Head Phones électrostatiques

Плёночные излучатели в изодинамических и электростатиче­ских головных телефонах многие слушатели оценивают очень высоко. Автор статьи предлагает осво­ить технологию изготовления в домашних условиях элект­ростатических телефонов и транзисторного усилителя для них.

В настоящее время на рынке предла­гается огромное множество моде­лей головных телефонов (ГГ), в быту на­зываемых наушниками. Однако при всём их многообразии важен индивиду­альный подбор их как по звучанию, так и по конструктивному оформлению, т. е. по удобству пользования и комфортнос­ти прослушивания. Такой выбор не всег­да доступен. Советы же на форумах и сайтах Интернета неоднозначны: сколь­ко слушателей, столько и мнений. Не по­следнюю роль играет и цена, особенно если речь идёт о моделях высококачест­венных стереофонических телефонов.

Решением этих и других проблем могут стать ГТ собственного изготовле­ния. В этом случае целесообразно об­ратить внимание на электростатиче­ский способ электроакустического пре­образования, позволяющий макси­мально приблизить звучание самоде­лок к уровню лучших моделей. К тому же это занятие может попросту ока­заться интересным и познавательным. При этом вполне можно обойтись до­машней лабораторией, доступными материалами и комплектующими.

Принцип работы электростатических излучателей звука хорошо известен и в достаточной степени изложен, напри­мер, в [1, 2]. Их высокое качество звуча­ния обусловлено, прежде всего, малой массой плёночной мембраны и синфазностью колебаний всей её плоскости в широкой полосе звуковых частот. В жур­нале “Радио” [3] была опубликована большая, подробная статья об изготов­лении электростатических громкого­ворителей. И сегодня в Интернете мож­но найти много сведений о том, как по­строить своими руками и зачастую из подручных средств акустические сис­темы (АС) или ГТ с электростатическими излучателями. Однако обилие разобщён­ной, а иногда и противоречивой инфор­мации на форумах создаёт определён­ные трудности для начинающих радио­любителей. В предлагаемой статье сде­лана попытка устранить эту проблему.

Излучатель электростатического типа для ГТ имеет традиционную конструк­цию и представляет собой симметрич­ный дифференциальный конденсатор с центральным подвижным электродом (мембраной). В отличие от электроста­тических АС, которые требуют приме­нения согласующих трансформаторов, ГТ, как правило, можно подключать к выходу дифференциального усилителя непосредственно, как это показано на Figure. 1, что способствует повышению качества звучания.

Симметричная конструкция излуча­теля при условии малой амплитуды колебаний мембраны относительно ширины зазора позволяет минимизи­ровать известную квадратичную зави­симость силы, действующей на мем­брану, от напряжения сигнала, посколь­ку в этом случае суммарный заряд кон­денсатора остаётся неизменным [1]. Легко показать, что сила, действующая на заторможенную мембрану, опреде­лится по формуле:

F = U₀-U_c-C/r, (1)

где С — полная электрическая ёмкость симметричного излучателя; U₀ — посто­янное напряжение поляризации; U_c — переменное напряжение сигнала; r — ширина зазора между мембраной и не­подвижными электродами (НЭ).

Заметим, что для ГТ режим, когда амплитуда колебаний мембраны мала, довольно типичен, и это является реша­ющим фактором минимизации искаже­ний. Однако в общем случае применя­ются дополнительные меры, позволя­ющие обеспечить линейность электро­акустического преобразования. Суть их состоит в принудительном сохранении заряда мембраны в динамике её коле­баний, что достигается нанесением на её поверхность высокоомного покры­тия или включением в цепь её питания высокоомного резистора R_c (рис.1).

Attitude U₀/r в (1) есть напряжён­ность электрического поля в зазоре из­лучателя. Строго говоря, для неодно­родного поля, обусловленного перфора­цией НЭ, напряжённость должна быть представлена интегральной величиной, но от этого смысл представления не меняется. И с точки зрения получения максимальной чувствительности её также выбирают наибольшей с некоторым запасом относительно напряжён­ности пробоя, которая на воздухе со­ставляет 1…3 кВ/мм. В действительнос­ти, если не принять мер по увеличению электрической прочности конденсато­ра-излучателя, рабочее значение на­пряжённости приходится снижать ещё больше. Причина тому — коронный раз­ряд, проявляющийся в виде ВЧ-шума. Определённую роль в этом играет и не­однородность поля в зазоре. Ситуацию усугубляют повышенная влажность воз­духа и температура, когда уши слушате­ля в закрытых амбушюрах полнораз­мерных ГТ попросту потеют. Так, напри­мер, для рабочего зазора шириной 0,5 мм в подобных неблагоприятных условиях приходится снижать напряже­ние поляризации до 250…300 В. Проб­лемы борьбы с указанным явлением в электростатических АС изложены в [3]. Применительно же к телефонам улуч­шить ситуацию позволяет окрашивание проводящих поверхностей НЭ. Лучше воспользоваться краской в аэрозоль­ной упаковке, при этом получается не­значительное по толщине и равномер­ное покрытие. Хороший результат дают, к примеру, краски MOTIP, KIMTEC, поз­воляя при том же зазоре (0,5 мм) повы­сить U₀ до 400 В. При этом тонкий слой такого диэлектрика с относительной проницаемостью 1,5…2 практически не меняет структуру поля в зазоре излуча­теля и не оказывает влияния на звук. Частицы пыли, проникающие в полость конденсатора, в зависимости от своих свойств, также могут способствовать возникновению коронного разряда, и это надо учитывать. Однако на практике ни окрашивание статоров, ни пылевая защита, которую трудно выполнить идеальной, не могут полностью решить эту проблему. И это не позволяет реа­лизовать предельную чувствительность электростатических ГТ на любитель­ском уровне. По этой причине, помимо тщательности изготовления деталей телефонов и их сборки (что очевидно), в конструкции целесообразно предусмот­реть подстройку напряжения поляриза­ции. Зачастую его снижение даже на 10 % позволяет устранить разрядные шумы. При этом значение U₀, как ве­личина начального смещения, должно удовлетворять условию U₀ ≥ En_c [1], что легко выполнимо. Так, для комфортного и допустимого по санитарным нормам уровня долговременного прослушива­ния звуковое давление в ГТ не должно превышать 80…85 дБ. При U₀ = 400 В и г = 0,5 мм такое условие выполнимо уже при амплитуде сигнала U_c не более 30 В. Применительно же к рис. 1 следует учесть исходные потенциалы на коллек­торах транзисторов, т. е. (U₀ – U_K) ≥ U_c.

