«

»

Распечатать Запись

Как выставить центры головок в многополосной акустической системе

Зачастую любительские 3-полосные АС зву­чат гораздо хуже своих промышленных «собрать­ев» по причине того, что в них все головки АС расположены в одной плоскости. Дело в том, что в одной плоскости должны быть не крепежные места головок, а их акустические центры. В ста­тье описывается как это сделать.

Для правильного воспроизведения меандра, первого приближения к реальному музыкально­му сигналу, к которому синусоида вообще не имеет никакого отношения, должна быть пра­вильной фаза всех его составляющих, или хотя бы первых 5-6 гармоник.

Акустические центры ВЧ, СЧ и НЧ головок у большинства 3-полосных АС не совпадают, по­скольку в них головки расположены в одной пло­скости.

Так если акустический центр ВЧ головки будет расположен ближе к слушателю, то её акустичес­кие колебания поступают в точку прослушивания раньше, чем следует, и сигнал меандра частотой 1 кГц будет искажен так, как показано на рис.1.

Рис. 1

Только при правильной фазе спектральных со­ставляющих меандра он будет воспроизводиться как меандр (близко к его форме), как показано на рис.2.

Рис. 2

Таким образом, для корректного воспроизве­дения акустического сигнала 3-полосной АС, не­обходимо разнести диффузоры входящих в её состав акустических головок по глубине корпуса АС. Для того чтобы это правильно сделать пред­лагается воспользоваться следующим простым устройством.

Работа устройства

На вход предлагаемого устройства (рис.3) можно подавать сигнал, как от лабораторного ге­нератора синусоидальных сигналов, так и от ау­дио карты компьютера, сгенерировав сигнал в компьютерном аудиоредакторе.

Рис. 3

Подстроечным резистором R3 на инвертиру­ющем выводе компаратора DA1 выставляется та­кое напряжение, чтобы напряжение на выходе компаратора переключалось из уровня -5 В в уровень +5 В при переходе входного синусои­дального сигнала через ноль.

На ИМС DD1 (рис.3) выполнен делитель час­тоты импульсов с выхода DA1 на 10. Выводы R и S ИМС DD2 подключаются к -5 В. Эта ИМС исполь­зуется в режиме триггера делящего входную час­тоту на 2. Сигнал с выходов триггера DD2 пооче­редно включает верхний или нижний по схеме ключ ИМС коммутатора DD3. В результате на «Вых. 1» и «Вых. 2» будут поочередно поступать пачки из 10 периодов синусоиды с частотой вход­ного сигнала.

Рассматриваемая схема также позволяет по­давать на «Вых. 1» и «Вых. 2» пачки содержащие от 2 до 10 периодов синусоиды в каждой. Для этого надо сигнал с соответствующего выхода счетчика-делителя DD1 подать на вход DD2.1 и его же подключить ко входу сброса DD1 (выв. 15).

В данном устройстве для питания всех ИМС используется питающее напряжение ±5 В, что обеспечивает размах выходного сигнала компа­ратора от +5 В до -5 В.

В качестве компаратора DA1 можно использо­вать любой быстродействующий операционный усилитель, который работает при напряжении питания ±5 В.

Работа с устройством

Акустические головки АС сначала надо прове­рить микрофоном без подключения кроссовера. Если акустические центры выставлены правильно, то перемещение измерительного микрофона дальше / ближе к АС не должно приводить к из­менению соотношения фаз.

Сигналы с «Вых. 1» и «Вых. 2» подают на НЧ и СЧ, а затем на СЧ и ВЧ головки АС. Настройка производится при помощи двухканапьного ос­циллографа, в котором сигнал от измерительно­го микрофона накладывается на экране на сиг­нал от генератора.

Если на экране осциллографа имеется отсут­ствие одного периода пачки или наложение пе­риодов друг на друга, это означает, что сигнал от этой головки АС запаздывает на период. Если акустические центры всех головок совмещены правильно, то ни отсутствия части сигнала, ни его наложения быть не должно. При работе с уст­ройством возможно ослабление амплитуды пер­вых синусоид в пачке, особенно НЧ головкой.

