Программа UniBox для расчета акустических систем с различными типами акустического оформления:
- закрытый ящик (Closed Box)
- фазоинвертор (Vented Box)
- система с пассивным радиатором (Passive Radiator Box)
- банд-пасс (Bandpass Single Tuned Box)
Очень простая и логичная программа, работает в оболочке Microsoft Windows Excel 2000. По отзывам, нормально функционируют и под Excel 97, если он соответсвующим образом обновлен. Позволяет симулировать уровень звукового давления, кривую импеданса динамиков, АЧХ и многое другое.
На сайте производителя можно найти базу по многим известным динамикам:
Audax, Focal, Monacor, Scan Speak, Vifa, Seas, Peerless, Altec, Audio Concepts, Bag End, BBC, Blaupunkt, Boston Acoustics, Celestion, Dayton, Dynaudio, Electro-Voice, Eminence, Fane, Focal, Gauss, JBL, JL Audio, Klipsch, McCauley, MCM, MG Electronics, Morel, Parts Express, Peavey, Performance Plus, Phoenix Gold, Pioneer, Pyle, Pyramid, Reflex, Rockford-Fosgate, SoundStream, Stillwater Designs, Tekton, Thruster, Ultimate, Vieta.
Кроме этого, Вы можете вручную добавлять характеристики динамиков и создавать новые базы данных.
Speaker Workshop
Программа расчета акустики и сабвуферов Speaker Workshop. Позволяет производить расчет корпусов, фильтров; различные измерения: импеданса динамиков, АЧХ, гармоничеких искажений, пассивных компонентов (конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов); и многое другое. Имеется описание по работе с программой на русском языке. Рекомендуем .
JBL SpeakerShop
Программа расчета акустики и сабвуферов JBL SpeakerShop. JBL SpeakerShop состоит из двух независимых и взаимодополняющих частей: Enclosure Module — для расчета акустического оформления и Crossover Module — для расчета параметров разделительных фильтров. Кроме того, имеется база данных по динамикам различных производителей. Рекомендуем .
BassBox 6 Pro
Одна из лучших, в своем роде, программ для расчета акустических систем всех типов: закрытый ящик, фазоивертор, bandpass, а также для замера параметров динамических головок. Огромная база данных параметров динамиков, практически всех, известных производителей. Рекомендуем .
Очень полезная программа для графического отображения (рисования) схем и печатных плат. В Вашем распоряжение: удобный интерфейс и более 1300 стандартных элементов — не придется «прорисовывать» каждую микросхему или резистор. Приятная прога:-). Рекомендуем .
PSU Designer
Очень полезная программа. С ее помощью легко рассчитываются любые источники питания - мостовые, одно- и двухполупериодные, на кенотронах и диодах, с L и C-фильтром. В базе данных уже содержатся необходимые данные наиболее популярных выпрямителей, вам остается лишь задать напряжение на вторичной обмотке сетевого трансформатора и ток (сопротивление) нагрузки. Программа симулирует форму напряжения и тока в любой точке схемы и предупреждает, если какое-нибудь предельно допустимое значение для выпрямителя превышено. Новая версия PSU Designer позволяет сохранять файлы и редактировать их (информация с сайта «Салон AV»)
Attenuation Curve Calculator
Датская компания Danish Audio Connect, выпускающая прецизионные дискретные регуляторы и селекторы, предлагает софт для самостоятельного расчета аттенюаторов. Программа написана в Excel и, несмотря на простоту, учитывает массу параметров - общее сопротивление, характеристику, количество шагов и даже глубину регулировки. Такая любовь к самодельщикам объясняется просто - DACT предлагает не только готовые изделия, но и наборы, предоставляя конструктору самостоятельно выбрать тип резисторов по своему вкусу - углеродные, металлопленочные или танталовые.
(информация с сайта «Салон AV»)
Существует множество причин по которым некоторые люди хотят сделать сабвуфер своими руками. Самые важные из них это возможность настройки динамика под определенные параметры и экономия денежных средств. С денежными средствами и так всё понятно, а вот с настройкой сабвуфера не так всё просто. В период проектирования, сборки сабвуфера под настройкой сабвуфера понимается расчет корпуса (короба, ящика) сабвуфера и подборка динамика.
В данной статье я постараюсь охватить как можно больше программ для расчета сабвуфера, которые помогут вам определиться с типом динамика и конструкцией корпуса для вашего сабвуфера.
