Как сделать качественные акустические колонки и усилитель мощности

разделительные фильтры для акустики Сабвуферы и акустические системы

Рассмотрим, как сделать действительно качественные акустические системы, не используя чрезмерно дорогие громкоговорители. Печальная действительность заключается в том, что на малогабаритной акустике многое из важных нюансов музыки услышать невозможно.

Как подобрать акустические колонки под усилитель

фильтры для акустики своими руками Поэтому и спорить о качестве звука с владельцами малогабаритных АС («мыльниц»), наподобие S-30, нет никакого смысла. Такие малогабаритные акустические системы уже сами по себе ФВЧ «крутого» среза, практически не воспроизводящие НЧ и работающие при воспроизведении басов, скорее, в роли малоэффективных вентиляторов. Безусловно, ни коим образом не хочется никого огорчать, но встречаются и более габаритные АС, например, S-90, которые также неудовлетворительны для роли экспериментальных «высокоточных АС мониторов».

Разве что вынести их на улицу, где они начинают наконец-то воспроизводить и самые низкие частоты. Удостовериться в сказанном совсем несложно. Нужно лишь подать на вашу акустическую систему сигнал с частотой 40…45 Гц и посмотреть на ее работу. Затем не помешает послушать, как работает акустическая колонка с большими габаритами. Лучше это получается при достаточно быстром переключении сравниваемых АС, чтобы исключить многие мешающие факторы. Сравнительная картина может быть весьма и весьма удручающей.

Бытовые акустические системы отличаются тем, что в них почти вся электрическая энергия усилителя мощности звуковой частоты рассеивается в виде тепловой энергии в теплоотводах УМЗЧ, в фильтрах АС, да и в самих громкоговорителях (ГГ), тем более, если ГГ размещены в миниатюрных корпусах. Для примера, рассмотрим акустическую систему, собранную на ГГ 10ГД-36К. Сам по себе один экземпляр 10ГД-36 мало эффективен, в первую очередь, по причине именно миниатюрных исполнений АС на основе 10ГД-36.

характеристики акустических системЗа самым ярким примером можно обратиться к штатным акустическим колонкам от магнитофонов «Маяк-240…249». Магнитофоны эти уходят в прошлое, но вот их штатные аудио колонки все еще широко распространены, несмотря на то, что качество звука у них желает лучшего. Конструктивное исполнение таких акустических систем в виде «строгого» куба ничего хорошего сулить не может, поскольку именно кубическая конфигурация корпуса АС дает наибольшую неравномерность АЧХ. Даже удивляет сопоставление такого решения с исполнением корпуса АС в виде шара, дающим, наоборот, максимально равномерную характеристику АЧХ в АС.

В различной литературе не один раз давались рекомендации избегать применения кубической конфигурации АС, но, тем не менее, именно фирмы- изготовители такие варианты акустических систем все еще используют. Достаточно просто можно решить проблему кубической АС, если внести в нее асимметрию. Можно также внутри корпуса акустической системы («куба») «скруглять» углы, как, например, делалось в корпусах АС для варианта среднечастотного звена.

После прослушивания акустической системы с корпусом в виде куба, услышав совместную работу акустики, содержащей 9 экземпляров 10ГД-36. можно уверенно сказать, что они чего-то уже стоят. Фраза заимствована из оценок музыкантов в адрес этих акустических систем. Как-то автору попал в руки «Кинап» типа 4А-32. Он привлекателен не только своим внешним видом и большими габаритами. При сравнительных испытаниях с 10ГД-36 заметно не только намного лучшее качество звука, получаемое от 4А-32, но и повышенная громкость звучания 4А-32.

На первый взгляд, как бы ничего удивительного, кроме большого диаметра диффузора ГГ 4А-32, здесь и нет. Но не забываем, что 4А-32 – это 16-омный ГГ, а 10ГД- 36 – 4-омный (имеется в виду комплексное сопротивление катушки ГГ на частоте 1000 Гц). Следовательно, при одном и том же подводимом напряжении от усилителя мощности низкой частоты. 4А-32 потребляет мощности в четыре раза меньше, чем 10ГД-36, а создаваемое 10ГД-36 звуковое давление оказывается, наоборот, намного меньше, чем у 4А-32.

комплект акустических системВ справочной литературе приводятся параметры обоих этих ГГ. Важна разница в уровне характеристической чувствительности. так как этот параметр отражает КПД ГГ. Но все равно эти цифры (а разница в чувствительности у них составляет 10 дБ, что очень много) не оказывают такого впечатляющего эффекта, как сравнительное прослушивание. Недавно появилась модная сегодня тенденция, когда весьма солидные по размерам ГГ (до полметра в диаметре) размещают в очень скромных по габаритам ящиках АС.

Нельзя забывать, что для любого ГГ, устанавливаемого в АС, частота собственного резонанса системы ГГ плюс АС существенно повышается. Рекламные проспекты и заявленные в них характеристики могут впечатлять и покорять цифрами низкой резонансной частоты ГГ 20 и даже 18 Гц. Однако в малогабаритном акустическом ящике эта частота может сильно повышаться – до 30…40 Гц, если не больше. Главное, о чем нельзя забывать, что при «миниатюризации» АС многократно снижается создаваемое АС звуковое давление на НЧ.