Требования к самому зазору проти­воречивы. В соответствии с (1) его сле­дует выбирать как можно меньше. За­манчивость этого пути очевидна, так как пропорционально растёт и ёмкость излучателя, что делает зависимость действующей силы от ширины зазора квадратичной. Однако существует неко­торый предел, после которого измене­ния ёмкости и зазора уже нельзя считать пренебрежимо малыми. В этом случае, несмотря на принимаемые меры по стабилизации заряда на мембране, требуется снижение амплитуды её ко­лебаний, что приводит к ограничению динамического диапазона, Нельзя забы­вать и о накапливающейся на мембране пыли и микрочастицах материалов, которые скрадывают зазор. Кроме того, как показывает практика, при ширине зазора менее 0,5 мм возникают техно­логические трудности в обеспечении устойчивого положения мембраны в пространстве между статорами. Дело в том, что в отличие от большинства элект­ростатических АС, ГТ должны эффек­тивно воспроизводить сигналы, часто­ты которых начинаются от 20 Гц. Поэто­му натяжение плёночной мембраны, размеры которой относительно невели­ки, не должно быть чрезмерно сильным (по существу речь идёт о гибкости под­веса). С другой стороны, слишком сла­бое её натяжение приводит к тому, что мембрана в силу возникающей при этом асимметрии её положения в зазо­ре стремится притянуться к одному из статоров. Это ответственный момент сборки и доводки, в результате которой достигается компромисс между устой­чивостью мембраны в зазоре и доста­точно низкой резонансной частотой её колебаний в свободном пространстве. Такое условие выполняется в том слу­чае, когда частота резонанса свобод­ных колебаний мембраны находится в пределах 100…150 Гц.

Выбирать ширину зазора более 1 мм также нерационально, поскольку для поддержания приемлемой чувствитель­ности в этом случае потребуются не­оправданно большие значения напря­жения поляризации и напряжения сиг­нала. Повысить чувствительность излу­чателя можно также за счёт увеличения площади мембраны, от которой зави­сит ёмкость излучателя. И этот шаг бо­лее интересен, так как в этом случае положительный эффект достигается не за счёт снижения динамического диа­пазона. В самом деле, с увеличением площади мембраны растёт сопротивле­ние излучения, но при этом растёт и действующая на неё сила (1), что, в свою очередь, препятствует снижению колебательной скорости и, следова­тельно, приводит к росту акустической мощности. В этой связи желательно вы­бирать площадь мембраны максималь­но возможной, конечно, в конструктив­но разумных пределах — для ГТ она может достигать 40…50 см² ёмкость излучателя при этом не превышает 100 пФ и не представляет серьёзной проблемы для работы усилителя. Мембраны указанного размера легко обеспечивают равномерную АЧХ теле­фонов по звуковому давлению на НЧ выше 20 Гц. Неплохие результаты могут быть получены и с мембранами мень­ших размеров, что упрощает изготовле­ние ГТ. Но при этом придётся согла­ситься с некоторой потерей чувстви­тельности и динамического диапазона.

Как уже становится понятно, конст­руирование электростатических ГТ во многом связано с выбором компро­миссных решений. Перфорация НЭ, оп­ределяющая коэффициент прозрачнос­ти К_пр, не является исключением. Обыч­но считают, что он численно равен отно­шению суммарной площади отверстий

НЭ к его общей площади. При увеличе­нии К_пр растёт акустическая прозрач­ность НЭ, но уменьшается сила, дей­ствующая на мембрану, и наоборот. Для ГТ неплохим вариантом является значе­ние К_пр = 0,5. Но если речь идёт о его выборе, то, как справедливо отмечено в [3], для широкополосных излучателей значения К_пр> 0,5 являются более пред­почтительными, чем наоборот. Зна­чение К_пр = 0,5 имеют большинство ме­таллических сеток, применяемых в бытовой переносной аппаратуре для защиты динамических головок. То же самое можно сказать и об экранирую­щих сетках в микроволновых печах. Такие сетки имеют стандартный рису­нок — группы круглых отверстий с цент­рами в вершинах правильных шести­угольников с максимально равномер­ной шириной линий. Но применение их может оказаться проблематичным. Да­леко не всегда можно найти сетки с ров­ной поверхностью требуемого размера. Важным условием является и то, что НЭ должны быть акустически “мёртвыми”, т. е. сами они не должны звучать. По этому критерию такие сетки, толщина которых обычно составляет 0,5 мм, не говоря уже о более тонких сетках, не­сколько уступают электродам, выпол­ненным, например, из стеклотекстоли­та толщиной 1,5…2 мм. Стеклотексто­лит предпочтительнее и по жёсткости, которая определяет устойчивость из­лучателя к внешним механическим воз­действиям. Ате, в свою очередь, вызы­вая деформации излучателя, приводят к короблению мембраны. Самому же стеклотекстолиту хорошего качества коробление не свойственно. При этом автоматически решается проблема электроизоляции внешних поверхнос­тей НЭ. Недостатком такого выбора является трудоёмкий процесс сверлов­ки отверстий. К тому же высокая плот­ность отверстий, имея в виду возмож­ные срывы металлизации, накладывает определённые требования на качество стеклотекстолита и сверлильного обо­рудования.

С точки зрения уменьшения потерь на ВЧ толщина НЭ должна быть мини­мальной, поскольку верхняя частота воспроизведения ограничена резонан­сом, определяемым, в свою очередь, массой воздуха в отверстиях и его гиб­костью в зазоре [1]. Расчёты показы­вают, что указанный резонанс даже для статоров толщиной 2 мм располагается за пределами звукового диапазона. Тому подтверждение и сравнительные измерения потерь на НЭ толщиной 0,5 и 2 мм, дающие практически одинаковый результат на частотах вблизи 20 кГц. Во всяком случае, тонкие металлические сетки удобно применить в качестве тра­фарета при сверловке отверстий — ведь станок с ЧПУ доступен не каждому.

Схожие выводы можно сделать и от­носительно выбора диаметра отверс­тий перфорации, который может быть в пределах 1…2 мм. Чем меньше диаметр отверстий при одном и том же значении К_пр, тем более равномерно распределе­на сила в плоскости мембраны, что, в принципе, должно улучшить характери­стики работы излучателя, особенно на ВЧ. Практическое сравнение крайних

вариантов даёт лишь незначительное преимущество более густой сетке в пределах 3 дБ, что сравнимо с погреш­ностью измерений в любительских ус­ловиях. Заметим, что сверловка от­верстий перфорации диаметром менее 1,5 мм утомительна и нерациональна даже с помощью трафарета.

И, наконец, о покрытии мембраны. Оно может быть как проводящим, так и иметь высокое удельное сопротивле­ние. Считается, что покрытие с высоким удельным сопротивлением имеет свои преимущества. Причина этого в следу­ющем. Во-первых, заряд на высоко­омной мембране в процессе её смеще­ния остаётся практически неизменным по величине, что исключает искажения сигнала [2]. Во-вторых, в силу “фикса­ции” зарядов на поверхности мембра­ны при касании её с НЭ ток разряда ми­нимален и поэтому не происходит про­жога мембраны. Второй довод может показаться неактуальным для ГТ, но это не так. Например, при надевании теле­фонов на голову перепад давления в герметичной полости амбушюр может в определённых случаях (большая пло­щадь мембраны, малый зазор, ослаб­ленное натяжение) толкнуть мембрану до её касания с НЭ.

В случае проводящего покрытия (металлизированная плёнка) задача стабилизации заряда решается вклю­чением в цепь питания мембраны высо­коомного резистора [1, 2]. В этом слу­чае резистор R₀ (см. рис. 1) совместно с ёмкостью излучателя образуют за­медляющее звено (ФНЧ), которое не позволяет меняться величине заряда даже на самой низкой рабочей частоте её колебаний.

Номинал резистора для ГТ при этом должен составлять не менее 100 МОм. Но как уже было сказано выше, в боль­шинстве случаев стабильность заряда уже обеспечивается симметричностью самой конструкции излучателя. А по­этому включение такого резистора, пусть даже меньшего номинала, но не менее 10 МОм, необходимо, прежде всего, для ограничения тока при замы­кании мембраны на НЭ и, самое глав­ное, как элемента электробезопаснос­ти, что в равной степени относится и к высокоомной мембране.