Профессиональная программа расчета сабвуфера
BassBox Pro 6
Начнём с наиболее известной программы, о которой я . Это программа, которая предназначена для моделирования и испытания акустических систем. В недавнем времени для расчетов параметров акустических систем применялись сложнейшие формулы и номограммы... Также нередко данные формулы были сильно упрощены, или не хватало каких-либо данных, вследствие чего реально получившиеся результат мог очень значительно отличаться от расчетного варианта. Приходилось все по новой пересчитывать и переделывать. В наше время положение существенно изменилось: родилось множество программ, предназначеных для моделирования акустики на персональном компьютере. К таким программам и пренадлежит предлагаемая в этом обзоре программа BassBox Pro 6.
BassPort
Чрезвычайно мощная система анализа звуковых сигналов — как в записи, так и в реальном времени.
Анализ ведется в трех основных режимах: Real Time — обработка и построение графиков в реальном времени по данным, поступающим с аудиопорта; Recorder — то же, с параллельной записью поступающего сигнала; Post-Processing — анализ предварительно записанного Wave-файла.
Результаты анализа динамически представляются в окнах нескольких видов:
* Time Series — обычная осциллограмма
* Spectrum — спектральный график, непрерывный или полосовой
* Phase — изменения фазы сигнала
* Spectrogram — график изменения спектра во времени, в котором мгновенные «снимки» спектра сигнала рисуются по вертикали цветными линиями
* 3D Surface — трехмерная спектрограмма
Все виды окон могут открываться и динамически обновляться одновременно.
Отображаются также скалярные результаты — частота и амплитуда пиков, мощность сигнала, коэффициент гармоник, коэффициент интермодуляции, соотношение сигнал/шум.
Есть генератор тестовых сигналов, также работающий в реальном времени, с помощью которого можно анализировать работу исследуемого звукового тракта.
Программа имеет большое количество параметров, задающих полосы частот и способы анализа, параметры преобразования Фурье, оконных функций, отображаемых графиков и т.п. Вероятно, это — самая мощная система анализа сигнала для PC.
Программа для расчета сабвуфера
JBL Speakershop
Удачи Вам в проектировании и постройке своего сабвуфера!
Футляр без задней стенки
Основная частота резонанса такого футляра
где I - глубина ящика, м; S - площадь отверстия, м 2 . Увеличение акустической мощности на основной частоте резонанса на 3-6 дБ при сравнительно плоских и 6-10 дБ при глубоких футлярах придает изучаемому звуку неестественный тембр. Если fЯ = fГ, то увеличение акустической мощности на нижних частотах наиболее значительно. Целесообразно использовать громкоговоритель с частотой резонанса ниже частоты резонанса ящика; наиболее часто встречается соотношение fГ / fЯ = 0,5 - 0,7.
Футляр без задней крышки как акустическое оформление в высококачественных системах воспроизведения в настоящее время не используют. Если же нет альтернативы, то футляр должен быть возможно более плоским. Футляр без задней крышки с громкоговорителем следует располагать не ближе 20 см от стены, которую рекомендуется задемпфировать тяжелым ковром. Если громкоговоритель должен быть размещен вдоль одной из стен, то желательно вдоль короткой, ближе к ее середине.
Расчет закрытого футляра
Установка громкоговорителя в закрытом футляре достаточно большого объема позволяет получить удовлетворительное воспроизведение нижних частот, так как передняя сторона диффузора полностью защищается от излучения задней стороны. Это приводит к более медленному уменьшению акустической мощности на нижних частотах, чем при установке громкоговорителя в акустическом экране конечных размеров.
Частоту резонанса громкоговорителя, установленного в закрытом футляре средних размеров fР при условии, что громкоговоритель занимает менее трети площади стенки, на которой он укреплен, определяют в следующем порядке:
1) определяют гибкость подвесов подвижной системы громкоговорителя СР;
2) вычисляют гибкость объема воздуха ь футляре по формуле
где V - объем воздуха в футляре, м 3 , равный его внутреннему объему за вычетом объема громкоговорителя, который в первом приближении равен 0,4 d4; d - диаметр диффузора, м;
3) по отношению СГ / СВ с помощью номограммы на рис. 4-20 определяют отношение fР / fГ, обеспечиваемое футляром данного объема V. Частоту механического резонанса громкоговорителя в акустическом экране можно взять из табл. 4-11.
