Динамическая головка

Громкоговорители (динамические головки) – параметры, маркировка и включение

Громкоговорители сейчас чаще называют сокращенно по названию одного из широкораспространенных типов громкоговорителей, электродинамического — «динамик». Основные конструкции громкоговорителей такие же как и у телефонных наушников, но есть и оригинальные конструкции. Громкоговоритель обычно состоит из двух основных частей: головки и акустического оформления. Головка громкоговорителя преобразует электрические сигналы в акустические и является самостоятельным узлом громкоговорителя. Громкоговорители могут содержать одну или несколько излучающих головок, необходимое акустическое оформление, пассивные электрические устройства (фильтры, трансформаторы, регуляторы и др.). Применение акустического оформления позволяет повысить качество излучения звука. Головки различаются как по принципу действия, так и по конструкции.

Громкоговорители и электроакустические головки характеризуются такими основными параметрами: номинальной мощностью, номинальным диапазоном частот, частотной характеристикой, полным электрическим сопротивлением, стандартным звуковым давлением и др.

Громкоговорители обычно делят по следующим основным признакам:

  • принципу электромеханического преобразования сигналов в акустические;
  • типу РЭА, где они используются;
  • ширине воспроизводимого диапазона частот;
  • мощности;
  • величине сопротивления звуковой катушки;
  • конструкции механико-акустической системы.

В настоящее время наиболее широкое распространение имеют электродинамические, электростатические, ленточные и изодинамические громкоговорители.

Электродинамические громкоговорители

Электродинамические громкоговорители катушечного типа имеют наибольшее распространение. Принцип их действия основывается на взаимодействии магнитных полей токов звуковой катушки и постоянного магнита. В зависимости от величины тока в катушке происходят ее колебания. Диффузор, жестко соединенный со звуковой катушкой, повторяет эти колебания и заставляет колебаться окружающий воздух, создавая тем самым звуковые волны. В зависимости от способа создания магнитного поля различают громкоговорители с постоянным магнитом и с подмагничиванием. Преобладающими в РЭА являются электродинамические головки прямого излучения (диффузорные). Классификация этих головок обычно производится в зависимости от воспроизводимого диапазона частот:

Широкополосные. от 50. 100 Гц до 16. 20 кГц. Для улучшения воспроизведения высших частот такие головки часто имеют дополнительный диффузор в виде небольшого конуса, вклеенного в основной диффузор головки. Головки с номинальной мощностью 3. 4 Вт воспроизводят наиболее широкий диапазон частот, а малой мощности — более узкий.

Низкочастотные. от 20. 40 Гц до 500. 1000 Гц, головки имеют значительные размеры и рассчитаны на подведение электрической мощности 5. 50 ВЧА. Эффективность излучения низших частот возрастает с увеличением размера диффузора и повышения гибкости подвижной системы.

Среднечастотные. 300. 500 Гц до 5000. 8000 Гц.

Высокочастотные. 1000. 5000 Гцдо 16000. 30000 Гц.

Мощность среднечастотных и высокочастотных головок меньше, чем у широкополосных. Это связано с тем, что в реальном звуковом сигнале, содержащем речь, музыку, максимальную энергию несут звуки низших частот.

Использовать электродинамические головки прямого излучения без акустического оформления не рекомендуется. В этом случае происходит резкое ослабление излучения низших частот звукового диапазона.

Головки прямого излучения электродинамического типа имеют достаточно высокие параметры и относительно просты по конструкции. И это при том, что КПД у них довольно низкий и меньше, чем у электромагнитных головок.

Маркировка

Маркировка отечественных громкоговорителей основывается на буквенно-цифровой системе. В нее входят несколько элементов: на первом месте стоит цифра, указывающая номинальную мощность в вольт-амперах, на втором —- буква Г — громкоговоритель, за ней буква, соответствующая типу электромеханической системы преобразования электрических сигналов в акустические (Д — динамическая, J1 — ленточная, Э — электростатическая, П — пьезоэлектрическая и т.д.). Цифры (одна или две), стоящие после этих букв, обозначают номер разработки громкоговорителя данного типа. После номера иногда стоят цифры, соответствующие частоте механического резонанса подвижной системы в герцах. В конце маркировки встречаются буквы Т или Е (Т — тропическое исполнение, Е — для работы при повышенных вибрациях).

Отечественная промышленность выпускает громкоговорители разных типов, различной мощности в зависимости от их применения: для массовых приемников, телевизоров и магнитофонов, для вещания на площадях, улицах и для прочего. Радиолюбители при конструировании радиоэлектронной аппаратуры чаще используют электродинамические громкоговорители, так как они являются более доступными в плане приобретения.

Качество работы громкоговорителя обычно проверяют на слух. Для этого прослушивают качественную фонограмму при достаточной громкости. Звуковоспроизведение должно быть чистым. Не должно быть заметных частотных искажений, хрипов и дребезжания (нелинейные искажения). У хороших громкоговорителей неравномерность частотной характеристики не превышает 10 дБ. Для низкочастотных и широкополосных головок частота резонанса в зависимости от конструкции составляет 30. 100 Гц. Ниже частоты резонанса головка практически не излучает звук. Поэтому, чем ниже частота резонанса, тем лучше качество головки. Наиболее низкую частоту резонанса имеют головки с резиновым гофром диффузора.

Схемы включения громкоговорителей в каскады радиоэлектронных устройств

Громкоговорители могут включаться в радиоэлектронные схемы с помощью трансформатора, конденсатора или непосредственно в выходную цепь. Включение громкоговорителей через трансформатор в транзисторный УЗЧ показано: на рис. 3.14 — однотактный выходной каскад, рис. 3.15 — двухтактный выходной каскад, трансформатор Т1 намотан на сердечнике из пермаллоя 1114×6 мм, обмотки Іа и Іб содержат по 200 витков ПЭВ-2 0,12, а II обмотка имеет 90 витков ПЭЛ 0,25. Автотрансформаторное включение громкоговорителя (рис. 3.16) позволяет повысить мощность выходного каскада примерно в 1,5 раза по сравнению с трансформаторным и расширить полосу воспроизводимых частот до 150. 10000 Гц. В схеме трансформатор Т1 и автотрансформатор Т2 намотаны на сердечниках из пермаллоя ШЗхб мм. Трансформатор Т1 намотан проводом ПЭЛ 0,06, I обмотка содержит 1580 витков, II обмотка — 800 витков с отводом от середины. Автотрансформатор Т2 имеет общее число витков 1000, с отводами от 400, 500 и 600 витков. Секции намотаны проводом: 1-2 ПЭЛ 0,09, 2-3, 3-4 ПЭЛ 0,21, 4-5 ПЭЛ 0,09.

Громкоговоритель можно включать в УЗЧ и без выходного трансформатора. Варианты включения громкоговорителя без трансформатор^ в транзисторные УЗЧ показаны на рис. 3.17. В схеме рис. 3.18 в качестве громкоговорителя использован наушник ДЭМ-4М, а в схеме рис. 3.19 — самодельный громкоговоритель на базе электромагнитного микрофона ДЭМШ-1 А. К мембране микрофона припаяна игла, которая соединяется с диффузором. Интересна схема рис. 3.20, где в коллектор и эмиттер выходного транзистора включены громкоговорители.