В конечном итоге выбор материалов покрытия может зависеть от того, какой из них окажется более доступным. В любительских конструкциях телефонов определить разницу в звучании, а тем более отдать предпочтение какому- либо варианту исполнения мембраны бывает затруднительно.

Изготовление деталей конструкции и сборка излучателей

Мембрана

В качестве материала мембраны хорошо подходит лавсановая плёнка из конденсаторов К73-16. Это во многом замечательная основа, за исключением одного недостатка — её ширина всего 35 мм, что накладывает определённые ограничения на площадь и форму мем­браны. В конденсаторах на рабочее напряжение 100 В толщина плёнки равна 4…5 мкм. Этого вполне достаточ­но для любительской конструкции. Ведь уже при такой толщине плёнки её масса, как следует из [1,2], сопоставима с мас­сой соколеблющегося воздуха. Номинал ёмкости конденсатора не имеет зна­чения, важно, чтобы длина корпуса кон­денсатора была равна 48 мм. Это мак­симально возможный размер, и ширина плёнки, извлечённой из такого кон­денсатора, — именно те самые 35 мм. Конечно, если имеется возможность применения аналогичной по своим свойствам плёнки подходящих разме­ров, то задача изготовления большераз­мерной мембраны существенно упро­щается. Однако вариант с конденсатор­ной плёнкой хоть и является с техноло­гической точки зрения проблемным, но зато он вполне доступен и требует от­дельного рассмотрения. Для этого мож­но обратиться к [4], где подробно описа­но изготовление мембраны для телефо­нов ТДС-7. Применительно к данному случаю, переработанная часть описания выглядит следующим образом.

Аккуратно распиливаем вдоль кор­пус конденсатора и выни­маем его “начинку”. Отма­тываем и удаляем началь­ную часть рулона длиной 20…30 см, где в качестве диэлектрика используется толстая плёнка. Далее собственно и начинается рабочая часть конденсато­ра, представляющая собой две сложенные вместе плёнки (обкладки конденса­тора). Отрезаем от рулона полосу длиной 15 см. Ост­рым скальпелем отделяем плёнки друг от друга. Ос­новная трудность заключа­ется в том, чтобы “заце­питься” за начало раздела слитых воедино плёнок. Да­лее для облегчения процес­са можно капнуть в об­разовавшийся зазор между плёнками несколько капель ацетона. После того как плёнки окажутся разделён­ными, с них следует стра­вить металлизацию. При этом можно воспользовать­ся обыкновенным отбели­вателем, время процесса – 20 мин. После чего плёнки следует тщательно про­мыть, высушить и прогла­дить горячим утюгом (тем­пература для шерсти) через лист бумаги, лучше просто между листами в книге. На выходе процесса получаем пригодные для работы про­зрачные ровные гладкие плёнки.

Для получения желаемо­го размера мембраны по ширине полученные две плёнки нужно склеить меж­ду собой. В отличие от опи­санного в [4] способа, в данном случае приклеивание нужно осуществлять внахлёст. Делаем это так. Предварительно подготовленные плён­ки, как это описано выше, кладём на ровную гладкую поверхность и соеди­няем их между собой длинными сторо­нами с перекрытием в 1,5…2 мм. Удер­живая их в таком положении и отогнув одну из сторон, наносим по чуть-чуть (буквально микропорциями) клей БФ-6 по линии перекрытия плёнок. Прижи­мать можно сразу. При этом начинать приклеивание лучше с середины. Такой способ по сравнению с [4] более трудо­ёмкий, но в отношении прочности шва результат получается гораздо лучше. К тому же слой клея оказывается защи­щённым с обеих сторон от активного воздействия рабочего покрытия (напы­ления) мембраны. Для устранения неровностей полученную таким обра­зом плёнку также необходимо ещё раз прогладить. При этом клеевой шов сле­дует изолировать от бумаги лавсановой плёнкой (из рулона), иначе разогретый клей, если он окажется за пределами шва, приклеится к бумажному листу. После термообработки на плёнке могут появиться микроскладки как результат устранения неровностей. Главное, полу­ченная плёнка должна быть совершенно плоской без выпуклостей и коробления. Не следует надеяться на то, что в даль­нейшем при растяжке её на изоляторе такие дефекты удастся исправить.

Толщина клеевого шва после разгла­живания нагретым утюгом — примерно 20 мкм, и влияние его на общую массу плёнки минимально, а прочность такой склейки вполне достаточна. После об­резки получается заготовка с размера­ми 70×120 мм с проходящим по оси сим­метрии клеевым швом (Figure. 2). Сле­дует добавить, что лучше запастись та­кими полуфабрикатами впрок для того, чтобы в случае неудачи не повторять весь процесс заново.

Несмотря на то, что извлечённая из конденсатора плёнка изначально ме­таллизирована, вопрос о покрытии мем­браны решается не в пользу её родного проводящего покрытия. И на это имеют­ся две причины. Во-первых, односто­ронняя, как в данном случае, металли­зация приводит к скручиванию плёнки, устранить которую практически не представляется возможным, что весьма неудобно в работе и в конечном итоге приводит к короблению мембраны.

Во-вторых, предельно тонкий слой металлизации склонен на изломах, в частности, у выводного лепестка, к пол­ной потере проводимости, что, в свою очередь, приводит к потере работоспособности всего излуча­теля в целом. Поэтому удаление металлизации, как это описано в [4], не противоречит общей идее и в данном случае.

Итак, заготовка-полуфабрикат в виде гладкой, без признаков коробления, прозрачной плёнки с указанными размерами готова, и теперь можно приступить к сле­дующему этапу — этапу напыле­ния мембраны. Судя по дебатам на тематических форумах, техно­логии изготовления фирменных мембран остаются под секретом, да, пожалуй, они и не реализуемы на радиолюбительском уровне, тем не менее идей масса. Один из самых доступных предлагаемых способов покрытия подложки — это напыление антистатика “Лана” или других подобных по своим физическим свойствам аэрозо­лей. Такое покрытие относится к высокоомным, и его удельное сопротивление — 2…5 ГОм/см². И несмотря на то что подобное по­крытие преподносится как проб­ное, временное, на самом деле конечный результат применитель­но к ГТ может быть вполне при­емлемым. Так, практически все макетные образцы при соблюде­нии технологии изготовления работали без серьёзных претен­зий к такому напылению. Однако время жизни подобного напыле­ния оценить так и не удалось. От­дельные образцы успешно рабо­тали более года без снижения чувствительности, после чего, так или иначе, подвергались модер­низации. Следует отметить и не­прихотливость таких мембран к хранению на морозе (-30 °С) или при повышенной температуре (+50 °С). Удовлетворительно переноси­ма и 100 % влажность (с последующей просушкой). Со временем удельное сопротивление такого покрытия имеет тенденцию к росту, что может привести к заметному увеличению времени на­копления зарядов на мембране с мо­мента включения поляризатора.