Если нужно с имеющимся громкоговорителем получить акустическую систему в виде закрытого футляра с резонансной частотой fР, то требуемый объем футляра определяют в следующем порядке:
1) берут значение резонансной частоты громкоговорителя fГ в акустическом экране из табл. 4-11;
2) определяют гибкость подвесов подвижной системы громкоговорителя СГ;
3) задавшись желаемым отношением fР / fГ, определяют по графику на рис. 4-20 соответствующее ему отношение СГ/СВ и находят требуемую гибкость объема воздуха Сд в закрытом футляре;
4) вычисляют требуемый объем воздуха внутри футляра в кубических метрах по формуле
Полный внутренний объем футляра получают, добавив к вычисленному значению V объем громкоговорителя.
Если значение fГ неизвестно или затруднительно его определить в акустическом экране достаточно большого размера, то можно измерить частоту механического резонанса громкоговорителя fБ, без экрана и при расчете пользоваться кривой fР / fБ на рис. 4-20.
Приведенный расчет справедлив лишь для частот f<; 40/L (L - глубина футляра в метрах). В связи с этим заднюю сторону диффузора громкоговорителя в закрытом футляре нужно защищать от отраженных внутренними стенками звуковых волн, соответствующих более высоким частотам, покрытием этих стенок звукопоглощающим материалом.
Габариты закрытого футляра можно уменьшить, заполнив его стекловатой или другим подобным материалом. Такое заполнение равносильно увеличению объема футляра на 40%.
Если полученная расчетом частота /р достаточно низка, то громкоговоритель должен иметь Q около 1. Если же частота fР недопустимо высока, то хорошие результаты получаются при снижении добротности до значения Q около 0,1; при этом, конечно, необходим подъем нижних частот в усилителе примерно на 6 дБ/октава начиная с частоты
Расчет фазоинвертора
Фазоинвертор представляет собой футляр 1 (рис. 4-21) с дополнительным отверстием 3, расположенным рядом с укрепленным на той же стенке громкоговорителем 2 и имеющим площадь, как правило, равную площади диффузора. Задавшись глубиной фазоинверсного отверстия, отношением его сторон, подсчитав эффективную площадь диффузора (определяющую площадь отверстия) и принимая резонансную частоту фазоинвертора fФ = fГ, по номограмме на рис. 4-22 можно определить требуемый объем футляра.
Расстояние от конца туннеля до задней стенки ящика не должно быть менее dГ /2.
На частоте fФ фазоинвертор можно рассматривать как акустический трансформатор, улучшающий согласование громкоговорителя с воздушной нагрузкой. Хотя акустическая мощность, отдаваемая передней стороной диффузора, уменьшается на этой частоте, общая акустическая мощность может возрасти значительно. Вместе с тем существенно уменьшаются нелинейные искажения и увеличивается номинальная мощность громкоговорителя вследствие уменьшения амплитуды смещения диффузора..
Глубина фазоинверсного отверстия может варьироваться от толщины стенки футляра (рис. 4-21, а) до величины, приблизительно равной 30 / fФ при использовании туннеля 5 (рис. 4-21, б). Значительная длина туннеля позволяет применить маленький ящик.
На частотах ниже fФ реакция гибкости воздушного объема увеличивается и образует жесткую связь между массой воздуха в отверстии и массой подвижной системы громкоговорителя. Масса воздуха, таким образом, прибавляется к массе подвижной системы и вместе с гибкостью подвесов образует механический контур с резонансной частотой f1 < fФ. Когда диффузор на этой частоте смещается вперед, воздух в отверстии движется назад (и наоборот) и эффективность излучения ничтожна.
На частотах выше fФ, сопротивлениемассы воздуха в отверстии становится высоким и фазоинвертор можно рассматривать как полностью закрытый футляр. Жесткость воздушного объема прибавляется к жесткости подвесов и вместе с массой подвижной системы образует контур с резонансной частотой f2 > fФ. Излучение фазоинверсным отверстием на частоте f2 весьма мало.
Полное электрическое сопротивление громкоговорителя RГ в фазоинверторе имеет обычно два максимума (сплошная кривая на рис. 4-23) на частотах f1 и f2 , расположенных по обе стороны от частоты резонанса громкоговорителя в плоском акустическом экране fГ (штриховая линия на рис. 4-23, где R - сопротивление катушки громкоговорителя постоянному току).
Пики полного сопротивления громкоговорителя в фазоинверторе существенно ниже пика громкоговорителя в акустическом экране, однако соответствующие им значения Q1 и Q2 выше Qr - громкоговорителя в акустическом экране. Этот недостаток особенно сильно проявляется на частоте f1 , так как увеличение скорости движения диффузора приводит к увеличению нелинейных искажений, заметности которых способствует отсутствие полезного излучения на этой частоте. С этим явлением можно бороться ограничением выходной мощности усилителя на частотах, близких к f1 .