Включение громкоговорителя в двухтактный бестрансформаторный транзисторный УЗЧ показано на рис. 3.21. Некоторые такие схемы рассчитаны на высокоомные громкоговорители (рис. 3.22, а). В этой схеме переходной трансформатор Т1 намотан на сердечнике LL14 с толщиной набора 9 мм. Все обмотки трансформатора намотаны проводом ПЭВ 0,06, первичная обмотка I содержит 2500 витков, а каждая из вторичных обмоток II и III содержат по 350 витков. В принципе можно использовать готовый переходной трансформатор от любого малогабаритного транзисторного радиоприемника, разделив его вторичную обмотку на две изолированные секции. Если нет такого громкоговорителя и конденсатора большой емкости, то имеющийся низкоомный громкоговоритель включают по схеме рис. 3.22, б. В этой схеме трансформатор Т1 намотан на сердечнике Ш4х8 мм, I обмотка — 900 витков ПЭВ 0,09, II — 100 витков ПЭВ 0,23. У вторичной обмотки делается несколько выводов с целью лучшего согласования с нагрузкой. С аналогичной целью используется автотрансформатор в УЗЧ с двухтактным выходным каскадом на транзисторах одной проводимости, схема которого представлена на рис. 3.23. Трансформатор Т1 намотан на сердечнике ШЗхб мм, обмотка содержит 200 витков провода ПЭВ-1 0,23 с отводом от середины.

Рис. 3.14. Принципиальная схема однотактного транзисторного УЗЧ с трансформаторным выходом

Рис. 3.15. Принципиальная схема двухтактного транзисторного УЗЧ с трансформаторным выходом

Рис. 3.16. Принципиальная схема двухтактного транзисторного УЗЧ максимальной мощностью 0,150 Вт с автотрансформаторным включением громкоговорителя

Рис. 3.17. Принципиальная схема однотактного транзисторного УЗЧ с непосредственным включением громкоговорителя:

а — в эмиттерную цепь выходного транзистора; б — в коллектор выходного транзистора с питанием 1,5 В

Рис. 3.18. Принципиальная схема однотактного транзисторного УЗЧ с использованием электромагнитного микротелефонного капсюля ДЭМ-4М в качестве громкоговорителя

Рис. 3.19. Принципиальная схема однотактного транзисторного УЗЧ с использованием громкоговорителя, изготовленного на базе электромагнитного микрофона ДЭМШ- 1А

Рис. 3.20. Принципиальная схема однотактного транзисторного УЗЧ с непосредственным включением двух громкоговорителей, одного в коллектор, а другого в эмиттер выходного транзистора

Рис. 3.21. Принципиальная схема двухтактного транзисторного УЗЧ максимальной мощностью 0,5 Вт с бестрансформаторным выходом и двумя источниками питания

Рис. 3.22. Принципиальная схема двухтактного транзисторного УЗЧ максимальной мощностью 0,1 Вт с бестрансформаторным выходом, с одним источником питания:

а — включение громкоговорителя через конденсатор С4 большой емкости, б — включение громкоговорителя через конденсатор С1 небольшой емкости

Рис. 3.23. Принципиальная схема транзисторного УЗЧ с максимальной мощностью 0,16 Вт с двухтактным выходным каскадом на транзисторах одной проводимости и включением громкоговорителя через автотрансформатор

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.

Динамические головки

Современная электроакустика появилась на рынке с изобретением А. Г. Беллом и Т. Ватсоном телефона в 1876 году. И хотя с тех пор совершенствование электроакустических преобразователей (то есть громкоговорителей) было темой бесконечной череды научных изысканий и статей, значительно большей, чем посвященных любому другому элементу звукоусилительного тракта, кардинальных изменений практически нет.
Первая заявка на патент на электродинамическую конструкцию с подвижной катушкой была подана в 1877 году, а на электродинамический громкоговоритель — в 1898 году. Однако практического применения эти изобретения тогда не получили — еще не было достаточно мощного источника, который позволил бы раскачать головку громкоговорителя с подвижной катушкой.
Коммерческие модели появились только в 20-х годах, когда стали доступны ламповые усилители. В первых электродинамических громкоговорителях катушки были высокоомные, использовались тканая подвеска и электромагниты с питанием постоянным током. Некоторые историки техники указывают, что первой электродинамическую головку в максимальном приближении к ее современной конструкции запатентовала в 1925 году фирма General Electric.
Внешне конструкции динамических головок для воспроизведения низких и высоких частот различаются, но содержат одни и те же компоненты. НЧ-головка имеет металлическую (реже пластиковую) раму, которую также называют корзиной за ее форму или диффузородержателем — это уже ее назначение. Окна диффузородержателя обеспечивают свободное движение воздуха у задней стороны диффузора. При отсутствии окон воздух мог бы воздействовать на подвижную систему как дополнительная акустическая нагрузка, уменьшая отдачу в области низких частот. Технология изготовления диффузородержателя определяется мощностью и размерами головки. Основное требование — обеспечение жесткой конструкции, свободной от вибраций, способных вызвать призвуки. С этой точки зрения лучше использовать литые конструкции из металлов или композитных материалов. На раме закрепляется конический диффузор, обычно изготавливаемый из бумаги (на самом деле — из измельченной древесины), чистого или с наполнителем пластика и реже — металла или керамики. К задней (более узкой) части конуса прикрепляется гильза (бумажная с пропиткой или металлическая), на которую наматывается звуковая катушка.

Звуковая катушка наматывается обычно в два (реже — четыре) слоя медным или алюминиевым проводом в эмалевой изоляции на каркас (гильзу) и закрепляется на нем лаком. Обычно используется стандартный провод круглого сечения, но для очень мощных головок применяется провод с прямоугольным сечением, обеспечивающим почти 100-процентное заполнение зазора.
При сборке подвижной части головки широко используются современные материалы. Например, для приклеивания каркаса звуковой катушки к керамическому или металлическому купольному диффузору используются полимерные клеи с ультрафиолетовым отверждением. Выводы катушки с помощью специальных очень гибких проводов подключаются к контактам на плате соединений.
Несмотря на непрерывные исследования в области материаловедения, для большинства НЧ- и СЧ-головок, имеющих схожую конструкцию, но отличающихся размерами, используются конические диффузоры из бумажной массы. Кроме этого, используются такие материалы как полипропилен, бекстрен, а в последнее время и легкие металлы (алюминий, титан, магний). Фирмы с именем и историей, имеющие собственные исследовательские центры или заказывающие разработку, активно экспериментируют с различными наполнителями и композиционными материалами, создавая комбинированные диффузоры. Тут в качестве наиболее известного примера можно привести СЧ-головки B&W с диффузором из тканого кевлара с пропиткой.
Конусы с прямолинейной образующей использовались в низкочастотных головках только в самых первых головках. Жесткости такой конструкции не хватает на весь рабочий диапазон частот, и выше некоторой частоты излучение приобретает изгибной характер: реально работает только центральная его часть. Диффузор оказывается слишком тяжел и слишком мягок, чтобы точно следовать за перемещением катушки. Он просто не успевает полностью отклониться и вернуться, а изгибные колебания порождают призвуки и дополнительное окрашивание звука. Самый простой и древний способ борьбы с этим явлением — формирование в процессе изготовления на поверхности конуса серии концентрических канавок. В современных громкоговорителях используется целый комплекс мер для подавления параметрических резонансов. Во-первых, практически все диффузоры имеют криволинейную образующую. Во-вторых, все больше из них изготавливаются из материалов, эффективно гасящих продольные колебания и, кроме того, они имеют переменное сечение: у катушки оно больше, а у подвеса меньше. Конечно, все зависит от выбранного материала. Для бумажного диффузора подойдет специальная пропитка, а для слоистой или композитной структуры важно сочетание физико-механических свойств составляющих ее материалов. Поскольку диапазон воспроизводимых частот головки громкоговорителя определяется областью поршневого движения его диффузора, важно чтобы он был максимально жестким, но при этом еще имел бы и минимальную массу.
Внешний подвес диффузора, который обеспечивает его поступательное движение при работе, может быть выполнен как единое целое с диффузором (в виде гофра с одной или несколькими канавками) или как автономное кольцо из резины, каучука, полиуретана и других материалов с аналогичными свойствами, которое затем приклеивается к внешнему краю диффузора. Подвес, особенно низкочастотной головки, должен обладать большой гибкостью: это обеспечивает низкую частоту собственного резонанса. Практически сразу ниже этой частоты эффективность головки резко падает, то есть собственный резонанс определяет границу воспроизведения басов. Второе основное требование к подвесу — упругие свойства должны сохранять линейность во всем диапазоне перемещений подвижной системы громкоговорителя.

