Анонс

КАСКАДЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ
При существующих сейчас источниках сигналов средняя чувст­вительность высококачественного усилителя должна лежать в пре­делах 50 — 200 мВ. Между входными гнездами и сеткой первой лампы находятся корректирующие цепи, в которых сигнал ослабляется минимум вдвое (на 6 дБ) на самом чувствительном входе. В тонкомпенсированном регуляторе громкости минимальное ослабление сигнала составляет еще 6 дБ. Регуляторы тембра, обеспечивающие глубину регулиров­ки ±20 дБ, обычно ослабляют сигнал еще на 30—40 дБ. При нали­чии во входных цепях катодных повторителей потери сигнала воз­растают еще на 3—6 дБ. Итак, общее затухание сигнала составляет 45—58 дБ. ... Далее...
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Hi-Fi - АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Излучатели звука (громкоговорители) являются едва ли не са­мым ответственным звеном Hi-Fi техники, так как в конечном счете именно от параметров акустической системы и ее качества зависит качество звучания установки. Очень важно также и то соображение, что излученный громкоговорителем звук практически уже нельзя ис­править никакими корректирующими системами, как мы делали это с электрическим сигналом в усилителях. Отсюда становятся понятными и особо жесткие требования, предъявляемые к Hi-Fi акустике.

В следующем параграфе мы подробно рассмотрим этот вопрос, а сейчас попробуем коротко проследить эволюцию акустических систем от момента их возникновения, так как без этого трудно понять, как и почему на разных этапах развития радиовещания менялись требо­вания к звуковоспроизводящим устройствам.

Исторически первым электроакустическим преобразователем был электромагнитный телефон с жесткой металлической мембраной в качестве излучателя. Поскольку единственным источником электри­ческого низкочастотного сигнала в то время являлся угольный микро­фон с полосой пропускания 300—2 000 Гц, никаких требований естественности воспроизводимого звука к телефону, разумеется, не предъ­являлось, так же как никому не приходило в голову измерять коэффициент нелинейных искажений, звуковое давление или неравно­мерность частотной характеристики.

Единственным требованием к низкочастотной части радиоаппа­ратуры того времени была громкость звука, поэтому все усилия спе­циалистов были сконцентрированы в этом направлении.

В результате вскоре появились громкоговорящие устройства, в которых увеличение громкости достигалось только путем увеличения площади излучателя. Радиолюбители старшего поколения помнят громкоговорители типа «Фарранд» и «Рекорд» (полоса пропускания 200 — 4000 Гц при неравномерности порядка 20 дБ, максимальная выходная мощность 100 мВт, к.н.и. 10—15%), продержавшиеся в об­ращении вплоть до 40-х годов

Однако когда радиоаппаратура стала «громкоговорящей», нача­ли обращать внимание и на другие характеристики звука. На пове­стку дня стал вопрос расширения частотного диапазона. Так как тракты радиовещания и появившиеся к тому времени шеллачные грампластинки имели полосу частот порядка 100—5 000 Гц, такие же требования были предъявлены и к громкоговорителям.

Вскоре был создан электродинамический конусный громкогово­ритель с подмагничиванием постоянным током. Эти громкоговорите­ли («динамики», как их в то время называли в отличие от электро­магнитных) обеспечивали нужную полосу частот при удовлетвори­тельной неравномерности частотной характеристики и имели элект­рическую мощность порядка 2 — 5 Вт. У «динамиков» для киноаппа­ратуры мощность достигала 15—25 Вт.

Так как эти параметры превосходили параметры остальных звень­ев тракта, дальнейшее развитие громкоговорителей на какое-то вре­мя приостановилось. Правда, за это время появились сплавы с высокой магнитной проницаемостью, позволившие заменить катушку подмагничивания постоянным магнитом.


Следующим этапом совершенствования громкоговорителей было расширение полосы частот в сторону низших частот, объяснявшееся тем, что многие радиовещательные станции выпускали программы с частотным диапазоном от 50 Гц до 5 кГц. Поэтому появились гром­коговорители с резонансными частотами 60, 40 и даже 25 Гц.

Не углубляясь дальше в историю, обратим внимание на то, что при всех модернизациях громкоговорителей для радиовещания нико­гда и нигде не возникал вопрос о количестве и расположении гром­коговорителей. Считалось совершенно естественным и само собой разумеющимся, что в приемнике должен быть один громкоговоритель, расположенный фронтально на передней панели самого приемника. И опять-таки это объяснялось тем, что качество радиовещательного тракта в целом было еще настолько низким, что к нему даже и не пытались предъявлять требование достоверности звуковоспроиз­ведения.