Если желательно, чтобы частотная характеристика громкоговорителя в фазоинверторе была горизонтальна в нижней части рабочего диапазона частот, начиная от /г, то необходимо выполнить условие QГ = 0,6.
При увеличении QГ значение Qg возрастает, а значение QФ, уменьшается и это вызывает неравномерность частотной харак-терисгики. Если уменьшить Qr нет возможности, то необходимо хотя бы подавить пик частотной характеристики на частоте f2, возникающий при QГ > 0,6 . Это достигается введением в ящик звукопоглощающего материала 4 (см. рис. 4-21). Иногда весь объем заполняют стекловатой. В этом случае площадь фазоинверсного отверстия, полученную расчетом по номограмме на рис. 4-22, следует увеличить в 2,5 раза.
Введение в фазоинвертор большого коли-чества звукопоглощающего материала приводит к ослаблению излучения нижних частот, и при желании продлить характеристику в сторону этих частот, хотя бы до fГ, следует обеспечить существенный подъем нижних частот в усилителе.
Настройка фазоинвертора производится изменением площади отверстия (например, пластиной, укрепленной так, чтобы ее поворот изменял площадь отверстия) или глубины туннеля. Необходимо стремиться к тому, чтобы частотный интервал, разделяющий резонансные пики полного сопротивления, не отличался значительно от октавы; амплитуды пиков были равны; любые дополнительные пики, вызванные возникновением стоячих волн в ящике, ликвидировались путем добавления демпфирующего материала.
Преимущество фазоинвертора в сравнении с закрытым ящиком того же объема состоит в увеличении акустической мощности приблизительно на 5 дБ в диапазоне от одной до двух октав и в уменьшении нелинейных искажений в диапазоне частот fФ - 2/ф при той же акустической мощности.
Недостатком фазоинвертора являются более быстрое уменьшение акустической мощности на частотах ниже fФ, чем в закрытом ящике, и необходимость настройки.
Конструирование футляров
В футляре, где смонтирован громкоговоритель, на одной или нескольких частотах звукового диапазона возможен резонанс, приводящий к неприятному изменению тембра звуковоспроизведения. Это явление проявляется наиболее сильно в частично или полностью закрытых футлярах.
Уменьшению вибраций стенок способствует применение материалов с большой плотностью. Используемая для этих целей фанера должна иметь толщину не менее 20 мм. Хороший результат дает сухой речной песок, засыпаемый между двумя тонкими фанерными листами. Стенки, в особенности задняя и частично передняя, должны быть усилены деревянными брусками. Возможно использование древесно-стружечной плиты.
Демпфирование стенок футляра
Внутренние поверхности футляра 1 (рис. 4-24) покрыты слоем звукопоглощающего материала 6 толщиной не менее 10 мм (или одна из пар параллельных поверхностей слоем двойной толщины). Однако стоячие волны на нижних частотах при этом не устраняются.
Лучший результат дает разделение объема футляра одной или несколькими звукопоглощающими перегородками 2, например, из войлока толщиной 5-10 мм. Секции ящика, которые отделены от громкоговорителя одной или несколькими перегородками, в этом случае требуют очень слабой акустической обработки. Верхнечастотный громкоговоритель 4 должен быть защищен от излучения задней стороны диффузора нижнечастотного громкоговорителя несколькими слоями звукопоглощающего материала, или металлическим колпаком 5. Нижнечастотный громкоговоритель 3 размещается внизу футляра.
Размещение громкоговорителя
Отверстие, в котором размещается громкоговоритель, ведет себя как труба, длина которой равна толщине стены или доски. Резонансы и антирезонансы этой трубы, а также отражения от краев отверстия вызывают неравномерность частотной характеристики. Очевидные рекомендации: скашивание краев отверстия или установка громкоговорителя в более тонком экране, который затем размещается в стене или в экране нормальной толщины.
Форма ящика
На нижних частотах громкоговоритель излучает сферические волны, и ребра ящика, особенно те, которые составляет фронтальная стенка, образуют препятствия на пути звуковых волн. Это вызывает искривление фронта волны (дифракцию) и вторичное излучение от ребер, что приводит к возникновению интерференционных явлений, вызывая появление на частотной характеристике пиков и провалов до ± 5 дБ. С точки зрения борьбы со вторичным излучением идеальная форма - сфера, худшая - куб с громкоговорителем в центре одной из сторон. Прямоугольный параллелепипед с громкоговорителем, размещенным ближе к одной из коротких сторон - предпочтительнее куба. Однако лучшее приближение к идеалу дает прямоугольная усеченная пирамида, поставленная на прямоугольный параллелепипед (рис. 4-25). При любой форме желательно, чтобы ящик имел различные значения линейных размеров; ни один из линейных размеров не был много больше или много меньше других; наибольший размер ящика не должен превышать 1/4 длины волны нижней частоты рабочего диапазона.
Декоративная ткань не должна вызывать значительных потерь акустической мощности. Наиболее пригодна ткань из твердых, крепких (хлопчатобумажных или пластиковых) свободно переплетенных нитей. Применение тканей из мягких и пушистых нитей нежелательно.
Соединение в группы и фазирование громкоговорителей
Групповое соединение образуют несколько одинаковых громкоговорителей, размещенных близко один к другому в одном акустическом экране. Группа громкоговорителей имеет большую площадь излучения на нижних частотах (что потребовало бы при использовании одного громкоговорителя значительного увеличения размеров и массы подвижной системы); вместе с тем сохраняются преимущества отдельного громкоговорителя со сравнительно легкой подвижной системой -с точки зрения переходного режима и воспроизведения высоких частот.
Сопротивление воздуха излучению каждого громкоговорителя группы возрастает на нижних частотах в п раз (га - число громкоговорителей в группе). Это позволило бы получить значительный выигрыш в акустической мощности, если бы одновременно не увеличивалась в кв.корень из n раз масса соколеблюще-гося воздуха. В результате при п == 2 -:- 4 акустическая мощность увеличивается значительно, но все же не в я раз (при той же электрической мощности), а дальнейшее возрастание п выигрыша почти не дает.
Увеличение массы соколеблющегося воздуха понижает частоты резонанса каждого громкоговорителя группы и, следовательно, расширяет рабочий диапазон частот, особенно значительно при большом я.
Наиболее удовлетворительное соединение громкоговорителей в группу - параллельное; тогда Q системы не будет отличаться от QГ. Если необходимо, чтобы сопротивление группы было равно сопротивлению одного громкоговорителя, то с точки зрения лучшего Q группы лучше применить последовательно-параллельное соединение громкоговорителей (число которых должно быть равно n2, где п = 1, 2, 3 ...). При любом соединении громкоговорителей в группу они должны быть правильно сфазированы: при подключении источника постоянного тока (например, низковольтной батареи) к входным зажимам диффузоры всех громкоговорителей должны смещаться в одном направлении. Изменение направления смещения диффузора громкоговорителя производится изменением порядка включения его входных концов.
Если размещение группы громкоговорителей в закрытом ящике встречает затруднение - требуемый объем футляра по расчету получается недопустимо большим, то громкоговорители можно разместить в малом акустическом экране или ящике меньшего объема, заполненном поглощающим материалом, компенсируя ослабление излучения на нижних частотах соответствующей коррекцией в усилителе.
К недостаткам группового соединения относится значительная нерегулярность частотной характеристики и характеристики направленности на верхних частотах.
Двух- и трехполосные акустические системы
Выбор громкоговорителей. Звуковоспроизведение с качеством по классу I обычно можно получить, применяя широкополосный громкоговоритель, например 4ГД4, 4ГД7 или 4ГД28, либо разделяя полный диапазон частот, соответствующий этому классу, на две полосы. Для обеспечения звуковоспроизведения с качеством по классу "высший" встречается необходимость разделять полный диапазон на три полосы.
Номинальный диапазон частот громкоговорителя, предназначаемого для воспроизведения той или иной полосы, должен быть шире этой полосы на две октавы при использовании фильтров с крутизной 6 дБ/октава и на одну октаву при использовании фильтров с крутизной 12 дБ/октава. Частоту разделения двухполосной системы выбирают обычно от 400 до 1 200 Гц. В трехполосной системе нижнечастотное звено может работать до 300-600 Гц, среднечастотное - до 2 000- 5 000 Гц.
Вблизи частоты разделения часто возникают значительные искажения, вызванные совместной работой громкоговорителей. Если расстояния от каждого из громкоговорителей до слушателя неравны, то частотная характеристика системы может иметь значительную неравномерность, определяемую фазовыми соотношениями приходящих сигналов.