КПД в современных бытовых АС и без того очень маленький десятые доли процента. Таким образом, почти вся выходная мощность усилителя мощности идет на нагрев окружающего пространства. В то же время, в эстрадных колонках КПД специальными решениями повышают до нескольких процентов. Но все же уловка производителей бытовой акустики (ах какие у нас маленькие акустические колонки, да еще и класса Hi-Fi срабатывает. Динамик в сабвуфере они могут использовать хороший, но конечный результат, т.е. качество звучания, далек от возможно получаемого, при установке такого же ГГ в АС большого размера.

Чтобы повысить КПД в акустических системах на НЧ недостаточно использовать шикарные ГГ с диффузором, имеющим диаметр 50 см, требуется увеличивать и внутренний объем АС. Иначе воздух внутри АС не даст ГГ на самых НЧ работать должным образом, пока конструкция АС сделана в миниатюре. Именно по причине очень малого КПД типового исполнения бытовых акустических систем на основе ГГ типа 30ГД-2 (75ГДН) автор и изготавливал свои конструкции АС [2].

В каждой такой акустической колонке использовано по два экземпляра 75ГДН, работающих на НЧ, по четыре ГГ на средних частотах (СЧ) и по восемь пищалок. Эффективные мощные НЧ ГГ с большим диаметром диффузора всегда были дефицитны и стояли дорого. В большей степени устранить эту проблему и в значительной мере поправить ситуацию можно только «количественно», используя замену отсутствующего большого ГГ группой нескольких, имеющихся в распоряжении ГГ, например, 75ГДН.

Убедившись, что для достаточно детальных экспериментов нужен хотя бы один серьезный экземпляр НЧ АС (сабвуфер), автор его изготовил. Увеличение количества ГГ, работающих в единой конструкции акустической системе, с общим внутренним объемом воздуха (не путать с наращиванием количества однотипных малогабаритных АС только «во имя мощности», включенных в одну схему, например, четыре экземпляра АС вместо одной АС) снижает их общую резонансную частоту. Она становится ниже, чем у одного ГГ.

двухполосная акустическая системаТакой групповой НЧ ГГ эквивалентен использованию одного ГГ с заметно увеличенным диаметром диффузора ГГ. Фактически, даже по самым скромным подсчетам. при двух экземплярах 75ГДН (варианты акустических систем, изготовленные согласно [2]) имеем в эквиваленте один НЧ ГГ с диаметром диффузора около 25 см. Не менее показательны и практические сравнительные испытания АС на основе (2) и заводских S-90. Именно при частотах 30…40 Гц заметен больший КПД самодельных АС [2], в сравнении с S-90. И это при том, что в АС [15] два экземпляра 75ГДН включены последовательно, а в S-90 используется только один такой ГГ.

Экземпляры S-90 с сопротивлением 8 Ом на НЧ звучат еще тише, чем S-90 с сопротивлением 4 Ом, хоть и чище. Разительное отличие в качестве звучания получается от использования дополнительного второго экземпляра 75ГДН и удвоения внутреннего объема АС [2]. Чтобы избежать серьезных ошибок при сравнениях АС, мало использовать качественный музыкальный сигнал. Дело в том, что помещение, в котором происходит прослушивание, создает свои резонансы. В углу комнаты могут усиливаться одни частоты, как в рупорной акустической системе, а на уровень звука в ушах» влияет даже место, где мы стоим (находимся) и прослушиваем АС.

В положении сидя, к примеру, могут быть значительно хуже слышны самые НЧ. С увеличением объема помещения звук как бы «отпускает», приобретая «широкодиапазонность», особенно в сторону низких частот. Вот почему на открытом воздухе даже акустические колонки с низким КПД могут работать неотразимо, зачастую неузнаваемо лучше, чем в наших тесных жилых помещениях. Для акустических систем с применением 6 экземпляров 75ГДН получается в эквиваленте один НЧ излучатель с диаметром диффузора более 50 см. Полученное в результате параллельно-последовательного соединения 6 шт. 75ГДН сопротивление 6 Ом подходит почти для всех усилителей мощности НЧ.

Использование высокоомных «пищалок» разрешает и оставшуюся часть проблем. Их. при необходимости. подключают через один-единственный разделительный конденсатор.
На НЧ «кинапы» не следует (и нельзя) перегружать, чтобы не ухудшалось качество звука. В этом, пожалуй, и кроется причина многих споров, о качестве звука где большинство из них не должно, по идее, и возникать. Проблемы малогабаритных колонок сокрыты не только в завале АЧХ на НЧ и низким КПД. Попытки компенсации этого завала (АЧХ по звуковому давлению АС на НЧ), к примеру, на входе усилителя мощности звуковой частоты корректором Линквица не решают всех проблем, зато создают новые, например необходимость в резком увеличении выходной мощности усилителя, подводимой к акустической колонки.