Напылённому слою антистатика при­сущи и очевидные недостатки — оста­точная липкость даже после длительной просушки (сама по себе электростатика и так любит пыль) и неравномерность напыления. Однако оценить влияние второго фактора на качество работы из­лучателя не так-то просто. Можно также усомниться в эффективности работы такого вязкого напыления на ВЧ. Но как показывают опыты, такие мембраны ра­ботают ничуть не хуже металлизирован­ных вплоть до частоты 20 кГц. К тому же вязкое покрытие, обуславливающее по­вышенное собственное затухание, мо­жет сыграть и свою положительную роль как гаситель паразитных ВЧ-резонансов.

Процесс напыления достаточно прост. Для начала следует изготовить из тон­кого ровного картона защитную рамку. Рамка нужна для того, чтобы струя из распылителя попадала только на рабо­чую область плёнки. На рис. 2 эта область выделена серым цветом. Внутрен­ние размеры рамки лучше уменьшить на 0,5… 1 мм для ограничения переходной области напыления. Обозначенные раз­резы на лепестке мембраны делают непосредственно перед её растяжкой на изоляторе или в процессе растяжки, по месту. Прикладываем рамку к плёнке и с расстояния 20…25 см производим на­пыление. Делать это надо умеренно, так чтобы на плёнке не было наплывов. Антистатик активен по отношению к клею БФ-6, но последний уже защищён слоями плёнок. Операцию необходимо повторить дважды с интервалом в 2 ч. Точно так же следует напылить и проти­воположную сторону мембраны. Лепес­ток рекомендуется покрыть дополни­тельным слоем или даже двумя, посколь­ку проблемы, связанные со снижением чувствительности из-за чрезмерного роста поверхностного сопротивления по отношению к сопротивлению паразит­ных утечек, если таковое происходит, начинаются именно с лепестка, как с наиболее узкого места в прямом смысле этого слова. Дать просохнуть в течение суток, после чего провести контроль качества напыления по схеме на fig. 3. При расстоянии между контактными пло­щадками, касающимися плёнки, 10 мм и входном сопротивлении вольтметра 10 МОм показания прибора должны быть 50…100 мВ. Контактные площадки представляют собой круглые диски диаметром 5 мм. Удобны в применении шурупы-саморезы с плос­кими головками указан­ного диаметра, зажатые по резьбе “крокодилами” вольтметра. Конечно, эти значения напряжения но­сят ориентировочный характер и зави­сят от свойств антистатика, который может отличаться у разных производи­телей. В данном случае речь идёт о про­дукции Новомосковского завода. При необходимости число слоёв напыления можно увеличить. Принцип прост — чем тоньше слои, тем их больше.

А вот такой антистатик, как “Лира”, является менее предпочтительным. По­крытие на его основе имеет заметно большее удельное сопротивление и в конечном итоге может оказаться срав­нимым с сопротивлением утечек всей конструкции, что усложнит задачу. На­пример, в предыдущей схеме измере­ния показания вольтметра могут ока­заться в пределах единиц милливольт. Кроме того, “Лира” обладает большей липкостью, что создаёт определённые проблемы.

Les électrodes fixes

Из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм вы­резаем две одинаковые заготовки по размерам готового электрода, как на fig. 4. Оба НЭ — внутренний и внеш­ний — одинаковы, за исключением того, что на внешнем (дальнем от уха) элект­роде вместо крепёжных отверстий диа­метром 2 мм, как это показано на рис. 4, делают резьбовые отверстия М2. Лиш­ние участки фольги шириной 5 мм по периметру заготовок (то, что не выделе­но цветом)следует удалить травлением или вырезать скальпелем по линейке. Вывод фольгированной полоски на угол электрода предназначен для подпайки проводника кабеля. Вариант не очень элегантный, но в подобных любитель­ских конструкциях следует отдавать предпочтение простоте с целью мини­мизации паразитных утечек. Сверловку крепёжных отверстий пока делать не надо. А вот сверлить отверстия под пер­форацию при использовании стацио­нарного сверлильного станка можно одновременно. Для этого обе детали надо прижать друг к другу фольгированными сторонами и на них наложить тра­фарет. Полученный таким образом па­кет скрепляют миниатюрными струбци­нами. Сверлить отверстия следует в границах фольгированного участка, за исключением выводного лепестка.

По окончании сверловки пакет разъ­единяют, заусенцы на высверленных электродах убирают мелким надфилем и наждачной бумагой. Возможно, после этого для зачистки отверстий придётся ещё раз пройтись сверлом по всем отверстиям. В конечном итоге рабочие поверхности НЭ должны быть, что назы­вается, в идеальном состоянии. Если же предполагается применение ручной электродрели, то во избежание возмож­ных перекосов отверстий НЭ лучше сверлить раздельно, по одному.

Следующий этап — изготовление изоляторов. Для этого понадобится од­носторонне фольгированный стеклотек­столит (допускается применение гетинакса) толщиной по ширине выбранного зазора. Пусть это будет компромиссный вариант из ранее указанных значений, например 0,8 мм, из стандартно­го ряда стеклотекстолита марки СФ-1. Конечно, зазор и толщину НЭ можно выбрать другими, ис­ходя из имеющихся в наличии материалов или по другим при­чинам. Это приведёт в основном только к изменению толщины из­лучателя, что несложно учесть в дальнейшем. Чувствительность при этом корректируется подбо­ром напряжения поляризации. На один излучатель понадобятся две детали — Une et Б, sur рис. 5. Изолятор B показан только фраг­ментарно (нижняя часть), при­чём для его изготовления можно применить и нефольгированный стеклотекстолит, в остальном же детали идентичны.

Вырезать изоляторы можно обычным резаком, предвари­тельно засверлив тонким свер­лом отверстия по углам. После фольгу следует удалить, за ис­ключением участка, выделенно­го цветом (рис. 5), — это кон­тактная площадка для приклеи­вания лепестка мембраны и подпайки проводника кабеля.

Вырез в нижней части изоля­тора Б предназначен для того, чтобы при сборке пакета не де­формировался клеевой контакт между лепестком мембраны и контакт­ной площадкой. При отсутствии фольгированного стеклотекстолита указан­ной толщины контактный лепесток можно вырезать из медной фольги и приклеить по месту универсальным клеем “Момент”.

Затем эпоксидным клеем (пластифи­катор обязателен) приклеивают изоля­торы к внутренним (фольгированным) сторонам статоров, причём лепесток изолятора А должен быть направлен в ту же сторону, что и фольгированная сто­рона его статора. В целях экономии материала изоляторы можно составить из отдельных полосок шириной 5 мм. При этом лучше воспользоваться оп­равкой в виде тонкой прямоугольной пластины из пластмассы с размерами 50×85 мм, что гарантирует хорошую по­вторяемость внутренних размеров ра­мок изоляторов. После высыхания воз­можные наплывы эпоксидного клея на рабочих поверхностях статоров должны быть удалены.

Теперь можно выполнить сверловку крепёжных отверстий и лучше это сде­лать одновременно на обоих НЭ, точно совместив их изоляторами друг к другу и зафиксировав струбцинами. Вначале следует высверлить сквозные отверс­тия диаметром 1,5 мм. Затем НЭ разъ­единить и на внутреннем (ближнем к уху) электроде рассверлить отверстия до 2 мм, а на внешнем нарезать первым номером метчика резьбу М2. В конеч­ном итоге пакет будет скрепляться вин­тами М2 длиной 5 мм с потайной голов­кой. Поэтому на внешней стороне внут­реннего электрода необходимо сделать зенковку отверстий под головки винтов. Резьба в стеклотекстолите имеет огра­ничения по надёжности, и это надо иметь в виду при сборке пакета.

