Многополосные акустические системы

Удовлетворение высоких требований, предъявляемых к современным громкоговорителям, возможно лишь в многополосных акустических системах, где использованы две или более динамические головки, каждая из которых воспроизводит только часть общего спектра сигнала. В зависимости от числа раздельных полос воспроизведения акустические установки могут быть двух полосными, трехполосными и т. д. Наибольшее распространение получили двухполосные, о которых и пойдет речь в дальнейшем.

Неотъемлемой частью любой многополосной акустической установки является разделительный фильтр, обеспечивающий подведение к каждой динамической головке только тех частот, которые он пропускает. Число фильтров должно быть равно числу головок. В зависимости от полосы частот, на которой те или иные головки работают лучше всего, они делятся на низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные. Рекомендуемые разделительные граничные частоты фильтров между собой равны 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц, 8 кГц. В двухполосных установках граничные разделительные частоты обычно равны 0,5 или 2 кГц, а в трехполосных — 0,5 и 4 кГц.

На рис. 22 приведены принципиальные схемы наиболее простых и распространенных видов разделительных фильтров — однозвенных (а) и двухзвенных (б). Двухзвенные сложнее однозвенных, но зато обеспечивают значительно лучшее ослабление соседней полосы— в среднем на 12 дБ на октаву вместо б дБ на октаву у однозвенных фильтров. На рис. 22, в приведена сравнительная характеристика фильтров обоих видов при частоте разделения 2 кГц.

Параметры звеньев разделительных фильтров определяются соотношениями где С — емкость фильтра, Ф; L — индуктивность фильтра, Г; F — частота разделения, Гц; R— сопротивление звуковой катушки, Ом.

Обычно для обеспечения хорошей работы фильтра динамические головки должны иметь примерно равные значения сопротивлений звуковых катушек. В настоящее время распространены головки со звуковыми катушками, имеющими три стандартных значения сопротивления: 4, 8 и 16 Ом. На рис. 23 приведены графики, пользуясь которыми можно легко определить L и С однозвенных фильтров при различных разделительных частотах для любого значения сопротивления звуковой катушки, указанного выше. В двухзвенном фильтре емкость конденсатора С должна быть в 2 раза меньше, а индуктивность катушки L в 2 раза больше, чем в однозвенном.

Катушки индуктивности для разделительных фильтров наматывают на каркасах без магнитных сердечников. Для цилиндрических каркасов (рис. 24) число витков катушки может быть определено по формуле

где п — число витков; L — индуктивность, мГн; d — средний диаметр катушки, см; b — ширина намотки, см; с — средняя толщина намотки, см.

На рис. 25 приведен чертеж корпуса двухполосной акустической системы закрытого типа (а) и дана принципиальная схема включения ее двухзвенных разделительных фильтров (б).

В установке использованы одна низкочастотная динамическая головка с полосой воспроизведения от 30 Гц до 4 кГц и одна высокочастотная — с полосой от 3 до 20 кГц. Разделительная частота полос — 4 кГц. Дополнительные резисторы R1 и R2 (рис. 25,6) предназначены для выравнивания частотной характеристики системы. Сопротивление резистора R2 определяется по данным рис. 26 в зависимости от необходимого уменьшения отдачи высокочастотной головки по сравнению с низкочастотной при условии сохранения неизменным выходного сопротивления фильтра.

Как видно из рис. 25, а, внутренний объем корпуса разделен пенопластовой перегородкой на две полости, имеющие различные резонансные частоты. Положение перегородки подобрано таким образом, что в одном корпусе наблюдаются три резонансные частоты: самая низшая — корпуса в целом, самая высшая — верхней полости и средняя — нижней полости. Таким образом, удается расширить полосу воспроизводимых частот.

В корпусе по чертежу на рис. 25, а могут быть размещены отечественные динамические головки 6ГД-2 (Гр1) и 3ГД-15 (Гр2). Тогда номинальная входная мощность установки составит 10 вт. Задняя стенка корпуса должна быть оклеена толстым слоем поролона или войлока. Желательно также оклеить звукопоглощающими материалами (можно менее толстым слоем) всю остальную внутреннюю поверхность корпуса.

 Обычно радиолюбители наращивают номинальную мощность акустических систем, увеличивая число используемых динамических головок, например, соединяя последовательно несколько однотипных. При этом их размещают асимметрично относительно осей симметрии лицевой панели, чтобы избежать появления нежелательных резонансных частот В том случае, когда акустическая система содержит в каждом канале по две последовательно соединенные головки по 8 Ом каждая в обоих каналах, входное сопротивление канала становится равным 16 Ом. Если при этом будут использованы головки названных выше типов, то номинальная мощность на входе установки может быть доведена до 20 Вт. Для этого случая на рис. 27 приведены принципиальная схема (а) и чертеж катушки индуктивности (б) двухзвенных фильтров, рассчитанных на входное сопротивление 16 Ом. При частоте разделения 3,5 кГц катушки индуктивности L1 и L2 должны содержать соответственно по 135 и 170 витков провода марки ПЭВ-1 или ПЭВ-2 диаметром 1,2—1,3 мм. Данные фильтров и катушек заимствованы из журнала бразильских радиолюбителей.

В заключение следует указать, что при изготовлении разделительных фильтров следует применять только неполярные конденсаторы, например бумажные, керамические. В тех случаях, когда конденсатора требуемой емкости не оказалось, можно применить несколько однотипных конденсаторов, включив их соответственно последовательно или параллельно. При этом всегда желательно, чтобы элементы разделительных фильтров находились внутри корпуса акустической системы, вблизи соответствующих динамических головок.