Анонс

ВХОДНЫЕ ЦЕПИ, КОРРЕКТИРУЮЩИЕ И СОГЛАСУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Под входными цепями в УНЧ нужно понимать все, что находит­ся до сетки лампы или базы транзистора первого усилительно­го каскада. В простейших обычных усилителях   входные цепи могут состоять из одного потенциометра ручного регулятора громко­сти (РРГ) и соединительных проводов. В усилителях Hi-Fi техники «экстpa-класса» входные цепи могут представлять собой блок, содержа­щий не только десятки резисторов, конденсаторов, потенциометров, но и дроссели, трансформаторы,   переключатели,   разъемы и даже лампы или транзисторы катодных или эмиттерных повторителей. Впрочем, в отдельных случаях входные цепи могут содержать и усилительный каскад, например, отдельно для микрофонного входа, однако такой дополнительный каскад работает только в одном из многочисленных режимов, поэтому его нельзя считать входящим в общий усилительный тракт как каскад усиления напряжения. ... Далее...
КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Hi-Fi - АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Основными показателями, определяющими качество и общи уровень современной акустической системы, являются: полоса воспроизводимых частот и неравномерность частотной характеристик по звуковому давлению в пределах этой полосы, а также характер этой неравномерности, величина звукового давления или выходной мощности, коэффициент нелинейных искажений, характер направленности излучения, количество плоскостей излучения и локализованных источников звука, объем и вес акустического агрегата.

Помимо этих прямых показателей мы предлагаем ввести еще два производных показателя, весьма существенно характеризующих акустическую систему с точки зрения ее экономичности, к.п.д. и, если так можно выразиться, «конструктивной зрелости». Это отношение номинальной электрической мощности к полному объему агрегата (Вт/м3) и отношение этой же мощности к весу (Вт/кг). Дальше мы увидим, что эти показатели наглядно иллюстрируют неудовлетворительность большинства радиолюбительских и промышленных конструкций. Рассмотрим подробнее каждый из этих показателей.

 

Полоса воспроизводимых частот определяется снятой по звуковому давлению частотной характеристикой всего агрегата в целом. Она зависит от частотных характеристик (по звуковому давлению) отдельных громкоговорителей, от конструкции футляра, а также от взаимного расположения громкоговорителей.

Поскольку общая частотная характеристика агрегата зависит от всех указанных факторов, оказывается возможным формировать ее разумным комбинированием частотных характеристик отдельные громкоговорителей, изменением формы и объема акустической камеры, применением звукопоглощающих материалов, введением акустических лабиринтов, резонаторов и фазоинверторов.

Формирование частотной характеристики агрегата обычно начинают с установления правильных соотношений мощностей излучения двух смежных по полосе громкоговорителей в области частоты раз­дела (граничной частоты двух соседних участков спектра). Так как в каком-то общем участке звуковые давления смежных громкогово­рителей складываются, нужно, чтобы частотные характеристики этих громкоговорителей по звуковому давлению складывались, образуя постоянную величину суммы на всем общем участке излучения. На рис. 54 показаны возможные случаи сложения характеристик двух громкоговорителей при крутых и пологих фронтах срезов характеристик.

Hi Fi техника - Формирование сквозной частотной характеристики акустической системы с двумя громкоговорителями

Рис. 54.

Формирование сквозной частотной характеристики акустической системы с двумя громкоговорителями

Мы не советуем стараться получать очень резкие спады час­тотных характеристик излучения громкоговорителей на граничных частотах, так как это затрудняет формирование сквозной частотной характеристики агрегата с приемлемой неравномерностью в пре­делах всего спектра.

Более разумно при двухполосном агрегате основной (низкоча­стотный) излучатель использовать в диапазоне от нижней граничной частоты (20—40 Гц) до частот порядка 6—8 кГц, а высокочастотный излучатель подключать постепенно, плавно (например, через конден­сатор), начиная с частот порядка 3—5 кГц.

В трехполосном агрегате путем точного и тщательного подбора громкоговорителей как по типам, так и по экземплярам, нужно ста­раться среднечастотиый громкоговоритель включить таким образом, чтобы его излучение со стороны нижних частот начиналось сразу же за пиком собственного механического резонанса основных (низкочастотных) громкоговорителей, но не включало в себя его собствен­ный механический резонанс (см. рис. 55).

Hi Fi техника - Формирование сквозной частотной характери­стики акустической системы из трех групп громкого­ворителей

Рис. 55.