Такие измерения желательно производить, если есть такая возможность, направив АС в от­крытое окно, т.е. используя режим воспроизве­дения в полуоткрытое пространство.

Неправильное воспроизведение сигнала го­ловками 3-полосной АС показано на рис.4,а, а правильное - на рис.4,б.

Рис. 4

Конечно, можно размещать акустические го­ловки в одной плоскости и использовать задерж­ку подаваемого на них сигнала. На рис.5 показа­но, как можно изменить ФЧХ и диаграмму на­правленности АС с использованием задержки сигнала. На рис.5,а пунктиром показана область в которой излучение 2-полосной АС будет в фазе без принятия специальных мер. На рис.5,б пока­зано, как изменяется область, в которой ВЧ и НЧ головки излучают в фазе при ис­пользовании задержки сигнала подаваемого на НЧ головку. Та­ким образом задержка НЧ сиг­нала значительно улучшает ка­чество звучания АС и изменяет диаграмму её направленности.

Рис. 5

Однако в полосе звуковых ча­стот реализовать задержку сиг­нала аналоговым способом, без его искажения, весьма затруд­нительно. Поэтому производит­ся совмещение акустических центров в вертикальной плоско­сти, чаще всего, просто делая переднюю панель АС наклонной.

Фазолинейные кроссоверы

Для того чтобы 3-полосная АС корректно пре­образовывала электрический сигнал в акустиче­ский недостаточно совместить акустические цен­тры её головок, надо ещё использовать в ней кроссоверы, которые не вносят фазовых искаже­ний. А вот здесь поля для маневра практически нет. Пассивные кроссоверы, кроме первого по­рядка, из-за значительных фазовых сдвигов, ис­пользовать нежелательно. А кроссоверы 1 по­рядка не дают требуемого затухания вне полосы пропускания, тем самым не обеспечивают нуж­ное разделение полос частот подаваемых на раз­личные головки АС.

Для того чтобы обеспечить одинаковое груп­повое время задержки (ГВЗ) акустического сиг­нала (это надо для правильной передачи его фор­мы) надо уменьшить задержку НЧ составляющих в нём. А вот ГВЗ как раз и зависит от порядка пас­сивного фильтра. Поэтому в 3-полосных АС, в ка­честве пассивного фильтра для ВЧ головки ис­пользуют фильтр третьего порядка, для СЧ-головки - второго, а для НЧ-головки - первого поряд­ка (это может быть просто индуктивность).

Но такое решение чревато тем, что использова­ние НЧ фильтра с малой крутизной обеспечивает довольно большой диапазон частот, где совместно работают НЧ и СЧ головка, что не очень хорошо.

Таким образом, в настоящее время, наиболее популярные решения - это использование актив­ных и цифровых кроссоверов. Особенно попу­лярны, для построения фазолинейных систем, цифровые фильтры с конечной импульсной ха­рактеристикой (англ. - FIR).

Заключение

Часто можно встретить утверждение, что «правильное» звучание определяется только спе­ктром сигнала, а, мол, фазовые соотношение между его составляющими не важны. Это в корне не верно.

Как было показано выше, для того чтобы пра­вильно передать даже такой простой сигнал как меандр, надо правильно передать не только уров­ни всех составляющих его гармоник, но и их фазы.

Именно ФЧХ АС определяет связь между раз­личными частотами, присутствующими в акусти­ческом сигнале, относительно друг друга. Таким образом, тембр и характеристики, которые позво­ляют слушателю определить тот или иной инстру­мент или звук, зависят не только от его спектраль­ного состава, но и от того, как входящие в спектр гармоники соотносятся друг с другом во времени.

Подготовил: Андрей Семёнов, г. Владивосток
Источник: Радиоаматор №4/2017

Постоянная ссылка на это сообщение: http://meandr.org/archives/35172

Добавить комментарий