По окончании всех работ, связанных с механической обработкой, детали следует тщательно очистить от пыли и обезжирить. Перед окрашиванием про­водящих поверхностей НЭ изоляторы необходимо защитить липкой лентой от попадания на них краски. После окра­шивания следует обратить внимание на качество покрытия. Выступающие над поверхностью твёрдые вкрапления, ко­торые иногда всё же случаются, должны быть зачищены.

Assemblage radiateurs

На этом этапе, прежде всего, следу­ет выполнить правильную растяжку мембраны, которая крепится на НЭ с изолятором А. Это важный момент, от которого зависит успех работы в целом. Сама по себе растяжка мембраны не так сложна и трудоёмка. Гораздо сложнее работа по корректировке её натяжения, когда приходится частично отклеивать мембрану. При этом возможны надрывы плёнки. Поэтому желательно, чтобы требуемый результат получился с пер­вого раза. Можно предварительно по­тренироваться на муляже — плёнке без покрытия, которую не жаль. Приобре­тение определённого навыка играет ре­шающую роль. В крайнем случае можно применить плёнку толщиной 10 мкм. Такая плёнка используется в конденса­торах К73-16 на номинальное напряже­ние 400 В.

Подготовленную мембрану аккурат­но располагают на статоре так, чтобы её напылённая часть точ­но оказалась над перфорацией электрода, а её лепесток сов­пал с фольгированным участ­ком изолятора. На рис. 6 циф­рами обозначена последова­тельность действий. Сначала в точке 1 на торцевой стороне статора следует нанести мазок универсального клея “Момент” и спустя 10…20 с загнуть и за­фиксировать на нём верхний край мембраны. Далее в точках 5 и 8 также нужно нанести лёг­кие точечные мазки клея на тор­це. После выдержки фиксируют нижнюю часть мембраны с уме­ренным натяжением по направлению стрелок. Особо усердст­вовать с клеем не нужно. Плён­ка легка и хорошо удерживает­ся даже при минимальном его использовании. После выдерж­ки примерно 10 мин следует слегка промазать тонким сло­ем клея торцевые участки 1 -2 и 1-11 (здесь и далее обозначены жирными линиями). Вновь вы­держка 10…20 с — и верхний край мембраны загибают на торец НЭ с одновременным натяжением по стрелкам. Такую же операцию производят и с ниж­ней частью мембраны (участки 5-6 и 7-8). Таким образом, рас­тяжка по вертикали завершена. При этом средняя часть мем­браны должна получиться плоской, продольные (вертикальные) волны могут быть только на её краях. После более длительной выдержки до 30 мин можно сделать растяжку в ширину. Для этого наносят тонкий слой клея на учас­ток 3-4 торца статора по всей его дли­не. Выдержка 10…20 с — и также про­водят загиб бокового края мембраны на торец по всей длине с натяжением чуть большим, чем это необходимо для уст­ранения волн. И вновь выдержка 10 мин, после чего точно так же приклеивают противоположный край мембраны к другому торцу электрода (участок 9-10). Ре­зультатом выполненной работы должна быть совершенно плос­кая мембрана без волн и скла­док. Можно слегка подуть на мембрану, убеждаясь в отсутст­вии колебаний отдельных её уча­стков. Чем более качественно изготовлена мембрана, тем меньше проблем при её растяж­ке.

Клей “Момент” хорошо удер­живает натяжение мембраны, позволяя при этом исправить возможный дефект. Для этого понадо­бится ацетон, но применять его следует минимальными порциями, чтобы он не затекал на напылённую часть мембра­ны, иначе не исключено появление уте­чек, от которых зачастую можно изба­виться только заменой самой мембра­ны. Но если дефект замечен ещё в момент приклеивания, когда клей ещё не прихватил окончательно, то опера­тивно отделить участок плёнки от изо­лятора можно, не прибегая к ацетону. НЭ с растянутой на нём мембраной показан на рис. 7.

Теперь можно грубо оценить каче­ство натяжения мембраны, прослуши­вая её резонансный отзвук на постуки­вание пальцем по электроду. “Дряблый” призвук указывает на то, что натяжение слишком слабо, звон же, наоборот, говорит о том, что натяжение чрезмер­но велико. Звук должен быть низким по тону и упругим. Вообще говоря, мем­брану лучше слегка перетянуть, чем недотянуть. В конечном итоге несколь­ко большие потери на частотах ниже 40…50 Гц не так важны, как последствия слишком слабо натянутой мембраны. К таковым относится довольно непри­ятное явление, возникающее при малом зазоре или вследствие чрезмер­но слабого натяжения мембраны — это её релаксационные колебания, а иногда и прилипание к одному из НЭ. Причина этого явления состоит в том, что в слу­чае возникновения асимметрии поло­жения мембраны в зазоре на неё дей­ствует разностная сила, стремящаяся притянуть мембрану к ближайшему на данный момент к ней НЭ. Но как следу­ет из общений на форумах Интернета, от этого не застрахованы даже фирмен­ные изделия.

Затем в месте контакта лепестка мембраны с фольгированным участком изолятора следует нанести немного то­ копроводящего клея так, чтобы обеспе­чить контакт с фольгой обеих сторон ле­пестка мембраны, срезав его излишки, как показано на рис. 8 (фрагмент НЭ). Такой контакт, несмотря на его кажущу­юся сомнительность с учётом маслянис­тых свойств “Ланы”, на деле вполне на­дёжен. Оставшийся свободным уголок вывода изолятора предназначен для подпайки проводника с поляризующим напряжением +U₀. Проводящий клей-пасту можно приготовить и самостоятельно, густо замешав в капле лака ПФ-283 напилен­ные надфилем мелкие медные опилки. Такая паста быстро за­стывает, и готовить её следует непосредственно перед приме­нением.

Далее совмещают статоры (изолятор А к изолятору Б) и всю конструкцию без излишних усилий (резьба в стеклопласти­ке!) стягивают винтами М2, предварительно проколов ост­рым шилом мембрану по кре­пёжным отверстиям. Проверку мембраны на паразитные утеч­ки проводят измерителем проводимо­сти (см. рис. 3). Значение напряжения между лепестком мембраны в точке подпайки кабеля и металлизированны­ми выводами каждого из НЭ не должно превышать единиц милливольт.

Пакет с мембраной готов (рис. 9), и теперь можно оценить частоту ре­зонанса мембраны точнее.

Ситуация упрощается, если уже есть готовый усилитель для электростатических ГГ. В дополнение к нему понадобится гене­ратор звуковых частот и микрофон. В противном случае можно воспользо­ваться обычным УМЗЧ и трансформа­тором из сетевого адаптера (12 В, 1 А), включив его в качестве повышающего (Т1 на рис. 10). При этом напряжение поляризации удобно получить из звуко­вого сигнала.

УМЗЧ (А1) должен обеспечивать вы­ходное напряжение до 10 В на нагрузке 4 Ом. Диоды VD1, VD2 могут быть любо­го типа на рабочее напряжение не менее 400 В. А2 — микрофонный усилитель. В качестве микрофона ВМ1 хорошо под­ходит МКЭ-3. В этой связи можно вос­пользоваться материалом, изложен­ным в [5], где на базе такого микрофона представлен простой и универсальный измеритель акустического поля.

