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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Sistemi di altoparlanti multivia. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / relatori Le elevate esigenze dei moderni altoparlanti possono essere soddisfatte solo con sistemi di altoparlanti a più vie con due, tre o più driver, ciascuno dei quali riproduce solo una parte corrispondente dello spettro del segnale a banda larga inviato all'altoparlante. A seconda del numero di bande di riproduzione, i sistemi acustici possono essere a due, tre vie, ecc. I più diffusi nella pratica amatoriale sono i sistemi acustici a due e tre vie. Gli altoparlanti con un gran numero di bande sono utilizzati dai professionisti. Parte integrante di qualsiasi sistema di altoparlanti multibanda sono i filtri crossover che garantiscono che a ciascuna testina dinamica vengano fornite solo le frequenze del segnale per le quali è destinato ad essere riprodotto. Il numero totale di filtri è uguale al numero di teste. A seconda della banda di frequenza che la testina è progettata per riprodurre, si distinguono testine dinamiche a bassa, media e alta frequenza. I valori consigliati per le frequenze di taglio dei filtri crossover sono 500 Hz, 1, 2, 3, 4, 8 kHz. La scelta dei valori per le frequenze di taglio della separazione di banda dipende dalle proprietà di frequenza delle testine dinamiche e dai valori della loro potenza nominale. Sulla fig. 1 mostra le curve di potenza delle testine a bassa, media e alta frequenza in funzione della frequenza di taglio della separazione di banda in relazione alla potenza di una testina a banda larga in grado di riprodurre una potenza pari alla potenza di uscita del VLF, per la quale il il sistema di altoparlanti multibanda è progettato per funzionare insieme. La linea tratteggiata indica la potenza della testina ad alta frequenza del sistema a tre vie.
Come si può vedere dalla figura. 1, ad una frequenza di separazione elevata (2-4 kHz), la potenza della testina a bassa frequenza dovrebbe essere uguale a quella della testina a banda larga, mentre la potenza della testina ad alta frequenza di un sistema a due vie e il sistema a tre vie a media frequenza può essere solo dal 25 al 15%. A una bassa frequenza di crossover, la potenza delle testine a bassa e media frequenza (o alta) dovrebbe essere rispettivamente l'82 e il 60% della potenza della testina a banda larga. Teoricamente, rispetto ai programmi sonori standard, la potenza delle testine di media e alta frequenza potrebbe essere ridotta di 1,5-2 volte rispetto ai dati di Fig. 1. Ma questo non dovrebbe essere fatto, poiché è necessario avere una riserva della potenza nominale delle teste in caso di funzionamento ULF con sovraccarico o sua autoeccitazione. In caso contrario, le testine ad alta e media frequenza potrebbero non funzionare. Filtri crossover a XNUMX bande Nella fig. La Figura 2 mostra i diagrammi schematici dei più semplici filtri di separazione a collegamento singolo (a) e doppio collegamento (b) e fornisce anche la loro caratteristica di ampiezza-frequenza per un cambiamento di ottava nella frequenza del segnale (c). I filtri single-link contengono un condensatore e un induttore ciascuno, fornendo una pendenza di attenuazione oltre la frequenza di crossover di 6 dB/ott, ovvero con ogni aumento della frequenza del segnale due volte superiore alla frequenza di crossover, il segnale viene attenuato di 6 dB (4 volte la potenza).
I filtri a due sezioni contengono due condensatori e due induttori di diversa potenza, come dimostrato in Fig. 2, b. Sono più complessi di quelli single-link, ma forniscono il doppio della pendenza della caratteristica di attenuazione ad una frequenza di crossover di -12 dB/ott. La differenza nelle caratteristiche di questi filtri può essere vista in Fig. 2, c. A seconda dei valori nominali delle resistenze delle testine dinamiche R, la frequenza di separazione di banda F, le capacità dei condensatori C e le induttanze delle bobine L possono essere determinate con le ben note formule:
dove C è la capacità del condensatore, F; L-induttanza della bobina, H; Frequenza di separazione della banda F, Hz; R-resistenza della bobina mobile della testa, Ohm. Quando si calcolano i parametri degli elementi dei filtri di separazione a sezione singola secondo lo schema di fig. 2,a è conveniente utilizzare i dati del nomogramma mostrato in Fig. 3a, che mostra le dipendenze delle induttanze delle bobine e delle capacità dei condensatori dalla frequenza di separazione delle bande e dalla resistenza delle bobine di dinamica testine (4, V e 16 Ohm). Se si conoscono le dimensioni del telaio della bobina e la quantità di avvolgimento, il numero di spire può essere calcolato utilizzando una formula che tenga conto delle dimensioni mostrate in Fig. 3b:
dove n è il numero di spire dell'avvolgimento; Z-induttanza della bobina, H; d è il diametro medio della bobina, cm; b-larghezza avvolgimento, cm; c è lo spessore medio dell'avvolgimento, cm. I dati in Fig. 3, a, b possono essere utilizzati anche nel calcolo dei filtri di separazione a due maglie (vedi Fig. 2, b). In questo caso, la capacità dei condensatori diminuisce e l'induttanza aumenta di 2 volte, il che comporterà un aumento del numero di giri dell'avvolgimento di 1,4 volte. Quando si producono elementi filtranti di separazione, tenere presente quanto segue. I condensatori devono essere non polari, cioè non elettrolitici. Questi possono essere condensatori di carta, carta metallica o ceramica. Se non è presente un condensatore della capacità richiesta, può essere composto da più condensatori di capacità inferiore, scegliendo il loro numero in modo tale che la capacità totale sia uguale al valore richiesto. Si consiglia di utilizzare condensatori con una variazione di capacità non superiore a ±10% del valore nominale.
