Двух- и трехполосные системы громкоговорителей

М.М. ЭФРУССИ. ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ, М., «ЭНЕРГИЯ», 1971

 

9. ДВУХ-  И ТРЕХПОЛОСНЫЕ СИСТЕМЫ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

 

Двух- и трехполосные системы громкоговорителей (агрегаты) да­ют возможность воспроизводить более широкую полосу частот со значительно меньшими частотными и нелинейными искажениями, чем это могли бы сделать широкополосные громкоговорители. К этому надо добавить, что двух- и трехполосные системы обеспечивают улучшение акустических показателей звуковоспроизводящего звена более дешевым образом, ибо широкополосная головка всегда будет стоить много дороже узкополосных. Разделение полного диапазона частот на две и три частотных полосы показано на рис. 55. Видны нижняя (f_н) и верхняя (f_в) границы воспроизводимой полосы ча­стот и частоты раздела (f_Р, f_P

1 и f_P2).

 

Рис. 55. Условное разделение воспроизводимой полосы ча­стот при двухполосной и трех­полосной акустических систе­мах

(f_н  и f_в — соответственно низшая и высшая граничные частоты;  f_p,   f_pl и f_р2  — частоты разделения).

 

Приведенные характеристики представляют собой уровни напряжения на выходе соответствующих разделительных фильтров. Более дорогой является трехполосная си­стема, она способна обеспечить воспроизведение более широкой по­лосы частот (особенно вниз) и с лучшей равномерностью частотной характеристики. Дпухполосные системы получили более широкое распространение. Выбор числа полос следует производить на основе акустических данных имеющихся в наличии головок и требований к неравномерности частотной характеристики системы.

Частоты раз­дела выбирают, исходя из условий получения лучшей частотной ха­рактеристики системы (агрегата), т.е. меньших частотных искаже­ний. Это определяется частотными характеристиками головок. Известно также, что частотные искажения громкоговорителя минимальны до критической частоты диффузора , после которой он перестает колебаться, как поршень. Некоторое влияние на выбор частоты раздела могут оказать запасы мощностей у имеющих­ся головок. Кривые требующегося соотношения мощностей головок, приведенные на рис. 32, показывают, что при повышении частоты раздела, высокочастотная головка разгружается и увеличивается нагрузка низкочастотной головки. В некоторых случаях не рекомен­дуют частоту раздела выбирать между 1—4 кгц, так как это может несколько ухудшить слуховые ощущения из-за возможной заметности двух источников звука, работающих одновременно на частоте раздела, которая в этом случае была бы в области наибольшей чув­ствительности нашего слуха. Снижение частоты раздела уменьшает, кроме того, и интермодуляционные искажения. Таким образом, наи­более подходящими частотами раздела могут быть частоты, лежащие в области 400—800 гц и 4—5 кгц. Простейшим способом создания двухполосного агрегата является подключение одной или двух высо­кочастотных головок через разделительный конденсатор к имеюще­муся громкоговорителю.

Большинство диффузорных громкоговорителей мощностью 6— 10

ватт хорошо работают в диапазоне низших и средних частот, т.е. воспроизводят довольно широкую полосу частот. Большинство наи­более мощных наших громкоговорителей (5ГД-3РР3, 6ГД-1, 8ГД-РР3, 10ГД-28 и др.) имеют частоту основного резонанса в лучшем случае 45—50 гц (очень редко 42—40 гц), а снижение отдачи на высших частотах начинается с 5—6 кгц. Таким образом, рабочая полоса, в которой эффективней могут работать эти громкоговорители, простирается от 40—45 гц до 5 кгц. Для воспроизведения области частот выше 5 кгц должны применяться дополнительные небольшие громкоговорители, рассчитанные на воспроизведение полосы до 16— 20 кгц (например, 1ГД-1РР3, 1ГД-2, 1ГД-3). Частота раздела при указанных выше мощных головках должна быть около 5 кгц.

 

Рис. 56. Схемы присоединения громкоговорителей, воспроизводящих верхнюю полосу частот (условно показано по одной головке в каждой полосе).

а — при приблизительно равном сопротивлении громкоговорителей;  б — при

различном сопротивлении;  в — то   же,  но с отдельными трансформаторами в каждой  полосе.

 

На рис. 56 показаны возможные схемы присоединения дополни­тельных высокочастотных головок. Мощность этих головок при такой частоте раздела может быть менее 0,1 от мощности основного громкоговорителя. Присоединение дополнительных головок не нарушит согласования нагрузки с выходным каскадом и даже улучшив его, так как на высших частотах растет полное сопротивление основного громкоговорителя и нагрузка усилителя падает.

Схема на рис. 56. а предназначена для присоединения высокочастотной головки, полное сопротивление которой приблизительно равно полному сопротивлению основного громкоговорителя. Схемы (рис, 56, б, в) позволяют применять громкоговорители со значительно отличающимися полными сопротивлениями. Согласование нагрузки достигается или с помощью отводов в выходном трансформатор или отдельным трансформатором (автотрансформатором). Технически легче сделать два хороших выходных трансформатора, работающих каждый в узкой полосе частот, чем один высококачественный широкополосный. Это особенно важно при более мощном усилителе.

 

В этих схемах условно показано по одной головке в каждой полосе, тогда как в действительности могут быть подключены две го­ловки и более. Конечно, все головки должны быть правильно сфазированы и должно быть учтено их общее сопротивление. Емкость разделительного конденсатора определяется частотой раздела и мо­дулем полного сопротивления высокочастотной головки.

На частоте раздела емкостное сопротивление конденсатора должно равняться модулю полного сопротивления головки, т. е.

где f_Р — частота раздела; |Z_ГР| — модуль полного сопротивления го­ловки на частоте раздела.

 

Рис. 57. Основные схемы разделительных фильтров.

 

Рис. 58. График для расчета величины разделительной емкости

C в схемах на рис. 56 и емкости С₁, в схемах на рис. 57, а, б.

 

Разделительный конденсатор, емкость которого рассчитана по этой формуле, дает затухание перед частотой раздела в 6 дб на ок­таву (0,5 f_Р).

Простейшим фильтром, при помощи которого к низкочастотной головке подводится напряжение только низших частот, а к высоко­частотной головке — только высших частот, являются схемы, приве­денные на рис. 57, а,б. Они рассчитаны на головки с одинаковым полным сопротивлением и имеют одинаковое входное сопротивление, равное полному сопротивлению одной головки, несмотря на то, что в первой схеме головки соединены последовательно, а во второй — параллельно. Емкость конденсатора и индуктивность дросселя определяются из условия, что их емкостное или индуктивное сопротив­ление равно на частоте раздела полному сопротивлению головки, поэтому к каждой головке будет приложена половина выходной мощности усилителя; таким образом,

Отсюда легко получаются расчётные формулы

 

Формула для расчета емкости конденсатора получилась одина­ковой с формулой для расчета емкости разделительного конденсатора высокочастотной головки, что совершенно закономерно, так как они отвечают одинаковым условиям.

Для удобства расчета фильтра на рис. 58 приведены кривые, позволяющие определить значения емкости и индуктивности в зависимости от модуля полного сопротивления головки для двух частот раздела.

 

Описанный фильтр дает затухание вблизи частоты раздела 6 дб на октаву (0,5 f_p и 2 f_p). Однако предпочтительнее фильтры, обладающие более крутым срезом частотной характеристики затухания вблизи частоты раздела, т. е. большим затуханием на октаву. Это желательно для сокращения области частот, в которой одновременно работают (излучают) и низкочастотные и высокочастотные головки. Такие фильтры имеют схемы, приведенные на рис. 57,

в, г: они дают затухание около 12 дб на октаву и также рассчитаны на головки с одинаковыми полными сопротивлениями. Входное сопротивление фильтров равно полному сопротивлению одной головки; условие расчета этих фильтров то же, что и у предыдущих: на частоте раздела подводимая мощность делится поровну между головками. В этом случае в последовательной схеме (рис. 57, в) емкость и индуктивность определяются формулами

 

а в параллельной схеме (рис. 57, г)

 

До сих пор говорилось о фильтрах, рассчитанных на головки с одинаковым полным сопротивлением (в своих полосах частот). Очень часто используют головки с разным входным сопротивлением.

Если сопротивления звуковых катушек громкоговорителей раз­личны, их следует уравнять с помощью согласующего трансформато­ра. Такой трансформатор (или автотрансформатор) лучше приме­нять для высокочастотной группы и в зависимости от соотношения сопротивления звуковых катушек использовать либо на повышение (если сопротивление НЧ группы меньше), либо на понижение. Его коэффициент трансформации вычисляют по формуле

где  |Z_H|  и  |Z_В| — модули полных сопротивлений низкочастотной и высокочастотной головок.

 

Рис. 59.  Схема  присоединения громкоговорителей с разными сопротивлениями через фильтры нижних и верхних частот.

 

Рис. 60. Схема для расчета коэффициен­тов трансформации.

 

Когда такое уравнение полных сопротивлений головок почему-либо невозможно, то можно подключить громкоговорители к разным отводам выходного трансформатора так, как это показано на рис. 59 (для случая, когда |Z_Н| меньше, чем |Z_В|). При этом номиналы эле­ментов разделительных фильтров рассчитываются, как для обычных простых фильтров нижних и верхних частот;

 

 

Здесь может быть уместно привести формулу для расчета ко­эффициента трансформации каждой отдельной обмотки или отдельного трансформатора (рис. 60, а), учитывающего как полные сопро­тивления разных головок, так и их номинальные мощности:

где  и  — число витков первичной и вторичной обмоток; P_У — мощность усилителя; Z_H — сопротивление нагрузки усилителя; P_ГР — мощность громкоговорителя; Z_ГР — полное сопротивление громкоговорителя (среднее значение).

Правильность рассчитанных коэффициентов трансформации мож­но проверить подсчетом общего сопротивления нагрузки по фор­муле

 

(R должно быть равно |Z_H|).

У фабричных выходных трансформаторов, имеющих отводы для включения разных сопротивлений нагрузки (громкоговорителя), обычно обозначают выводы, как показано на рис. 60, б. Но эти же отводы позволяют присоединить нагрузку иного сопротивления на отдельные части обмотки. Определить сопротивление этих нагрузок для верхней секции и подобным же образом для остальных можно по формуле

Перейдем к расчету трехполосных систем. Несмотря на то, что приведенные выше расчетные формулы относятся к двухполосным системам, ценная особенность фильтров, схемы которых изображе­ны на рис. 57, в, г, состоит в том, что их входное сопротивление рав­но полному сопротивлению головки и позволяет успешно использо­вать такие фильтры и в трехполосной схеме. Единственным условием является то, чтобы все три головки имели одинаковые сопротивления в своих полосах частот. Схема фильтров для трехполосной системы показана па рис. 61, а. Она содержит две пары фильтров параллель­ного включения, соответствующих схеме на рис. 57, г. Первую пару фильтров (L₂ и С₂) рассчитывают по приведенным выше формулам для более низкой частоты раздела (f_Р1) и к одному из них (низко­частотному) присоединяют низкочастотную головку. Вторую пару фильтров присоединяют к высокочастотному фильтру первой ступе­ни, пропускающему сигналы с частотами выше частоты раздела. Эту пару фильтров (L‘₂ и С’₂) рассчитывают по тем же формулам, что и первую пару, но для более высокой частоты раздела (f_Р2). Таким образом, вторая пара фильтров делит область частот, находящую­ся выше первой частоты раздела (f_Р1), на две полосы с частотой раздела f_Р2 между ними. Не представляет трудностей составить такую же систему из двух пар фильтров последовательного включения, которые рассчитывают аналогичным образом, но по формулам, от­носящимся к схеме на рис. 57, в; такая схема представлена на рис. 61, б. Она может представить интерес только тем, что в ней нужны другие значения емкостей конденсаторов и индуктивностей дросселей, которые можно легче купить или сделать, чем те, которые требуются для параллельных схем.

 

Рис. 61. Схема включения фильтров в трехполосной системе громкоговорителей.

 

Рис. 62. Упрощенные   схемы   фильтров   для   трехполосной   системы громкоговорителей,

а — с разделительным конденсатором; б — с последовательным контуром  L₃C₃.

 

Имеется более простой вариант схемы включения громкоговори­телей в трехполосной системе. Он показан на рис. 62, а. Здесь при­меняется двухполосный фильтр с более низкой частотой раздела, а высокочастотная головка подключена к фильтру второй полосы с помощью разделительного конденсатора C₃. Эта схема содержит только два полосовых фильтра и конденсатор вместо двух пар полосовых фильтров, описанных выше. Однако, строго говоря, схема на рис. 62 является двухполосной, к которой добавлена высокоча­стотная головка. В результате этого на высших частотах могут из­лучать как высокочастотная головка, так и среднечастотный громко­говоритель, что может увеличить неравномерность частотной харак­теристики в этой области частот. Поэтому более эффективной сле­дует считать схему с фильтрами, разделяющими весь диапазон па три полосы. Существует еще одна разновидность трехполосной си­стемы, когда к двухполосной системе подключают дополнительный громкоговоритель последовательно с простым последовательным контуром. Такая схема показана на рис. 62, б. Этой схемой можно ком­пенсировать провалы в частотной характеристике громкоговорителя основной двухполосной системы. Иногда небольшой подъем отдачи и области средних частот (не более 8—10 дб), создаваемый дополни­тельным громкоговорителем, значительно улучшает качество звуко­воспроизведения: лучше распознаются отдельные инструменты ор­кестра. Это особенно заметно при сравнении звучания с акустиче­ским агрегатом, у которого снижена отдача на средних частотах, даже если такое понижение не выходит из допусков.

