Sistema di altoparlanti attivi multibanda. L'arte dell'audio

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Sistema di altoparlanti attivi a più vie

L'arte dell'audio

I sistemi di altoparlanti multivia forniscono un suono di alta qualità perché ciascun altoparlante è progettato specificamente per riprodurre una banda di frequenza specifica ed è ottimizzato di conseguenza. Molto spesso, nei sistemi di altoparlanti multibanda, lo spettro sonoro è diviso in due o tre bande.

Per garantire una risposta in frequenza risultante orizzontale, le bande di frequenza riprodotte da ciascun altoparlante devono sovrapporsi uniformemente, completandosi a vicenda. La mancata corrispondenza tra i livelli di pressione sonora attraverso le bande e l'espansione dell'area di azione congiunta degli altoparlanti portano ad una distorsione della risposta in frequenza. Pertanto, per la scelta corretta, è importante conoscere la dipendenza della pressione sonora dalla frequenza di crossover tra le bande (Fig. 1). La curva superiore corrisponde al rumore rosa, la curva inferiore corrisponde alla musica moderna:

Sistema di altoparlanti attivi a più vie
Ris.1

Ad esempio, per un sistema a tre vie da 100 W con frequenze di crossover di 400 Hz e 3 kHz, la distribuzione della potenza sarà la seguente (assumendo la stessa sensibilità degli altoparlanti):

Canale LF - 50 W;
Canale MF - 35 W;
Canale RF - 15.

Per separare le bande possono essere utilizzati sia filtri passivi che attivi, ma i filtri attivi sono attualmente significativamente meno costosi dei filtri passivi di alta qualità che utilizzano induttori senza nucleo e condensatori non elettrolitici. Inoltre, i filtri attivi non presentano i principali svantaggi di quelli passivi:

perdita di potenza;
un aumento della resistenza di uscita (dal lato dell'altoparlante) e il relativo deterioramento dello smorzamento;
complessità di calcolo e regolazione dovuta alla dipendenza dalla frequenza dell'impedenza degli altoparlanti, necessità di utilizzare compensatori Zobel-Boucher.

Tuttavia, i filtri attivi possono essere utilizzati solo con amplificatori separati per ciascuna banda di frequenza ed è conveniente utilizzare amplificatori integrati monolitici. In alcuni casi non sono necessari filtri complessi e per separare le bande è sufficiente utilizzare le più semplici catene RC con pendenza della risposta in frequenza di 6 dB/ottava. Risultati eccellenti si ottengono grazie al fatto che tale filtro è esente da distorsioni di fase e transitorie. Tuttavia, la bassa attenuazione dei filtri RC più semplici richiede l'uso di altoparlanti che possano funzionare senza distorsioni e oltre la banda passante del filtro.

Sistema di altoparlanti attivi a più vie
Ris.2

Una soluzione elegante e non meno efficace: un amplificatore filtro (Power Filter) - è stata proposta da SGS-THOMSON. Il circuito proposto combina un amplificatore di potenza e un filtro del secondo ordine (12 dB/ottava) o del terzo ordine (18 dB/ottava). Il funzionamento del circuito si basa sul fatto che all'ingresso del segnale e all'ingresso di feedback dell'amplificatore sono presenti due tensioni di modo comune identiche, che è ciò che è necessario per il funzionamento del filtro attivo. La resistenza sul lato ingresso dell'OOS è solitamente di circa 100 Ohm, sul lato segnale è molto alta, il che contribuisce anche al corretto funzionamento del circuito. Design del circuito sono simili ai filtri Sallen-Key. La Figura 2 mostra un circuito di un amplificatore con filtro RF con una frequenza di taglio di 900 Hz, che implementa un filtro Bessel del 3° ordine.

La Figura 3 mostra uno schema di un sistema acustico attivo a tre vie costruito secondo il principio proposto. Sono stati utilizzati filtri Butterworth di 2° ordine con frequenze di taglio di 300 Hz e 3 kHz. La sezione midrange è composta da due filtri passa-alto (R10R11C10C11) e passa-basso (R12R13C12C13) collegati in serie. Nel collegamento a bassa frequenza viene utilizzata la scarica di corrente indiretta. Il segnale di comando per i transistor di uscita viene rimosso dai resistori nel circuito di alimentazione dell'amplificatore. Con una tensione di alimentazione di 36 V, la potenza di uscita del canale LF è di 25 W con THD=0,06% e 30 W con THD=0.5%.