Читайте также:  Чувствительный микрофонный усилитель

Достаточно долго высокочастотные головки имели такой же конический диффузор, только меньшего размера. Однако сегодня наиболее распространенным у ВЧ-головок является купольный диффузор. Он может быть мягкий (из текстиля, например шелка с пропиткой) или жесткий — из металла или керамики. Конструкция типичного ВЧ-динамика отличается не только размером диффузора. Обычно купольный диффузор с подвеской изготавливается как единое целое, к которому приклеивается гильза со звуковой катушкой. При этом в конструкции отсутствует гибкая центрирующая шайба. Магнитная система, как и диффузор, закрепляется на пластине переднего фланца.
Купольные диффузоры, которые могут быть выпуклыми или реже вогнутыми, изготавливаются прессованием из натуральных или синтетических тканей с обязательной последующей пропиткой. Все большее распространение получают диффузоры ВЧ-головок из синтетических полимерных пленок или металлической фольги. Для повышения жесткости диффузоры изготавливают методом осаждений из паровой фазы различных материалов: бора, бериллия, золота и даже алмаза. Существуют многочисленные примеры купольных диффузоров из керамики, которая, по сути, является окислом металлов, например, алюминия.
Центрирующая шайба — непременная часть НЧ- или СЧ-головки; ее задача обеспечить правильное положение гильзы со звуковой катушкой в воздушном зазоре магнитной системы. Требования к шайбе такие же, как и к подвесу — максимальная гибкость в осевом направлении и сохранение линейности во всем диапазоне перемещений, дополняются еще и требованием максимальной жесткости в радиальном направлении. Для повышения эффективности головки зазор должен быть минимальным, и малейшее смещение в радиальном направлении неминуемо приведет к заклиниванию звуковой катушки. На всем пути совершенствования головок центрирующая шайба изготавливалась из разных материалов (картона, бумаги, текстолита, ткани). Сегодня практически все головки имеют центрирующую шайбу с концентрическими канавками, прессованную из ткани с последующей пропиткой.
Важнейший элемент конструкции и головки, который во многом определяет ее электроакустические характеристики, — это магнитная система. Она образуется кольцевым магнитом, расположенным между двумя кольцевыми фланцами и цилиндрическим керном, который образует с передним фланцем воздушный зазор. Конструкция магнитной системы с керновым магнитом, широко распространенная в середине прошлого века, ныне в головках, предназначенных для многополосных акустических систем, практически не используется. Магнитная система создает в зазоре постоянное магнитное поле. При подаче сигнала на катушку ее магнитное поле взаимодействует с полем магнитной системы, заставляя ее перемещаться в зависимости от направления тока вперед и назад и двигать прикрепленный к ней диффузор. Зазор должен быть как можно меньше: так повышается эффективность взаимодействия катушки и постоянного магнита.
Магнитное поле системы с кольцевым магнитом не замыкается полностью в магнитопроводах. Эта конструкция имеет внешнее поле рассеяния, которое может влиять на другие устройства, например, кинескоп цветного телевизора. Поэтому в случае использования таких головок в акустических системах домашнего кинотеатра требуется дополнительный магнитный экран, представляющий собой стакан из магнитомягкого материала, которым закрывают снаружи всю магнитную систему.
Форма полюсных наконечников (отверстия верхнего фланца) и керна определяет величину магнитной индукции в воздушном зазоре и равномерность распределения в нем магнитного потока. От размеров элементов магнитной системы и ширины воздушного зазора зависит степень нагрева звуковой катушки и, следовательно, ее термостойкость. Здесь сталкиваются противоречивые требования. Для улучшения вентиляции нужно увеличить зазор, но это снижает чувствительность головки и требует увеличения магнита. Тут появляется поле деятельности для поиска компромиссного инженерного решения. Поэтому, например, в мощных НЧ-головках диаметр катушки больше, и часто используются два кольцевых магнита.

