыты - и удачные! - с целью реализации одной старой идеи - напряжение для обратной связи берется от подвижной катушки громкоговорителя, так что обратная связь должна быть пропорциональна колебаниям диффузора.

На практике диффузор громкоговорителя не колеблется в унисон с поданным на подвижную катушку электрическим сигналом, поэтому к "верным" колебаниям диффузора прибавляются и такие, которые "не содержатся" в сигнале. Эти паразитные колебания выражены тем сильнее, чем больше амплитуда колебания диффузора, т. е. чем ниже частота сигнала.

Чтобы уменьшить амплитуду колебаний в НЧ-громкоговорителе при сохранении прежнего акустического давления, единственным до сих пор применяемым средством является увеличение диаметра диффузора. Поэтому низкочастотный громкоговоритель обычно является определяющим фактором при выборе объема корпуса акустической системы. Применение же в стереоаппаратуре двух таких систем объемом по (3(>г40)-10~ м достаточно громоздко.

Так как искажения в низкочастотном громкоговорителе вызваны прежде всего паразитными колебаниями диффузора, не соответствующими основному электрическому сигналу, то нетрудно найти и противодействие: непрерывно сравнивать действительное движение диффузора с основным сигналом. Сигнал погрешности, полученный от несоответствия при сравнении, регулирует перемещения диффузора, так что они в точности соответств)тот основному сигналу, который нужно воспроизвести. Регулирование осуществляется электронным путем - через датчик, усилитель и компаратор.

Известны различные системы регулирования движения диффузора: статические, при которых управляющий сигнал получается от амплитудных датчиков (датчиков перемещения),и динамические, использующие датчики скорости и ускорения.

Вход 0--4

Фильтр 500Гц

Высокочастотный канал

Среднечастот ный канал

Низкочастотный канал

Компаратор

Усилитель 40 Вт

Электромеханическая обратная связь

Рис. 121. Структурная схема акустической системы 22RHS32 с автоматическим регулированием движения диффузора

В качестве примера динамической системы с электронньил автоматическим регулированием движения диффузора можно привести созданную в 1968 г. акустическую систему модели 22RH532 фирмы "Philips" (рис. 121).

Подаваемый для воспроизведения сигнал первоначально делится на две частотные полосы активным разделительным фильтром. Сигналы с частотой от 500 Гц до 20 кГц подаются в средний и высокочастотный каналы, а сигналы ниже 500 Гц - в низкочастотный канал. ВЧ-громкого-ворители получают питание обычным способом - от общего усилителя мощностью 20 Вт и пассивного разделительного фильтра с частотой разделения 4 кГц. Таким образом, высокочастотный громкоговоритель воспроизводит частоты от 4 до 20 кГц, а среднечастотный - от 500 Гц до 4 кГц. Низкочастотный канал работает с отдельным 40-ваттным усилителем, так как на низких частотах необходима большая мощность, чтобы создать такое же звуковое давление.

На том же рисунке показан принцип электронного управления диффузором через датчик ускорения. Датчик крепится к основанию диффузора и преобразует данные о его движении в электрические сигналы. Эти сигналы отсылаются обратно в схему компаратора и сравниваются с подаваемым сигналом. Если устанавливается разница, то она формируется в сигнал погрещности, который подается в противофазе на входной сигнал и корректирует то, что диффузор не успел правильно воспроизвести.

Рис. 122. Общий вид акустической системы с автоматическим регулированием диффузора

Таким образом, с одной стороны, значительно уменьшаются нелинейные искажения управляемого громкоговорителя, а с другой - сильно демпфируется его собственный резонанс. Это позволяет хорошо воспроизводить самые нюкие частоты, находящиеся ниже резонансной частоты громкоговорителя. Благодаря этой коррекции частотная характеристика низкочастотного громкоговорителя является линейной в диапазоне 35-500 Гц, а искажения сравнимы с искажениями в двух других каналах - около 0,1-0,2%.

Вся электронная часть этой акустической системы собрана в заднем отделении корпуса (шкафа) и отделена от громкоговорителей акустической перегородкой. Общий объем устройства 15 • 10" м, из которых только 9 • 10" м используются под акустическую камеру, а в остальную часть встроена электрическая схема и ее питание (рис. 122). Внешние размеры корпуса 380 X 285 X 220 мм, что для действующей мощности 60 Вт очень мало.

Низкочастотный громкоговоритель имеет необыкновенно малый диаметр - 210 мм, при диаметре среднечастотного громкоговорителя -125 мм и высокочастотного - 25 мм.

Акустическая система модели 22RH532 снабжена интересной автоматикой для включения и выключения собственного питания. Как только на вход поступает сигнал с амплитудой более 1 мВ, реле включает питание. Другое реле с запаздьшанием на 3 мин выключает питание, если за этот период не постзтшл никакой сигнал.