Следующим, поистине революционным этапом в радиовещании, с которым по существу впервые возник термин «высококачественное звуковоспроизведение», явился переход некоторых радиостанций на частотную модуляцию в УКВ диапазоне. Этот переход сразу же, скачком расширил   частотный   диапазон   тракта   до полосы 40—12 000 Гц. Почти в то же время были разработаны   и выпущены в продажу бесшеллачные «долгоиграющие» виниловые пластинки с такой же и даже еще более широкой полосой частот. Все это вместе взятое, включая появление хороших пьезоэлектрических звукоснимателей, снова сделало громкоговорители одним из «слабых» звеньев тракта.

Правда, улучшением конструкции, применением более совершенных материалов, изменением технологии удалось сравнительно быстро «довести» громкоговорители до такого же уровня, однако в процессе этих работ и в результате серьезных научных и опытно-конструкторских исследований было установлено, что параметры лучших образцов громкоговорителей    (полоса   частот   60—12 000 Гц, Рвых=4—6 Вт, к.н.и. порядка 4—6%) являются почти предельными, и что дальнейшее расширение полосы частот требует принципиально иных решений.

Одним из таких решений оказалось построение акустических колонок из нескольких громкоговорителей с различными параметрами. Вначале это были системы из двух громкоговорителей — одного «основного», низкочастотного с полосой 40—6 000 Гц и мощностью 8— 15 Вт и другого высокочастотного с диапазоном от 4—6 до 12—15 кГц и мощностью 2—4 Вт. Такие системы, правильно сконструированные, обеспечивали хорошее воспроизведение звука.

Однако, как это нередко случается, вскоре стало очень «модным» увеличивать количество громкоговорителей в приемниках. Возможно, что на Западе в это был заложен рекламный смысл. Тем не менее, и некоторые наши радиолюбители стали изготовлять «агре­гаты» с 8, 12 и более громкоговорителями. Автору этой книги довелось видеть «высококачественную» любительскую НЧ установку, со­держащую 21 различный громкоговоритель, но ее качество отнюдь не соответствовало такому количеству громкоговорителей.

Для того чтобы технически грамотно подойти к решению этого вопроса, нужно ясно представлять себе, что требуется от каждого громкоговорителя и всей акустической системы в целом и что дает добавление в систему дополнительного громкоговорителя. Посколь­ку вопрос этот очень важный, мы посвятим его рассмотрению от­дельный параграф.

Мы бегло проследили путь эволюции акустических систем и можем констатировать, что родоначальник этих систем — обычный теле­фонный капсюль — совершенно исчез из поля нашего зрения после появления электродинамических громкоговорителей. Действительно, кажется странным, что при наличии мощных широкополосных акустических агрегатов мы, почему то, вновь вспомнили о скромном те­лефонном «наушнике».

Однако в природе и в технике не бывает предметов, обладаю­щих только достоинствами либо только недостатками. Дело в том, что по мере дальнейшего совершенствования акустических систем и еще большего повышения требований к ним стали очевиднее и неко­торые их недостатки. Чтобы понять, в чем здесь дело, нужно вспом­нить, что главная задача систем высококачественного звуковоспроиз­ведения — это субъективно точная передача звуковой картины, ко­торая воспринимается слушателем, находящимся в концертном зале или зале театра. Обратите на это особое внимание: нас интересует именно та картина, которую воспринимает слушатель в зале, а не та, которую с действительности создает оркестр или исполнитель. В этой казалось бы не очень существенной разнице кроется глубокое содержание.

В самом деле, мощные ударные инструменты (например, литав­ры) имеют пиковую мощность, измеряемую десятками ватт и создают в непосредственной близости от них звуковое давление, измеряемое десятками бар. Каждый, кто хоть раз находился в оркестровой яме или на сцене при выступлении большого симфонического оркестра, знает, что в непосредственной близости от него теряется всякое эсте­тическое впечатление от музыкального произведения и остается чи­сто шумовое восприятие больших мощностей, вплоть до болевых ощущений.

Иное дело — восприятие звуковой картины в зале. При проекти­ровании и строительстве концертных и театральных залов акустиче­ские параметры зала (время реверберации, характер первых отра­жений, степень диффузности и т. п.) выбираются такими, чтобы обеспечить наилучшую с чисто субъективной точки зрения слышимость, которую мы условно принимаем и считаем за исходное, безукориз­ненное, естественное звучание. Итак, казалось бы, существуют усло­вия оптимального слушания музыкальной программы.

На самом же деле понятие это явно относительное, потому что музыкальное произведение, исполняемое тем же оркестром с теми же исполнителями и дирижером в другом помещении, будет воспри­ниматься совершенно иначе, а на открытом воздухе звучание вооб­ще не будет иметь ничего общего со звучанием в концертном зале. Это говорит о том, что понятие «естественное звучание» — очень от­носительное.

Существует два пути для воссоздания звучания с помощью усилительной и звуковоспроизводящей аппаратуры.