Как известно, для эффективной работы НЧ-головки необходимо, чтобы звуковые волны от передней и задней стороны диффузора были изолированы (см. «Акустическое оформление», S&V, 4/2004). Поэтому центральное отверстие конического диффузора закрывают колпачком, который из-за дополнительной функции называется пылезащитным. В некоторых конструкциях в центральном сердечнике магнитной системы делают отверстие, закрытое звукопоглотителем, а в качестве материала колпачка используют плотную ткань или нетканый материал с большим акустическим сопротивлением. Поршневое движение диффузора в широкой полосе частот возможно только при его идеальной жесткости. Для реальных диффузоров из-за возникновения продольных колебаний диффузора эффективная полоса существенно сужается. Заметим, что и для идеального диффузора полоса ограничена его физическими размерами, но уже по другой причине. Скорость звука в воздухе имеет конечное значение около 340 м/с при комнатной температуре. При некоторой частоте длина звуковой волны становится соизмерима с размером диффузора и даже меньше его. На практике это проявляется как сужение диаграммы направленности динамической головки с повышением частоты. То есть чем выше частота, тем ближе к оси головки должен находиться слушатель, чтобы услышать высокие частоты. Так для диффузора диаметром 10 дюймов (250 см) теоретическая максимальная частота, на которой диаграмма акустического излучения сжимается до узкого луча, равна 1335 Гц. Для наиболее часто используемого размера 8 дюймов (200 мм) она составит уже 2015 Гц, для головки с диффузором 5 дюймов (125 мм) — 3316 Гц, а для типичного твитера диаметром 1 дюйм (25 мм) — 13680 Гц. На низких и средних частотах конструкторы стараются не заставлять головки работать выше этих частот. Для ВЧ-головок приходится идти на технические хитрости. Как правило, перед диффузором устанавливается рассекатель той или иной формы, в зависимости от того, в какой плоскости необходимо расширить диаграмму направленности излучения. В нашем примере конструкции ВЧ-головки шестилучевой рассекатель обеспечивает оптимальное рассеивание, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. В СЧ-головках для расширения диаграммы также используют рассекатели в виде конусов со сложной образующей.
Очень важным параметром динамического громкоговорителя является линейность его амплитудной характеристики. Это зависимость звукового давления от амплитуды колебания диффузора. В некотором диапазоне средних значений все работает нормально. Однако при малых значениях входного сигнала силы взаимодействия поля катушки и постоянного магнита не хватает на преодоление упругих сил подвеса. Это проявляется на слух как ухудшение воспроизведения низких частот при малых уровнях сигнала. При больших амплитудах катушка выходит за пределы поля магнита в зазоре, что резко увеличивает уровень нелинейных искажений. Амплитуда перемещения диффузора, в пределах которой амплитудная характеристика головки сохраняет линейность, очень небольшая. Для НЧ-головок она редко превышает 6 мм, а для ВЧ-головок — 0,3 мм. Благодаря столь малому ходу для улучшения теплопередачи в ВЧ-головках зазор магнитной системы заполняют магнитной жидкостью, которая представляет собой смесь силиконовой смазки и мельчайшего порошка ферромагнитного материала. Однако их применение ограничивает срок службы головки из-за значительного увеличения со временем вязкости смазки.
Выбор громкоговорителя остается самым важным среди других компонентов системы для окончательного звучания, которое вы хотите получить в своей комнате прослушивания. Кроме всего прочего, для акустических систем очень велик диапазон цен: от менее $100 до более чем $70000 за пару. Возникает вопрос, что там такое внутри, если столь велика цена. Ответ так же прост, как и в случае с дорогими усилителями. Более дорогие акустические системы выпускаются малыми партиями, в них установлены сделанные на заказ головки (и, кроме того, тщательно отобраны по параметрам) и высококлассные корпуса, чаще всего ручной работы. В общем случае вы видите, за что платите деньги, но тональные характеристики акустических систем индивидуальны: отличия от образца к образцу возможно больше, чем у всех остальных компонентов системы звуковоспроизведения. Необходимо слушать и слушать различные системы, чтобы наконец найти ту одну, звук которой наиболее приятен вашему уху. Одна акустика дает яркий звук на высоких, другая — жесткое звучание на средних, а третья — очень глубокий бас. Хотя, конечно, существуют системы с более нейтральным (тонально правильным) звуком, но громкоговорителя, воспроизводящего правильно весь звуковой диапазон (тот, что слышит человеческое ухо), нет. Все они окрашивают звук в разной степени, которая зависит от их цены. Иногда тональная окраска специально добавляется в соответствии со вкусом создателя акустической системы. Поиски акустики, удовлетворяющей ваш вкус, требуют усилий и времени.

Современный громкоговоритель имеет некий вариант подвижной диафрагмы (диффузора), хотя метод, с помощью которого она приводится в движение, может существенно отличаться. Сама диафрагма может иметь разную форму: коническую, плоскую или поршня, купольную и т.п. Пока диафрагма колеблется как единое целое, она аналогична поршню. Характеристики акустического излучения жесткого цилиндрического поршня хорошо изучены и прямо следуют из фундаментального труда лорда Релея «Теория звука», опубликованного в 1878 году. Работы Релея и его последователей стали основой современного звукоусиления.

Первые громкоговорители
В большинстве первых громкоговорителей использовались не электромагнитные (то есть с подвижной катушкой), а магнитоэлектрические преобразователи: звуковые волны излучали металлические (железные) язычки, которые колебались под действием поля электромагнита, на катушку которого подавался звуковой сигнал. Звук был ужасный, поскольку его сопровождали ярко выраженные собственные резонансы язычков, отсутствие баса и нелинейные искажения из-за одностороннего движения язычка. Симметричная конструкция привода излучателя была использована в начале 20-х годов прошлого века. Тогда же конусные излучатели были заменены небольшими рупорами. Но и этой конструкции были присущи резонансы, и из-за большой жесткости она не могла воспроизводить частоты ниже 120 Гц. Подобные электроакустические преобразователи с металлической мембраной из магнитного материала и электромагнитом достаточно долго использовались в качестве излучателя звука в трубках обычных телефонов, и их еще можно встретить в сохранившихся аппаратах 30-летней давности.

Динамическая головка

Классификация по другим признакам

  • Однополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в одном и том же диапазоне частот
  • Многополосный громкоговоритель — громкоговоритель, головки которого работают в двух или более разных диапазонах частот
  • Диффузорный громкоговоритель
  • Рупорный громкоговоритель — громкоговоритель, акустическим оформлением которого является жесткий рупор
  • Громкоговоритель непосредственного излучения

Рупорные громкоговорители

Данный тип громкоговорителей применяется в случаях, когда не требуется высокое качество звука. Такой громкоговоритель состоит из рупорной электродинамической головки прямого излучения и рупора. Чаще всего применяется как наружнее устройство для массового оповещения, для излучения сигналов тревоги, сеть таких громкоговорителей имеется в распоряжении управления ГО и ЧС России. Использовались в прошлом в многополосной акустике, преимущественно в киноиндустрии, для воспроизведения средних и высоких частот, от 1000 до 20000 Гц, нынче эти функции взяли на себя среднечастотные динамики классической конструкции и высокочастотные твиттеры соответственно. Для более низких частот такие громкоговорители неприменимы, так как требуется рупор слишком большого размера. Главное достоинство — высокий КПД.

В настоящее время рупоры с компрессионными драйверами иногда применяются и в бытовой JBL pro), а также довольно широко распространены в нише так называемого High End Audio – эксклюзивной аудио аппаратуры для бытового пользования (Avantgarde Acoustic, Acapella Audio Arts, Cessaro), где чаще всего применяются крупногабаритные сферические рупоры на высоко- и средне-частотных диапазонах, а на низкие частоты работает активный НЧ-блок на динамических головках (хотя есть примеры полностью рупорных систем во всем диапазоне слышимых частот). Подобные изделия эксклюзивны и отличаются чрезвычайно высокой стоимостью.