Конденсатор и катушку индуктивности для полосового фильтра, которые включают последовательно с головкой, воспроизводящей средние частоты или компенсируют какой-либо провал в характе­ристике (рис. 62, б), рассчитывают довольно просто. Из курса радио­техники известно, что для последовательного контура (LC) сущест­вуют следующие соотношения:

 и ,

где  — угловая резонансная частота, гц; Z_К — характеристиче­ское сопротивление контура, которому по отдельности равняются емкостное и индуктивное сопротивления конденсатора и дросселя при резонансной частоте, т. е.

Полагая величину Z_K равной полному сопротивлению, которое имеет на частоте коррекции дополнительный громкоговоритель (Z_К=Z_ДОП), включаемый через последовательный контур, можно под­считать нужные величины емкости конденсатора C₃ и индуктивности дросселя L₃

 

Следует иметь в виду, что ширину частотной области, в которой излучает дополнительная головка, можно расширить, уменьшив ве­личину индуктивности L₃, как это следует из формулы

откуда

Здесь  — ширина резонансной кривой па высоте 0,7 от макси­мума, гц; L₃ — индуктивность, гн; R_ГР — активное сопротивление го­ловки, ом.

В связи с этим при желании расширить полосу частот, воспро­изводимых дополнительной головкой, следует уменьшить индуктив­ность L₃ против расчетной величины и во столько же раз увеличить емкость C₃.

Такой метод коррекции частотной характеристики звукового давления громкоговорителя может быть успешно использован и для улучшения воспроизведения низших частот в этом случае дополни­тельный корректирующий громкоговоритель используют, главным образом, в области его основной резонансной частоты, на которую и рассчитывают последовательный контур, т. е.

Если дополнительный громкоговоритель аналогичен основному и отличается частотой основного резонанса не более чем на ±10 гц, то при установке его вблизи основного (рядом) получится повыше­ние уровня на 3 дб и улучшится согласование нагрузки с усилителем, так как на частоте основного резонанса входное сопротивление гром­коговорителя возрастает в 3—5 раз. Индуктивность дросселя и ем­кость конденсатора рассчитывают по вышеприведенным формулам для последовательного контура L₃C₃. Однако ввиду того, что резо­нансная частота контура соответствует частоте механического резо­нанса громкоговорителя, индуктивность по расчету получится значи­тельной. Рекомендуется уменьшить ее в 2—4 раза, увеличив во столько же раз емкость конденсатора.

 

Следует объяснить, почему от всех разделительных фильтров требуется, чтобы на частоте раздела они делили поровну мощность между головками, работающими в соседних полосах, т. е. снижали уровень напряжения на каждой головке на 3 дб. Эта величина выбрана потому, что, как будет показано дальше, сложение двух оди­наковых уровней, создаваемых двумя источниками звука, повышает общий уровень на 3 дб. Следовательно, снижение фильтрами на частоте раздела напряжения на головках (а также и звукового давления) приводит в результате сложения к последующему выравни­ванию общего звукового давления, конечно, если они включены синфазно и отдача обоих головок на частоте раздела одинакова. Однако, к сожалению, чаще имеет место различие в среднем стандартном звуковом давлении, создаваемом различными головками.

 

В связи с таким положением рекомендуется средне- и высоко­частотную головки присоединять к разделительным фильтрам через низкоомный ступенчатый аттенюатор с 3—5 ступенями регулировки, как это показано на рис. 63. Важной особенностью аттенюатора яв­ляется постоянство его входного сопротивления. Оно может быть сделано равным полному сопротивлению головки, на которое рассчитан разделительный фильтр. Каждая ступень регулировки долж­на давать снижение уровня (затухание) порядка 2 дб, что соответ­ствует уменьшению напряжения (и звукового давления) примерно на 20%, т.е. до 0,8 от исходной величины. Сопротивление последовательного (r₁) к параллельного (r₂) резисторов находят по фор­мулам

 и

где Z_ГР — полное сопротивление головки; k — коэффициент пере­дачи аттенюатора; мы выбрали для первой ступени k=0,8. При оп­ределении сопротивлений резисторов для второй и далее ступеней регулировки следует по рис. 1 определить значение k, которое для второй ступени, создающей общее затухание 4 дб, будет k=0,63, для третьей (6 дб) k=0,5 и т. д. Надо также иметь в виду, что сопротив­ления последовательного и параллельных резисторов могут созда­ваться либо отдельными резисторами независимо друг от друга, как это показано на рис. 63, б, либо с использованием резисторов предыдущей ступени (рис. 63, в). Во втором варианте необходимо, рас­считав сопротивления резисторов для данного затухания, отнять от рассчитанной величины сумму сопротивлений резисторов, включен­ных между нулевым контактом и предыдущим тому, для которого ведется расчет (при этом расчет сопротивления r₂ ведут, начиная с максимального затухания). Иначе говоря, вычитанием определяется то сопротивление, которое надо добавить к уже подсчитанным, чтобы получить сопротивление, соответствующее данному затуханию. Для удобства определения сопротивления резисторов r₁ и r₂ в зависимости от полного сопротивления громкоговорителя для разных за­туханий и при условии равенства входного сопротивления аттеню­атора и полного сопротивления головки (r_АТТ = Z_ГР) на рис. 64 приведены расчетные графики.

 

Рис. 63. Схемы включения аттенюатора.

а — принципиальная;   б,  в — практические  варианты.

 

Конденсаторы во всех приведенных схемах разделения частот и разделительных фильтрах желательно иметь бумажные. Их но­минальное рабочее напряжение может быть выбрано минимальным. Можно применять электролитические конденсаторы, но из-за отсут­ствия в цепи постоянной составляющей необходимо взять два таких конденсатора, каждый вдвое большей емкости, и соединить их по­следовательно одинаковой полярностью. Такое включение конденса­торов называется биполярным, и оно иногда используется (напри­мер, в радиоле «Симфония») наряду со специальными типами бипо­лярных электролитических конденсаторов. Можно специально соз­дать схему с вспомогательным источником постоянного напряжения для поляризации электролитических конденсаторов. Однако выпуска­ется достаточный ассортимент необходимых типов и величин бумаж­ных конденсаторов сравнительно небольших размеров для рабочего напряжения 120—160 в, например типа МБГО. Их габариты к тому же не имеют существенного значения при размещении в ящике гром­коговорителя. Дроссели для схем разделительных фильтров лучше применять без стального сердечника, так как всегда имеется опас­ность появления дополнительных нелинейных искажений вследствие нелинейности кривой намагничивания сердечника. Лучше применять в качестве дросселей простые многослойные катушки без сердеч­ников.

Для уменьшения потерь звуковой энергии намотку дросселей, включаемых последовательно с громкоговорителями, следует выполнять достаточно толстым эмалированным проводом, чтобы активное сопротивление обмотки было в 10—20 раз меньше, чем сопротивле­ние всех громкоговорителей, работающих в данной полосе частот. Индуктивность многослойной катушки, изображенной на рис. 65, может быть подсчитана по формуле

где w — число витков; D — средний диаметр   катушки,  см; В — ширина намотки, см; А — высота намотки, см.

 

Рис. 64.  Графики для  расчета сопротивлений  аттенюатора.

 

Если принять конфигурацию катушки такой, что d=A,  A = 1,2B, а D=2A=2,4B, то формула для индуктивности и расчет дросселя сильно упрощается:

 

 

Расчет дросселя ведется следующим образом: задаемся сопро­тивлением обмотки r_др(r_др=0,05/0,1R_ГР) и шириной катушки B. Площадь сечения обмотки принятой конфигурации будет S₀=AB=1,2 B², a объем обмотки V₀=S₀ 3,14D=9B³. Определяем с помощью приведенной здесь табл. 2 число витков и сопротивление обмотки для подсчитанных S₀ и V₀ и какого-либо выбранного диаметра про­вода и сопоставляем сопротивление с требующимся, а по уклады­вающемуся числу витков обмотки подсчитываем индуктивность.

 

Таблица 2

Диаметр по меди	Число плотно намотанных витков на 1 см2 сечения обмотки	Сопротивление кубического сантиметра непрерывной намотки, ом
0,4	446	0,668
0,5	292	0,28
0,6	206	0,137
0,7	155	0,076
0,8	118	0,0444
0,9	95	0,0284
1,0	78	0,0189
1,1	65	0,013
1,2	55	0,00924
1,3	47	0,00678

 

Рис. 65. Кон­фигурация катушки дросселя разделитель­ного фильтра.

 

Если рассчитанные индуктивность и сопротивление катушки оказываются меньше требующихся, тогда проделывают то же самое для меньшего диаметра провода. Если сопротивление обмотки увеличивать нельзя, то, сохраняя прежний диаметр про­вода, увеличивают размеры катушки, т. е. B, и тем самым возможное число витков. Обычно дроссели де­лают бескаркасными, т. е. обмотка наматывается на болванке со съемными щеками, которые по оконча­нии намотки удаляются, а обмотка для прочности стягивается лентой или ниткой в 4—5 местах по окружности.

Рассчитаем в качестве примера дроссель индуктивностью 30 мгн, сопротивлением 2,5—3,5 ом и шириной обмотки B=3 см. Площадь сечения обмотки равна S₀=1,2 В²=10,8 см²; объем обмотки равен Vo=9B³=243 см³. Находим с помощью таблицы, что из про­вода диаметром 1 мм обмотка будет иметь сопротивление 4,6 ом и количество витков 840. По формуле подсчитываем индуктивность.

Она будет равна:

.

Так как сопротивление получилось завышенным, а индуктив­ность близкой, увеличим немного размеры катушки (примем B = 3,4 см) и диаметр провода (примем 1,2 мм). Новая площадь се­чения обмотки и ее объем равны S₀=13,9 см²; V_o=352 см³. Находим по таблице, что обмотка будет иметь 765 витков и сопротивление 3,25 ом; ее индуктивность составит L=32 мгн. Дроссель с такими индуктивностью и сопротивлением удовлетворяет заданию.

 

Следующий раздел >>

Раздел 10. Фазировка, соединение громкоговорителей

Схема приставки громкоговорителя к телефону » Схемы электронных устройств

Приставка подключается последовательно с телефонным аппаратом, — в разрыв одного из проводов линии. Её входное сопротивление около 1 Оm, и она никак не влияет на нормальную работу телефонного аппарата и АТС. Приставка предназначена для громкого воспроизведения телефонного разговора на динамик, это нужно если о содержании разговора должны знать все присутствующие в комнате, либо для людей с пониженным слухом. Питается приставка от сетевого источника для карманных приемников (сетевого адаптера). Приставка имеет выход для подключения входа диктофона, чтобы можно было записывать разговоры, в этом случае источник питания не требуется. Принципиальная схема показана на рисунке. Роль датчика сигнала выполняет низкочастотный трансформатор Т1 (согласующий трансформатор от сувенирного громкоговорителя — радиоточки Юбилейный, от него же используется корпус и динамик). Трансформатор включен наоборот, — на его вторичную низкоомную обмотку подается сигнал от телефонной линии (обмотка включена последовательно телефонному аппарату), а со вторичной, повышающей, снимается сигнал. Это переменное напряжение ограничивается диодами VD1 и VD2 и через регулятор громкости R1 поступает на вход простого двух-каскадного УНЧ, выполненного на старомодных германиевых транзисторах МП38 и МП42. Схема УНЧ классическая, и пояснений не требует. При питании от источника напряжением 9V он развивает 0,15 W на 8-омный динамик. При записи, вход диктофона подключают к разъему ХР1, при этом сам УНЧ не используется и его питание можно отключить. Диктофон должен быть включен на режим «V-Sensor», при котором его ЛПМ автоматически запускается при наличии входного сигнала, и выключается при его отсутствии (такой режим есть у большинства современных диктофонов). Все детали смонтированы в корпусе абонентского громкоговорителя Юбилейный, от него же динамик, трансформатор, регулятор громкости R1. На корпусе, дополнительно, установлены гнезда для подключения сетевого источника питания (сетевого адаптера) и входа диктофона. В качестве основы для приставки можно использовать и любой другой однопрограммный громкоговоритель для радиотрансляции. Транзисторы МП38 можно заменить на МП35, МП36, МП37, транзистор МП42 — на МП39, МП40, МП41, МП16, МП20, МП21. Диод Д9 — на Д2, ГД507, Д18. Диоды КД522 — на КД503, КД510, КД521, Д220, Д223, Д106. Сопротивление динамика может быть от 4-х до 50 Оm. Емкость С1 — 0,022…0,22 мкФ, С2 -470…2200 мкФ, С3 — 33…220 мкФ. Налаживание заключается в установке постоянного напряжения, равного половине напряжения питания, в точке соединения эмиттеров VT2 и VT3, при отсутствии входного сигнала, путем подбора номинала R2. Напряжение питания может быть в пределах 4,5…12V (налаживание нужно проводить под конкретное напряжение питания).