Сам процесс измерения предельно прост. Расположив излучатель так, чтобы не мешало влияние близкораспо­ложенных предметов, и изменяя частоту генератора в интервале 20…200 Гц, найти то её значение, при котором выходной сигнал микрофона максима­лен. При этом регулировками генерато­ра или усилителя следует установить оптимальный уровень сигнала на выходе УМЗЧ. Настройку допустимо делать на слух по возросшей громкости и искаже­ниям сигнала, точность при этом вполне приемлема. Как уже было сказано выше, частота резонанса должна быть в интер­вале 100…150 Гц. Если это не так, следу­ет открутить винты, разъединить НЭ и, воспользовавшись ацетоном, подтянуть или ослабить мембрану. Для мембраны больших размеров лучше выбрать верх­нее значение частоты резонанса.

Конечно, добиться при этом постоян­ства натяжения мембраны в процессе эксплуатации невозможно. Оно будет меняться, прежде всего, от температуры воздуха и в результате “прогрева” телефонов при длительной работе на большой громкости. Нельзя исключать и есте­ственную деформацию плёнки. При этом субъек­тивно оценить влияние этого фактора на звуча­ние ГТ довольно сложно.

На этом процесс из­готовления излучателей можно считать закон­ченным. Следует лишь к обеим их сторонам при­клеить акустически про­зрачную пылезащитную ткань из серии трико­тажных подкладочных или эластичных синтети­ческих материалов. При этом надо иметь в виду,

что даже незначительное акустическое сопротивление ткани на внешней сторо­не излучателя приводит к изменению звучания телефонов. По этой причине эту часть работы целесообразно всё- таки перенести на этап настройки ГТ и уже по месту подобрать ткань. Лучшие результаты дают акустически прозрач­ные материалы с минимальной ворсис­тостью (вуаль).

Повторяемость таких самодельных излучателей при условии аккуратной сборки достаточно высока — рассогла­сование их АЧХ в полосе частот 50…10000 Гц обычно не превышает 2…3 дБ.

Следующим этапом является созда­ние собственно головных телефонов, т. е. конструктивного оформления для изготовленных излучателей. Иногда при этом удаётся использовать детали от старых, неисправных телефонов, и здесь есть широкое поле для творчест­ва. Принципиальным вопросом являет­ся только выбор типа акустического оформления. В предлагаемой конст­рукции применено традиционное для электростатических ГТ оформление от­крытого типа, когда внешние стороны телефонов излучают звук в открытое пространство. Достоинства и недостат­ки такого решения хорошо известны: относительная простота изготовления, минимум интерференционных явлений, связанных с переотражением звуков от стенок корпуса, минимум паразитных призвуков. Но при этом полное отсутст­вие шумоизоляции требует и соот­ветствующих условий прослушивания. Однако считается, что открытое оформление придаёт зву­чанию более реалистич­ный характер. Фотография этих ГТ показана на рис. 11 .

Конструкция предлага­емых телефонов, помимо уже изготовленных излуча­телей, содержит четыре основных компонента: не­сущее основание (дека) с установочными элемента­ми. амбушюры, оголовье и кабель. Сборочный чертёж с компоновкой деталей на деке показан на рис. 12.

Излучатель 1 уложен во внутренний ступенчатый вы­рез деки 2 и фиксируется прижимной планкой 4 с по­мощью четырёх шурупов- саморезов, которые вкру­чивают в планку с внешней стороны деки (4 отвер­стия диаметром 2 мм на рис. 13). Упругая проклад­ка 3, установленная между излучателем и прижимной планкой, позволяет надёжно зафикси­ровать излучатель, обеспечивая при этом герметичность стыка планки с из­лучателем и декой. Рамка 6, ограничи­вающая перфорированную область излучателя и установленная на пласти­не планки, образует жёсткие стенки по­лости амбушюра, обеспечивая посто­янство её формы, объёма и герметичность. Сами же амбушю­ры 5 насажены на рамку и приклеены к прижимной планке, составляя с ней единый конструктивный элемент. Такая конструк­ция ГТ обеспечивает лёг­кий доступ к излучате­лям.

Дека (рис. 13) выпол­нена из твёрдого (попла­вочного) пенопласта. Та­кой материал обладает малой собственной звуч­ностью, легко поддаётся механической обработке и окрашенный аэрозоль­ной краской имеет при­влекательный внешний вид. Возможно примене­ние пластмасс, но это утяжелит конструкцию. Ступенчатый вырез под излучатель выполняется фрезерованием. Эту деталь можно со­ставить из двух пластин пенопласта толщиной 5 мм каждая, склеенных эпок­сидным клеем. В этом случае окна в каждой пластине до их склеивания мож­но вырезать обычным резаком. Глубина большего выреза соответствует толщине излучателя и при необходимости должна быть скорректирована. Для увеличения жёст­кости деки по сторонам её окна следует вклеить эпоксидным клеем по­лоски из стеклотексто­лита или гетинакса тол­щиной 1 мм и шириной 5 мм (по глубине боль­шого окна). На рисунке они показаны утолщённой линией. В нижней части деки выполнен вырез шириной 10 мм. Он предназначен для укладки плоского кабеля (шлейфа). Закрепить кабель можно с помощью миниатюрных саморезов так, как это показано на рис. 14. Пластмассовые втулки предназначены для установки в них проволочных дужек оголовья; их вклеивают в отверстия деки. В предла­гаемом варианте пластиковая дуга ого­ловья применена от ГТ промышленного изготовления, а дужки выполнены из стальной проволоки диаметром 2 мм и одеты в полихлорвиниловые трубки. Конструкция оголовья максимально проста (см. рис. 11) и в подробных по­яснениях не нуждается. При этом из­лучатели могут поворачиваться как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, что позволяет удобно рас­положить телефоны на голове слушате­ля. Регулировка по высоте отсутствует, что является недостатком, хотя для такого размера окна её отсутствие и не столь значимо. Заметим, что амбушю­ры должны плотно прилегать к голове, и при довольно большой площади их рабочей поверхности требуется доста­точная упругость оголовья. В данном случае оголовье усилено двумя сталь­ными проволоками, установленными в его внутренней полости.

Прижимная планка (fig. 15) выпол­нена из винипласта толщиной 1 мм. Из него же выполнена и рамка, её легко согнуть на оправке с помощью нагрето­го паяльника. Такой материал, как пра­вило, в достаточном количестве остаёт­ся после установки пластиковых окон. Рамку приклеивают к прижимной план­ке “секундным” клеем. Важно при этом обеспечить герметичность стыка по всему периметру. Лучше всего вначале приклеить рамку к пластине прижима, а затем уже по месту вырезать окно. На чертеже не указаны отверстия под шу­рупы-саморезы. Их прокалывают тон­ким шилом по месту (через отверстия в деке) при сборке конструкции. В ка­честве материала прокладки хорошо подходит пенополиэтилен толщиной 1…2 мм. Толщина, форма и число про­кладок подбираются по месту в зависи­мости от того, насколько глубоко утоп­лен излучатель в вырез деки. Но лучше, когда плоскость излучателя оказывает­ся заподлицо с плоскостью деки.