Динамическая головка

Устройство

Головка электродинамической системы является электроакустическим преобразователем электрического сигнала в продольные колебания воздуха, воспринимаемые как звук. ГД обычно устроена следующим образом: имеется постоянный магнит(ранее применялись и электромагниты) цилиндрической формы [1] , вокруг которого располагается гильза с катушкой из тонкой лакированной медной проволоки, гильза жёстко закреплена одним концом с бумажным, металлическим (реже) (вспененный никель), полимерным диффузором, либо с диффузором из кевларовых нитей. Выводы с катушки могут быть закреплены непосредственно на диффузоре, как видно на рисунке вверху. Диффузор обычно имеет коническую форму, но может быть и овальным, и близким к прямоугольной форме. Соответственно, если диффузор, например, овальный, рама имеет также овальную форму. Связка «диффузор—катушка» может перемещаться относительно магнита в небольших пределах, при этом катушка перемещается внутри цилиндрического магнита, не касаясь его, а диффузор несколько изменяет свою форму и сильне — положение относительно рамы. Вся эта конструкция закреплена в специальной металлической либо пластиковой раме, именуемой диффузородержателем. В конструкции более простых и дешёвых громкоговорителей, а также небольших средне- и высокочастотных громкоговорителей и громкоговорителей в наушниках может применяться непосредственное крепление диффузора к раме, при этом по краям диффузора, около кромки рамы, часто организуется характерная рельефная полоса. Она служит для увеличения гибкости и подвижности головки относительно рамы. В более дорогих и качественных среднечастотных и в большинстве низкочастотных громкоговорителях применяется подвес (также известный как верхний подвес), изготавливаемый обычно из плотной резины. Подвес представляет собой резиновое кольцо между рамой и диффузором. Он имеет колею по всей длине окружности, это увеличивает его гибкость и уменьшает износ. Края диффузора закреплены на внутреннем крае кольца подвеса, а внешний край подвеса прикреплён к раме. Такая конструкция обеспечивает большой ход головки при воспроизведении сильных импульсных колебаний и при воспроизведении низких частот. Можно заметить невооружённым глазом, как диффузор низкочастотного динамика дрожит в такт басам при воспроизведении музыки. Ход диффузора и головки может, в случае большой громкости и подходящей конструкции динамика, достигать нескольких сантиметров и более, однако при превышении эксплуатационных параметров напряжения, подаваемого на динамик, возможно разрушение динамической системы. Помимо этого, возможно перегорание катушки из тонкой проволоки вследствие чрезмерно высокого протекающего по ней тока. Следует отметить, что регулярное прослушивание музыки на максимальных уровнях громкости отрицательно влияет на здоровье, вызывая психические и нервные расстройства и уменьшение чувствительности слуха.

Читайте также:  Усилитель звука для наушников своими руками - схема

Диффузор сравнительно жёсткий и сохраняет постоянную форму, однако обращаться с ним следует бережно, не прилагать значительных усилий, так как бумага — не слишком прочный материал и может порваться, а полимер — смяться или оторваться. В случае повреждения диффузора громкоговоритель обычно сохраняет работоспособность, однако прослушивание, например, музыки на нём не доставит удовольствия — из-за порывов на диффузоре возникают сильные искажения, дребезги и хрипы, нарушаются многие параметры громкоговорителя.

В случае, если динамик проектируется как широкополосный, или по крайней мере излучающий расширенный диапазон частот, в центре диффузора часто размещается бумажный, полимерный или металлический купол. Дело в том, что если при воспроизведении низших расчётных для данного динамика частот колеблется вся поверхность диффузора, то при излучении высших частот данного динамика — только центральная часть, область около катушки. Поэтому купол служит для улучшенного воспроизведения высоких частот.

Мощность динамиков, как правило, измеряется в ваттах (при этом существует PMPO — общая мощность, которую потребляет динамик, и выходящая мощность (КПД динамиков как правило не превышает 1-3 %). PMPO обычно составляет сотни ватт (иногда — киловатты для мощных колонок), а выходная мощность — ватты, реже десятки ватт (для мощных динамиков), очень редко более ста.

Принцип работы

При подаче электрического сигнала звуковой частоты, катушка производит вынужденные колебания в поле постоянного магнита под действием силы Ампера, увлекая диффузор и через неё создавая волны разряжения и сжатия в воздухе. Связка «диффузор-катушка» колеблется с такой же частотой, как и частота подаваемого тока. При малой толщине магнитопроводов, образующих зазор, действительно работает только малая часть катушки, приблизительно равная толщине магнитопроводов зазора. Выходящие за пределы зазора части катушки почти не работают, у таких динамиков очень низкий коэффициент полезного действия. Силу, действующую на катушку можно вычислить применив закон Ампера

, где

B — индукция магнитного поля в зазоре, I — ток через катушку, l — часть длины провода катушки находящаяся в зазоре магнитопроводов.

, где

n — число витков катушки находящихся в зазоре, d1 — диаметр катушки,

, где

h — толщина магнитопроводов образующих зазор, d2 — диаметр провода катушки. Для повышения коэффициента полезного действия динамика необходимо увеличивать толщину магнитопроводов, образующих зазор, при этом пропорционально увеличению зазора уменьшается магнитная индукция в зазоре B , но увеличивается относительная рабочая часть катушки, то есть относительная рабочая часть длины провода катушки l до некоторой величины, после которой относительная рабочая часть длины провода катушки начинает уменьшаться. При изменении амплитуды электрического сигнала звуковой частоты также изменяется положение диффузора. Так как электрический сигнал звуковой частоты, подаваемый на катушку, имеет частоту в пределах слышимости человеческого уха [2] , то и диффузор колеблется относительно постоянного магнита с такой же частотой.

Здесь следует сделать замечание, что реальная частота колебаний диффузора большинства ГД и прилегающих слоёв воздуха лежит в пределах примерно 300 — 12000 Гц, причём чем меньше, хуже и проще громкоговоритель, тем у́же этот частотный диапазон и тем менее линейна его амплитудно-частотная характеристика. На частотах за пределами этого диапазона излучаемая мощность незначительна. Для воспроизведения наиболее низких частот [3] небольшие по размерам ГД вовсе непригодны.

Колеблющийся диффузор создаёт в воздухе звуковые волны, воспринимаемые ухом человека. Таким образом, с помощью ГД электрический сигнал звукового диапазона частот с усилителя преобразуется в звук.

Следует повториться, что при воспроизведении наиболее низких частот из частотного диапазона, воспроизводимого динамиком, работает вся поверхность диффузора, а при воспроизведении высших частот из частотного диапазона — только центральная его часть, что располагается над катушкой. Поэтому в широкополосных динамиках часто в центре устраивается металлическая, полимерная или бумажная накладка — купол в целях улучшения воспроизведения высоких частот.

Применения

Описанная классическая конструкция является базовой и может применяться в недорогой технике, там, где не требуется высокое качество звука. Для высококачественного воспроизведения проектируются более сложные и совершенные громкоговорители.

Для создания более качественной аудиосистемы одну или несколько динамических головок помещают в корпус в виде коробки из дерева, либо пластика или металла таким образом, чтобы изолировать лицевую и тыльную поверхности диффузора друг от друга и исключить «перетекание» воздуха вокруг кромки рамы громкоговорителя. Полученное изделие называется акустическая система. Если в акустической системе присутствует встроенный усилитель, такая акустическая система называется активной, в противном случае — пассивной. Создание акустических систем, имеющих максимально чистое, естественное и натуральное звучание — весьма трудоёмкая и сложная задача, так как на конечный результат влияет множество факторов.

Устройство электродинамической головки благодаря свойству обратимости идентично по принципу действия устройству динамического микрофона, и, таким образом, эти устройства могут быть взаимозаменяемыми. Например, во многих конструкциях переговорных устройств, домофонов, и даже в подслушивающих устройствах, некогда монтировавшихся спецслужбами в приёмники проводного радиовещания, в качестве приёмника звука — микрофона могли использоваться динамические головки.