Сопротивление громкоговорителя — Энциклопедия по машиностроению XXL

Здесь р — плотность воздуха 5 — площадь диффузора — электрическое сопротивление громкоговорителя — механическое сопротивление его подвижной системы (якорь с диффузором). Приведенное выра-.жение справедливо только для поршневого диапазона, верхняя граница которого/ р =  [c.113]

Для электромагнитного (и электростатического) громкоговорителя нельзя пользоваться понятием характеристической чувствительности, поскольку при постоянном подводимом напряжении мощность меняется с частотой из-за того, что сопротивление громкоговорителя реактивно.  [c.113]

Неблагоприятен и тот факт, что электрическое сопротивление громкоговорителя сильно зависит от частоты = (иЬ).  [c.114]

Здесь помимо введенных выше обозначений, Я — электрическое активное сопротивление громкоговорителя т — масса подвижной системы громкоговорителя V — объем проводника звуковой катушки — удельное электрическое сопротивление проводника звуковой катушки.  [c.114]

Наиболее распространенная схема измерения входного сопротивления приведена на рис. 11.13. Она основана на сравнении сопротивления громкоговорителя и магазина сопротивлений. Последнее подбирают так, чтобы напряжение на громкоговорителе и на магазине Vr было одинаковым. Сопротивление магазина при этом равно модулю г. Если надо знать фазовый угол входного сопротивления, то измеряют при этом напряжение на. выходе звукового генератора (Уо- Угол определяют из выражения os ф= [iyj/(2i/ p) ] — 1.  [c.295]Входное сопротивление громкоговорителя — 2вх. Так как в общем случае Zbx зависит от частоты, то в справочниках приводят номинальное электрическое сопротивление — минимальный модуль полного электрического сопротивления громкоговорителя в диапазоне частот выше частоты основного резонанса механической колебательной системы громкоговорителя.  [c.118]

Входное электрическое сопротивление громкоговорителя определяется суммой собственного сопротивления катушки гэ и вносимого гвш т. е.  [c.131]

Электрическая мощность — мощность, рассеиваемая на сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому сопротивлению громкоговорителя, при напряжении, равном напряжению на зажимах громкоговорителя.  [c.144]

Здесь р — плотность воздуха 5 — площадь диффузора 2 — электрическое сопротивление громкоговорителя 2м — механическое сопротивление его подвижной системы (якорь с диффузором). Приведенное выражение справедливо только для поршневого диапазона, верхняя граница которого /гр = с/ 2л5. Предполагается далее, что громкоговоритель колеблется в бесконечной стене и излучение его ненаправленно.  [c.146]

Измерение входного сопротивления громкоговорителей. Эти измерения проводят так же, как и в случае измерения любого комплексного сопротивления. Измеряют его на предпочтительном ряде частот (см. 2.2) с интервалом 1/3 октавы от 0,5 /м до 1,5 /м и через октаву в остальном диапазоне частот. При этом обязательно находят максимум и минимум модуля входного сопротивления. Первому соответствует частота механического резонанса /м, второму — частота электромеханического резонанса /э.м-  [c.306]

Для компенсации входного сопротивления низкочастотного громкоговорителя применяют упрощенную цепь, состоящую нз последовательно включенных со противления Якх и емкости Скь Это объясняется тем, что механический резонанс громкоговорителя не оказывает влияния на характеристики фильтра-нижних частот и компенсируется только индуктивный характер входного сопротивления громкоговорителя. Целесообразность подключения пол- I I— —1  [c.87]

Влияние входного комплексного сопротивления громкоговорителей можно-рассмотреть на примере разделительных фильтров второго порядка верхних к нижних частот [3.12] (рис. 3.14). Параметры НЧ громкоговорителя выбраны тз-  [c.87]

Анализ мнимой части этого выражения показывает, что при шреактивное сопротивление громкоговорителя имеет положительный знак, что определяется в основном внесённой индуктивностью Ь. Это становится вполне понятным, ели учесть, что частота есть частота механического резонанса подвижной системы, ниже которой система управляется гибкостью подвеса. На частоте, очень близкой к ш,, реактивное сопротивление обращается в нуль, после чего в интервале оно имеет отрицательный  [c.181]

Модуль Z ) входного сопротивления громкоговорителя имеет максимальное значение на частоте механического резонанса ш = ш,  [c.181]

Эквивалентная схема нормального громкоговорителя. По формуле (5.10Ь) имеем для входного электрического сопротивления громкоговорителя  [c.220]

Входное сопротивление громкоговорителя  [c.221]

Величину р/1 находят с помощью (4.85) полное электрическое сопротивление громкоговорителя 2=(1сйСо) » —М7(Зо+8ч) — внутреннее сопротивление ц—коэффициент усиления ламп оконечного каскада усиления, коэффициент электромеханической связи М = ио шс1), Зо —механическое сопротивление диафрагмы  [c.171]

Номинальнае электрическое сопротивление — заданное в нормативно-технической документации активное сопротивление, которым замещают сопротивление громкоговорителя при определении подводимой к нему электрической мощности. Минимальное значение модуля полного электрического сопротивления громкоговорителя в заданном диапазоне частот не должно быть менее 0,8 / ном-  [c.111]

Характерной и имеющей важное значение для работы электродимнамических громкоговорителей и телефонов является частотная зависимость их электрического сопротивления (рис. 6.1). На низких частотах, это, по существу, активное сопротивление катушки./ На частоте резонанса подвижной системы сопротивление громкоговорителя (/о на рис. 6.1) или телефона сильно возрастает ввиду увеличения вносимого сопротивления х X /V2JyI (механическое сопротивление сильно уменьшается). Далее оно падает из-за того, что наступает электромеханический резонанс индуктивного сопротивления катушки с емкостным сопротивлением вносимого сопротивления  [c.117]

Внутреннее сопротивление громкоговорителей обычно составляет несколько ом. Для его согласования с сопротивлением приемника, трансляционной линии и т. п. применяют трансформаторы. При этом входное сопрогивление гро(мкоговорителей с трансформатором определяется. номинальным напряжением источника мощности и номинальной мощностью громкоговорителя 2вх= и аом1Риом-  [c.142]

Измерение входного сопротивления громкоговорителей и микрофонов проводят, как и в случае измерения любого комплексного сопро-швления. Например, путем изменения нагрузочного ак-тивиого сопротивления измеряют собственное сопротивление микрофона.  [c.258]

Номинальное электрическое сопротивление — активное сопротивление, которым замещают громкоговоритель при измерении электрической мощности, потребляемой от источника (оговаривается в технической документации на громкоговоритель). Номинальное электрическое сопротивление определяется минимальным модулем полного электрического сопротивления громкоговорителя в диапазоне частот выше частоты основного резонанса. Измеренное минимальное значение модуля полного электрического сопротивления гро.мкоговорителя не должно быть меньше номинального более чем на 20%.  [c.144]

Частата основного резонанса — частота, при которой модуль полного электрического сопротивления громкоговорителя имеет первый основной максимум. Для систем, содержащих более одной головки громкоговорителя, понятие частоты основного резонанса имеет смысл, если используемые головки громкоговорителей однотипны или частота основного резонанса одной из головок или нескольких однотипных головок значительно ниже, чем остальных головок.  [c.144]

Пример. Определить данные катушки с индуктивностью 3,37 мГ, или 3370 мкГ, разделительного фильтра, нагруженного громкоговорителем сопротивлением 15 Ом. Активное сопротивление рассчитываемой катушки выбираем в 5% от сопротивления громкоговорителя. Это соотношение можно считать вполне приемлемым. Тогда = 0,05-15=0,75 Ом, откуда — 3370/0,75 = 4500. Высота обмотки А= 4500/8,66=22,9 мм длина провода 1=187,3 3370-22,9 = =5,2-10 мм = 52 м число витков /У= 19,88 1//г= 19,88 1 3370/22,9=246 в диаметр провода с( = 0,84//) Л = 0,84-22,9/У 246= 1,22 мм масса провода т = =А -10 /21,4=22,9 -10 21,5=0,56 кг. Естественно, полученные числа должны быть округлены, и в первую очередь диаметр провода, до ближайшего стандартизованного. Окончательные значения индуктивности подгоняют путем измерения на мостике, отматььвая по нескольку витков обмотки, намотанной с некоторым превышением числа витков сравнительно с рассчитанным.  [c.189]

Для схемы фиг. 342, на которой через 2д, и гс обозначены сопротивления громкоговорителей или групп Их, а через 1, Ц и 1 — длины отдельных участков линий, приближённый ход расчёта линии следующий. Если сопротивление единицы длины линии обозначить через 2о = г -Ь и пренебречь утеч-  [c.852]

Выбираем разделительные фильтры второго порядка. Пусть выбранные значения частот разделения составляют между низкочастотным и среднечастотным каналом / , = 500 Гц, между среднечастотными и высокочастотными / 2=5000 Ги, Сопротивление громкоговорителей на постоянном токе низкочастотного и сред-иечастотпого — 8 Ом, высокочастотного—16 Ом.  [c.85]

Для согласования фильтров с входным комплексным сопротивлением громкоговорителей может применяться специальная согласующая цепь. При отсутствии этой цепи входное сопротивление громкоговорителя оказывает влияние на АЧХ и ФЧХ разделительных фильтров (что подтверждается выражением (3.2)). Параметры элементов согласующей цели, вклн>чаемой параллельно громкого-ворите>1Ю, находятся из условия  [c. 86]

Рис. 3.13. Схема согласующей цепи для компенсации комплексного характера вход ного сопротивления громкоговорителя

В случае фильтра верхних частот влияние комплексного характера входного сопротивления громкоговорителя на входное сопротивление и АЧХ фильтра носит иной характер. Если частота среза фильтра верхних частот иаходитсп вблизи частоты резонанса громкоговорите,пя 5 (случай, иногда встречающийся в фильтрах для среднечастотных громкоговорителей, но практически невозможный для высокочастотных громкоговорителей), входное сопротивление фильтра верхних частот с громкоговорителем без согласуюш,ей иепи может иметь глубокий провал вследствие того, что на частоте резонанса громкоговорителя [е его входное сопротивление значительно возрастает и имеет чисто активный характер. Фильтр оказывается как бы на холостом ходу, из-за резкого возрастания сопротивления нагрузки и его входное сопротивление определяется последовательно включенными элементами С, 1-и Чаще встречается ситуация, когда частота среза фильтра вермглч частот fd значительно выше частоты резонанса громкоговорителя 5. На рис. 3.15,6 дан пример влияния входного сопротивле-  [c.88]

При расчете разделительных фильтров в примере, рассмотренном выше, принималось, что х-арактер нагрузки — активный, поэтому рассчитаем согласующие цепи, компенсирующие комплексный характер входного сопротивления громкоговорителя.  [c.89]

Рис. 4.10. Частотная зааи-симость модуля входного сопротивления громкоговорителя в закрытом корпусе (без учета индуктивности зв>т

---

Абонентские громкоговорители и приемники трехпрограммные

Абонентские громкоговорители — это аппараты для воспроизведеппн мстительных программ, передаваемых по трансляционной сети (по системе проводного вещания). Они используются для озвучания небольших (площадью до 20 м²) жилых и служебных помещений. Через абонентские громкоговорители прослушивают как музыкальные передачи, так и речь.

Абонентский громкоговоритель состоит из входного понижающего трансформатора, регулятора громкости и электродинамического громкоговорителя, помещенных в специальный корпус, выполняющий роль акустического оформления.  

                                                                    

Основное функциональное свойство громкоговорителя — верность воспроизведения звука зависит от диапазона звуковых частот, воспроизводимых его акустической системой, от коэффициента искажений и уровня помех.

Громкоговорители подразделяют на три группы сложности: первую, вторую и третью, их характеристики представлены в табл…

Ассортимент АГ представлен моделями отечественного производства второй и третьей группы сложности. Благодаря малым размерам, невысокой стоимости и простоте в обращении такие приемники получили широкое распространение в нашей стране в сельской местности.

Помимо АГ большим спросом пользуются приемники трехпрограммные проводного вещания.

Эти приемники, или, как их называют, трехпрограммные громкоговорители, в своем устройстве содержат помимо обычного абонентского громкоговорителя еще электронную схему. Эта схема нуждается в питании, и поэтому такие приемники имеют два шнура — один сетевой, другой сигнальный, который следует включать в розетку радиотрансляционной сети. Помимо первой программы, передаваемой звуковыми частотами, такой приемник может принимать вторую и третью программы, которые передаются по радиотрансляционной сети.

Структурная схема трехпрограммного громкоговорителя представлена на рис…

рис… Структурная схема приемника трехпрограммного проводного вещания

Первую программу трехпрограммные громкоговорители воспроизводят как обычные АГ, т.е. сигнал из трансляционной сети поступает сразу на головку громкоговорителя, минуя другие блоки. Для приема II и III программ используются все остальные блоки схемы. Для того чтобы не происходило смешения трех программ.

Трехпрограммные приемники характеризую ни темп  функционными свойствами, что и абонентские громкопию рители. Для потребителей абонентских громкоговорителей и трехпрограммных приемников самыми важными являются следующие потребительские свойства: количество программ, принимаемых громкоговорителем; верность звуковоспроизведения; громкость звуковоспроизведения; удобство размещения. В табл. приведены технические характеристики и особенности конструкции громкоговорителей, определяющие их потребительские свойства.

Таблица

Ассортимент трехпрограммных громкоговорителей представлен продукцией отечественного производства в основном

второй группы сложности и незначительным количеством моделей третьей группы сложности: Альтаир-204, Раздан-205, Трио-205, Маяк-202, Маяк-204, Сириус-202, Электрони-ка-203 — 204, Эра-204, Сфера-201, Лира-201, Арфа-301, Апо-гей-306 и др.