Формирование сквозной частотной характери­стики акустической системы из трех групп громкого­ворителей (два одинаковых низкочастотных с собствен­ными резонансными частотами 38 и 33 Гц, среднечастотного с собственным резонансом на частоте 60 Гц и двух высокочастотных). Пунктиром показаны собственные частотные характеристики каждой группы без учета дей­ствия разделительных фильтров

Со стороны верхних частот характеристика среднечастотного громкоговорителя должна плавно и монотонно убывать к частотам 8—10 кГц, перекрываясь на участке 5—8 кГц с нижней (левой) ветвью характеристики высокочастотного излучателя.

Неравномерность частотной характеристики чувствительности агрегата в пределах рабочей полосы ча­стот должна быть по возможности   небольшой,   однако   этого довольно трудно добиться, так как большинство отечественных громкоговорителей имеет по ГОСТ допустимую неравномерность порядка 14 дБ (в четыре с лишним раза по звуковому давлению).

Впрочем, при наличии нескольких громкоговорителей, подобран­ных должным образом, общая неравномерность системы, как прави­ло, уменьшается. Если при этом еще применить несколько акустических фильтров и резонаторов, настроенных точно на частоты наибольших подъемов и   провалов   сквозной   характеристики,   то ее можно сделать равномерной в пределах ±2—3 дБ, что считается вполне достаточным, так как дальнейшее уменьшение неравномерности на слух практически не ощутимо.

Общую неравномерность характеристики желательно распреде­лить таким образом, чтобы характеристика была симметрична отно­сительно частоты 1 000 Гц и плавно и монотонно поднималась к обо­им краям рабочей полосы частот.

Любопытно, что когда идет речь о неравномерности частотной характеристики акустических колонок или отдельного громкогово­рителя, обычно оговаривается только величина неравномерности и почти никогда не упоминается характер этой неравномерности. Меж­ду тем характер неравномерности частотной характеристики излуча­теля звука гораздо сильнее сказывается на качестве звучания и име­ет большее значение для конструирования акустической системы, чем ее абсолютная величина.

На рис. 56 приведены частотные характеристики девяти акусти­ческих систем.

Hi Fi техника - Частотные характеристики девяти различных акустических систем

Рис 56.

Частотные характеристики девяти различных акустических систем с одинаковой рабочей полосой частот и одинаковой нерав­номерностью в пределах этой полосы, но различающиеся характе­ром этой неравномерности

Из сравнения характеристик видно, что системы очень сильно отличаются друг от друга, хотя все они на самом деле имеют одинаковые рабочие полосы воспроизводимых частот и одинако­вую величину неравномерности частотной характеристики в преде­лах этой полосы, т. е. иными словами, все девять систем по обще­принятой методике объективной оценки должны быть признаны оди­наковыми.

Рассмотрим коротко все эти характеристики. Характеристика, изображенная на рис. 56, а линейна на большей части рабочего диа­пазона и имеет резкие спады только вблизи его границ. Если мы вспомним, что для получения более точной звукопередачи при сниженной против естественной громкости стремятся подчеркнуть и низ­шие и высшие частоты, то окажется, что рассматриваемая характе­ристика является как раз обратной, т. е. сильно ослабляет действие регуляторов тембра, уменьшая их реальный диапазон регулирования.

Характеристики на рис. 56, б и в монотонно возрастают или мо­нотонно убывают от одного края к другому. В первом случае это снижает отдачу на низких частотах, заставляя искусственно «подни­мать» низшие частоты в усилителе, что всегда нежелательно из-за увеличения фона; во втором случае то же происходит с высшими частотами, искусственный подъем которых в усилителе приводит к увеличению «шипения».

Характеристика рис. 56, г имеет неравномерность, распределен­ную по всему диапазону воспроизводимых частот без выраженного преобладания на отдельных участках. При такой характеристике акустическая система обычно имеет наибольший коэффициент нелинейных искажений, и в такой системе труднее всего устранять различные механические дребезжания ее элементов.

Характеристика рис. 56, д уже предпочтительнее, хотя наличие острых пиков на граничных частотах приводит на практике к неприятному «бубнению» и неоправданному подчеркиванию самых высших частот, где сосредоточены обертоны (обычно в форме вторых, третьих гармоник) многих музыкальных инструментов, в силу чего высокочастотный «пик» резко увеличивает коэффициент нелинейных искажений системы.

Характеристики, изображенные на рис. 56, е и ж, являются результатом неправильного выбора соотношения мощностей громкоговорителей в двухполосной акустической системе, а на рис. 56, з в трехполосном.

