ясно. Сведения о громкоговорителях. Акустические системы, громкоговорители, стереотелефоны Термины и определения. Классификация

• Название: Акустические системы, громкоговорители, стереотелефоны Термины и определения. Классификация
• Дата: 09.04.2023
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: Сведения о громкоговорителях.doc
• Тип: Документы; #1047344
• страница: 4 из 4

6. 2. 4. Фильтрующе- корректирующие цепи

Как уже отмечено выше, все современные высококачественные акустические системы являются многополосными, поэтому приходиться прак­тически во всех из них использовать электрические разделительные фильт­ры, основная задача которых - ослабление электрического сигнала за пре­делами рабочей полосы частот громкоговорителей. Развитие техники конструирования и, особенно, возможности компьютерного моделирова­ния изменили требования к проектированию фильтров и выдвинули новые задачи коррекции электроакустических характеристик акустических сис­тем [3], такие как: симметризация характеристик направленности, обеспе­чение заданной неравномерности АЧХ, снижение уровня фазовых искаже­ний и т. д.

Начальным этапом в проектировании фильтров является выбор частот раздела между громкоговорителями (значения этих частот довольно часто указываются в каталогах, так как они являются достаточно информатив­ным параметром в оценке качества акустических систем). При выборе час­тот раздела обычно используются следующие соображения:

• 
  обеспечение возможно более равномерных характеристик напра­вленности, т.е. отсутствия «скачков» ширины диаграммы напра­вленности при переходе от низкочастотного к среднечастотному и от средне- к высокочастотному громкоговорителю, поскольку в той области частот, где они работают вместе, при отсутствии фильтра диаграмма направленности резко сужается за счет расширения пло­щади излучения. По этой же причине - сохранения плавного изме­нения ширины характеристики направленности - громкоговорители стараются размещать как можно ближе друг к другу и располагать их друг над другом в вертикальной плоскости.
  

- обеспечение работы громкоговорителя, в основном, в области порш­невых колебаний диафрагмы и значительного ослабления уровня амплитудно-частотной характеристики за ее пределами (с целью снижения уровня пиков и провалов на АЧХ ниже порогов слы­шимости, т.е. примерно на 20 дБ ниже уровня среднего звукового давления АС);

- ограничение амплитуды смещения подвижных систем средне- и высокочастотных громкоговорителей в низкочастотной части излучае­мого ими спектра и, соответственно, подводимой мощности до зна­чений, определяемых их механической и тепловой прочностью, что повышает надежность их работы;

- обеспечение требуемого уровня звукового давления, например, повышение частоты среза в область высоких частот, позволяет уве­личить уровень подаваемого напряжения, на высокочастотный громкоговоритель, что позволяет увеличить соответственно и уровень звукового давления в высокочастотной части АЧХ;

- снижение уровня нелинейных искажений, в частности, за счет эффекта Доплера, возникающем в многополосных АС за счет модуляции высокочастотных составляющих низкочастотными компонентами сигнала.

Как правило, частоты среза в современных трехполосных акустичес­ких системах находятся в пределах: от 500 до 1000 Гц и от 2-5кгц.

В подавляющем большинстве акустических систем для домашнего применения используются «пассивные» фильтры (т.е. фильтры, включен­ные между усилителем и громкоговорителем).В «активных» акустических системах со встроенными многополосными усилителями применяются активные фильтры, включенные до усилите­ля называемые также кроссоверами. По сравнению с пассивными, актив­ные фильтры имеют ряд преимуществ: меньшие габариты, лучшую перестраиваемость частот раздела, большую стабильность характеристик и т. д. Однако пассивные фильтры обеспечивают больший динамический диапа­зон, меньший уровень шумов и нелинейных искажений. К числу их недостатков можно отнести температурную нестабильность, что приводит к из­менению формы АЧХ при повышении уровня подводимого сигнала (так называемая «компрессия мощности»), а также необходимость тщательного выбора высокоточных элементов (резисторов, конденсаторов и т. д.), к раз­бросу параметров которых характеристики фильтров могут быть очень чувствительны. В последние годы ряд зарубежных фирм начали применять в акустических системах цифровые фильтры, обеспечивающие в реальном времени функции фильтрации, коррекции и адаптации к реальным условиям прослушивания.

Из пассивных фильтров чаще всего используются в настоящее время в АС категории HI-FI фильтры «всепропускающего типа» (all-pass band), ко­торые удовлетворяют одновременно нескольким требованиям: обеспечивают плоскую АЧХ по напряжению, симметричную характеристику направленности, низкую чувствительность к изменению элементов; используют­ся также «минимально фазовые фильтры» и др.

Методика расчета фильтрующе-корректирующих цепей для многополосных акустических систем приведена в работе [3,8 ].Программы для расчета фильтров различных порядков можно найти в Интернет, например, по адресам:

http://dev.azz.ru/cec/;

http://w1.415.telia.com/u41500035/filer.html ;

http://www.pvconsultants.com/audio/frdgroup.htm;

Основные параметры фильтра: крутизна спада (порядок фильтра), ре­зонансная частота, добротность на резонансе. В зависимости от математи­ческой структуры их передаточной функции (которая обычно описывается в виде отношения полиномов) фильтры называются Баттерворта(Butterworth) (добротность Q =0,7071), Линквица-Риле(Linkwhz-Riley) (Q= 0,49),Бесселя( Bessel )(Q = 0,58) и др. В современных АС чаще всего применяются фильтры второго, третьего и четвертого порядков, обеспечивающие крутизну спада в полосах среза 12 дБ/окт., 18 дБ/окт., 24 дБ/окт. Иногда применяются фильтры более высоких порядков для ВЧ ГТ и более низких для НЧ ГТ.



Рис.6.20-структура фильтров разных порядков в АС 6а-2порядок,б-3порядок,в-4порядок



Рис.21-пример полной схемы фильтрующе-корректирующих цепей в трехполосной АС.

Типичные примеры структуры фильтров раз­ных порядков показаны на рис. 6.20. Нередко в фильтры добавляются режекторные звенья для подавления отдельных резонансов на АЧХ, а также до­полнительные корректирующие элементы (аттенюаторы) для выравнива­ния или заданного изменения уровня звукового давления высокочастотных, среднечастотных и низкочастотных громкоговорителей. Пример полной схе­мы фильтра для трехполосной АС показан на рис. 6.21 . В современных акустических системах категории HI-FI ведущие фир­мы используют оптимизацию схем фильтров с помощью компьютерного моделирования, что позволяет добиться существенного сни­жения уровня фазо­вых искажений, симметризации ха­рактеристик напра­вленности и умень­шения неравномер­ности суммарной АЧХ. Качество эле­ментов для фильт­ров (конденсаторов, катушек индуктивности, соедини­
тельных проводов, резисторов и др.) также оказывает очень большое вли­яние на качество звучания акустических систем, поэтому их выбору уделяется очень большое внимание.

Кроме фильтров, в современных акустических системах достаточно часто используются электронные устройства для защиты громкоговорите­лей от тепловых и механических перегрузок. Защита как от длительных, так и от кратковременных (пиковых) перегрузок осуществляется с при­менением различных вариантов пороговых схем, пороги срабатывания которых могут быть различны для разных полос АС и существенно мень­ше, чем тепловые постоянные головок громкоговорителей, применяемых в этих полосах (Т = 10...20 мс). Кроме того, во многих бытовых системах используются различные варианты индикации перегрузок.