Переговорное устройство для осуществления громкоговорящей связи между двумя объектами

Простое переговорное устройство предназначено для осуществления громкоговорящей связи между двумя объектами, расстояние между которыми может быть до 100 м. Свое переговорное устройство я применил для связи между жилым домом и калиткой, находящейся во дворе, около дома.

(ПУ) состоит из главного пульта, линии связи и выходного громкоговорителя. В свою очередь, главный пульт содержит выключатель сети, кнопку “Прием/Передача”, предварительный усилитель, усилитель мощности, а также блок питания и регулятор громкости.

На рис.1 показана схема предварительного усилителя и усилителя мощности с коммутатором громкоговорителей (S1.1, S1.2) и регуляторами громкости для главного (R17) и выносного (R16) громкоговорителей. Их коммутация производится контактами S1.3. На транзисторе VT1 и микросхеме DA1 собран предварительный усилитель. С выхода предварительного усилителя (вывод 6 DA1) через конденсатор С4 сигнал 34 поступает на резисторы R16 и R17 (регуляторы громкости) и далее, через коммутатор S1.3 — на усилитель мощности, собранный на микросхеме DA2.

Предварительный усилитель и усилитель мощности смонтированы на общей плате. Микросхему DA2 необходимо укрепить на радиаторе, соединенном с общим проводом схемы. Коммутация громкоговорителей осуществляется кнопкой S1 типа П2К без фиксации. Громкоговорители подключаются поочередно в режим “Прием” или “Передача”, поэтому разговор проводится поочередно. На схеме кнопка S1 показана в режиме “Передача” с главного пульта (т.е. в нажатом состоянии). В качестве микрофонов используются те же громкоговорители. При нажатой кнопке S1 громкоговоритель ВА1 (микрофон) подключен к входу усилителя, а ВА2 — к выходу усилителя. Через контакты S1.3 подключен регулятор громкости R16 (громкость сигнала, подаваемого на внешний громкоговоритель). При отпущенной кнопке S1 связь осуществляется наоборот — с внешнего громкоговорителя (микрофон) на собственный, через регулятор громкости R17.

Блок питания устройства (рис.2) — биполярный, стабилизированный, обеспечивает напряжения ±12 В.

Громкоговорители ВА1 и ВА2 пригодны с сопротивлением 4…6 Ом мощностью 1…5 Вт.

Линию связи желательно проложить экранированным проводом, т.к. в режиме “Прием” могут быть помехи от линий электропередач или радиолиний. В своем устройстве я использовал телевизионный кабель тонкого сечения, но если поблизости нет источников помех, то вполне подойдет телефонный провод ТРВК.

Выносной громкоговоритель крепится возле калитки и должен быть надежно защищен от попадания атмосферных осадков. Я закрепил его возле звонковой кнопки.

Усилитель каких-либо сложных регулировок не требует и при правильном монтаже начинает работать сразу. Чувствительность усилителя подбирается подстроенным резистором R4 (рис.1).

Для удобства пользования устройством на калитку можно установить электромеханическую защелку, используя в качестве исполнительного устройства защелки электромагнит. В целях безопасности электромагнит должен быть на напряжение 12 или 24 В, желательно постоянного тока.

Источник: С.Бурдаев, журнал “Радиолюбитель”.

Громкоговорители. Технические характеристики громкоговорителей, страница 20

Когда диафрагма выходит из камеры объем камеры увеличивается, увеличивается и гибкость воздуха с₀. Амплитуда давления высокочастотного сигнала в горле рупора уменьшается. Происходит амплитудная модуляция высокочастотного сигнала низкочастотным, вследствие чего появляются дополнительные гармонические составляющие, отсутствующие в исходном сигнале.

Следующей причиной появления нелинейных искажений является перегрузка горла рупора. Если акустическая мощность в горле рупора превышает значение 1 Вт/см² синусоидальная волна превращается в ударную, которая характеризуется резким возрастанием градиента давления между зоной сжатия и впереди лежащей зоной разрежения. Объясняется это тем, что фазовая скорость волны при больших амплитудах, зависящая от полного давления в среде, оказывается различной для разных участков волны. Зоны сжатия, где полное давление больше, перемещаются в пространстве быстрее, чем зоны разрежения. При этом утрачивается синусоидальная  форма волны и появляются нелинейные искажения.

Если требуется громкоговоритель на большую мощность, то несколько головок (каждая со своей предрупорной камерой и горлом рупора) нагружают на один общий рупор (рис. 6.46).

Рис.6.46. Конструкция узкогорлого рупорного громкоговорителя

повышенной мощности с двумя головками

Для уменьшения габаритов рупоры делают свернутыми, в которых звуковая волна меняет направление в каждой секции.

Отметим, что расширить полосу воспроизводимых частот можно только ценой уменьшения излучаемой мощности. В этом случае можно применить камеру меньших размеров, что улучшит отдачу на верхних частотах. При малой мощности будет мала и амплитуда смещения диафрагмы на низких частотах. Это позволит при малом объеме камеры расширить полосу в сторону нижних частот без риска задевания диафрагмы с одной стороны за керн, с другой за вкладыш.

6.9. Конденсаторные громкоговорители

          Конденсаторные громкоговорители относятся к числу преобразователей–двигателей электростатической системы. На рис.6.48 приведена конструкция такого громкоговорителя и схема его включения.

Принцип действия такого громкоговорителя заключается в следующем. На металлическом ребристом полуцилиндре 1 с помощью продольной планки и винтов с гайкой 3 натянута тонкая полимерная пленка в виде чулка с нанесенным с наружной стороны тонким металлическим слоем. Если применяется металлическая фольга, то с внутренней стороны ее покрывают диэлектриком. Полуцилиндр и металлический слой на пленке являются электродами конденсатора, между которыми приложено поляризующее напряжение U₀, создающее электростатическую силу притяжения электродов. За счет ее создается начальное натяжение пленки. Если подать на конденсатор дополнительное переменное напряжение U_», то суммарная электростатическая сила будет меняться в зависимости от того в какой полярности оказываются поляризующее U₀ и переменное U_» напряжения. В тот полупериод, когда они оказываются включены согласно, сила притяжения увеличивается, пленка натягивается сильнее, расстояние между электродами d уменьшается. В следующий полупериод все происходит в обратном порядке. Таким образом приводится в движение подвижный электрод, служащий излучающей поверхностью.

  

Рис.6.48.Конструкция конденсаторного громкоговорителя (а) и схема его включения  в электрическую цепь (б)     

Сила притяжения определяется формулой

                                         ,

 где S–площадь электродов.

При U_0.>>U_» можно пренебречь квадратичной составляющей. В этом случае переменная сила  , так как емкость конденсатора .

,

Из последнего выражения видно, что сила, действующая на подвижный электрод, определяется емкостью конденсатора С, переменным напряжением U_» и градиентом поляризующего напряжения , который ограничен электрической прочностью пленки.

Отдаваемая акустическая мощность пропорциональна

где R_i–выходное сопротивление усилителя;

С–емкость конденсатора.

НПО «Электронтехника» | Кронштейн ГР–1

1 Кронштейн громкоговорителя ГР-1	1 шт.
2 Болт М6х16 ГОСТ 7798-70	3 шт.
3 Болт М6х25 ГОСТ 7798-70	1 шт.
4 Винт М6х20 ГОСТ 11738-84	2 шт.
5 Винт установочный М8х20 ГОСТ 8878-93	4 шт.
6 Гайка М6-6H ГОСТ 5915-70	1 шт.
7 Гайка с зубчатым фланцем М6 DIN 6923	3 шт.
8 Гайка с зубчатым фланцем М8 DIN 6923	4 шт.
9 Шайба плоская увеличенная C.6 ГОСТ 6958-78	3 шт.
10 Шайба плоская С.6 ГОСТ 11371-78	4 шт.
11 Шайба пружинная 6.65Г ГОСТ 6402-70	3 шт.
12 Провод заземления М6-М6 длина 1 м	1 шт.
13 Провод заземления длина 0,3 м	3 шт.
14 Пружина постоянного давления ППД-0 КВТ	3 шт.
15 Пружина постоянного давления ППД-1 КВТ	3 шт.
16 Трубка термоусаживаемая клеевая 30/10 0,05 м	3 шт.
17 Шильд «ГГО» жёлтый	1 шт.
18 Шильд «НС» жёлтый	1 шт.
19 Ключ трёхгранный	1 шт.
20 Кронштейн громкоговорителя ГР-1. Паспорт	1 экз.
21 Тара упаковочная	1 шт.

Как сделать активную схему громкоговорителя

В этом посте мы научимся создавать активную схему громкоговорителя для обеспечения самоподдерживающегося усиления любого музыкального источника, который может быть напрямую подключен к активному блоку громкоговорителей.

Введение

С появлением ультрасовременных сотовых телефонов появилась возможность хранить огромные музыкальные данные и слушать их одним движением пальца. Но слушать музыку становится значительно приятнее, только если она сильно усиливается и воспроизводится через активные громкоговорители или с системами, включающими схему усилителя громкоговорителей.

Усиление небольшого музыкального сигнала от сотового телефона или аналогичного источника и прослушивание его через активные громкоговорители может стать более интересным, а результат просто потрясающим. Здесь представлена ​​полная дизайнерская идея и схема простого усилителя динамика.

Обычный громкоговоритель может быть трехполосного типа с подключенным усилителем, оснащенным обычными регуляторами низких частот и т. Д. Независимо от того, насколько хороши они в своей работе, они никогда не смогут превзойти качество звука, которое обычно достигается с помощью активных громкоговорителей. .По качеству или мощности они являются лучшими устройствами для воспроизведения звука.

Создание активной акустической системы может показаться сложным, но может быть очень забавным, и однажды построенное, действительно может стать удовольствием, услышав ее великолепный отклик.

Хотя затраты на нее по сравнению с пассивным аналогом намного выше, активная система определенно имеет явное преимущество перед пассивными системами.

Преимущества активной акустической системы

Можно перечислить различные преимущества встроенного усилителя громкоговорителя по сравнению с пассивной конструкцией:

Не требуются внешние усилители и, следовательно, не требуется громоздкая проводка.

Отсутствие использования цепей пассивных фильтров с резисторами и катушками индуктивности означает повышение общей эффективности выходного отклика из-за отсутствия потерь мощности из-за рассеивания тепла, обычно связанного с резисторами пассивных фильтров.

В отличие от пассивных фильтров, активные фильтры помогают усилить заданные ответы. С пассивными фильтрами все наоборот, они имеют тенденцию сильно ухудшать отклик на входящую музыку.

Здесь мы обсудим одну такую ​​активную схему громкоговорителя, способную преобразовать даже обычные музыкальные входы в выдающееся воспроизведение. Давайте ознакомимся с деталями его схемы.

Работа схемы

В следующих пунктах будет обсуждаться одна такая схема усилителя динамика, способная преобразовывать даже обычные музыкальные входы в превосходное воспроизведение.

Идея очень проста: выровняйте входы, пропустив их через соответствующие фильтры нижних и верхних частот на входных каскадах, а затем усилите этот размерный контент до подходящей большой громкости с помощью обычного усилителя.

Мы делаем точно так, как указано выше; Обращаясь к рисунку, мы обнаруживаем, что одна микросхема TL072, которая по сути представляет собой сдвоенный операционный усилитель в одном корпусе, дискретно сконфигурирована на два отдельных фильтра.

IC 2A подключен как стандартный фильтр верхних частот. Как следует из названия, схема будет пропускать только заданную степень высоких входных частот. Частота среза может составлять около 3 кГц и может изменяться путем регулировки VR1 и VR2 или любого из них.

IC 2B имеет прямо противоположную конфигурацию, то есть как фильтр нижних частот и допускает только заданную степень частот в нижних диапазонах, частота среза составляет 2,5 кГц. Он остановит все частоты выше этого.Отклик регулируется с помощью VR3.

Вышеупомянутый соответствующим образом выровненный звук теперь просто подается на аудиоусилитель для требуемого усиления через подключенные громкоговорители.

Канал, отвечающий за производство более высоких частот, использует твиттер для лучшей оптимизации, тогда как другая секция, которая обрабатывает более низкие частоты, интегрирована в низкочастотный динамик для соответствующей оптимизации вывода низких частот.

Теория схем в громкоговорителях и усилителях

В общем, все мы знаем, что такое громкоговоритель или просто громкоговоритель.Мы видели их разных размеров и форм. Каждый из нас вырос с этими выдающимися устройствами для воспроизведения музыки и речи, которые сегодня стали неотъемлемой частью нашей жизни в том, что касается развлечений и развлечений.

Точно так же мы также хорошо знакомы с аудиоусилителями, которые, безусловно, являются неотъемлемой частью громкоговорителей, и, возможно, они неполны друг без друга. Но знаете ли вы, как на самом деле работают эти удивительные системы?

В этой статье мы подробно рассмотрим теорию схем громкоговорителей и усилителей по отдельности.

Что такое громкоговоритель?

Громкоговоритель — это устройство, способное преобразовывать или воспроизводить электрические сигналы или частоты в соответствующие музыкальные и / или речевые колебания в воздухе. Эти электрические сигналы, которые используются для управления громкоговорителем, всегда принимаются от усилителей звука. Мы поговорим об усилителях позже в этой статье.

Функционирование громкоговорителя можно легко понять с помощью следующих пунктов:

• Обычно громкоговоритель состоит из диафрагмы или конуса, магнита и катушки.