Кроме всего прочего, малогабаритной акустике свойственна масса недостатков, которая не присуща акустической системе с крупным корпусом, например уровень искажений, возникающий от перегрева звуковых катушек ГГ. Налицо большие преимущества группового излучателя, особенно, если он эксплуатируется на мощности, меньше максимальной мощности составляющих его ГГ.

Любая акустическая колонка начинает работать значительно громче при той же выходной мощности усилителя мощности звуковой частоты, даже при переходе с пассивных фильтров на электронные (трехполосный фильтр с тремя раздельными УМ звуковой частоты после него). То есть, не изменяя конструкции АС «механически», можно повысить ее КПД даже чисто «электрически», избавившись от поглотителей энергии усилителя мощности – пассивных фильтров в АС S-90.

Немаловажно и очень приятно констатировать и такой факт, как после этого перестают перегреваться и радиаторы усилителя мощности, которые раньше были горячими, так как теперь усилитель мощности работает с меньшей выходной мощностью. Сказанное приведено по тем причинам, что среди любителей музыки сложилась необычайно прочная психологическая установка в отношении S-90 (и всех их модификаций), заключающаяся в очень уж хорошем мнении об этих АС.

Поэтому для получения более объективных экспериментальных результатов, когда разница в сравниваемых схемах усилителя мощности звуковой частоты или их модификаций уже хорошо слышна даже слушателями, не занимающимися аудиотехникой. использовалось несколько разных конструкций АС, в том числе и самостоятельного изготовления. Первая АС выполнена на широкополосном отечественном ГГ типа 4А-32 («Кинап»), а вторая самодельная АС [2]. Сабвуфер представляет собой «обычный» НЧ излучатель группового типа, о котором было упомянуто выше.

На фото 1 показан внешний вид самодельного сабвуфера, а на фото 2, для лучшего сопоставления по размерам, показана АС, собранная на 4А-32, установленная на сабвуфере. Для лучшего представления об истинных размерах АС и их соотношений между собой, на верхней стенке АС положили несколько предметов бытового назначения. Для данного сабвуфера с сопротивлением 6 Ом номинал резистора RT в схемах рис.2 и рис.3 [1] должен быть меньше почти в три раза, чем для ГГ типа 4А-32 с сопротивлением 16 Ом. Для ГГ с сопротивлением 4 Ом номинал RT составлял 0.1 Ом.

Внешний вид АС [2) показан на фото 3. Каждый отдельный блок (НЧ, СЧ, ВЧ), составляющий этой АС, можно, при необходимости, отключить и снять, заменив другим звеном. Длительное время 4А-32 был заменен штатным среднечастотным звеном, собранным на двух экземплярах 4ГД-8Е и двух типа 15ГД-11. Последние «тяжеловато» сказываются на естественности воспроизведения средних частот. А такой конгломерат, как «групповой излучатель» из двух 4ГД-8Е и двух 15ГД-11, как оказалось, работает лучше, чем при исполнении СЧ звена на всех четырех 15ГД-11. В отличие от конструкции [2], в данном исполнении среднечастотное звено выполнено не с фазоинвертором, но и не в закрытым ящиком.

Конструкция здесь совсем иная, только спереди напоминающая систему «закрытый ящик». Задняя стенка в этом блоке практически отсутствует, и тыльная сторона диффузоров СЧ блока, так или иначе, участвует в создании общей звуковой картины. Во фразе «так или иначе» заключается несколько иной принцип исполнения АС, который детально изложен в (3). В итоге не только повышается КПД АС на СЧ, но и звучание приобретает большую естественность, особенно в диапазоне средних частот.

Для минимизации различных искажений, вносимых штатными LC-фильтрами АС схема соединения ГГ в АС соответствовала экспериментальной схеме, показанной на рис.1. Такая АС не предназначена для «грохота» или дискотек. Несмотря на то, что ГГ работают как бы не в оптимальном режиме, хотя бы по причине подачи на НЧ ГГ всей полосы частот, такая АС выручала многократно при выявлении всех подводных камней, как описанных в данной статье, так и при других ситуациях. О расширении диапазона воспроизводимых частот НЧ ГГ уже было сказано выше.

Нечто аналогичное происходит и с СЧ ГГ, расширяется диапазон частот и для них, тоже в обе стороны. Преследовалась одна цель – исключить из тракта, по максимуму, все реактивные элементы как вероятные источники искажений сигнала. Надо отметить, что ГГ. содержащие резиновые элементы в своей конструкции, это головная боль в отдаленной перспективе для владельца. Если же на ГГ нет защитных решеток, то при неосторожном обращении с АС помнутся защитные колпачки ГГ, а возможно будут повреждены и диффузоры ГГ.

Но и защитные решетки не спасают ГГ от воздействия фактора времени. Конструкционные материалы, из которых изготовлен ГГ, стареют и теряют свои первоначальные свойства. Как конструкционный материал, эластичные элементы диффузора становятся необычно хрупкими и просто разрушаются. Сами ГГ при этом не только теряют свой внешний вид, но и «центровку» звуковой катушки. Публикуя данный материал, автор сообщает, что не занимается конструированием АС в коммерческих целях и не имеет комплектов АС для реализации. Следовательно, приводимая информация не имеет ничего общего с рекламой какой-либо продукции.

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector