Цель статьи – разобраться в работе фильтров данных АС и, по возможности, озвучить рекомендации по улучшению их характеристик. Так как на сайте приведена АЧХ именно АС 35 АС-015, то с неё и начнём. Вот фильтр:
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
А вот что загонялось в Мультисим
Здесь нужны пояснения.
0,1 Ома сразу после источника сигнала на фильтр не влияют, он там в качестве датчика тока для вычисления входного сопротивления АС. Последовательно со всеми катушками добавлены их приблизительные активные сопротивления, исходя из диаметра провода 1,5 мм в НЧ звене и 0,7 мм – все остальные. Аналогично с конденсаторами добавлены их приблизительные (очень) активные сопротивления, исходя из того, что они МБГО, МБМ и подобные им. Там, где по схеме последовательно с конденсатором уже есть резистор значительной величины, эти собственные сопротивления опущены. Динамики представлены схемами замещения из последовательно соединённых активного сопротивления катушки, индуктивности катушки и параллельного контура с потерями, имитирующим сопротивление на частоте резонанса. Для нас наличие контура в СЧ не существенно (потом покажу, что ниже 700 Гц СЧ здесь не работает); в НЧ звене – это имитация верхнего горба характеристики сопротивления, на АЧХ даёт горб ниже 100 Гц, выше – не влияет; в ВЧ – частота резонанса около 3 кГц, будет влиять. Индуктивности динов приняты 1300, 500 и 50 мкГн, их отклонения ±20% влияют на поведение фильтра в районе среза сверху, не изменяя общий ход АЧХ.
По работе Мультисима. Суммировал квадраты напряжений (т.е., мощности) на динамиках с учётом их сопротивления и чувствительности, потом добывал корень квадратный из суммы (получаем опять размерность напряжения). Мультисим считает в комплексных числах, сумма а2+b2 бывает меньше a2, т.е., учитывает фазу. НО! Тут надо ограничить область применения данного симулятора при работе со схемами АС.
Во-первых, невозможно учесть сдвиг (запаздывание) фазы из-за влияния индуктивности звуковой катушки. Движущей силой выступает ток, а мы считаем напряжения. Если же дать Мультисиму считать мощность как (I2)·R, то столкнёмся с большим завалом АЧХ выше элетромеханического резонанса динамика, так как все АЧХ снимаются в режиме постоянного подведённого напряжения, а не постоянной мощности. Поэтому считаем по напряжению и получаем неизвестный сдвиг фазы на частоте раздела со следующим динамиком.
Во-вторых, на частотах выше границы поршневого режима работы диффузора (например, для 75 ГДН около 500 Гц) фаза звукового давления может вести себя неадекватно.
В-третьих, невозможно учесть фазовый сдвиг из-за смещения акустических центров по расстоянию до слушателя. Актуально для СЧ-ВЧ раздела.
В результате, реальное соотношение фаз в зоне раздела неизвестно, и получить правильный результат в Мультисиме невозможно. Поэтому в зоне совместной работы двух разных динамиков их отдельные АЧХ считаются правильно, а суммарной АЧХ доверять нельзя. Кроме того, Мультисимом нельзя проверить правильность совместной фазировки. По ограничениям всё. В бой!
Нам нужны АЧХ динамиков. Автор графиков – Lexus. Возможно, реальные характеристики отличаются от приведенных, но они дают понять, с чем боремся.
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
Здесь веселее, но не виден вертикальный масштаб: (10 ГД-35 = 6 ГДВ-6-16)
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
А вот драгоценная АЧХ 35 АС-015. Средний уровень выделен красной линией.
^Нажмите для увеличения^
Результат симуляции. Тут средний уровень равен -1 дБ.
Итак, что мы имеем? Частоты раздела близки к 900 Гц (никак не заявленных 550 Гц!) и 5,5 кГц. Высокая частота раздела НЧ-СЧ имеет плюсы и минусы, минусов больше. Плюсы: сжечь СЧ динамик при узкой полосе тяжелее, амплитуда смещения диффузора СЧ минимальна=малые нелинейные и Допплеровские искажения в диапазоне выше 900 Гц, экономия на меди и конденсаторах. Минусы: диапазон до 900 Гц играет НЧ динамик с большой массой подвижной системы, за пределами области поршневого режима работы + большие интермодуляционные и Допплеровские искажения в расширенной до 900 Гц полосе.
Пройдёмся по АЧХ. До 900 Гц ничего интересного нет, НЧ дин отыграл свою полосу и ФНЧ с режектором его эффективно срезал. Дальше включается в работу СЧ. На АЧХ видим повторение его горба в районе 1,5 кГц, который срезали резистором R2, но слабо. Потом – провал от СЧ дина на 3 кГц, потом – пик на 4 кГц от фильтра (!). Происхождение провала на 4,5 кГц непонятно, скорее всего, АЧХ снята с экземпляром 15 ГД-11, у которого нет пика на этой частоте. Дальше за вид АЧХ отвечает ВЧ головка, но почему-то нет завала выше 12 кГц. Боюсь, что желаемое было выдано за действительное.