Технические характеристики динамической головки

При определении мощностных параметров головки следует учитывать, что в СССР в разное время они выражались по разному — до 1985 года по ГОСТ 9010, позднее по ОСТ 4.383.001, требования которого ближе к международным нормам.

Основными техническими характеристиками динамической головки являются:

  • Тип динамической головки — Полно-диапазонная (широкополосная), низкочастотная, среднечастотная, высокочастотная
  • Номинальный диаметр — как правило, внешний диаметр диффузородержателя (рамы). Реже — диаметр подвеса диффузора либо расстояние между противоположными крепёжными отверстиями. Для компрессионных драйверов — диаметр горла рупора.
  • Мощность — номинальная, программная (длительная), либо пиковая (краткосрочная) подводимая мощность, которую выдерживает головка до своего разрушения. Головка может быть разрушена и гораздо меньшей мощностью, если динамик нагружается сверх своих механических возможностей на очень низких частотах (например, электронная музыка с большим количеством баса или органная музыка), также разрушение может быть вызвано перегрузкой («клипированием») усилителя мощности.
  • Импеданс (номинальное сопротивление) — как правило, динамические головки имеют импеданс 2Ом, 4Ом, 8Ом, 16Ом.
  • Частотная характеристика — Измеренная, либо заявленная, выходная характеристика на заданном диапазоне частот при входном сигнале постоянной амплитуды на всём заданном диапазоне. Как правило, указывается предел отклонений характеристики, например, «±3dB».
  • Параметры Тиля — Смолла — Набор элеткроакустических параметров, характеризующих головку как колебательную систему.
  • Чувствительность — уровень звукового давления, производимый динамической головкой при подаче сигнала мощностью 1 Ватт, измеренное на расстоянии 1 метр от головки.
  • Максимальный уровень звукового давления — максимальное давление, которое может развить головка без своего повреждения либо без превышения заданного уровня искажений. Зависит во многом от чувствительности головки и её мощности. Данный параметр приводится, как правило, как измеренный на произвольном (по усмотрению производителя) диапазоне частот и типе сигнала.

История громкоговорителя

Александер Грэм Белл запатентовал первую электродинамическую головку (капсюль) как одну из составных частей своего телефона, в 1876 г. В 1878 г. конструкция была усовершенствована Ве́рнером фон Си́менсом. Никола Тесла в 1881 г. также заявил об изобретении подобного устройства, [1], но не патентовал его. В то же время Томас Эдисон получил британский патент на систему, использовавшую сжатый воздух в качестве механизма усиления звука в его ранних валиковых фонографах (см. сирена (акустика), и в конечном итоге установил обычный металлический рупор, колебания воздуха в котором вызывались мембраной, связанной с иглой. В 1898 г. Х. Шорт запатентовал конструкцию динамической головки, управляемую сжатым воздухом, и затем продал права Чарльзу Парсонсу, получившему ранее 1910 г. еще несколько британских патентов. Несколько компаний, включая Victor Talking Machine Company и Pathe(Пате), выпускали проигрыватели, использующие головки, управляемые сжатым воздухом. Однако подобные устройства (головки косвенного излучения)нашли лишь ограниченное применение ввиду плохого качества звука и неспособностью воспроизводить звуки низкой громкости. Разновидности подобных систем использовались в звукоусилительных установках (для больших площадей, стадионов и т. п.) и значительно реже — другие разновидности — применяемые в промышленности в испытательной технике вибростенды, например, для тестирования космического оборудования на устойчивость к низкочастотным вибрациям, производимым стартующей ракетой.

Современная конструкция головки с подвижной катушкой разработана в 1898 г. Оливером Лоджем. Принцип был запатентован в 1924 г. Честером У. Райсом и Эдвардом У. Келлогом.

Первые ГД с электромагнитами были очень больших размеров, а мощные постоянные магниты — труднодоступны ввиду значительной стоимости. Обмотка электромагнита, называемая полевой, намагничивается за счет тока, проходящего по другой обмотке головки (катушке подмагничивания). Такое включение имеет двоякую роль, ибо выполняет фильтрацию напряжения, питающего усилитель, к которому подключена данная акустическая система. Проходя по обмотке, фон переменного тока усиливается; однако, частоты переменного тока стремятся промодулировать аудиосигнал, поданный на звуковую катушку и складывающийся с слышимым шумом включенного устройства звуковоспроизведения.

Качество акустических звуковоспроизводящих систем до начала 50-х годов XX века было низким. Продолжающееся до сих пор улучшение дизайна корпусов и материалов привело к существенному улучшению качества звуковоспроизведения. Наиболее значительными усовершенствованиями являются: усовершенствование рамы, открытие технологии высокотемпературной адгезии, улучшение технологии изготовления постоянных магнитов, усовершенствование измерительной техники, и наконец проектирование и анализ элементов при помощи компьютера.

Лингвистические аспекты

  1. В разговорной речи привыкли называть громкоговорителями головки громкоговорителей, что не одно и то же, головку иначе можно назвать звукоизлучателем, но не громкоговорителем, впрочем до 80-х годов прошлого века таких различий в терминологии не существовало
  2. Головку громкоговорителя (электроакустический преобразователь) называют также термином динамик. В просторечии и жаргоне словом «динамик» нередко называют и громкоговоритель целиком. В компьютерных кругах используется также выражение спикер
  3. Для термина акустическая система существуют два устаревших синонима, которые тоже когда-то были стандартизованы в качестве терминов — акустический агрегат и звуковая колонка

Номенклатура

Номенклатура советских громкоговорителей

Номенклатура зарубежных громкоговорителей

Устройство динамика

Современная электроакустика появилась на рынке с изобретением А. Г. Беллом и Т. Ватсоном телефона в 1876 году. И хотя с тех пор совершенствование электроакустических преобразователей (то есть громкоговорителей) было темой бесконечной череды научных изысканий и статей, значительно большей, чем посвященных любому другому элементу звукоусилительного тракта, кардинальных изменений практически нет.

Важнейшие элементы конструкции громкоговорителей остались неизменными с момента их изобретения в начале прошлого века

Первая заявка на патент на электродинамическую конструкцию с подвижной катушкой была подана в 1877 году, а на электродинамический громкоговоритель — в 1898 году. Однако практического применения эти изобретения тогда не получили — еще не было достаточно мощного источника, который позволил бы раскачать головку громкоговорителя с подвижной катушкой.

Читайте также:  Усилитель на микросхеме серии LM

Коммерческие модели появились только в 20-х годах, когда стали доступны ламповые усилители. В первых электродинамических громкоговорителях катушки были высокоомные, использовались тканая подвеска и электромагниты с питанием постоянным током. Некоторые историки техники указывают, что первой электродинамическую головку в максимальном приближении к ее современной конструкции запатентовала в 1925 году фирма General Electric.

Внешне устройство динамических головок для воспроизведения низких и высоких частот различаются, но содержат одни и те же компоненты.

Преобразование энергии в электродинамической динамической головки (далее ГД( основано на взаимодействии: проводника с током звуковой катушки и поля постоянного магнита: в результате электрические колебания подводимого сигнала звуковой частоты преобразуются в механические колебания диафрагмы ГД; колеблющейся диафрагмы ГД с окружающей средой: в результате возникают акустические колебания.