Разделительные фильтры. Наиболее простое подключение верхнечастотного громкоговорителя - через конденсатор, защищающий верхнечастотный громкоговоритель от перегрузки на нижних частотах. Такое включение применяется, когда основной громкоговоритель имеет недостаточно широкий частотный диапазон. Емкость конденсатора рассчитывается по формуле
где fР - частота разделения, Гц; RР - полное сопротивление громкоговорителя на частоте fР, Ом.
При правильно построенном фильтре каждый громкоговоритель должен работать лишь в той области частот, на которую он рассчитан. Потери в фильтре в полосе пропускания должны быть минимальными.
Индуктивности и емкости фильтра при различной крутизне среза, которая определяется как изменение затухания при изменении частоты на октаву, вычисляются по следующим формулам.
В формулах (4-11) и (4-12) индуктивности имеют размерность миллигенри и емкости - микрофарад.
На основе расчета выбирают конденсаторы с ближайшими большими номинальными стандартными емкостями. Для подбора емкости возможно параллельное соединение нескольких конденсаторов. Очевидно, что при отклонении емкости конденсатора от полученной расчетом величины частота разделения будет" отличаться от заданной.
Если для фильтра нужны емкости порядка десятков микрофарад и выше, то с целью уменьшения его габаритов целесообразно использовать электролитические конденсаторы. Так как последние полярны, а будут работать в цепи переменного тока, то в каждом звене фильтра придется применить по два встречно включенных конденсатора, каждый из которых должен иметь емкость, возможно более близкую к полученной расчетом. В звеньях разделительного фильтра бестрансформаторного транзисторного усилителя можно применить по одному электролитическому конденсатору, соблюдая правильную полярность их включения.
Фильтр для трехполосного акустического агрегата (рис. 4-28) представляет собой комбинацию двух рассмотренных выше фильтров. Первый отделяет нижнечастотную область от среднечастотной; последняя затем делится вторым фильтром. Оба фильтра не должны иметь одинаковую крутизну среза; они должны лишь рассчитываться для одного сопротивления.
Методика расчета разделительных фильтров базируется на предположении равенства и активного характера громкоговорителей в разделяемых полосах. Так как полное сопротивление громкоговорителя на частоте разделения может иметь значительную индуктивную составляющую, во избежание частотных искажений в области перекрытия следует учитывать при расчете индуктивность средне- и нижнечастотного громкоговорителей как часть фильтра, т. е. изготовлять катушку фильтра, включаемую последовательно с громкоговорителем, с индуктивностью меньше расчетной на индуктивность громкоговорителя.
Если сопротивления громкоговорителей в звеньях многополосной системы не равны, то следует попытаться подобрать равные сопротивления звеньев путем группового соединения (допустимо последовательное соединение верхнечастотных громкоговорителей) .
Параллельное соединение двух-трех верхнечастотных громкоговорителей дает возможность использовать их в сочетании практически с любым нижечастотным громкоговорителем. Возможное расхождение в величинах полных сопротивлений звеньев акустической системы может быть устранено увеличением входного сопротивления верхнечастотного звена с помощью делителя напряжения из резисторов.
Если в двух- или трехзвенной системе используется несколько верхнечастотных громкоговорителей (например, 1ГД-3), то их следует располагать в футляре так, чтобы угол между их осями в горизонтальной плоскости имел величину около 20-30°.
Если же в многополосной звуковоспроизводящей системы используется только один верхнечастотный громкоговоритель, имеющий полное сопротивление больше, чем у громкоговорителя нижнечастотного звена, то с целью выравнивания сопротивления нагрузки разделительного фильтра в области верхних частот верхнечастотный громкоговоритель следует шунтировать резистором соответствующего сопротивления.
Стереофонические акустические системы
Громкоговорители двухканальной стереофонической системы должны быть строго идентичны. Их следует располагать в соответствии с рис. 4-29, где зона оптимального"" стереофонического эффекта заштрихована.
Ориентирование громкоговорителей зависит от их характеристик направленности и должно быть определено экспериментально. Оси громкоговорителей не должны пересекаться в зоне расположения слушателей.
Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru
Читайте и пишите полезные
JBL Speakershop включает в себя две независимые программы: Enclosure Module и Crossover Module.
Enclosure Module предназначен для определения необходимого объема и размеров корпусов низкочастотных громкоговорителей. Качество звучания конструкции оценивается в режиме нормального уровня прослушивания (анализ на малых сигналах, включающий групповую задержку, фазовую и амплитудно-частотную характеристику, величину сопротивления звуковой катушки) и при максимальной громкости (анализ на больших сигналах, учитывающий индекс термальной акустической мощности на средних частотах и максимальную мощность при различных отклонениях).