L'avvolgimento degli induttori deve essere eseguito con il filo più spesso possibile del marchio PEV-2, in modo che la perdita attiva di potenza del segnale nei filtri di separazione sia minima. In media, l'avvolgimento viene eseguito con un filo con un diametro da 0,5 a 1 mm e maggiore è la potenza in ingresso, più spesso dovrebbe essere il filo. Questo è un grosso svantaggio dei sistemi acustici multibanda: negli ingombranti filtri crossover, dal 10 al 25% della potenza fornita all'altoparlante viene persa. A questo proposito, i sistemi elettroacustici con ULF multibanda presentano evidenti vantaggi. Filtro dual band per... testa singola Lascia che il lettore non pensi che sia stato commesso un errore di battitura. Tutto è corretto. Si tratta di un filtro regolabile progettato per enfatizzare le frequenze basse e alte in un altoparlante contenente una sola testa dinamica.
Il suo schema elettrico è mostrato in Fig. 4a, caratteristica ampiezza-frequenza - in Fig. 4, b. Utilizzando il resistore variabile R1, è possibile regolare l'attenuazione del segnale con una frequenza media di circa 1 kHz ad un livello di -16 dB rispetto alle frequenze di 0,1 e 10 kHz. Il principio di funzionamento del filtro si basa sull'utilizzo di un circuito risonante in serie costituito da un induttore L1 da 1 mH e due condensatori elettrolitici C1 e C2 collegati in serie da 50 μF ciascuno. Il collegamento back-to-back dei condensatori consente di utilizzare due condensatori elettrolitici come se fossero uno non polare. Un resistore variabile shunt il circuito risonante, influenzando così la risposta in ampiezza-frequenza del filtro nel suo complesso. Un filtro regolabile collegato tra un altoparlante con un'unica testina Gr1 a banda larga con un'impedenza di 8 ohm e ULF contribuisce a un miglioramento significativo della qualità del suono dell'altoparlante quando si opera a un basso livello di potenza in ingresso. Il filtro, per così dire, tiene conto della caratteristica fisiologica dell'orecchio umano di ridurne la sensibilità alle basse e alte frequenze rispetto a quelle medie al diminuire del volume del suono. Ovviamente il filtro secondo lo schema di Fig. 4, e la più indicata per dispositivi elettroacustici semplici che non dispongono di efficaci controlli di volume e tono. Filtri crossover a tre bande Il diagramma schematico del più semplice filtro crossover a tre bande a due sezioni e la sua caratteristica ampiezza-frequenza sono mostrati in fig. 5, a e b. Le frequenze di crossover sono rispettivamente di 750 Hz (tra il basso e il medio) e 7 kHz (tra il medio e l'alto). La pendenza delle recessioni delle caratteristiche ampiezza-frequenza al di fuori della larghezza di banda -12 dB / ott. A seconda della capacità del condensatore scelta e delle induttanze della bobina, il filtro può funzionare con testine a bassa, media e alta frequenza aventi una resistenza della bobina mobile di 4, 8 e 16 ohm. In questo caso, in un'unica installazione possono essere utilizzate solo teste con la stessa resistenza.
Nella fabbricazione di un filtro crossover a tre bande secondo lo schema di Fig. 5, e i dati su induttori e condensatori sono tratti dalla tabella. 1. Quando si selezionano condensatori e bobine di produzione, è necessario essere guidati dalle raccomandazioni fornite nella descrizione dei filtri crossover a due bande e utilizzare anche il nomogramma e il disegno mostrati in fig. 3, a, b. Come dimostra la pratica radioamatoriale, l'uso di sistemi di altoparlanti a due e tre vie dotati dei più semplici filtri crossover migliora notevolmente la qualità del suono rispetto agli altoparlanti che utilizzano una sola testina a banda larga. Allo stesso tempo, il pieno utilizzo delle capacità dei sistemi multibanda richiede una speciale progettazione acustica delle testine e la correzione delle loro caratteristiche. Tabella 1
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Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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