Високі вимоги, що пред'являються до сучасних гучномовців, можна задовольнити лише за допомогою багатосмугових акустичних систем з двома, трьома або більш динамічними головками, кожна з яких відтворює лише відповідну частину спектру підводиться до гучномовцю широкосмугового сигналу. В залежності від кількості смуг відтворення акустичні системи можуть бути двох-, трехполосными і т. д. Найбільше поширення в аматорській практиці отримали дво - і трьохсмугові акустичні системи. Акустичні системи з великим числом смуг використовуються професіоналами.

Невід'ємною частиною будь багатосмугової акустичної системи є розділові фільтри, що забезпечують підведення до кожної динамічної головки тільки тих частот сигналу, для відтворення яких вона призначена. Загальна число фільтрів дорівнює числу головок. В залежності від смуги частот, для відтворення яких призначена головка, розрізняють низько-, середньо - і високочастотні динамічні головки. Рекомендовані значення граничних частот розділових фільтрів 500 Гц, 1, 2, 3, 4, 8 кГц.

Вибір значень граничних частот розподілу смуг залежить від частотних властивостей динамічних головок і значень їх номінальної потужності. На рис. 1 наведені криві потужностей низько-, середньо - і високочастотних головок залежно від граничної частоти розподілу смуг по відношенню до потужності широкосмугового головки, здатної відтворити потужність, рівну вихідній потужності УНЧ, для спільної роботи з яким призначена багатосмугова акустична система. Штриховою лінією позначено потужність високочастотної головки трисмугової системи.

Багатосмугові акустичні системи
Puc.1

Як видно з рис. 1, при високій частоті межі поділу смуг (2 - 4 кГц) потужність головки низької частоти повинна бути дорівнює потужності широкосмугового головки, тоді як потужність високочастотної головки двосмугової системи і середньочастотної трисмугової системи може складати всього від 25 до 15%. При низькій частоті розділу потужності головок низької і середньої частоти (або високим) повинні складати відповідно 82 і 60% від потужності широкосмугового головки.

Теоретично, стосовно до стандартних звуковим програмами, потужність головок середньої та високої частоти можна було б зменшити в 1,5-2 рази порівняно з даними рис. 1. Але робити цього не слід, так як необхідно мати запас номінальної потужності головок на випадок роботи УНЧ з перевантаженням або його самозбудження. Якщо цього не зробити, то можливий вихід високо - і середньочастотних головок з лад у.

Двосмугові розділові фільтри

На рис. 2 наведено принципові схеми найбільш простих розділових однозвенных (а) і двузвенних (б) фільтрів, а також дано їх амплітудно-частотна характеристика при пооктавном зміні частоти сигналу (в). Однозвенные фільтри містять по одному конденсатору і котушці індуктивності, забезпечуючи крутизну ослаблення за частотою поділу 6 дБ/окт, тобто при кожному збільшенні частоти сигналу вдвічі щодо частоти поділу відбувається ослаблення сигналу на 6 дБ (у 4 рази по потужності).


Puc.2

Двухзвенные фільтри містять два конденсатора і дві котушки індуктивності різних номіналів, як доведено на рис. 2,б. Вони складніше однозвенных, зате забезпечують вдвічі більшу крутизну характеристики ослаблення за частотою поділу -12 дБ/окт. Відмінність характеристик цих фільтрів видно на рис. 2,ст.

Залежно від номінальних значень опорів динамічних головок R, частоти поділу смуг F ємності конденсаторів С і котушок індуктивностей L можуть бути визначені за відомими формулами:

де С-ємність конденсатора, Ф; L-індуктивність котушки, Гн; F-частота розділу смуг, Гц; R-опір звукової котушки головки, Ом.

При розрахунку параметрів елементів однозвенных розділових фільтрів за схемою рис. 2,а зручно користуватися даними номограми, наведеною на рис.3,а, де представлені залежності котушок індуктивностей і ємностей конденсаторів від частоти розподілу смуг і опору звукових котушок динамічних головок (4, 16 Ом). Якщо відомі розміри каркаса котушки і обсяг намотування, кількість витків можна обчислити за формулою, в якій враховані розміри, зазначені на мал. 3,б:

де n-число витків обмотки; Z-індуктивність котушки, Гн; d-середній діаметр котушки, см; b-ширина обмотки, см; с-середня товщина обмотки, див.

Даними рис. 3,а, б можна користуватися і при розрахунку розділових фільтрів з двома ланками (див. рис. 2,б). У цьому випадку ємність конденсаторів зменшується, а індуктивність збільшується в 2 рази, що привадит до збільшення числа витків обмотки в 1,4 рази.