Утилита Enclosure Module позволяет самостоятельно выбирать два направления конструирования корпусов: с учетом конкретных динамиков или путем подбора подходящих динамиков для уже имеющегося корпуса (ограниченного пространства). Рассматриваемый модуль программы предлагает моделирование корпусов с фазоинвертором пользовательской, оптимальной и рассчитанной на уникальную полосу частот конструкций, корпусов с пассивным излучателем, а также закрытых систем оптимального или пользовательского типа. Одновременная демонстрация конструкции всех типов облегчает их сравнительный анализ. В программе описывается строение и основные параметры корпусов каждого типа, присутствуют списки их достоинств и недостатков. Для начинающих есть файл помощи, облегчающий работу, а также прилагаются примеры с соответствующими примечаниями и инструкциями.
Набор минимальных параметров, необходимых для конструирования корпуса, включает в себя название фирмы-производителя и номер модели, а также значение резонансной частоты динамика, объем воздуха с упругостью равной упругости подвеса динамика и добротность устройства с учетом всех потерь. Полный же список параметров включает в себя длинный ряд механических, электрических и комбинированных значений проектируемого девайса. Помимо прочего JBL Speakershop Enclosure Module строит графики максимальной звуковой мощности, амплитудно-частотной характеристики (нормированной и при подаче тестового сигнала 2,83 В), сопротивления звуковой катушки, групповой и фазовой задержек.
Вторая часть программы JBL Speakershop - Crossover Module - предназначена для определения параметров фильтров-кроссоверов, разделяющих сигнал на низкие и высокие частоты. Утилита проводит расчет двух- и трехполосных пассивных разделительных систем первого, второго, третьего и четвертого порядков с применением целого ряда типовых фильтров: Чебышева, Бесселя, Баттерворта, Гаусса, Лежандра, Линквица-Райли и некоторых других. Результатом работы является построение подробной электрической принципиальной схемы уникальной кроссоверной системы с подробным описанием каждого элемента.
В России программа JBL Speakershop получила широчайшее распространение среди радиолюбителей, занимающихся разработкой собственных автомобильных акустических систем. Однако рассчитанные и построенные в данной утилите амплитудно-частотные характеристики звуковоспроизводящей автомобильной системы весьма неточны и сильно зависят от особенностей конструкции конкретной машины. Для правильной работы в программу необходимо вводить дополнительные данные, например передаточную функцию салона автомобиля.
Программа JBL Speakershop была создана в 1995 году специалистами американской компании JBL . Компания входит в объединение «Harman International Industries», специализирующейся на производстве акустических систем высокого класса и сопутствующей им электроники. Продукция JBL стала основой для разработки стандарта THX, а динамические головки компании используется в автомобилях ведущих мировых производителей.
Язык интерфейса JBL Speakershop только английский. Однако в Интернете существует подробнейшее описание работы на русском языке.
Системные требования к утилите минимальные. JBL Speakershop работает в операционной системе Microsoft Windows, включая ее последние версии: Vista и 7. Единственное исключение - отсутствие поддержки 64-разрядных операционных систем.
Распространение программы: бесплатная
Скачать JBL Speakershop
(cкачиваний: 5913)
http://cxem.net/software/JBL_speakershop.php
Динамики в акустических системах должны быть подключены таким образом, чтобы на каждый из них поступало напряжение только тех частот, которые он должен воспроизводить. Это достигается тем, что в звуковой тракт включается электрический фильтр, который обеспечивает подавление сигнала нежелательных частот. Применение фильтра в АС обусловлено необходимостью выполнения 2-х основных задач:
- ограничение полосы воспроизводимых частот, для устранения избыточного звукового давления;
- ограничение полосы частот, которая способна вызвать повреждение динамика (например, проникновение НЧ сигнала на ВЧ динамик);
Фильтры бывают пассивные и активные. Пассивные фильтры включаются между усилителем и акустической системой и монтируются внутри последней. Пассивные фильтры имеют фиксированные характеристики и не имеют возможностей регулировки параметров в процессе эксплуатации системы.
Активные фильтры (активные кроссоверы) включаются между источником сигнала и усилителем. К достоинствам активных фильтров можно отнести более гибкие возможности регулировки параметров. Среди недостатков – необходимость использования отдельного канала усиления для каждой отфильтрованной полосы частот.
В реальных звуковых комплексах часто комбинируют эти два типа фильтров.