Динамическая головка состоит из трех основных частей: магнитной цепи 1, подвижной системы 2 и диффузородержателя 3.

Рис. 1. Устройство низкочастотной головки

Магнитная цепь ГД может быть выполнена в двух вариантах: экранированном или неэкранированном, в зависимости от требований к аппаратуре в которой применяется ГД.

Магнитная цепь ГД состоит из элементов магнитопровода — верхнего и нижнего фланцев и керна. Постоянный магнитный поток, создаваемый магнитом с помощью магнитных фланцев и керна, направляется в воздушный рабочий зазор, имеющий вид кольцевой цилиндрической щели между керном и верхним фланцем.

В качестве постоянных магнитов в неэкранированных цепях обычно применяются кольцевые ферритбариевые или ферритстронциевые магниты, в экранированных используются литые кобальтосодержащие или редкоземельные магниты. Для изготовления деталей магнитопровода обычно применяют мягкую электротехническую сталь марки 10832 или конструкционную сталь марки Ст10.

Следует отметить, что эффективность работы ГД как электромеханического преобразователя характеризуется произведением индукции магнитного поля в зазоре на длину проводника (т. е. длину провода звуковой катушки) На величину индукции и структуру распределения магнитного поля влияет ширина и высота рабочего зазора, конфигурация фланцев и керна, а также объем и марка постоянного магнита.

Подвижная система ГД включает в себя подвес 1, конический диффузор или купольную диафрагму 2, центрирующую шайбу 3, пылезащитный колпачок 4, звуковую катушку 5, гибкие выводы 6.

Рис. 2. Конструкция подвижной системы головки громкоговорителя с а) с коническим диффузором (ЧС и НЧ динамики) и б) купольной диафрагмой (ВЧ динамики).

Подвес 1 имеет вид гофрированной кольцевой оболочки, обладающей большой гибкостью в осевом направлении, что позволяет диффузору совершать осевые колебания с большой амплитудой смещения. Подвес отливается вместе с. диафрагмой из бумажной массы или изготавливается из специальных мягких материалов (резины, пенополиуретана, пенопропилена и др.).

Диафрагма (диффузор) 2 представляет собой, как правило, упругую оболочку вращения (конусную, купольную или плоскую), в которой под действием осевой механической силы со стороны катушки возникают колебания, возбуждающие колебания воздушной среды и излучающие звук.

В настоящее время в динамических головках используются диффузоры из естественных целлюлозных материалов, обладающих удачным сочетанием физико-механических параметров, так и полимерные, сотовые, металлические и композитные материалы.

Центрирующая шайба 3 представляет собой гофрированную мембрану, которая обеспечивает центровку звуковой катушки в зазоре, препятствует возникновению крутильных колебаний, позволяя совершать диафрагме большие смещения в осевом направлении. Центрирующие шайбы обычно изготавливаются из хлопчатобумажной ткани, батиста или шифона, пропитанных бакелитовым лаком.

Пылезащитный колпачок 4-купольная или плоская мембрана, которая предохраняет зазор от попадания пыли и выполняет роль дополнительного ребра жесткости на диафрагме. Изготавливается обычно из бумажной массы, ткани или металлической фольги. Звуковая катушка 5 представляет собой цилиндрический каркас с намотанным в несколько слоев изолированным проводником.

При пропускании по звуковой катушке, помещенной в радиальный цилиндрический зазор магнитной цепи, переменного тока на нее будет действовать механическая сила, под действием которой возникают колебания звуковой катушки и связанной с ней диафрагмы.

Каркас катушки обычно изготавливается из кабельной бумаги или металлической фольги или каптона, в качестве проводника используется медный, алюминиевый или алюмомедный провод в эмалевой изоляции. Гибкие выводы 6 соединяют проводник звуковой катушки с выходными соединительными клеммами ГД. Для гибких выводов используются специальные провода.

Диффузородержатель служит для соединения магнитной цепи и подвижной системы и обеспечивает крепление ГД в корпусе той аппаратуры, где она используется. Диффузородержатели обычно изготавливаются методом штамповки из стали или методом литья из силумина.

Все элементы подвижной системы и магнитной цепи оказывают существенное влияние на электроакустические характеристики и качество звучания ГГ, поэтому выбор их конструктивных и физико-механических параметров является основной проблемой при разработке громкоговорителей.

Типовой ВЧ функционально состоит из диффузора, звукопоглощающего материала, магнитной цепи, собранной из металлических фланцев, магнита и керна.

В конструкции магнитной цепи ВЧ громкоговорителя применяют медные колпачки, используют ферритстронциевые или неодим-железо-бор магниты с целью повышения индукции в зазоре. Для увеличения чувствительности и снижения веса применяют намотку катушек плоским алюминиевым проводом, каркасы изготавливают из тонкой алюминиевой фольги, полиамидной пленки и т. д.

Для повышения температурной устойчивости зазор заполняют магнитной жидкостью, которая представляет собой коллоидный раствор или суспензию ферромагнитных частиц (меньше 1 мкм) в минеральных или прочих маслах.

Подвижную систему обычно изготавливают в виде куполообразной диафрагмы или диффузор (хотя применяют и плоские кольцевые диафрагмы или V-образные). Плоский или гофрированный подвес изготавливают иногда вместе с куполом, иногда подклеивают отдельно. Под куполом в подмембранном объеме располагают звукопоглощающий материал (АТМ, минеральная вата и др.), магнитную цепь обычно закрывают пластмассовым кожухом.

Для расширения характеристик направленности используют различные конструкции акустических линз и концентраторов.

Динамическая головка

В составе домашнего аудиокомплекса любители высококачественного звуковоспроизведения применяют акустические системы (АС) как заводского изготовления, так и собственной разработки. Если раньше конструирование самодельных АС сдерживалось дефицитом основных комплектующих изделий головок громкоговорителей (ГГ), то теперь только финансовыми возможностями.

Сейчас на радиорынках и в магазинах представлен широкий спектр отечественных ГГ как современных, так и прежних годов выпуска, а также зарубежных. Иногда по информации в газетах бесплатных объявлений можно приобрести готовую АС за сумму, меньшую рыночной стоимости динамических головок, входящих в ее состав.

При выборе головок громкоговорителей и при анализе параметров, определенных по различным стандартам и методикам, конструкторы АС часто испытывают затруднения. В таблице приведены параметры низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных и широкополосных отечественных головок, а также некоторые параметры линейки ГГ с сотовыми диафрагмами, разработанные российской фирмой «Звук» на базе научных исследований ВНИИРПА им. А.С. Попова.

Наименование, номинальная мощность, мощность нормирования коэффициента гармоник Кг или рабочая мощность соответствуют ГОСТ 9010-67 и действующему ОСТ 4.383.001-85 по международным рекомендациям МЭК581-7.

Уровень характеристической чувствительности головок старых типов приведен в соответствии с ОСТ, так как понятия предельных долговременных и кратковременных мощностей не имеют ничего общего с высококачественным звуковоспроизведением, а лишь характеризуют механическую и электрическую прочность головок,

то максимальный уровень звукового давления рассчитан для подводимой мощности, равной предельной шумовой, которую приближенно можно считать границей линейности преобразования звукового сигнала из электрической формы в акустическую.