• Катушка обычно наматывается на бумагу или легкую синтетическую бобину и размещается или устанавливается поверх магнита таким образом, чтобы она могла скользить по всей длине магнита.

• Входной сигнал подается на клеммы узла динамика, к которым подключены два конца катушки.

• Но прежде чем концы катушки дойдут до выходных клемм, их заставляют проходить через определенную длину диафрагмы, и эта часть прочно приклеивается эпоксидным клеем.

• Когда входной электрический музыкальный или речевой сигнал подается на катушку через ее выводы, вокруг катушки создается переменное магнитное поле, соответствующее полученным электрическим сигналам.

• Поскольку катушка установлена ​​над постоянным магнитом, магнитное поле, создаваемое вокруг нее, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

• Это взаимодействие между двумя магнитными полями создает давление на узел катушки, и он вынужден перемещаться или скользить взад и вперед по магниту.Смещения катушки туда и обратно точно эквивалентны изменяющимся шагам входных электрических сигналов.

• Теперь, поскольку выводы катушки прикреплены к конусу или диафрагме, ее движение вперед и назад или давление прикладывается непосредственно к диафрагме, которая также начинает соответственно вибрировать. Объем воздуха, окружающий конус, реагирует и начинает соответственно вибрировать, создавая таким образом звуковые волны.

Что такое усилитель (аудио)?

Общая схема работы усилителей может быть понята из следующих пунктов:

• Простыми словами звуковой усилитель может быть объяснен как устройство, которое способно увеличивать или «увеличивать» входные электрические звуковые сигналы до величины, которая может быть относительно намного выше, чем применяемый ввод.Это преобразование входного сигнала малой мощности в выходной сигнал высокой мощности называется усилением и измеряется в ваттах.

• Этот усиленный сигнал подается в динамик, так что полученная входная информация может быть воспроизведена или преобразована в соответствующие вибрации, слышимые человеческим ухом. Входной сигнал для усилителей обычно поступает из источника, который может быть в виде датчика, способного декодировать аудиоинформацию с запоминающих устройств, таких как DVD-диски, компакт-диски, флеш-накопители и т. Д.в соответствующие электрические импульсы, или это может быть просто микрофон, который может напрямую преобразовывать любые звуковые колебания в воздухе в мельчайшие электрические частоты.

• Усилители обычно классифицируются как усилители слабых сигналов и усилители мощности. Усилители слабого сигнала также известны как предварительные усилители.

• Усилители мощности требуют более высоких входных уровней, обычно от 100 до 200 мВ, чтобы их можно было воспринимать и усиливать до желаемого уровня. Поскольку аудиосигналы, получаемые от датчиков, таких как линзы в DVD-плеерах или микрофонах, слишком слабые, их нельзя напрямую настроить с помощью усилителей мощности.

• Очень важно поднять эти мельчайшие сигналы до уровня, подходящего для усилителя мощности. Поэтому предусилитель включен между малым источником сигнала и усилителем мощности, так что становится возможным усилить мельчайшие сигналы в большие выходные сигналы, достаточно мощные для управления громкоговорителями.

Технические характеристики, обычно относящиеся к усилителям, кратко объясняются следующим образом:

• Входное и выходное сопротивление : это сопротивление входных и выходных клемм при изменении напряжения.Количество выражается в Ом.

• Общее гармоническое искажение ( THD) : Его можно вычислить, разделив общую мощность гармоник на общую мощность основных частот, присутствующих в музыкальном контенте.

• Ток покоя : Это ток, потребляемый усилителем в состоянии покоя.

• Полоса пропускания: Это максимальный диапазон частот, в котором усилитель может обеспечить оптимальные характеристики.

• Коэффициент усиления : его можно найти, разделив среднюю выходную мощность на среднюю мощность подаваемого входа. Единица измерения — децибелы (дБ).

Из приведенных выше объяснений вы, надеюсь, теперь ясно понимаете основы общей теории схем громкоговорителей и усилителей и их взаимосвязь. Если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы о них, не стесняйтесь оставлять свои комментарии. (Комментарии требуют модерации и могут появиться через некоторое время.)

Ссылки

Защита громкоговорителей и отключение звука

Защита громкоговорителей и отключение звука

Elliott Sound Products

пр.33

© Октябрь 1999 г., Род Эллиотт (ESP)
Обновлено сентябрь 2020 г.

верхний

---

Обратите внимание: печатных плат доступны для последней версии этого проекта.Нажмите на картинку для более подробной информации.

---

Введение

Обратите внимание, что версия печатной платы отличается от схемы, показанной в этой статье. На самом деле это проще, но выполняет те же функции. Полная информация доступна при покупке платы. Последние платы — это Revision-A и немного отличаются от предыдущей версии. Принципиальная схема схемы показана на рисунке 5.

Печатная плата P33 может использоваться с парой реле Project 198 MOSFET, что особенно полезно, если ваш усилитель имеет напряжение питания более ± 35 В.При высоком напряжении контакты реле будут вызывать дугу (не может), и если напряжение повреждения составляет около 60 В или более, реле не сможет погасить дугу. Графическое свидетельство этого см. Ниже в разделе «Отказ реле». Я также провел много тестов на реле, и деструктивная дуга почти гарантирована при напряжении 60 В при 10 А или более (при условии, что сопротивление звуковой катушки составляет 5,6 Ом). Добавлен новый подраздел, чтобы показать, как использовать релейные платы P198 MOSFET с P33,

.

Многие усилители Hi-Fi и профессиональные усилители мощности (и системы громкоговорителей) обеспечивают некоторую защиту либо для защиты громкоговорителей от неисправности усилителя, либо наоборот.Некоторые из них реализованы на очень простом уровне — например, использование «полисыключателя». Поликнопочный переключатель — это нелинейный резистор, имеющий низкое сопротивление при нормальных температурах и гораздо более высокое сопротивление при определенной температуре. В отличие от «обычных» термисторов, характеристики которых более или менее линейны, поли- переключатель имеет быстрое переключение при достижении предела.

Мне не нравятся поли-переключатели, потому что я знаю, что введение нелинейного элемента добавит некоторую степень искажения и из-за конечного сопротивления ухудшит демпфирование.Это (то есть демпфирование) обычно не является проблемой IMO, но для многих аудиофилов это имеет первостепенное значение. (Однако я не буду здесь приводить этот аргумент — дополнительную информацию см. В разделе «Импеданс».)

Основное требование к устройству защиты динамика требует, чтобы любой потенциально опасный поток постоянного тока к динамикам прерывался как можно быстрее. Есть несколько проблем, которые необходимо решить, чтобы гарантировать, что это произойдет достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение драйверов громкоговорителей, и это становится более критичным, если используется система с двойным усилением (и тем более с триампером).

Естественно, на предохранители можно просто положиться. Хотя они также имеют конечное сопротивление, оно невелико, и использование быстродействующих предохранителей может быть весьма эффективным. Рейтинг становится довольно критическим, и типы быстрых ударов важны. Проблема с этим подходом заключается в том, что, если предохранитель имеет подходящие характеристики для обеспечения хорошей защиты, он будет подвергаться значительному термическому напряжению, поскольку он работает почти на пределе своих возможностей. Усталость металла создаст проблему нежелательного перегорания, когда предохранитель перегорает просто потому, что он «устал» от постоянного изгиба, вызванного колебаниями температуры.Я знаю это по личному опыту работы с громкоговорителями, которые у меня были много лет назад — они использовали предохранители для защиты твитеров. Неприятные отказы предохранителей были обычным явлением (и очень раздражали).

Этот проект объясняет принципы и показывает подходящий метод обнаружения, который может быть применен. Скорость используемого реле является еще одним критическим фактором, и мы увидим, что традиционный метод предотвращения разрушения управляющего транзистора обратной ЭДС реле также замедляет реакцию до потенциально неприемлемой степени.

Схема также включает функцию отключения звука, при которой динамики остаются отключенными до тех пор, пока усилитель не стабилизируется, и отключаются динамики как можно быстрее после отключения питания, чтобы предотвратить шумы выключения, которые генерируют некоторые усилители. Они могут варьироваться от низкого уровня звука через 5-10 секунд после выключения питания до свиста, писка и других странных шумов, которые я слышал от усилителей на протяжении многих лет.

---

Обратите внимание: В то время как схема, показанная здесь, и версия печатной платы могут нормально работать с высокими напряжениями питания (например, ± 70 В использоваться с P101 и многими другими усилителями), имейте в виду, что большинство реле не смогут отключить это напряжение и результирующий ток ниже неисправности. Постоянный ток вызывает значительную дугу, и это более чем способно просто сжечь контакты реле. Если вам повезет, предохранители перегорят раньше, чем реле выйдет из строя, но я бы не стал на это рассчитывать. Хотя доступны реле, способные отключать, возможно, 10 А или более при 70 В постоянного тока, они будут дорогими и, вероятно, их будет трудно достать. К сожалению, вариантов альтернативного метода немного. Статья о реле предлагает некоторые решения.

---

Используя реле, как показано ниже (с нормально разомкнутым контактом, подключенным к земле), дуга будет отведена от динамика и будет заземлена, но реле почти наверняка будет разрушено, если не будет отключен специализированный компонент. использовал.Несмотря на кажущуюся простоту, реле на самом деле представляют собой довольно сложные устройства. На разработку контактов уходит много инженерных усилий, но использование их сверх номинальных значений производителя означает, что нет ничего определенного. Дополнительные сведения см. В статье о реле, состоящей из двух частей.

Пожалуйста, убедитесь, что вы понимаете ограничения любой такой схемы (не только моей — то же самое относится ко всем схемам защиты громкоговорителей). Сами схемы не ограничены, но реле, безусловно, ограничены.

---

MOSFET реле

Если ваш усилитель имеет напряжение питания выше ± 35 В, вы можете рассмотреть возможность использования реле Project 198 MOSFET. Вы просто соединяете пару печатных плат с полевыми МОП-транзисторами, соответствующими вашим требованиям, а также микросхему и несколько других частей. При оптимальном выборе полевых МОП-транзисторов отключение усилителя с источниками питания ± 100 В постоянного тока не проблема — это усилитель мощностью 600 Вт / 8 Ом (1,2 кВт / 4 Ом), и дуги не может быть, потому что переключение выполняется с помощью полевых МОП-транзисторов, а не электромеханических контактов. .

Для стереоусилителя вам понадобятся две платы P198 (и ни у кого другого нет ничего, что приближается к ), и вам нужно всего около 10 мА, чтобы управлять ими. Две входные секции просто подключаются последовательно с ограничивающим резистором в соответствии с напряжением питания платы P33. Реле MOSFET идеально подходит для любых напряжений усилителя, с которыми вы столкнетесь, и полностью изолировано, поэтому не может быть нежелательных взаимодействий.

Если вы используете полевые МОП-транзисторы с сопротивлением включения (R _DS-On ) менее 10 мОм, среднее рассеивание будет меньше 1 Вт каждый, даже при выходном токе 10 А RMS (мощность 400 Вт / 4 Ом, непрерывная). — очень маловероятно с любым нормальным программным материалом).Это новая печатная плата из линейки ESP, и она единственная в своем роде, которую вы можете купить. Он специально разработан для переменного тока — большинство из тех, которые вы можете купить, предназначены только для постоянного тока, а несколько доступных версий для переменного тока имеют очень медленное включение и могут не поддерживать высокий ток. Если будет достаточно интереса, я смогу сделать больше и снизить цену.

---

Почему DC убивает динамики

Существует бесчисленное множество заблуждений относительно того, что происходит с приводом громкоговорителя, когда он подвергается воздействию постоянного тока.Небольшие уровни постоянного тока (менее 1 В) обычно не более чем слегка смещают конус, и принято считать, что ± 100 мВ — это максимум, который должен иметь место. Это соответствует мощности 2,5 мВт при нагрузке 4 Ом. Усилитель 100 Вт / 8 Ом обычно будет использовать источники питания ± 42 В, хотя некоторые будут использовать до ± 56 В постоянного тока.

Когда усилитель выдает максимальную мощность, выходное напряжение составляет 28 В (среднеквадратичное значение), что предполагает устойчивый тон. Мы не слушаем ровные тона (особенно при 100 Вт!), А музыка имеет динамический диапазон около 10 дБ (хотя у некоторых меньше — 5 дБ — это минимально достижимый минимум.Мы останемся на уровне 10 дБ, что означает, что средняя мощность усилителя составляет 10 Вт с пиковыми значениями 100 Вт. Большинство достойных драйверов могут с этим легко справиться, так что проблем нет. Даже если средняя мощность увеличится до 20 Вт (возможно, с некоторыми серьезными ограничениями), это все равно нормально.

Теперь, если усилитель выйдет из строя, мы можем увидеть, что произойдет. Полный отказ почти всегда связан с криком выходного транзистора, поэтому выходной сигнал усилителя перескакивает с 9 В RMS (10 Вт на 8 Ом) до 42 В постоянного тока. Это мощность 294 Вт, и это непрерывно (динамик имеет сопротивление только при постоянном токе, которое предполагается равным 6 Ом).Это выталкивает звуковую катушку из зазора магнита, и, поскольку она не движется, отсутствует эффективное охлаждение. Звуковая катушка нагреется до опасной температуры за несколько секунд, и если DC не отсоединить быстро, динамик выйдет из строя. Это может включать в себя возгорание!