Расчёт пассивного фильтра
Фильтр АС представляет собой совокупность электрических цепей предназначенных для ограничения определённых частот, поступающих на динамики.
Фильтры встречаются следующих типов (см. рис.1):
- Фильтр высоких частот (ФВЧ) – ограничивает частотный диапазон динамика снизу;
- Фильтр низких частот (ФНЧ) – ограничивает частотный диапазон динамика сверху;
- Полосовой фильтр (ПФ) – ограничивает частотный диапазон динамика сверху и снизу;
- Комбинированный тип – представляет собой сочетание вышеуказанных типов.
Фильтр характеризуется частотой раздела и величиной порядка (1-го порядка, 2-го порядка и т.д.) Порядок фильтра определяет крутизну спада АЧХ в полосе заграждения, и определяется количеством реактивных элементов в электронной схеме. Каждый реактивный элемент, добавленный в схему, увеличивает порядок фильтра на единицу и, соответственно, крутизну спада характеристики на 6дБ/окт. Реактивные элементы фильтра представляют собой индуктивности (катушки) и емкости (конденсаторы), соединённые по определённой схеме. Номиналы реактивных элементов определяют частоту среза фильтра.
Для подавления избыточной чувствительности динамика в схему добавляется аттенюатор (делитель напряжения). Данная мера применяется для приведения чувствительностей динамиков в АС к единому уровню. Чувствительность НЧ динамика обычно может составлять 95-100дБ, в то время как типовое значение чувствительности ВЧ динамика может достигать 110дБ. Очевидно, что необходимо понизить чувствительность ВЧ динамика до уровня чувствительности НЧ. Если номинальные сопротивления НЧ и ВЧ динамиков равны, то необходимое подавление будет равно разности чувствительностей ВЧ и НЧ динамиков. Расчёт несколько осложняется, если номинальные сопротивления динамиков не равны, т.к. в этом случае следует пересчитать чувствительность ВЧ динамика для номинального сопротивления, равного номинальному сопротивлению НЧ. Принцип пересчёта будет рассмотрен ниже.
Расчёт фильтра для 2-х полосной акустической системы
Обратим внимание, что расчёты способны дать приближённый результат, который можно использовать в качестве исходного варианта для изготовления макета фильтра. Как правило, изготовленный на основании расчётов фильтр, требует доработки на реальной АС, которая заключается в более оптимальном подборе электрических компонентов. Окончательная оценка фильтра формируется на основании измерений АЧХ и в результате прослушивания АС на разных фонограммах.
Рассмотрим распространённый вариант фильтра, реализованный во многих 2-х полосных полнодиапазонных АС.
Электрическая схема акустической системы с таким фильтром представлена на рис.2.
Особенностью схемы является то, что НЧ динамик в такой АС работает «в широкую полосу», а диапазон воспроизведения ВЧ динамика ограничен со стороны низких частот с помощью ФВЧ 3-го порядка, что обеспечивает спад характеристики в полосе заграждения 18 дБ/окт. Резисторы R1 и R2 представляют собой делитель напряжения, обеспечивающий подавление избыточной чувствительности ВЧ динамика. Номинал R2 выбирается равным или в 2 – 3 раза больше номинального сопротивления ВЧ динамика (Zвч). Данная схема проста в реализации, имеет малый вес и габариты, низкую стоимость компонентов. Необходимо отметить, что данная схема может быть реализована, только при условии, что неравномерность АЧХ НЧ динамика не превышает допустимого значения во всём его рабочем диапазоне.
Обычно конструирование фильтра начинается с анализа АЧХ динамиков и выбора оптимальной частоты раздела. Расчёт фильтра сводится к определению номиналов элементов электрической схемы фильтра.
Расчёт фильтра включает следующие этапы:
1.Определение величины подавления избыточной чувствительности ВЧ (ослабление):
2.Расчёт номиналов элементов делителя:
3.Расчёт номиналов реактивных элементов:
4.Расчёт мощности, рассеиваемой на элементах:
Мощность используемых резисторов может быть меньше рассчитанных значений в 2-3 раза, т.к. паспортная мощность резисторов указывается для синусоидального сигнала.
Для удобства расчёта фильтров по описанному алгоритму на нашем сайте имеется специальный калькулятор. Используя его, вам не составит труда рассчитать фильтр для вашей АС. При расчёте используются исходные данные и выражения, которые рассматривались выше.
Номинальное сопротивление НЧ звена, Ом 8 Z_low 2 4 16 32
Чувствительность НЧ звена, дБ