Введение в действие ОСТ4.383.001-85 кроме введения новых параметров (трех видов предельных мощностей и др.) и замены понятия динамическая головка на головка громкоговорителя с неблагозвучной аббревиатурой ГГ позволило заводам изготовителям нормировать в ТУ коэффициент гармоник Кг при

номинальной или рабочей мощности, соответствующей номинальному звуковому давлению в диапазоне от 90 дБ и выше. В большинстве случаев такая перестраховка оправдана жесткими нормами МЭК и ГОСТ23262-88 на АС, однако часто приводит к крайностям, доходящим до абсурда.

Так, коэффициент гармоник 7 % (125 Гц), 5 % (200-400 Гц), 3 % (630 Гц и выше) для пятиваттной головки 5ГДШ-1 нормируется при рабочей мощности 3 Вт, а для десятиваттной 10ГДШ-2 такой же Кг – при мощности 2 Вт. Как видно из таблицы, примеров номирования Кг при мощностях, много меньших предельной шумовой по

ОСТ и даже номинальной по ГОСТ, достаточно. Часть динамических головок, представленных в таблице, обладающих высокой чувствительностью, давно снята с производства, но еще встречается на радиорынках (например, 6ГД-2 по цене $15-20 за пару).

Следует учитывать, что высокий уровень характеристической чувствительности в них достигнут путем предельной оптимизации конструктивных параметров – малой массой диффузора и величиной магнитного зазора, а также повышенной гибкостью подвесной системы и индукции 8 зазоре.

Поэтому для получения малой неравномерности АЧХ на НЧ требуется относительно большой объем акустического оформления (обычно 100 дм3 и более) для АС закрытого типа. В последние годы основную пару фронтальных акустических систем все чаще дополняют отдельной активной или пассивной низкочастотной

акустикой сабвуфером, что позволяет при корректном применении сформировать в НЧ области 20-150 Гц звукового спектра дополнительную полосу излучения и значительно снизить интермодуляционные искажения на частотах выше верхней рабочей частоты сабвуфера, а также уменьшить суммарную неравномерность АЧХ АС на НЧ. Для этого необходимо применить узел согласованных активных разделительных фильтров с регуляторами уровня и фазы сигнала сабвуфера.

В табл.2 и 3 соответственно приведены некоторые основные параметры АС и активных сабвуферов ведущих западных фирм по материалам журнала STEREO&VIDEO, в табл.4 параметры некоторых отечественных АС нулевой и первой групп сложности, двух АС невысокого уровня качества, а также результаты испытаний трех экспериментальных АС в НЧ диапазоне.

После введения в действие ГОСТ 23262-83 и ГОСТ 23262-88, соответствующих международным рекомендациям МЭК581-7, стало возможным корректное сравнение характеристик зарубежных и отечественных АС. Подавляющее большинство АС (кроме сабвуферов) имеет верхнюю граничную частоту 20 кГц и более,

неравномерность АЧХ в диапазоне частот выше 100 Гц не более ±4 дБ. Основные различия наблюдаются по габаритным размерам, диапазону подводимой мощности, уровню характеристической чувствительности максимальному уровню звукового давления, а также по неравномерности АЧХ в области НЧ.

В отличие от методик определения нижней граничной частоты по уровню -10 дБ относительно уровня среднего звукового давления в диапазоне частот выше 100 Гц, принятой в лаборатории STEREO&VIDEO, нижняя граничная частота для широкополосных АС определена в трех точках по уровню -3, -6 и -10 дБ относительно максимума АЧХ в диапазоне 20-150 Гц, что позволяет более детально проанализировать ход частотной характеристики в области самых нижних частот.

Сравнение приведенных в таблицах параметров показывает, что большинство отечественных АС имеет неравномерность АЧХ на уровне лучших зарубежных моделей, уступая им по уровню чувствительности, максимальному звуковому давлению и габаритным показателям.

При умеренном уровне звукового давления 90-94 дБ отечественные АС обеспечивают приемлимый уровень нелинейных и интермодуляционных искажений в соответствии с рекомендациями МЭК и не нуждаются в комплектации дополнительным НЧ излучателем, так как имеют (по уровню -8…-10 дБ) довольно низкую нижнюю рабочую частоту. При эксплуатации на больших уровнях громкости дополнение сабвуфером становится практически необходимым.

При изготовлении АС собственной разработки любители высококачественного звуковоспроизведения могут получить лучшие параметры, чем в серийных моделях. Для этого можно использовать большой арсенал методов [6-13] и средств [14-27], накопленный отечественными конструкторами.

Динамические головки во Владимире

Рупорный всепогодный громкоговоритель APart H10-G

Акустическая система APart CM1008

ES-ACOUSTIC ES10P-K – корпус акустической системы под д.

Громкоговоритель для саун и бассейнов Monacor SPE-110P/.

Потолочная акустика (громкоговоритель) Monacor EDL-300L

Акустическая система APart MASK4

Акустическая система Dynaudio Focus 30 XD

Громкоговоритель BOSCH LB6-S-L

Акустическая система Pioneer S-DJ80X

Потолочная акустика (громкоговоритель) Monacor EDL-10TW.

Динамик профессиональный НЧ Celestion Truvox TF 1530e (.

Динамик профессиональный широкополосный Visaton FRS 7/8

Акустическая система Adam S3V

Громкоговоритель настенный Sonar SW-06

Omnitronic WA-5S PA настенный пассивный громкоговорител.

JBL EON610/230D акуст. система, 10“, 2-полосная, актив.

Акустическая система Focal CMS 65

Встраиваемая акустика трансформаторная Roxton PA-03T

Omnitronic WA-5S PA настенный пассивный громкоговорител.

Акустическая система Monitor Audio Radius R225

Вывод Diffusor V1.2 (для ремонта динамиков)

Динамик Celestion Truvox TF1530

Акустическая система Monitor Audio Monitor 200

Настенный громкоговоритель APart SM6-G

Динамик DXI50N-A 0.5W 8ohm

Акустическая система Pioneer S-DJ60X

Акустическая система Pioneer S-DJ50X

EUROSOUND CX-10 громкоговоритель окружения, 10” динамик.

Акустическая система Show CSL6120

Динамик профессиональный СЧ/НЧ Visaton PAW 30 ND/8

Универсал Динамик CP005 4 Ohm 2-16 kHz (TWEETER)

Динамик широкополосный Celestion Truvox TF 1530e (T5782.

ES-ACOUSTIC ES15AA-K – корпус активной акустической сис.

Акустическая система Show CSB10T

Акустическая система Polk Audio TSi 200

Динамик профессиональный широкополосный Visaton FR 58/8

Динамик широкополосный Celestion Truvox (5332A) TF 0818

Потолочная акустика (громкоговоритель) Monacor EDL-612

Потолочный громкоговоритель класса Премиум 30 Вт BOSCH.

Динамик профессиональный широкополосный Visaton FR 6.5&.

AMC SL 20M Громкоговоритель-шар потолочный 2-х полосный.

Динамик профессиональный СЧ Visaton MR 130/8

Ссылка на основную публикацию