Sistema di altoparlanti attivi a più vie
Ris.3

Il guadagno dei canali delle frequenze medie e alte viene selezionato in base alla sensibilità e all'impedenza delle comuni testine dinamiche (la sensibilità delle testine delle frequenze medie e alte è solitamente 3...4 dB superiore a quella delle basse frequenze). Se necessario, è possibile regolare la sensibilità degli amplificatori passa-banda regolando i circuiti OOS (R6, R15 e R22). Per evitare l'autoeccitazione, il guadagno non dovrebbe essere impostato al di sotto di 20 dB, cioè La resistenza di questi resistori non deve essere inferiore a 1 kOhm. Come ha dimostrato la pratica di ripetere questo circuito, la resistenza dei resistori del sensore di corrente R7 e R8 può essere aumentata a 2,2 Ohm. Di conseguenza, a causa della ridistribuzione della potenza sui transistor, il riscaldamento del microcircuito ad alti livelli di segnale è leggermente ridotto.

I condensatori elettrolitici devono avere una tensione operativa di almeno 50 V. La potenza dei resistori dei circuiti di compensazione dovrebbe essere di 2 W. Diodi di protezione VD1-VD6 - qualsiasi silicio con una tensione inversa consentita di almeno 50 V e una corrente diretta di almeno 1 A, ad esempio KD243. I transistor di uscita VT1 e VT2 possono essere sostituiti con una tradizionale coppia complementare KT816/817 o KT818/819. Puoi anche utilizzare la coppia più moderna KT864/865. I transistor devono avere gli stessi indici di lettere. Invece di tdA2030A, puoi utilizzare un analogo funzionale della produzione domestica - K174UN19A (il coefficiente armonico aumenterà allo 0.1...0.5%). Quando si utilizza questo microcircuito, per aumentare l'affidabilità, la tensione di alimentazione dovrebbe essere ridotta a 30...32 V, il che non avrà praticamente alcun effetto sulla potenza di uscita. Durante l'installazione è necessario tenere conto del fatto che il corpo del microcircuito è collegato al pin 3.

Per migliorare ulteriormente la qualità del suono, vale la pena abbandonare i condensatori di accoppiamento all'ossido ad alta capacità all'uscita dell'amplificatore e passare all'alimentazione bipolare. Una variante del circuito per questo caso è mostrata nella figura seguente. È meglio usare condensatori non polari C1, C4, C14, C21. Restano valide le altre raccomandazioni per la sostituzione dei pezzi e per l'installazione.

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Ris.4

Sono disponibili due principali opzioni di progettazione. Nella prima opzione, gli amplificatori passa-banda sono integrati negli altoparlanti e viene utilizzato un preamplificatore separato. Con un'impedenza di ingresso di soli 600 Ohm, le caratteristiche del cavo di collegamento non influiscono sul segnale. Ma è necessario un preamplificatore con un'uscita sufficientemente potente, in grado di pilotare un carico con una resistenza di 600 Ohm. Può essere eseguito su un amplificatore operazionale con uno stadio di uscita “parallelo” o su un potente amplificatore operazionale K157UD1.

Per collegare un altoparlante attivo in questa forma di realizzazione, è adatto qualsiasi cavo schermato o anche doppino intrecciato senza schermatura se la lunghezza è fino a 2-3 m, basta non posizionare i cavi di segnale e di alimentazione uno accanto all'altro e in parallelo.

La seconda opzione utilizza altoparlanti passivi e un amplificatore a tre vie completo. Lo svantaggio è che dovrai collegare tre coppie di cavi a ciascun altoparlante. In questa forma di realizzazione, è possibile aumentare l'impedenza di ingresso degli amplificatori passa-banda a 10 kOhm, il che consente l'uso di circuiti preamplificatori comuni.

Tensione di alimentazione non stabilizzata per versione bipolare +-18 volt con una corrente di carico di almeno 2A (per canale). Il trasformatore dovrebbe produrre una tensione di 2x16.5 volt (avvolgimento con presa dal centro). Filtro raddrizzatore - almeno 2x22000 µF con un'alimentazione comune per tutti gli amplificatori e 2x10000 µF - con alimentatori separati per ciascun canale.

È possibile installare un alimentatore separato in ciascun altoparlante oppure utilizzare un alimentatore comune e distribuire la tensione CC. Anche questa opzione è adatta, ma la capacità del filtro dovrà essere divisa in due parti e una di esse installata nell'altoparlante per eliminare l'influenza della resistenza dei cavi di alimentazione.

Pubblicazione: www.bluesmobile.com/shikhman

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