Altoparlante a due vie con labirinto. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'articolo propone un design di altoparlante con driver Tonsil e SEAS importati. Design acustico: una scatola chiusa con un labirinto riempito con imbottitura in poliestere.

Da molti decenni ormai, la domanda principale nella progettazione degli altoparlanti è come ottenere una buona riproduzione dei bassi senza aumentare eccessivamente le dimensioni degli altoparlanti o utilizzare driver molto costosi? Per buona riproduzione intendiamo una bassa frequenza di taglio, un'elevata resa e l'assenza di "umiliazione", cioè di un fattore di bassa qualità della risonanza principale. L'articolo delinea una soluzione a questo problema, sebbene non sia stato inventato nulla di fondamentalmente nuovo, l'enfasi è stata semplicemente posta in un modo nuovo. Le soluzioni tecniche utilizzate sono descritte nel libro di I. A. Aldoshina e A. G. Voishvillo “Sistemi ed emettitori acustici di alta qualità” (M.: Radio and Communications, 1985).

Il richiesto fattore di bassa qualità della risonanza principale dell'altoparlante qui menzionato esclude immediatamente tipi di progettazione acustica come bass reflex e altre opzioni per i risonatori acustici. Non prenderemo in considerazione tipi di progettazione come trombe e linee di trasmissione a causa della loro scarsa prevedibilità, complessità di calcolo e dimensioni considerevoli. Rimane una soluzione semplice: una scatola chiusa. È generalmente accettato che il fattore di qualità ottimale della risonanza principale a bassa frequenza di una scatola chiusa sia 0,707, sebbene in alcuni luoghi siano state espresse opinioni secondo cui per una riproduzione del suono di alta qualità il fattore di qualità non dovrebbe superare 0,5. Infatti è noto da un corso di fisica che le caratteristiche di trasferimento di un collegamento RLC con un fattore di qualità inferiore a 0,5 diventano aperiodiche.

Nella fig. La Figura 1 mostra le dipendenze teoriche della pressione acustica dalla frequenza per una testa dinamica funzionante in modalità pistone in un design a scatola chiusa.

La curva di risposta in frequenza 1 corrisponde a un fattore di qualità di 0,5; curva 2 - 0,707; curva 3 - 1. La risposta in frequenza dell'altoparlante (curva 1) può essere corretta nell'amplificatore utilizzando, ad esempio, un semplice circuito RC del primo ordine, come mostrato in Fig. 2: curva 1 - caratteristica di un altoparlante con un fattore di qualità di 0,5, curva 2 - risposta in frequenza della sezione di correzione nell'amplificatore, curva 3 - risposta in frequenza risultante in termini di pressione sonora.

La figura mostra che in questo modo è possibile non solo raddrizzare la risposta in frequenza, ma anche abbassare la frequenza di taglio. Ad esempio, rispetto alla curva 2 in Fig. 1 frequenza di taglio viene ridotta di quasi 1/2 ottava. Anche le caratteristiche della frequenza di fase si spostano a sinistra. Al contrario, le caratteristiche 2 e 3 in Fig. 1 non può essere migliorato senza l'uso di circuiti risonanti.

È chiaro che il percorso proposto non è sempre accettabile, poiché questi altoparlanti possono essere utilizzati solo con un amplificatore specifico, ma la pratica ha già dimostrato gli innegabili vantaggi di questo metodo nella qualità della riproduzione dei segnali musicali nel registro dei bassi.

Tipicamente, i driver a bassa frequenza destinati alla progettazione acustica chiusa hanno un fattore di qualità elevato (Qts>0,5). Per ottenere un fattore di qualità della risonanza principale di un altoparlante non superiore a 0,5, tali testine sono difficilmente applicabili; in questo caso è opportuno utilizzare testine con Qts = 0,3...0,37, che solitamente sono destinate ai bass reflex. Anche il design acustico dovrebbe essere insolito: dovrebbe smorzare bene sia la risonanza principale a bassa frequenza che quella a frequenza più alta.

Un disegno pratico di una scatola chiusa di “bassa qualità” è mostrato in Fig. 3. Le partizioni sono installate all'interno del corpo rettangolare in modo che il volume interno sia un canale “labirintico” piegato con una sezione trasversale decrescente in modo esponenziale. Inoltre, le partizioni riducono le vibrazioni delle pareti. L'intero volume interno è riempito con ovatta di poliestere con densità 10...11 g/dm3. La profondità di correzione nell'amplificatore non dovrebbe essere superiore a 6...10 dB.