К изготовлению амбушюров следует отнестись со всей ответственностью, поскольку от конструкции и качества их исполнения зависит как комфортность прослушивания, так и субъективное восприятие АЧХ телефонов.

Изготовить амбушюры можно следу­ющим образом. Из листа поролона толщиной 30 мм сделать прямоугольные заготовки размерами 150×110 мм, а в центральной части вырезать сквозные отверстия размерами 85×50 мм. Внеш­ние прямые углы скруглить (рис. 16).

Какой поролон выбрать? Абсолютных доводов в пользу того или иного вариан­та нет. Крупноячеистый жёсткий поро­лон лучше держит форму, мягкий же, как правило, обладает повышенным акус­тическим сопротивлением, что тоже мо­жет оказаться полезным. Сторону, кото­рая будет приклеиваться к прижимной планке, оставить как есть, а вот другую, которая будет прилегать к голове, нож­ницами выстричь так, чтобы она оказа­лась вогнутой по форме головы слуша­теля (см. рис. 11, 12, 16). Такое решение позволит более равномерно распреде­лить давление, создаваемое амбушюра­ми. Высота по периметру внутреннего выреза должна составлять 10…12 мм, что обеспечит зазор между верхней кромкой рамки и головой слушателя 4. .6 мм. Этим исключается надавлива­ние рамки на голову. Далее для амбу­шюров сшивают рубашки, как это пока­зано на рис. 17. Подробное описание этой части работы приводить не имеет смысла, поскольку здесь многое зави­сит от портновских навыков и наличия швейной машинки. Рубашка сшита из трёх отдельных частей, швами вовнутрь. Верхняя, прилегающая к голове слу­шателя часть выполнена из бархата (велюра) (см. рис. 16). Ширина этой части амбушюра — около 25…30 мм, что обеспечивает минимальный подсос воздуха. Материал внешней части ру­башки акустически непрозрачен. Это может быть синтетика или искусствен­ная кожа. Лучше, если материал будет эластичным. А вот внутренняя часть рубашки, образующая вместе с рамкой стенки камеры, выполнена из акустиче­ски полупрозрачной ткани, что исклю­чает герметичность камеры. Это акус­тическое шунтирование позволило ослабить довольно неприятный эффект, когда в силу высокой степени компрес­сии в камере и вследствие большой гибкости подвеса мембраны даже незначительные манипуляции с теле­фонами на голове приводят к суще­ственным смещениям мембран излуча­телей, вплоть до касания их с НЭ, что весьма нежелательно. Другая задача, которую выполняет такой “шунт”, — это нейтрализация резонанса колебаний мембраны. Степень такого акустиче­ского шунтирования зависит как от материала рубашки и её ширины по периметру камеры, так и от плотности поролона. К сожалению, здесь трудно дать точные количественные характе­ристики, а результат можно увидеть только при измерении АЧХ или оцени­вая звучание на слух. По этой причине не следует до окончания настройки основательно приклеивать амбушюры к прижимной планке.

Заметим, что внутренние вырезы в амбушюрах довольно велики, что мо­жет создавать ощущение дискомфорта. Простым и при этом радикальным ре­шением проблемы может быть установ­ка по внутреннему периметру рамки поролонового кольца шириной 5…8 мм и высотой 8..10 мм (размеры подби­рают по месту) как частичного заполни­теля пустоты.

Средняя чувствительность изготов­ленных ГТ в полосе частот 20…2000 Гц при подаче на вход дифференциально­го напряжения 100 В_avec ориентировочно составила 93.. 96 дБ. Оценка сделана по отношению к ГТ ТДС-7 (звуковое дав­ление 1 Па или 94 дБ при Р_Rin < 2 мВт) и Sennheiser HD 180(108 дБ при U_Rin= 1 В). В качестве измерительного микрофона применён измеритель акустического поля на базе МКЭ-3 [5]. Применение “эталонов” для сравнения обусловлено значительным разбросом собственной чувствительности микрофонов указан­ного типа до 14 дБ. Микрофон впрессо­ван заподлицо в плоскую панель из тол­стого картона и плотно прижат к поверх­ности амбушюра. Таким же образом измерялись АЧХ телефонов (рис. 18).

Красным и синим цветами обозначены соответственно АЧХ правого и левого каналов. Всплеск характеристики на ВЧ обусловлен интерференцией прямого и отражённого от панели сигнала, когда высота камеры становится соизмеримой с λ/2. Переходная характеристика телефонов при воздействии сигнала прямоугольной формы длительностью 2,5 мс показана на рис. 19.

Методика подобных измерений и интерпретация их результатов подроб­но изложена в [6]. Основной смысл за­ключается в том, что АЧХ головных теле­фонов, относительно равномерная на НЧ и СЧ при таком способе её измере­ния, должна иметь некоторый спад на ВЧ. Такое требование обусловлено осо­бенностями нашего слуха, когда источ­ник звука расположен в непосредствен­ной близости от слухового прохода. Пе­региб АЧХ, после которого и происходит её спад, находится на частоте резонанса колебаний мембраны (обычно это 1…3кГц), разделяющей область упру­гих колебаний на НЧ и инерционных ко­лебаний на ВЧ в закрытой камере амбу­шюра. Однако сам резонанс из-за ма­лой добротности колебательной систе­мы (малая масса мембраны и относи­тельно большое сопротивление излуче­ния), а также вследствие применения акустического шунта практически никак себя не проявляет.

Точка (частота) перегиба может быть сдвинута в ту или другую сторону изме­нением в некоторых пределах объёма камеры, что достигается установкой до­полнительных прокладок под амбушю­ры. При уменьшении высоты (объёма) камеры повышается упругость воздуха в ней, и частота перегиба сдвигается вверх; при увеличении объёма камеры достигается обратный эффект. Таким образом, в определенных границах мож­но корректировать звучание телефонов.

Камера и шунт, о котором было сказа­но выше, по существу представляют собой резонатор Гельмгольца [1]. Доб­ротность его из-за потерь в поролоне и в материале рубашки мала, поэтому точность его настройки не играет опреде­ляющей роли. Тем не менее, как показы­вают опыты, такая частичная разгерме­тизация с потерями несколько сдвигает точку перегиба вверх по частотной оси и существенно снижает вероятность про­явления резонанса мембраны. При этом надо быть внимательным — чрезмерное шунтирование может привести к замет­ному спаду АЧХ на НЧ. Неплотный при­жим создаёт дополнительный канал подсоса воздуха со всеми вытекающи­ми отсюда последствиями.

Микрофон МКЭ-3 в данном случае обычный, не аттестованный. По этой причине снятые с его помощью характе­ристики представляют интерес лишь для сравнительного анализа. Тем не ме­нее АЧХ в полосе частот 20…2000 Гц отображена достаточно корректно, так как в соответствии с [5] неравномер­ность АЧХ собственно микрофона на этом участке не превышает 3 дБ. Срав­нение характеристик микрофонов ука­занного типа разных лет выпуска тому подтверждение. А вот участок АЧХ от 12 до 20 кГц весьма условен в силу суще­ственного снижения чувствительности микрофона. Однако хорошо известно, что качественный потенциал электро­статических излучателей на 34 доволь­но высок, и верхняя частота воспроиз­ведения может достигать десятков килогерц (область УЗЧ). Причём нерав­номерность АЧХ в этой части полосы, в отличие от средних частот, не играет оп­ределяющей роли. Вместе с тем, при таком способе измерения АЧХ не учиты­ваются реальные условия, когда ушная раковина оказывает иное влияние на работу мембраны, чем плоская панель. По этой причине только прослушивание фонограмм может дать окончательную оценку проделанной работе.