Первый путь — это применение громкоговорителей или акустиче­ских громкоговорящих агрегатов, озвучающих сразу все помещение. Второй путь — воссоздание непосредственно около уха одиночного, отдельно взятого слушателя звуковой картины, наблюдаемой в концертном зале или студии. Этот путь ведет к применению головных телефонов.

Как это ни парадоксально на первый взгляд, применение головных телефонов принципиально может обеспечить более высокую верность воспроизведения, чем самая совершенная система озвуча­ния всего помещения. Объясняется это тем, что система с головными телефонами (СГТ) имеет по сравнению с громкоговорящими систе­мами (назовем их условно системами открытого звучания — СОЗ) ряд неоспоримых и очень важных преимуществ.

Первое и главное из них — это полная независимость качества звука от среды «Б» и ее параметров. Действительно, для точного воссоздания «естественного» звучания в помещениях с разными к всегда отличными от студийных условиями распространения звука нужно вводить в низкочастотный тракт множество самых разнооб­разных корректнее, причем никогда не удается добиться одинакового звучания в разных помещениях или для слушателей, находящихся в разных точках одного и того же помещения.

При СГТ, напротив одинаковое звучание воспроизводится для любого количества слушателей с одинаковыми головными телефонами, независимо от места и характера их расположения как в любом помещении, так и на открытом воздухе.

Далее, слушатель в СГТ по существу невосприимчив к всевозможным акустическим помехам и посторонним шумам и звукам в помещении, тогда как СОЗ требует снижения уровня шума внутри помещения для прослушивания.

В то же время СОЗ сама является исключительно сильным источником звуковых помех для окружающих людей в довольно обширной зоне, тогда как СГТ не создает никаких помех даже в непо­средственной близости от слушателя. Таким образом, при всестороннем рассмотрении оказывается, что у СГТ гораздо больше преимуществ, чем недостатков по сравнению с СОЗ.

Разумеется, все сказанное справедливо, если допустить, что головные телефоны по своим параметрам будут такими, что обеспечат точное воссоздание спектра и уровней сигнала, соответствующих исходному звучанию в концертном зале. Надо Сказать, что уже сейчас существуют такие головные телефоны. За последние годы   многие   ведущие   зарубежные   фирмы уделяют самое пристальное внимание изучению и развитию систем звуковоспроизведения с головными телефонами, особенно для це­лей стереофонии. Давно отошли в прошлое времена, когда телефон­ный капсюль имел полосу воспроизведения от 300 до 2 000 Гц и динамический диапазон около 20 дБ. На рис. 53 приведена частотная характеристика стереофонического головного телефона (фирма «Bayer», модель DT-48).

Hi Fi техника - Частотная характеристика стереофонического головного телефона

Рис. 53.

Частотная характеристика стереофонического головного телефона типа DT-48


Из рисунка видно, что частотная характери­стика телефона линейна в полосе от 15 до 1 000 Гц, а в полосе от 15 до 20 000 Гц неравномерность не превышает 3 дБ. Заметим, что та­кой характеристики не имеет ни один, даже самый лучший совре­менный громкоговоритель. Кроме того, в отличие от громкоговорите­лей телефоны вообще не имеют выраженного механического резо­нанса па нижних частотах, это позволяет без труда расширить частотный диапазон тракта в сторону низших частот вплоть до зна­чений 10 Гц, что в обычных акустических системах крайне затрудни­тельно.

Наконец, при использовании СГТ необходима электрическая мощность, не превышающая 100—200 мВт, что позволяет принципи­ально вообще исключить из  Hi-Fi техники УНЧ, являющийся на се­годня одним из наиболее сложных его звеньев, или в крайнем случае, сделать его простейшим одно-двухкаскадным, без усилителя мощности и выходного трансформатора.

Во всяком случае, у системы с головными телефонами, бесспорно, большое будущее, и мы настоятельно рекомендуем радиолюбителям обратить серьезное внимание на эту новую область высококачественного звуковоспроизведения.

Это, конечно, не означает, что громкоговорящие системы буду постепенно отмирать. Напротив, в ближайшие годы можно ожидать появления еще более совершенных акустических систем. Сейчас наиболее наглядна тенденция к увеличению таких показателей, как отношение номинальной выходной мощности акустического агрегату к его объему и весу. Это означает, иными словами, неуклонное уменьшение размеров и веса акустических систем при одновременном увеличении их мощности.

Относительно количества громкоговорителей в каждом агрегате можно сказать, что сегодня наибольшее распространение получили агрегаты с двумя, тремя и четырьмя излучателями. Системы с одним или пятью громкоговорителями встречаются очень редко. Дальше мы подробнее рассмотрим вопрос о выборе количества громкоговорителей и соотношении их параметров внутри агрегата.