Последняя характеристика (рис. 56, и) наиболее предпочтительна, так как она в значительной мере компенсирует неравномерности частотной характеристики человеческого уха при малой громкости способствует увеличению эффективной глубины регулировки тембра в УНЧ. Хотя, конечно, повторяем, лучше всего добиваться малой неравномерности частотной характеристики агрегата в целом.

Коэффициент нелинейных искажений акустического агрегата может значительно превышать к.н.и. усилителя.

Нелинейные искажения акустической системы вызваны главным образом двумя причинами: неравномерностью магнитного потока в зазоре магнитной системы громкоговорителей и параметрическим возбуждением конуса (диффузора), когда конус колеблется с частотой, вдвое меньшей возбуждающей. К нелинейным искажениям относят и дребезжание каких-нибудь деталей футляра, громкоговорителей, проводов и разных конструктивных элементов. Чаще всего источниками дребезжаний являются выводные провода от диффузоров громкоговорителей, особенно если они при больших амплитудах сигнала касаются корпуса диффузородержателя или самого диффузора, неплотно пригнанная задняя стенка, плохо закрепленные соединительные провода внутри агрегата, не до конца завинченные болты и шурупы с подложенными под них шайбами,   и плохо   натянутый драпировочный материал на лицевой стороне футляра громкоговорителя. Поэтому для уменьшения к.н.и. акустического агрегата надо при его сборке обращать самое серьезнее внимание   на указанные моменты.

Если на одной или нескольких частотах к.н.и. агрегата нае­много превосходит допустимый, нужно вначале попытаться заменить на другой однотипный тот из громкоговорителей, в чьей рабочей полосе находится частота с большим значением к.н.и. Обычно это всегда помогает. Если же после такой замены к.н.и. все равно остается недопустимо   большим, нужно избирательно   уменьшить от­дачу на этой частоте, используя акустические методы или применяя режекторные фильтры в УНЧ. При этом можно в случае необходи­мости делать «вырез» в характеристике больше, чем это допускается общей величиной неравномерности на весь тракт, так как это всег­да лучше, чем большой коэффициент нелинейных искажений.

Номинальная электрическая мощность акустиче­ской системы — это та подводимая к нему мощность, при которой  к.н.и. не превышает определенной, заданной величины. Номинальная электрическая мощность, вообще говоря, является косвенной характеристикой, не дающей   однозначного   представления о громкости, звучания. Это объясняется тем, что звуковое давление, развиваемое громкоговорителем, зависит от подводимой   к нему электрической мощности звукового сигнала и от к.п.д. громкоговорителя. Может оказаться, что два громкоговорителя с одинаковой номинальной элек­трической мощностью имеют разный к.п.д. При одинаковом акустическом оформлении и одинаковой подводимой мощности громче будет звучать тот, у которого выше к.п.д.

Правильнее было бы сравнивать разные акустические системы по развиваемому ими звуковому давлению при одинаковой подводимой мощности, однако измерение звукового давления возможно толь­ко в лабораторных условиях, поэтому на практике с величиной подводимой электрической мощности связывают громкость звучания, что в подавляющем большинстве случаев практики вполне допустимо и оправдано.

Вопрос о том, какова должна быть номинальная мощность аку­стического агрегата в Hi-Fi технике — спорный, и дать на него од­нозначный ответ невозможно. Некоторые считают вполне достаточ­ной величину 3—5 Вт. Большинство отечественных вещательных радиоприемников бытового назначения имеют такие же значения. Даже у стереорадиол высшего класса («Симфония-2» и «Эстоиия-4») номинальная мощность каждой звуковой колонки равна 9 Вт.

Зарубежные фирмы, напротив, выпускают акустические системы для Hi-Fi техники преимущественно с большими значениями номинальной мощности. Среднее значение этой мощности обычно лежит в пределах 15—30 Вт (на одну колонку) хотя довольно часто встречаются системы мощностью 40, 60 и даже 100 Вт.

Основной вопрос, который обычно приходится решать при вы­боре номинальной мощности акустической системы — это соотноше­ние между мощностями отдельных групп громкоговорителей. Не­правильный выбор такого соотношения приводит к увеличению не­равномерности частотной характеристики агрегата (см. рис. 57).

Hi Fi техника - Разновидности акустических экранов

Рис. 57.