Ответ — детектор постоянного тока с реле, которое отключит ток повреждения постоянного тока. Это будет порядка 7А, что более чем достаточно, чтобы заставить почти все миниатюрные реле поддерживать непрерывную дугу.Если динамик не закорочен реле, ток дуги будет порядка 4 А или более непосредственно на динамик (дуги имеют импеданс, но он сильно варьируется). При постоянной мощности где-то между 100 и 250 Вт и отсутствии движения диффузора выживут очень немногие колонки.

В подавляющем большинстве опубликованных схем , а не показано реле, замыкающее динамик, а защита обеспечивается только при напряжении постоянного тока 35 В или меньше. Усилители с большей мощностью намного хуже, и нет известного реле, которое могло бы разорвать дугу постоянного тока 70 В при токе не более нескольких сотен миллиампер.Прошло более двадцати лет с тех пор, как представленная здесь конструкция была опубликована, и почти никто другой не обновлял свои неисправные схемы. Чтобы разорвать дугу постоянного тока 70 В при любом вероятном токе, требуется реле с зазором между контактами не менее 1,6 мм — это крайне редко!

---

Схема

Важно определить наименьшую частоту, которая может быть передана динамику, потому что это определяет задержку, которая должна быть введена для предотвращения срабатывания схемы защиты низкими частотами (ложное срабатывание).Для практических целей нижний предел частоты в 20 Гц является удовлетворительным для полнодиапазонной системы, и это означает, что необходима минимальная задержка в 25 мс. В действительности, из-за комбинации низких частот и асимметричных сигналов на более высоких частотах обычно требуется большая задержка. К сожалению, чем больше задержка, тем больше риск повреждения драйверов. В системе с полным диапазоном (то есть с использованием пассивных кроссоверов) среднечастотные и высокочастотные динамики будут иметь некоторую защиту с помощью конденсаторов, используемых в сети кроссовера, но они отсутствуют в системе с двойным или триамперным усилителем.По этой причине важно, чтобы схему можно было легко изменить, чтобы изменить начальную задержку времени до того, как система обнаружит постоянный ток и отключит динамики.

Имейте в виду, что вам нужно будет использовать транзисторы с более высоким напряжением, если усилитель работает при напряжении более ± 60 В. Показанные транзисторы рассчитаны на 65 В, но использовать транзисторы, близкие к предельному напряжению, неразумно. Если вы понимаете схему и знаете, что делаете, достаточно просто запустить схему от более низкого напряжения, если оно доступно.В качестве альтернативы можно создать простой стабилизированный источник питания для питания самой схемы (но , а не реле, поскольку они потребляют слишком большой ток). Выбор реле становится критически важным для источников высокого напряжения!

Электромонтаж цепи защиты и усилителя

На рисунке выше показано, как схема подключена к усилителю. Обычно для каждого канала используется отдельное реле, и плата P33 часто может использовать основной источник питания усилителя, как показано.Если используется вспомогательный источник питания, он должен быть около 12 В, чтобы соответствовать катушкам реле. Источник питания должен обеспечивать достаточный ток для детектора (всего несколько миллиампер) и реле (обычно около 45 мА каждое, но это зависит от используемых вами реле). Реле должны быть двухходовыми, с нормально разомкнутыми (NO) и нормально замкнутыми (NC) контактами, с нормально замкнутыми контактами, подключенными к заземлению усилителя мощности. Без этого подключения способность реле защищать ваши динамики колеблется от минимальной до нулевой!

---

Детектор

Это самая важная из функций.Он должен быть способен обнаруживать смещение постоянного тока любой полярности и быть невосприимчивым к эффектам асимметричных сигналов и низких частот. Это обычное требование, и наиболее целесообразно использовать простой (однополюсный) фильтр, чтобы свести сложность к минимуму. При такой компоновке отсечка низких частот около 1 Гц является примерно правильной. Не утомляя вас математикой, лежащей в основе этого, он работает (в конечном итоге), что фильтр с постоянной времени 1,0 с по-прежнему будет обеспечивать возможность достаточно быстро обнаруживать высокий уровень постоянного тока, но пропускает низкие частоты без запуска.При этом питание реле может быть отключено в течение примерно 50 мс с момента, когда выходное напряжение достигает шины питания (это зависит от напряжения питания) — обычно из-за короткого замыкания транзистора в выходном каскаде. Изменяя постоянную времени фильтра, мы можем адаптировать схему для работы на других более высоких частотах, чтобы она подходила для системы с двойным (или триампированием).

Детектор может быть построен с использованием операционного усилителя и будет работать очень хорошо, но при этом возникает необходимость в источниках низкого напряжения в усилителе мощности.Это не всегда возможно (или желательно), поэтому в конструкции используются дискретные транзисторы, чтобы учесть различные напряжения питания, характерные для типичных усилителей мощности.

Схема детектора, показанная на рисунке 1 ^[1] проста и работает хорошо, и, как показано, не будет запускаться с сигналом 30 В RMS на частоте 5 Гц, но работает в течение 60 мс при подаче 30 В постоянного тока и в 50 мс при питании 45 В постоянного тока. . Этого должно быть достаточно для большинства применений и позволяет использовать в фильтре неполяризованный электролитический конденсатор.Они дешевые, маленькие и вполне подходят для этой цели.

ПРИМЕЧАНИЕ: Источники питания (+ ve и -ve), показанные на этих схемах, обычно представляют собой шины питания усилителя. Не пытайтесь заменить другие расходные материалы, если вы точно не знаете, что делаете, иначе схема может работать неправильно. Это особенно верно для цепи заглушения, но неправильные источники питания также могут (могут) повлиять на цепь обнаружения постоянного тока. Как и большинство моих проектов, он предназначен для опытных строителей.

Рисунок 1 — Базовая схема детектора постоянного тока

Входной фильтр представляет собой простую однополюсную (6 дБ / октаву) версию, и хотя может показаться, что предпочтительнее использовать «лучший» фильтр, двухполюсный (или более) фильтр фактически ухудшит обнаружение постоянного тока. Эта базовая схема не нова (см. Ссылку) и действительно существовала в той или иной форме в течение некоторого времени. Он идеально подходит для наших требований, так как он симметричен, а с входными диодами, как показано, можно использовать один детектор с несколькими усилителями и разными входными постоянными времени для каждого отдельного фильтра.Само устройство при желании может работать от отдельного источника питания, поэтому вся схема защиты может находиться в отдельном корпусе. Регулируемые расходные материалы не требуются, а гудение или другие артефакты не появляются в линиях динамиков. (См. ПРИМЕЧАНИЕ выше.)

В таблице (ниже) показаны некоторые рекомендуемые значения для фильтра для использования в двух- и трехамперных системах. Вам понадобится один фильтр и два диода для каждого подключенного канала усилителя, а также подходящее количество контактов реле, чтобы справиться со всеми ними.В некоторых случаях это будет означать несколько реле.

Частота (Гц)	Значение C1
Полный диапазон	10 мкФ (неполяризованный)
100 Гц	1 мкФ		300 Гц
1 кГц	100 нФ
3 кГц	33 нФ

Входные резисторы (R1 и R2) должны быть оставлены на 100 кОм для всех частот.Хотя можно снизить порог обнаружения, используя более низкое значение, это делает требования фильтра более критичными и может легко сделать обнаружение хуже, чем , а не «лучше». Не используйте обычный электролитический конденсатор для C1, потому что любое небольшое обратное смещение в конечном итоге приведет к его разрушению. Вы можете обнаружить, что некоторые типы музыки (особенно на большой громкости) могут вызвать ложное срабатывание схемы. В этом случае увеличьте значение C1 до максимального значения 47 мкФ.Все, что выше, недопустимо замедлит реакцию.

Рисунок 1A — Базовая схема детектора постоянного тока с однополярным питанием

Схема, показанная выше, предназначена для использования от одного источника питания. Q1 может быть включен положительным напряжением на его базе или отрицательным напряжением , приложенным к эмиттеру. Это основа версии для печатной платы, и это действительно «проверенное и надежное» решение. Все сказанное выше (о двухтранзисторной версии) применимо и здесь. Значения, указанные в таблице, остаются применимыми, как и все другие комментарии и примечания.Единственное отличие — это устранение необходимости в отрицательном питании. Когда C1 / C2 выбраны для полного диапазона, время обнаружения составляет менее 60 мс для положительных или отрицательных напряжений повреждения 25 В, и оно быстрее при более высоких напряжениях повреждения.

Конечно, нет причин не использовать гораздо более сложные схемы. Однако они не обязательно будут работать лучше, а некоторые, которые я видел, не так хороши, несмотря на дополнительную сложность. Стремление к очень низким порогам обнаружения напряжения может показаться хорошей идеей, но на самом деле это просто означает, что фильтр должен быть более сложным, и он будет медленнее реагировать на «событие» постоянного тока.Помните, что любой детектор постоянного тока никогда не должен активироваться при присутствующей самой низкой интересующей частоте при любом напряжении вплоть до полной мощности (и, возможно, с учетом некоторой степени ограничения). Однако он по-прежнему должен обнаруживать постоянный ток достаточно быстро, чтобы спасти ваши громкоговорители.

---

Характеристики реле

Реле должно быть достаточно легко достать. По крайней мере, у одного из австралийских поставщиков компонентов есть реле, которые вполне подходят, но не особенно дешевы. Номинальный ток очень важен, и если предположить, что напряжение питания составляет +/- 40 В, это вызовет ток около 6 А в динамике с сопротивлением 8 Ом в случае короткого замыкания транзистора.Хотя 6А может показаться не таким уж большим, это при постоянном токе, и поскольку нет периодов 0 В, как при переменном токе, дуга длиннее, толще и гораздо более разрушительна для контактов, чем тот же ток, использующий переменный ток.

Не поддавайтесь соблазну использовать миниатюрные реле, потому что, если нормальный сигнал динамика переменного тока намного превышает номинальный ток контактов реле, контакты могут свариться вместе — это почти наверняка произойдет, если номинальный ток постоянного тока будет слишком низким. Вы также должны учитывать, что контактное сопротивление является дополнительным сопротивлением в проводе динамика и может повлиять на демпфирование (хотя и очень незначительно) и приведет к небольшим потерям мощности, а миниатюрные типы не подходят в этом отношении.

Я заглянул в каталог одного австралийского поставщика, и у них есть несколько реле с номиналом контакта 10А. Я бы сказал, что что-то меньшее неразумно для долгосрочной надежности. Большинство широко доступных реле имеют катушку 12 В, и это вызовет проблемы, если напряжение питания составляет 30 В или более. Силовые реле часто потребляют значительный ток (обычно> 60 мА), и обычно лучше всего подключать катушки последовательно.

Имейте в виду, что в некоторых районах в воздухе содержится значительное количество серы, и это вызывает сильное потускнение серебряных контактов.Если вы живете в таком районе, было бы целесообразно приобрести герметичные реле, если это возможно, чтобы предотвратить потускнение контактов.

Хорошо известно, что ток, требуемый для активации реле, намного больше, чем ток, необходимый для удержания контактов замкнутыми, и распространенный трюк заключается в использовании схемы «эффективности» для минимизации удерживающего тока реле. Я не считаю, что дополнительная сложность оправдана, и не включала эту возможность. Если вы действительно хотите сделать это правильно, см. Ссылку 1 (ниже).Было заявлено, что эффективная схема также ускоряет время отключения реле из-за более низкого накопленного магнитного поля. Я провел несколько тестов, и экономия в лучшем случае незначительна, хотя с разными реле все может быть иначе.

На рисунке 2 показана схема активации реле, включая подключение для сигналов отключения звука и защиты. Никакие компоненты не являются критическими, но некоторые из них необходимо будет модифицировать в зависимости от используемых реле. Я предположил, что потребуется минимум два реле (по одному на каждый канал), и это увеличивает общее напряжение катушки реле до 24 В.Если вы собираетесь использовать более двух (например, четыре однополюсных реле необходимы для системы с двойным усилением), тогда, если напряжение питания составляет 48 В или более, все 4 реле можно соединить последовательно. В большинстве случаев вам нужно будет определить номинал подходящего понижающего резистора по приведенной ниже формуле.

Клемма с надписью «Off» является общей для всех трех модулей, и эти точки просто соединяются вместе, как и соединения питания + ve и -ve. Положительный ток на клемме Off обесточит реле, включив Q1.Это забирает весь базовый ток для Q2, который затем отключается, как и Q3.

Рисунок 2 — Цепь активации реле

R7 и D6 не являются обязательными. Читатель использовал эту схему на усилителе сабвуфера P68 и обнаружил, что схема иногда ложно срабатывает. В конце концов было обнаружено, что с некоторыми сигналами питание резко сократилось, чтобы перезапустить таймер отключения звука. Этого можно избежать, добавив резистор и стабилитрон. R7 и D6 обычно не нужны, но если вы получите ложное срабатывание, их придется добавить.Отсутствие этого раздела просто означает, что D6 не установлен, а R7 заменен ссылкой.

Значение R7 (при необходимости) определяется напряжением питания. Схема отключения звука потребляет очень небольшой ток, поэтому R7 можно рассчитать как …

V _R7 = V _{питание} -24 (где 24 — напряжение стабилитрона)

Затем можно рассчитать

R7, исходя из тока стабилитрона 10 мА …

R7 = V _R7 / 0,01 (Ом)
P = V _R7 ² / R7 (Вт)

Например, при питании 56 В R7 будет 3.2 кОм и рассеивает 0,32 Вт (рекомендуется резистор 1 Вт).