Что хотелось бы исправить? Опустить «ступеньку» на 1,5 кГц, но при этом не потерять 1 и 2,5 кГц; вытянуть 3 и опустить 4 кГц; по ВЧ – просто выровнять.
^Нажмите для увеличения^
И тут случилась 90 АС-001. Кстати, С7 на схеме не подписан, думаю, он 4 мкФ.
Забрасываем в Мультисим:
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
Первая мысль: «Я убью тебя, лодочник!..» Вот это крокозябы! Поехали разбираться. Во-первых, общий уровень на СЧ стал больше на 1 дБ. Во-вторых, частоты раздела изменились на 1 кГц и 4,5 кГц. Замена режекторного фильтра в НЧ звене пошла не на пользу АЧХ (не верится, что настолько изменилась АЧХ НЧ динамика того же типа, чтобы потребовался такой подъём на 750 Гц). Полка от 1 до 2 кГц стала на 1 дБ выше=выше ступенька на АЧХ, это из-за уменьшения гасящего резистора с 3,3 до 1 Ома. А вот дальше немного интереснее. Пик с 4 кГц, где его не надо, сместился на 3,3 кГц, где он нужен (лучше было бы на 3 ровно)! Два горбыля сгладились. Дальше имеем большущий провал на 4,5 кГц у обеих полос – наверное, пик у СЧ появился-таки… Дальше АЧХ изуродована имховским фильтром ВЧ, которого уже обругали и исправили в темах «35 АС-015» и «90 АС-001». Из-за уменьшения резистора последовательно с катушкой 0,3 мГн добротность просто зашкалила. Единственное оправдание, которое приходит в голову: при разделе 4,5 кГц нужно очень круто срезать частоты с 4 кГц и ниже, а у 6 ГДВ-6 резонансная частота может быть 3,6 кГц, если не повезёт. Но АЧХ при этом… И ФЧХ…
35 АС-015
^Нажмите для увеличения^
Улуччайзинг первого уровня (начальный) заключается в переделке фильтра ВЧ звена:
То есть, 3,3 Ома ставим перед фильтром, вместо 2 мкФ ставим 1 мкФ, а 2 мкФ – на место 0,5 мкФ. Получаем:
^Нажмите для увеличения^
Красная линия – родная, зелёная – новая. Частота среза не изменилась, зона 8-15 кГц поднялась на 2-3 дБ.
Почему так сразу не сделали?
И добавлении 1 Ома последовательно с 2 Ома в НЧ звене для уменьшения неравномерности в районе 500-1000 Гц. Результат ниже:
^Нажмите для увеличения^
Улуччайзинг второго уровня (продвинутый) для данной АС заключается в изменении номиналов в СЧ звене а ля «90 АС-001» с некоторыми отклонениями. Изменённые или новые детали выделены:
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
И АЧХ фильтров (не АКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, а только фильтров)
Итого: до 1 кГц снизу – чуть поровняли; ступеньку 1,5 кГц опустили на 1,5 дБ; 2 кГц, к сожалению, завалили на тех же 1,5 дБ, а 3 кГц – подняли всего на 1 дБ, ибо резистор 1,5 Ома в СЧ звене – решение компромиссное… Но, так как разброс АЧХ разных экземпляров головок, к сожалению, очень велик, его оптимальный номинал может быть и 1 Ом (как в 90 АС-001), и 5 Ом, а все мои теория – сплошная домысла… В данном случае все танцы – от приведённой АЧХ. Выше 4,5 кГц – всё гуд.
90 АС-001
«Первый уровень» и его АЧХ:
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
«Первый уровень» по НЧ и его АЧХ с этими изменениями:
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
«Второй уровень» = «Первому» 90 АС + СЧ фильтр 35 АС-015 «Второго».
Улуччайзинг третьего уровня (для тех, кто любит поломать ВСЁ)
Идея в следующем. Используя данный фильтр за основу, расширить зону работы СЧ динамика вниз. Вот что вышло:
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
И ещё вариант с режектором (в обеих вариантах нижний раздел около 650 Гц):
^Нажмите для увеличения^
^Нажмите для увеличения^
Поломайзинг четвёртого уровня
Если имеется ВЧ головка с очень низким резонансом, то можно сделать нижний раздел 600 Гц (по ув. Чалову Денису), а горб на 1,5 кГц начать резать с таким расчётом, чтобы уже с 2 кГц его подхватил ВЧ. И тогда мы получаем систему типа 25 АС-027 с 10 ГИ-1 на ВЧ… Блин, уже придумали. Потому 25 АС-027 и звучит.
Выводы:
- Поломать можно всё.
- ВСЕ построенные симулятором АЧХ – это АЧХ разделительных фильтров! АЧХ по звуковому давлению = исходная АЧХ + (АЧХ нового фильтра – АЧХ старого фильтра), в децибелах.
- Полярность динамиков – в соответствии с исходными схемами.
- Любая критика принимается как благодарность.
- Необходимо измерить и сравнить АЧХ 20 ГДС-1, 3, 4 (4, 8, 16 Ом) разных годов и заводов.
- Ещё раз копирайт Чалова Дениса: правильно мерять железо вживую, микрофоном. Все разбросы и особенности будут учтены.
- Спасибо всем, кто смог дочитать.
Автор работы: Марков Николай