Ora qualcosa sui filtri crossover (crossover) e sulla scelta del numero di bande in un altoparlante. Le moderne testine dinamiche consentono di cavarsela con due bande. Le testine LF-MF con diffusori compositi a base di fibre ad alto modulo elastico hanno una risposta in frequenza uniforme, fino a frequenze di 2.5...3 kHz. E le buone testine HF possono funzionare a partire da una frequenza di 1...1,5 kHz. Pertanto, una frequenza di crossover di 2 kHz è del tutto applicabile. A volte ci sono altoparlanti con una frequenza di crossover tra la gamma media e quella alta anche di 1 kHz (ad esempio, nell'AC "Chario Constellation Pegasus"). Dopotutto, quanto più bassa è la frequenza di crossover, tanto migliore è il diagramma di radiazione sul piano verticale.

La progettazione dei filtri isolanti è descritta in dettaglio nella letteratura moderna, ad esempio nel libro menzionato in precedenza. Solo poche persone prestano attenzione all'osservazione che il filtro funziona correttamente solo quando viene caricato con un carico attivo e indipendente dalla frequenza. Pertanto è assolutamente necessario collegare in parallelo alle testine dei circuiti di compensazione, il cui calcolo è reperibile nella stessa letteratura. Nel caso di un altoparlante a due vie con una frequenza di crossover di circa 2 kHz, la testina delle alte frequenze richiede un circuito di compensazione completa, mentre la testina delle basse frequenze richiede un circuito che compensi solo l'induttanza della bobina alle alte frequenze.

Come esempio in Fig. La Figura 4 mostra uno schema di filtri di isolamento con circuiti di compensazione per un altoparlante, il cui disegno è mostrato in Figura 3. Vengono qui riportate anche le tipologie e le caratteristiche delle teste utilizzate.

Testa LF-MF - Tonsil GTS-20/60 con un diffusore a quattro strati a base di Nomex:

• Resistenza CC - 6,6 Ohm;
• livello di sensibilità a una tensione di 2,83 V - 91 dB / m;
• frequenza di risonanza - 40 Hz;
• fattore di qualità totale - 0,33;
• fattore di qualità elettrica - 0,38;
• fattore di qualità meccanica - 2,5;
• volume equivalente - 26 dm3;
• diametro supporto diffusore - 207 mm;
• peso - 1,8 kg.

Testa RF - SEAS H831:

• gamma di frequenza consigliata - 2000...25000 Hz;
• impedenza nominale - 6 Ohm;
• livello di sensibilità a una tensione di 2,45 V - 92 dB / m;
• Resistenza CC - 4,80 m;
• frequenza di risonanza - 1050 Hz;
• diametro del diffusore - 27 mm.

Nonostante siano applicati filtri del terzo ordine, le testine vengono accese in fase; Tenendo conto dell'effettiva risposta in frequenza delle teste, le caratteristiche di frequenza della radiazione nelle bande corrispondono al quarto o quinto ordine.

Di conseguenza, si ottengono le seguenti caratteristiche dell'altoparlante:

• fattore di qualità elettrica della risonanza principale a bassa frequenza, tenendo conto dell'impedenza di uscita dell'amplificatore 2,4 Ohm - 0,7...0,74;
• fattore di qualità meccanica - 1,3 ... 1,5;
• fattore di qualità totale - 0,45 ... 0,5;
• frequenza di risonanza - 50...52 Hz;
• livello di sensibilità alla tensione 2,83 V - 90 dB/m.

Tenendo conto del circuito di correzione installato nell'amplificatore, la frequenza più bassa riprodotta è 32...35 Hz (declino della risposta in frequenza - 4,5 dB, sfasamento - 90°). In una stanza di 15 m2, dove è installato un sistema di altoparlanti composto da due di questi altoparlanti, si possono sentire bene i segnali tonali con frequenze a partire da 25 Hz e il suono nel registro dei bassi non è “prolungato”. La risposta in frequenza del modulo di impedenza elettrica di questi altoparlanti è relativamente stabile, ad eccezione della risonanza principale a bassa frequenza, la deviazione della resistenza da 8 Ohm non supera il ±10%.

Autore: A.Ivanov, Ivanvo

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