Реле должны быть выключены в кратчайшие сроки, поэтому не следует использовать обычный защитный диод на катушке, поскольку он значительно замедляет реакцию. Вместо этого показанная конструкция по-прежнему защищает транзистор драйвера, но позволяет магнитному полю реле разрушаться, не генерируя ток в катушке (это то, что замедляет срабатывание реле). Я не могу предсказать точную задержку, которой вы достигнете, поскольку выбор подходящего реле не зависит от меня.Вам придется приставать и раздражать местных поставщиков, чтобы найти реле с подходящими характеристиками, и быть готовым заплатить, казалось бы, неприличную сумму денег за простое электромеханическое устройство.

D5 разряжает C1 при прекращении подачи. Это не сильно поможет в случае, если кто-то выключит питание, а затем снова включит (не то, чтобы кто-то это сделал!), Но сбросит схему намного быстрее, чем это было бы в противном случае.

Дуга постоянного тока может (и действительно) вывести из строя даже реле 10А при некоторых обстоятельствах.Чтобы обеспечить большую защиту динамика, проводка реле на рис. 2 предназначена для замыкания динамика на землю в случае неисправности. Таким образом, даже если контакты имеют дугу, они будут напрямую связаны с землей. Это намного безопаснее (для динамиков), а дуга на землю приведет к срабатыванию предохранителя намного быстрее, чем если бы в цепи была нагрузка 8 Ом. Настоятельно рекомендуется использовать эту схему как нечто само собой разумеющееся. Стоит отметить, что любая система защиты от постоянного тока, в которой , а не , использует этот метод, почти наверняка не сможет защитить громкоговорители с усилителем средней или высокой мощности. (Мои благодарности Филу Эллисону за информацию.)

Вы можете рассмотреть возможность использования двухполюсных реле для RL1 и RL2 с последовательным соединением контактов. Наиболее распространенные реле имеют номинальный ток 10 А, 30 В постоянного тока, и при использовании двух наборов контактов последовательно это (теоретически) увеличивает номинальное напряжение до 60 В постоянного тока. Нормально замкнутые (NC) контакты должны быть подключены к заземлению постоянного тока для максимальной защиты.

Обратите также внимание на то, что эту схему нельзя использовать, как показано с последовательными реле 12 В, если напряжение питания меньше +/- 24 В (но вы это уже знали)

Чтобы вычислить значение R6, вычтите объединенное напряжение реле из напряжения питания (вы должны знать ток катушки реле!).Чтобы рассчитать ток катушки по ее сопротивлению, используйте следующее (в примерах я принял напряжение 40 В):

I = V / R Где V = напряжение катушки и R = сопротивление катушки

Таким образом, для катушки на 180 Ом (довольно типично) это работает

I = 12/180 = 67 мА

Номинал резистора рассчитывается с помощью:

R = V / I, где V = напряжение, оставшееся после вычитания, а I = ток катушки.

Вам также необходимо определить номинальную мощность резистора:

P = V² / R, где V — напряжение, а R — сопротивление.

Опять же, для приведенного выше примера это работает

R = (40 — 24) / 67 мА = 16/0.067 = 239 Ом (220R должно подойти)
P = (16 × 16) / 220 = 1,16 Вт

Таким образом, для достаточного запаса прочности, резистор мощностью 2 Вт следует считать минимальным (лучше 5 Вт).

Чтобы определить транзистор для Q3, сложите напряжение питания и напряжения стабилитрона, чтобы получить максимальное напряжение коллектора и эмиттера. В данном случае это 40 + 48 = 88 Вольт, и я бы посоветовал использовать транзистор с напряжением пробоя не менее 100 В для обеспечения некоторого запаса прочности. MJ350 (номинальное значение 300 В) будет подходить почти (если не) для всех приложений, или вы можете использовать MPSA92 — более низкий ток, но все же он имеет рейтинг 300 В.

Рисунок 2A — Альтернативная защита от обратного ЭДС

На рис. 2A показан альтернативный метод, который можно использовать для гашения обратной ЭДС от реле, но для его правильной реализации полезно (если не обязательно) получить доступ к осциллографу. Если резисторы имеют примерно такое же сопротивление, что и катушки реле, обратная ЭДС должна (!) Быть ограничена примерно до нормального напряжения реле, плюс-минус 50% или около того. В тестах, которые я проводил (см. Тесты ниже) с использованием реле 24 В, обратная ЭДС была ограничена примерно до -30 В, что в большинстве случаев было бы нормально.

Этот метод немного дешевле стабилитрона, но менее предсказуем. Дополнительной альтернативой является использование ограничивающего диода для отрицательного источника питания. 1N4004 между верхом релейной цепи и источником -ve усилителя ограничит противо-ЭДС до напряжения источника -ve, поэтому для примера это будет -40В. Рассчитываю, что это было бы вполне приемлемо, но не пробовал. Убедитесь, что диод подключен правильно — катод идет к верхней части реле, а анод — к отрицательному питанию.

---

Отключение звука

Поскольку у нас есть все эти новые схемы, наиболее целесообразно включить функцию отключения звука, чтобы при отключении питания от системы реле открывалось, чтобы не слышать переходные процессы выключения. Аналогичным образом, мы обычно хотим отключить систему примерно на 2 секунды после подачи питания, чтобы также остановить переходные процессы при включении. C1 и R1 в схеме на Рисунке 2 обеспечивают задержку включения, подавая ток на клемму «Выкл.» По мере зарядки C1.После зарядки ток падает до нуля, и Q1 отключается, позволяя Q2 и Q3 включиться, тем самым запитывая реле. (Обратите внимание, что этот таймер не будет сброшен, если питание будет быстро выключено и снова включено, но, поскольку это процедура, которой в любом случае следует избегать, для нее не предусмотрено никаких мер.)

Чтобы сделать это эффективно, мы должны иметь доступ к переменному току от трансформатора усилителя мощности или иметь внешний блок, управляемый главным выключателем питания в системе.В некоторых системах Hi-Fi будет множество различных устройств, которые будут включаться (и выключаться) каждый раз при использовании системы. Я предоставляю читателю решать, какой блок использовать в качестве элемента управления, но предлагаю, чтобы при использовании отдельного предусилителя это мог быть идеальный контроллер для всей системы. К сожалению, Hi-Fi не последовал разумному подходу многих компьютеров с коммутируемым разъемом IEC на задней панели предусилителя для управления усилителями мощности и другими внешними устройствами.(Я сделал это на своем предусилителе, и он очень полезен.)

Рисунок 3 — Детектор потери переменного тока

Детектор мощности не может полагаться на источник постоянного тока, так как это может занять значительное время. Обычный подход заключается в использовании выпрямленного, но несглаженного выхода вторичной обмотки трансформатора. Поскольку он не сглаживается, он мгновенно исчезает при отключении питания, и это идеально. На рисунке 3 показана базовая схема, при этом привод реле будет удален примерно через 50 мсек после отключения питания.Мы могли бы сделать это быстрее, но в этом нет особого смысла.

Схема просто использует импульсы тока для поддержания разряда конденсатора через Q1. Когда импульсы прекращаются, крышка заряжается до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое напряжение на клемме «Выкл.» (0,65 В), и реле выключатся. После первого включения питания схема таймера активирует реле примерно через 4 секунды (обычно). При желании его можно увеличить, увеличив значение C1 на рисунке 2.

---

Тесты

Я провел несколько тестов, чтобы увидеть, насколько быстро могут работать реле.Результаты были чем-то вроде откровения (а я знал о дополнительной задержке, вызванной диодом!). Реле, которое я использовал, представляло собой небольшую катушку на 24 В с катушкой 730 Ом и надежными контактами (не менее 10 А). Без защиты от обратной ЭДС реле размыкало контакты за 1,2 мс — это намного быстрее, чем я ожидал, но обратная ЭДС вышла за пределы шкалы моего осциллографа, и я предполагаю, что напряжение было выше 500 В. . При добавлении диода время отпускания увеличилось до 7.2 мс, что является значительным увеличением, и, конечно же, не было обратной ЭДС (хорошо, было 0,65 В, но мы можем это игнорировать). При использовании метода диод / резистор, описанного выше, время отпускания составляло 3,5 мс, а максимальная обратная ЭДС составляла -30 В, так что это кажется подходящим компромиссом.

Я не тестировал метод стабилитрона до публикации, но я знаю, что он работает так же, как комбинация диод / резистор. На графиках ниже показано поведение схемы с резистором и диодом и без них.Расчетное значение 500 В или более типично для всех реле, поэтому диод всегда включен. Такое напряжение мгновенно разрушит большинство транзисторов. Это точно такой же процесс, который используется в стандартной системе зажигания Kettering, используемой в автомобилях, но без вторичной обмотки или трансформатора обратного хода, используемого в горизонтальной выходной секции телевизора с ЭЛТ.

Рисунок 4 — Напряжение реле

График с надписью «Контакты» является репрезентативным и не масштабируется.Пиковое напряжение реле (вверху слева) превысило входной диапазон моего осциллографа (и мне было лень настроить внешний аттенюатор), и, как показано, оно отключено на моем пределе измерения. По моим оценкам, напряжение больше 500 В.

Обратите внимание, что изгиб кривой напряжения реле вызван тем, что якорь (бит, который движется) отходит от полюсного наконечника реле и снижает индуктивность. Это заставляет накопленный магнитный заряд снова пытаться увеличить напряжение, но он поглощается сопротивлением и быстро рассеивается.Контакты размыкаются в точке размыкания ранее замкнутого магнитного поля по мере удаления якоря от полюсного наконечника. Как видно, это 3,4 мс после отключения питания реле.

Эти графики являются репрезентативными, так как разные реле будут иметь разные характеристики. Как отмечалось выше, я не могу предсказать, какой тип реле вы сможете получить, но можно ожидать, что его поведение будет похоже на показанное. Все испытания проводились с использованием реле 24 В с контактами 10 А.После замыкания контакта я также измерил 2,5 мс отскока контакта. Если к моменту замыкания контактов ваш усилитель стабилен, этого будет совершенно не слышно.

---

Версия печатной платы

Версия печатной платы немного отличается от показанных схем, но все равно выполняет все функции. Он включает в себя детектор «потери переменного тока» для отключения звука усилителя мощности при выключении питания, что очень полезно для усилителей, которые настаивают на громком «ударе» через несколько секунд после выключения. Ни один из проектов ESP не делает этого (по крайней мере, ни один из них не имеет доступной печатной платы), но довольно много усилителей это делают.

Рисунок 5 — Версия печатной платы схемы

Схема показана без значений компонентов, но полная информация представлена ​​на защищенном сайте, доступном для тех, кто покупает плату. В нем используется небольшое количество дешевых деталей, и он зарекомендовал себя как очень надежный в использовании. Печатная плата очень мала, но не включает реле, поскольку они должны располагаться как можно ближе к выходным клеммам на шасси.

---

Отказ реле

Вероятность отказа реле проиллюстрирована ниже.Когда возникает дуга постоянного тока, температуры значительно превышают те, которые может выдержать любой нормальный металл, и расплавление является обычным явлением. Показанная фотография была отправлена ​​читателем и не из схемы P33. Однако процесс идентичен, и реле может легко стать похожим на то, что на фотографии.

Рисунок 6 — Расплавление реле из-за дуги постоянного тока

Если усилители мощности оснащены предохранителями, повреждения должны быть намного меньше. При условии, что предохранитель срабатывает достаточно быстро, энергия дуги по-прежнему будет достаточно высокой, но с значительно меньшей продолжительностью.Это ограничивает повреждение реле. Тем не менее, реле по-прежнему намного дешевле, чем новый драйвер громкоговорителя (или драйверы), поэтому не имеет большого значения, если реле принесено в жертву для «общего блага».

Испытанное и проверенное решение — использовать два набора контактов последовательно. Большинство реле имеют максимальное напряжение 30 В постоянного тока при номинальном токе, поэтому два последовательных комплекта могут прерывать 60 В постоянного тока. Конденсатор (даже 1 мкФ достаточно) на нормально разомкнутых контактах может гарантировать минимальную дугу (или ее отсутствие) даже при напряжениях выше максимума реле.Я тестировал реле с 1 мкФ на контактах при 60 В с напряжением около 15 А (нагрузка 4 Ом) без дуги, но вам нужно провести свои собственные тесты. Имейте в виду, что конденсатор (если он используется) допускает некоторую «утечку» сигнала в динамик.

Вы также должны знать (и предпочтительно очень хорошо знать ), что конденсатор, подключенный к контактам, в конечном итоге подключается непосредственно от выхода усилителя к земле. Если вы сделаете это, очень много усилителей будут колебаться, поэтому тщательное тестирование очень важно.Схема защиты, которая повреждает усилитель, бесполезна. Этого не происходит, если нормально замкнутый контакт реле не заземлен, но это снижает способность цепи защищать динамики. Я настоятельно рекомендую вам прочитать статьи о Relays (Часть I и Часть II).

Рисунок 7 — Контакты реле в серии

Если вы используете реле промышленного класса DPDT (с расстоянием между контактами 0,8 мм), подключенное, как показано (реле того же класса, что и на рисунке 6), я проверил, что оно может выдерживать до 60 В постоянного тока при токе короткого замыкания около 16 А.Один комплект контактов с разделением 0,8 мм будет просто дугой ( сильно ), и это также было подтверждено лабораторными испытаниями. Стандартные миниатюрные реле обычно имеют расстояние между контактами не более 0,4 мм, и они не могут выдерживать возникающую дугу. Контактный узел реле испарится!