При виготовленні елементів розділових фільтрів слід мати на увазі наступне. Конденсатори повинні бути неполярними, тобто неэлектролитическими. Це можуть бути паперові, метало-паперові або керамічні конденсатори. Якщо немає необхідної ємності конденсатора, то його можна скласти з декількох конденсаторів меншої ємності, підібравши їх кількість таким чином, щоб сумарна ємність була рівна необхідному значенню. Рекомендується застосовувати конденсатори, що мають розкид ємності не більше ±10% від номінального значення.


Puc.3

Намотування котушок індуктивності слід вести по можливості більш товстим дротом марки ПЕВ-2, щоб активні втрати потужності сигналу в розділових фільтрах були мінімальними. У середньому намотування ведеться дротом діаметром від 0,5 до 1 мм, причому чим більше підводиться потужність, тим товщі повинен бути провід. Це є великим недоліком багатосмугових акустичних систем - у громіздких розділових фільтрах втрачається від 10 до 25% потужності, що підводиться до гучномовцю. В цьому відношенні у електроакустичних систем з багатосмуговим УНЧ явні переваги.

Двосмуговий фільтр для... одиночної головки

Нехай читач не думає, що допущена помилка. Все правильно. Мова йде про регульованому режимі, призначеному для підкреслення нижніх і верхніх частот в гучномовці, що містить лише одну динамічну головку.


Puc.4

Його принципова схема наведена на рис. 4,а, амплітудно-частотна характеристика - на рис. 4,b. З допомогою змінного резистора R1 можна регулювати ослаблення сигналу на середній частоті близько 1 кГцдо рівня -16 дБ щодо частот 0,1 і 10 кГц. Принцип дії фільтра заснований на використання послідовного резонансного контуру, що складається з котушки індуктивності L1 на 1 мГн і двох послідовно з'єднаних електролітичних конденсаторів С1 та С2 за 50 мкФ кожний. Зустрічне включення конденсаторів дозволяє .використовувати два електролітичні конденсатори як один неполярний. Змінний резистор шунтує резонансний контур, тим самим впливаючи на амплітудно-частотну характеристику фільтра в цілому.

Регульований фільтр, включений між гучномовцем з одного широкосмугового головкою Гр1 опором 8 Ом і УНЧ, сприяє значному поліпшенню якості звучання гучномовця при роботі з малим рівнем потужності, що підводиться. Фільтр як би враховує фізіологічну особливість вуха людини знижувати свою чутливість на нижніх і верхніх частотах порівняно з середніми по мірі зменшення гучності звучання. Очевидно, що фільтр за схемою рис. 4,а найбільш підходящий для нескладних електроакустичних пристроїв, які не мають ефективних регуляторів гучності і тембру.

Трьохсмугові розділові фільтри

Принципова схема найбільш простого три смугового двузвенного розділового фільтру і його амплітудно-частотну характеристику наведено на рис. 5,а і б. Частоти поділу складають відповідно 750 Гц (між нижніми і середніми) і 7 кГц(між середніми і верхніми). Крутизна спадів амплітудно-частотних характеристик за межами смуг пропускання -12дБ/окт. В залежності від вибору ємностей конденсаторів і котушок індуктивностей фільтр може працювати з низько-, середньо - і високочастотними головками, що мають опір звукових котушок 4, 8 і 16 Ом. При цьому в одній установці можна застосовувати головки тільки з однаковим опором.


Puc.5

При виготовленні три смугового розділового фільтру за схемою рис. 5,а дані про котушках індуктивності і конденсаторах беруть з табл. 1. Підбираючи конденсатори і виготовляючи котушки, слід орієнтуватися на рекомендації, дані при описі двосмугових розділових фільтрів, а також користуватися номограммой і кресленням, наведеними на рис. 3,а,б.

Як показує аматорська практика, застосування двох - і трисмугові акустичних систем, забезпечених найпростішими розділовими фільтрами, що значно покращує якість звучання у порівнянні з гучномовцями використовують лише одну широкосмуговий голівку. В той же час найбільш повне використання можливостей багатосмугових систем вимагає спеціального акустичного оформлення головок і корекції їх характеристик.

Таблиця 1

Елементи фільтра

Номінальні значення елементів фільтра

R, Ом

4

8

16

С1, мкФ

40,0

20,0

10,0

С2, мкФ

4,0

2,0

1.0

L1, мГн

1,25

2,5

5,0

L2, Гн

0,125

0,25

0,5

Література

  • Ст. Васильєв. Зарубіжні радиолюбительские конструкції. М. Радіо і зв'язок. 1982
  • Публікація: М. Большаков, rf.atnn.ru

    Add comment

    Навігація

    Інструкції з експлуатації

    Copyright © 2019 Електричні принципові схеми.