Для начала посмотрим АЧХ полосовых фильтров и приблизительную суммарную АЧХ фильтров (по напряжению) родной схемы 35 АС-108 “Амфитон”:
^Нажмите для увеличения^
Достаточно стандартная картина с завышенным уровнем СЧ, которую усугубит баффл-эффект (+1,5…2 дБ на отрезке 400…1000 Гц). Заметьте, что на частотах раздела 700 и 4000 Гц (по напряжению, не по звуковому давлению) добавка уровня – максимальных +6 дБ, словно фильтр изначально разрабатывали в программе типа Мультисима :-).
А теперь… «Убедительно рекомендуем убрать ВАШИХ детей от НАШИХ голубых экранов…» (С)
Картинка для рисунка 4 из статьи:
^Нажмите для увеличения^
Есть от чего измениться звучанию! Добавляем влияние баффл-эффекта и получаем двугорбого верблюда с максимумами на 400 и 5000 Гц. СЧ динамик работает от частоты резонанса в боксе (~220 Гц) без фильтрации оной, в традициях автора.
Ладно. Переходим к анализу абстрактной АС, у которой все динамики по 8 Ом. Для удобства изменим чувствительности НЧ и ВЧ динамиков так, чтобы не трогать номиналы делителей. Картинка, соответствующая рисунку 5:
^Нажмите для увеличения^
В основных чертах напоминает предыдущий рисунок. Объединяем реактивные элементы НЧ и СЧ звеньев, получаем схему рис.6 и результат от Мультисима:
^Нажмите для увеличения^
Фильтры НЧ и СЧ полос из чебышёвских второго порядка стали мягче первого. Ничего не изменилось? Объединяем реактивные элементы СЧ и ВЧ звеньев, получаем рис.7 и соответствующий ему результат (суммарная – фиолетовая кривая):
^Нажмите для увеличения^
Опять ничего не поменялось?
Хотя АС у нас абстрактная, схемы замещения подставлены реальные от 75ГДН-1-8 и 20ГДС-1-8. Индуктивность звуковой катушки у первой очень значительна, она вносит большой сдвиг фазы тока, протекающего через неё. Потому посмотрим ФЧХ токов в НЧ и в СЧ динамиках:
^Нажмите для увеличения^
Разница фаз стабильно 120° от 300 до 900 Гц, следовательно, на нижнем разделе и рядом добавка будет до +4 дБ (примерно – оранжевая точечная кривая на предыдущем рисунке).
Вот для получения последней очччень неплохой суммарной АЧХ фильтров и затевался весь сыр-бор. Для этого автору пришлось скрыть тот факт, что схемы на рис.5, рис.6 и рис.7 работают совершенно по-разному, и ни о каком «дружественном поглощении» одной части схемы другой частью говорить не приходится. Это вообще различные схемы.
Что мы имеем хорошего от схемы на рис.7, кроме отличной АЧХ? Отличные ФЧХ полос и ЧХ сопротивления АС в целом, и всего две катушки на три полосы фильтра. Неплохо! А что тогда не так?
Пока АС абстрактная – ничего. Можно хоть патент получать. Но, как только переходим к практике, схему приходится списывать со счетов. Поясню почему.
Первое. Полоса СЧ звена по уровню -3 дБ (относительно уровня на частоте 2 кГц, центр полосы) составляет 400…8000 Гц, а по уровню -6 дБ – соответственно 150…15000 Гц. Найдите мне СЧ динамик, имеющий в таком диапазоне ровную АЧХ.
Второе. Из-за особенностей схемы СЧ динамик будет вынужден работать на частоте своего механического резонанса, что резко увеличивает все виды искажений на ровном месте. Происходит это потому, что крутизна ската СЧ фильтра в сторону НЧ меньше, чем 6 дБ/октаву, он слабее первого порядка. Та же проблема в ВЧ звене частично решена присутствием конденсатора С5 на рис.7.
Третье. Поскольку большинство СЧ динамиков выше 8 кГц излучают слабо, уровень ВЧ получается заниженным (что уже отмечали любители, повторявшие конструкции на последовательных фильтрах). А попытка выровнять ВЧ полку или увеличить отдачу на ВЧ (в рамках последовательного фильтра) оборачивается недопустимо малым затуханием на частоте резонанса (2…3 кГц) обычных ВЧ динамиков (см. Второе). По-нашему, нужен ВЧ динамик с очень низкой резонансной частотой.
Четвёртое. При попытке внедрения в схему НЧ динамика на 4 Ом первая и вторая проблемы усугубляются, а изменения номиналов не помогают.
Пятое, и очень важное. Изменить частоты раздела или откорректировать АЧХ одной полосы так, чтобы не испортить соседнюю – просто нереально, даже имея в распоряжении симулятор. А для живых динамиков это необходимо.
Шестое. Рассчитать и на ходу подстроить схему параллельного фильтра первого порядка (с реальными динамиками) – раз в 10 проще. А характеристики последнего – такие же или лучше, в сравнении со схемой на рис.7 (за исключением ВЧ звена, где проблема с подавлением резонансной частоты ВЧ головки будет та же).
Общий вывод. Полученная красивая компактная схема с отличными (на первый взгляд) характеристиками, изображённая на рис.7, практического интереса не представляет. Переходные схемы (рис.4 – рис.6) также малопригодны для практического применения, поскольку содержат в себе хотя бы одну из перечисленных выше (№№1, 2, 4, 5) проблем.
Автор: Николай