---

P33 с реле P198 MOSFET

Как описано выше, дуги высокого напряжения очень разрушительны, и хотя может успешно работать с парой последовательно соединенных контактов, это все же ограничивает напряжение питания примерно до ± 60 В.Этого будет достаточно для большинства дизайнов ESP, так как я не рекомендую использовать больше ни для одного из опубликованных дизайнов. Однако вполне вероятно, что многим понравится идея твердотельного реле, которое не может дугового разряда , независимо от напряжения.

Рисунок 8 — Версия печатной платы схемы с реле P198 MOSFET

Рекомендуемая микросхема для плат P198 — Si8752, в которой используется «эмуляция диода», и ограничивающие резисторы необходимо выбирать для тока 10 мА.Поскольку эти две платы подключены последовательно, каждая плата P198 будет получать половину общего напряжения питания. Например, рекомендуемый ток составляет 10 мА, поэтому, если питание на P33 составляет 12 В, каждый модуль P198 будет использовать резистор 390 Ом в позиции R3 (только один резистор используется для микросхемы драйвера Si8752). Вы также можете использовать 330 Ом, что обеспечит немного больше тока).

Это также будет работать с более высокими напряжениями, и формулы, показанные выше, могут быть использованы. Единственная разница в том, что общее напряжение снижается в 4 раза.4 В (2,2 В для каждого Si8752), а ток установлен на 10 мА (± 2 мА). Использование большего тока через Si8752 только ускоряет его включение — это не влияет на общую производительность схемы отключения / защиты. Малый ток потребления (по сравнению с реле) значительно упрощает работу главного переключателя (Q4), а также снижает общее потребление тока. В остальном схема P33 ведет себя нормально.

---

Список литературы

1. D. Самозатухающие реле, Electronics World, июль 1999 г.
Реле
2. , выбор и использование (Часть 1) — ESP (также см. Часть 2, которая конкретно касается контактной дуги)
3. Фото реле предоставлено Бобом

---

---

Основной индекс Указатель проектов

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Обновления: Страница создана и авторские права © октябрь 99./ ноя 99 — добавлена ​​информация о потускнении серой и комментарий о том, что таймер отключения звука не сбрасывается быстро. / Август 00 — добавлены заземленные контакты для дополнительной защиты динамика. / Сен 06 — Добавлены R7 и D6 на Рисунок 2, измененный текст, очищенные изображения. / Январь 07 — Добавлена ​​информация о сбое реле. / 17 ноября — Добавлен Рисунок 1A и соответствующий текст. / Июль 2019 — добавлен Рисунок 6. / Август 2020 — Включено комментарии к контактам в серии (раздел неисправности реле).

Общие сведения об импедансе динамика — Джефф Серый Компьютерщик

Импеданс динамика часто представляет собой сложный предмет, и поэтому его либо игнорируют, либо неправильно понимают. Базовое понимание импеданса громкоговорителей несложно и полезно при подключении нескольких громкоговорителей к усилителю. Эта статья даст вам практическое представление об импедансе динамиков и о том, как подключить несколько динамиков к вашему усилителю HiFi.

Что такое импеданс динамика?

Импеданс динамика — это нагрузка, которую динамик кладет на усилитель.Что ж, это эффект импеданса динамика. Технически импеданс динамика — это «сопротивление», которое динамик оказывает току, подаваемому усилителем. Поскольку выходной ток усилителя является переменным (а не постоянным, как от батареи), сопротивление называется импедансом. Говоря техническим языком, импеданс — это комбинация сопротивления постоянному току плюс любое реактивное сопротивление в цепи переменного тока. Но не вдаваясь в технические подробности, просто помните, что сопротивление динамика влияет на величину тока, потребляемого усилителем.

Импеданс (как и сопротивление) измеряется в омах, а для сокращения используется символ Омега (Ом).Однако, в отличие от сопротивления, импеданс меняется с частотой. А поскольку сигнал от усилителя — это голос или музыка с множеством разных частот, импеданс динамика постоянно меняется. Вместо того, чтобы указывать импеданс для каждой частоты, производители громкоговорителей указывают «номинальный» импеданс, который является своего рода средним из самых низких значений импеданса громкоговорителя. Именно эту цифру мы используем для расчетов.

Большинство динамиков имеют номинальные характеристики 4 Ом, 6 Ом, 8 Ом или 16 Ом.

Почему имеет значение импеданс динамика?

Как указано выше, импеданс динамика определяет ток, потребляемый усилителем. Помните, что импеданс препятствует (или ограничивает) ток, поэтому чем ниже импеданс, тем больше тока может протекать. Больший ток требует от усилителя большей мощности. Другой способ взглянуть на это — сказать, что чем ниже импеданс, тем выше нагрузка на усилитель (и тем тяжелее он должен работать).

Эти общие отношения можно резюмировать следующим образом:

Понизьте импеданс → больше тока → больше нагрузки → увеличьте мощность

Увеличение импеданса → уменьшение тока → уменьшение нагрузки → уменьшение мощности

Соотношение между импедансом (сопротивлением), током, напряжением и мощностью определяется законом Ома.См. Эту статью для более полного объяснения.

Глядя на приведенное выше резюме, кажется, что чем ниже импеданс динамика, тем большую мощность усилитель передает через этот динамик. Это правда — до определенной степени. Это верно до тех пор, пока усилитель не может больше производить ток и мощность. В этот момент либо перегорит предохранитель усилителя, либо он умрет, либо сработает схема защиты усилителя и выключит усилитель. Поэтому не используйте усилитель с импедансом нагрузки меньше указанного минимума (обычно 4 Ом).

Секрет в том, чтобы убедиться, что импеданс динамика находится в пределах диапазона, для которого предназначен усилитель.

Зачем мне нужно знать импеданс динамика?

Вам необходимо убедиться, что импеданс любого динамика (или динамиков), подключенного к усилителю, находится в пределах возможностей усилителя.

Большинство усилителей HiFi рассчитаны на сопротивление нагрузки динамика 4–16 Ом. Это означает, что минимальное сопротивление динамика составляет 4 Ом. Поэтому, если у вас есть динамик с номинальным сопротивлением 4 Ом, 6 Ом, 8 Ом или 16 Ом, усилитель будет счастлив.Чем ниже импеданс, тем больше ток, протекающий через динамик, и тем больше доступная мощность. Но не используйте громкоговоритель (или громкоговорители) с импедансом ниже 4 Ом.

Это серьезная проблема, когда вы подключаете два или более динамиков к одному усилителю. Например, четыре динамика 4 Ом, подключенные к усилителю, дают полное сопротивление нагрузки всего 1 Ом — слишком мало для вашего усилителя. В этом случае вы должны использовать селектор громкоговорителей с защитой по сопротивлению или согласованием по сопротивлению.

Все это просто проиллюстрировано в следующем видео, которое я собрал.Он начинается с простой настройки и переходит в то, что происходит с несколькими динамиками, и как переключатели динамиков помогают с сопротивлением.

Надеюсь, это помогло вам понять, что такое импеданс громкоговорителей и как использовать свои знания для безопасного подключения громкоговорителей к усилителю.

Другие статьи, которые могут вам помочь:

Если у вас есть вопросы об импедансе динамиков и его значении для вашей установки, пожалуйста, прочтите часто задаваемые вопросы, прежде чем отправлять свой вопрос.

Согласование импеданса аудиокомпонентов

На заре создания музыкальных систем высокого качества было крайне важно уделять внимание согласованию импеданса устройств, поскольку громкоговорители приводились в действие выходными трансформаторами, а входная мощность микрофонов на предусилители требовала оптимизации. Интегральные полупроводниковые схемы современных усилителей в значительной степени устранили эту проблему, поэтому в этом разделе просто делается попытка установить некоторую перспективу относительно того, когда согласование импеданса является обоснованной проблемой.

Как правило, максимальная передача мощности от активного устройства, такого как усилитель или драйвер антенны, на внешнее устройство происходит, когда полное сопротивление внешнего устройства совпадает с сопротивлением источника. Эта оптимальная мощность составляет 50% от общей мощности, когда импеданс усилителя совпадает с импедансом динамика. Неправильное согласование импеданса может привести к чрезмерному потреблению энергии, искажениям и проблемам с шумом. Наиболее серьезные проблемы возникают, когда сопротивление нагрузки слишком низкое, что требует от активного устройства слишком большой мощности для управления нагрузкой на приемлемых уровнях.С другой стороны, главным соображением для схемы воспроизведения звука является воспроизведение сигнала с высокой точностью, и это не требует оптимальной передачи мощности.

В современной электронике интегральные схемы усилителя имеют в своем распоряжении от сотен до тысяч активных транзисторных элементов, которые при соответствующем творческом использовании обратной связи могут сделать характеристики усилителя практически независимыми от импедансов входных и выходных устройств в пределах разумный диапазон.

Со стороны входа усилитель может иметь почти произвольно высокое входное сопротивление, поэтому на практике микрофон видит импеданс, значительно превышающий его собственное сопротивление. Хотя это не оптимизирует передачу мощности от микрофона, это больше не является большой проблемой, поскольку усилитель может принимать входное напряжение и преобразовывать его в большее напряжение — в настоящее время используется термин «мостовой переход» к большему изображению входного напряжения. шаблон.

На выходной стороне громкоговоритель может по-прежнему иметь номинальный импеданс примерно 8 Ом, что раньше требовало, чтобы выходной каскад усилителя был тщательно согласован с 8 Ом.Но теперь с активной выходной схемой аудиоусилителей эффективное выходное сопротивление может быть очень низким. Активная схема управляет выходным напряжением на динамик, чтобы обеспечить подачу соответствующей мощности.

Расчет фильтра с параллельными выемками

Сделайте пожертвование, чтобы сохранить этот сайт …

Хороший способ взглянуть на это интуитивно — представить R как понижающий уровень, а L как шунтирование НЧ вокруг уровня, а C как шунтирование ВЧ вокруг уровня колодка. Эти компоненты, включая резистор, должны быть самого высокого калибра в чтобы не повлиять отрицательно на работу акустической системы. Резистор R должен иметь мощность рассеяния, близкую к полной. номинальная мощность акустической системы, или она может начать ограничивать динамику из-за нагрева эффекты и др. Использование меньшей рассеиваемой способности здесь совершенно не поможет. Аналогично, индуктор L должен иметь низкий DCR, как и обычный НЧ-динамик. индуктор, чтобы поддерживать низкий DCR на НЧ. DCR = Устойчивый к постоянному току LF = Низкая частота HF = высокая частота
	Если ваш динамик слишком громкий на определенных частотах, это будет раздражать. Следовательно, вы должны использовать Notchfilter, устраняющий повышение частотной характеристики. В следующие частоты и их затухание в дБ отображаются, когда R-C-L компонент кроссовера установлен. Введите импеданс громкоговорителя (4, 8, 16 или даже выше Ом ) и соответствующие поправочные значения (частота f max , демпфирование d max ) и отрегулируйте ширину пониженной кривой с помощью кнопки -> <- или <---> Для расчета существующих фильтров введите Значения фильтра (R, C и L) , чтобы рассчитайте уровень демпфирования (дБ) по этим фильтрам. Внимание: расчетное снижение уровня в частотная характеристика верна только в том случае, если введенное сопротивление громкоговорителя совпадает с измеренное значение. На резонансной частоте это точно не так ; здесь падение уровня намного менее серьезный, так как сопротивление динамика выше.
Трудно установить жесткие правила для этих типов фильтров, поэтому попробуйте и ошибки играют важную роль. Найдите f max , середину пика и его величину в дБ. Также найдите частоты -3 дБ f 1 и ф 2 Увеличение значения R увеличит глубину или Q надреза. Отношение L / C создает довольно узкую форму фильтра (высота Q), которая должен работать в самых пиковых ситуациях. Если требуется более широкая форма фильтра, используйте на меньшие значения C и пропорционально длинных значений L . Если произведение L x C имеет тот же номер, цепь резонанс останется прежним , но полоса пропускания изменится!

Компоненты Parallel Notch Circuit
Его калькулятор основан на формулах, опубликованных Вэнсом. Дикасон в своей Поваренной книге по дизайну громкоговорителей

Цепь с параллельным вырезом по амплитуде

Цепь с параллельным вырезом, импеданс

---

3-дюймовый мини-среднечастотный громкоговоритель 95DM 8ohms Класс A ВЧ-динамик с магнитной цепью в автомобиле: Электроника

---

Марка	T angxi
Размеры изделия ДхШхВ	4.13 х 4,13 х 1,57 дюйма
Размер динамика	3 дюйма
Вес предмета	0,29 килограмма
Импеданс	8 Ом

---

• Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
• Магнитная цепь класса A, конструкция диверсионной магнитной цепи, эффективно гарантирует долгосрочную стабильную работу высокой мощности.
• Хорошее качество звука, динамик для воспроизведения высоких частот.
• Простой стиль, с защитной сеткой, независимой защитой, может предотвратить повреждение громкоговорителя.
• Утолщенная железная рама раковины, высокотемпературная формовочная раковина из волокнистой пульпы, край сверхлегкой пены, качественный и прозрачный звук, широкое и толстое звуковое поле.
• Двухслойная 25-жильная звуковая катушка ASV из чистой меди, высокая термостойкость, быстрое рассеивание тепла.

.