Улучшить линейность АЧХ и сущест­венно ослабить интерференционные всплески можно с помощью простого акустического буфера (назовём его так), чертёж которого показан на рис. 20. Буфер выполнен из плотного драпа тол­щиной 2 мм. Отверстия пробиваются пробойником, выполненным из тонко­стенной металлической трубки диамет­ром 6 мм. С обеих сторон пластина из драпа обклеивается акустически про­зрачным гладким материалом. Это поз­воляет избежать раздражения кожи ушей, которые в этом случае соприка­саются с пластиной, и препятствует попаданию ворса драпа на мембрану. Для этого хорошо подходит портновский флизелин на основе целлюлозы с собст­венной клеевой основой. Пластина уста­навливается в рамку амбушюра и удер­живается там за счёт силы трения. По­мимо своего основного назначения, бу­фер оказывает дополнительное демпфи­рование колебаний мембраны, снижая амплитуду смещения мембраны при перепадах давления внутри камеры. АЧХ телефонов с буфером показана зе­лёным цветом на рис. 18. Недостатком такого решения является снижение чувст­вительности ГТ.

Для электростатических телефонов потребуется специальный высоковольт­ный усилитель, и здесь нет никаких ог­раничений на его выбор. Вариантов вполне достаточно. На просторах Ин­тернета без особого труда можно отыс­кать схемы усилителей, начиная от фир­менных Stax до схем вполне приличных самоделок. Практическая реализация таких устройств обычно базируется на схемотехнике дифференциальных уси­лителей, что обусловлено симметрич­ной структурой излучателя. При неко­торых допущениях на начальном этапе может подойти одиночный дифферен­циальный каскад в транзисторном или ламповом исполнении. При этом высо­кая линейность передаточной характе­ристики дифференциального усилителя [7] позволяет реализовать короткий тракт усиления. Схемы одного из кана­лов транзисторного усилителя и источ­ника питания для него показаны на рис. 21 et рис. 22 соответственно.

Основу усилителя составляет диф­ференциальный каскад с каскодной структурой на транзисторах VT1, VT3 и сборке DA1. Применение в качестве DA1 однокристальной сборки позволило ми­нимизировать разбаланс плеч и его тем­пературный дрейф. Резистором R6 в источнике тока устанавливают симмет­ричное ограничение синусоидального сигнала на коллекторах транзисторов VT1 и VT3. Чувствительность усилителя равна 1 В при выходном дифференци­альном напряжении сигнала 100 В_скз. Моделирование усилителя в Микрокап 8 позволило сделать вывод, что уровень третьей гармоники на частоте 1 кГц при номинальной чувствительности не пре­вышает 0,1 %. Значения нелинейности того же порядка дают и эксперимен­тальные измерения. Спектральные со­ставляющие более высокого порядка имеют существенно меньшие значения и не оказывают влияния на конечный результат. Уровень же чётных гармоник и наибольшей из них — второй — зави­сит от подавления синфазного сигнала усилителя, т. е. от симметрии плеч. Верхняя граница полосы частот усилителя определяется главным образом частотой среза ФНЧ, образованного резисторами R4, R8 и суммарной ём­костью излучателя и кабеля. При ука­занных на схеме номиналах резисторов и ёмкости нагрузки 100 пф её значение оказалось равным 22 кГц по уровню -3 дБ. Усилитель получает питание от однополярного высоковольтного источ­ника. По этой причине на его выходе установлены разделительные конден­саторы С2 и СЗ, в качестве которых рекомендуется использовать бумажные или металлобумажные конденсаторы групп К40 и К42 на номинальное напря­жение не менее 630 В. Конденсаторы С1 и С4, установленные в низковольтных цепях, могут быть МБМ на 160 В Тран­зисторы VT1 и VT3 (корпус ТО-3) рабо­тают без дополнительного теплоотвода при условии обеспечения нормальных условий для естественной конвекции.

Источник питания не имеет каких-ли­бо особенностей и в подробных поясне­ниях не нуждается. Следует лишь отме­тить наличие регулировки напряжения поляризации (R1), что на практике, как уже было отмечено, бывает весьма по­лезно. В качестве R1 можно применить переменный резистор СП4-1А или вы­соковольтный подстроенный резистор СПЗ-39. Трансформатор Т1 выполнен на броневом магнитопроводе ШЛ 16×20. Обмотка I содержит 2370 витков прово­да ПЭВ-2 0,18, обмотка II — 1960 витков ПЭВ-2 0,18, обмотка III — 100 витков ПЭВ-2 0,1, обмотка IV — 200 витков ПЭВ-2 0,18. Требования к межобмоточной и межслойной изоляции стандартны.

Следует позаботиться о правильной фазировке излучателей в ГТ. Открытое оформление существенно упрощает такую проверку: достаточно в процессе прослушивания повернуть один из излучателей наружной стороной к уху и сравнить результат.

Vue d'ensemble des systèmes électriques

Постоянное напряжение источника пи­тания по цепи 400 В развязано от НЭ конденсаторами С2 и СЗ. Резисторы R4 и R5 с общим сопротивлением 10 МОм, установленные в источнике питания, надёжно ограничивают ток поляризатора до безопасного значения. Диффе­ренциальное напряжение сигнала на НЭ может достигать 200 В, и это надо учи­тывать особенно при доводке АЧХ теле­фонов. В собранном же виде точки под­пайки кабеля к излучателю изолированы от головы слушателя диэлектрической прижимной планкой и амбушюрами.

Несколько слов о самом кабеле. Хо­роший результат даёт применение плоского ленточного кабеля, когда меж­ду сигнальными проводами остаются неподключённые (свободные). Этим по­вышается электрическая прочность ка­беля и снижается его ёмкость, которая входит в общую ёмкость нагрузки, что облегчает работу усилителя. Оптималь­ная длина кабеля — 1,5 м. В качестве разъёмного соединителя можно приме­нить приборно-кабельную пару серии РМ (7-контактную) на рабочее напряже­ние 560 В. Но как показывает практика, в комнатных условиях успешно справ­ляются со своей задачей и миниатюр­ные разъёмы серии PC (см. рис. 11) с рабочим напряжением 200 В.

LITTÉRATURE

1. Вахитов Я. Ш. Теоретические основы электроакустики и электроакустическая аппаратура. — М.: Искусство, 1982.
2. Зуев В. Электростатический громкого­воритель АСЭ-1. — Радио, 1980, № 8, с. 22, 23.
3. Лачинян С. Изготовление электроста­тических громкоговорителей в любительских условиях. — Радио, 2006, № 1—4.
4. Бондаренко В. Ремонт головных теле­фонов ТДС-7. — Радио, 2013, № 4, с. 13—15.
5. Филатов К. Измерение электроакусти­ческих характеристик громкоговорителей. — Радио, 2005, № 6. с, 16—19.
6. Сравнительные тесты. Наушники Аль­тернативный Hi-Fi. — “Стерео и Видео”, 2004, май, с. 78.
7. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: Мир, 1982.

Auteur : В. БОНДАРЕНКО, г. Братск Иркутской обл.

Source : Радио №9-10, 2015