Разновидности акустических экранов

Характеристика направленности излучения акустической системы почти целиком определяется направлением осей отдельных громкоговорителей. Однако никогда нельзя забы­вать, что распределение плотности звуковой энергии в помещении зависит и от характеристики направленности излучения агрегата и от свойств среды «Б», т. е. от характера отражения, поглощения и рассеяния звука в данном помещении.

Поэтому в радиолюбительских условиях, когда создаваемая кон­струкция заранее рассчитывается на определенное помещение, пер­вичными являются свойства среды «Б», а характеристика направлен­ности излучения акустической системы будет подчиненным, произ­водным параметром. Именно это обстоятельство затрудняет реко­мендации по выбору характеристики направленности излучения акустической системы, хотя, повторяем, параметр этот очень важный. Впрочем, некоторые общие советы все же можно дать. Прежде всего, бесполезно ставить перед собой задачу достижения равно­мерности плотности звуковой энергии по всему помещению, так как это практически недостижимо. Гораздо правильнее ограничить неко­торую площадь внутри помещения, являющуюся самой удобной для расположения постоянных слушателей, и, считая эту площадь оп­тимальной зоной слушания, добиваться равномерной громкости зву­чания внутри этой зоны. Особенно справедливо такое решение для стереофонических систем, где оптимальная зона просто ограничена необходимостью получить максимальный стереоэффект.

Располагая громкоговорители внутри агрегата, нужно учитывать и использовать влияние отражающих, поглощающих и рассеивающих предметов в помещении, а в случае необходимости — умели вводить их искусственно (например, повесить в определенном месте на стене и под определенным углом картину, зеркало или, наоборот, ковер, штору и т. д.). Полезно, чтобы радиолюбители экспериментировали в этом отношении.

Вообще вся эта работа почти целиком является экспериментальной, и единственным критерием правильности ее выполнения яв­ляется описанный в гл. 1 метод субъективных испытаний.

Почти всегда легче добиться нужного характера излучения агрегата, если акустические камеры НЧ и ВЧ групп громкоговорителей внутри агрегата полностью разобщены глухими перегородками со звукопоглощающими поверхностями. Неравномерная (отличающаяся: от круговой) характеристика направленности с заметными зонами: провала обычно возникает при наличии отраженных звуковых воли. внутри футляра агрегата и неудачной ориентацией осей громкоговорителей, поэтому надо принимать меры для предотвращения таких искажений. Как это делать — мы расскажем дальше.

И, наконец, нужно напомнить, что вовсе не обязательно (тем более в любительских условиях) все громкоговорители размещать вну­три основного агрегата. Часть громкоговорителей, обычно высо­кочастотных, целесообразно разместить на стенах или по углам комнаты, по возможности скрытно, опытным путем подбирая высо­ту подвеса, угол наклона громкоговорителя к горизонтальной пло­скости.

Отношение номинальной мощности акустиче­ской системы к её объему и весу является, как мы уже говорили, очень важной его характеристикой. Действительно, во всех случаях желательно получить нужные акустические показа­тели при меньших размерах агрегата, так как в общем-то акусти­ческая система в жилом помещении является лишним, посторонним предметом, занимающим дополнительное место. Особое значение этот фактор приобретает для небольших квартир, поэтому совер­шенно недопустимо произвольное, неоправданное увеличение раз­меров акустических систем, тем более что это всегда связано с удорожанием установки в целом.

Однако и уменьшение размеров агрегата должно быть разум­ным, поэтому в следующем параграфе мы рассмотрим этот вопрос подробнее.

Если для лучших отечественных радиол высшего класса «плот­ность мощности» составляет менее 100 Вт/м3у то для большинства современных зарубежных моделей эта цифра колеблется около зна­чения 1 000 Вт/м3, достигая в некоторых образцах величин 2—3 кВт/м3. Аналогичная картина наблюдается и для другого показателя — «удельного веса» номинальной мощности. Наивысшее значение этого показателя среди отечественной аппаратуры равно 0,39 Вт/кг (для радиолы «Симфония-2»), тогда как для большинства зарубежных си­стем этот параметр выражается единицами и десятками ватт на ки­лограмм.

Правда, такое резкое различие объясняется чаще всего тем, что зарубежные акустические системы строятся по «закрытому типу» в отличие от «открытых» систем отечественного производства.

Поскольку не все радиолюбители четко представляют себе сущ­ность названных систем и разницу между ними, мы рассмотрим сей­час этот вопрос несколько подробнее.

Хорошие акустические системы позволяют насладиться всей полнотой звучания виниловых пластинок, которые можно выбрать здесь.