1.3.2. Головки громкоговорителей

Головкой громкоговорителя, или динамиком, называется элек­троакустическое устройство, преобразующее электрические сиг­налы звуковой частоты в колебания воздуха.

Электроакустические параметры. К важнейшим параметрам, ха­рактеризующим функциональные свойства динамиков, относятся: полное электрическое сопротивление, коэффициент нелинейных искажений, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), номи­нальный диапазон частот, выходная мощность и чувствительность.

Полное электрическое сопротивление головки громкоговорите­ля — это сопротивление переменному току при частоте 1000 Гц, измеренное на зажимах головки. Иногда полное электрическое сопротивление называют импедансом.

Коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник) представляет собой отношение (в процентах) суммарного звуко­вого давления новых гармоник ко всему звуковому давлению, раз­виваемому головкой громкоговорителя. Нелинейные искажения обусловлены появлением в выходном сигнале аппарата частот (но­вых гармоник), отсутствовавших во входном сигнале.Искажения до 2 % слушателем не ощущаются, до 6 % практически незамет­ны, до 8 % становятся заметными.

Амплитудно-частотная характеристика выражает зависимость звукового давления от частоты подводимого сигнала и обычно выражается графически. Одним из качественных показателей амп­литудно-частотной характеристики является ее неравномерность, выражающаяся в децибелах и представляющая собой соотноше­ние максимального и минимального звукового давления в задан­ном диапазоне частот.

Номинальный диапазон частот — полоса воспроизводимых зву­ковых частот, в пределах которой неравномерность АЧХ не превы­шает заданной величины. Чем ближе диапазон воспроизводимых частот к полосе 20...20000 Гц, тем выше естественность и вер­ность звучания. Если этот диапазон шире, чем 30... 15000 Гц, то воспроизведение музыкальных произведений считается отличным, если не уже 50... 10000 Гц — хорошим, если не уже 100...6000 Гц — удовлетворительным.

Следует учитывать, при какой неравномерности АЧХ задается номинальный диапазон частот. Если неравномерность АЧХ 2... 3 дБ, то сигналы на всех частотах в пределах этого диапазона будут про­слушиваться нормально, если же неравномерность 15... 16 дБ, то крайние частоты не будут прослушиваться.

Номинальная мощность (иногда называемая музыкальной мощ­ностью) — наибольшая электрическая мощность, при которой излучатель воспроизводит звук без превышения заданного коэф­фициента нелинейных искажений. Выходная мощность измеряет­ся в ваттах (Вт) или в вольт-амперах (В-А). Считается, что 1 Вт выходной мощности громкоговорителя достаточен для нормаль­ного озвучивания помещения площадью 10 м². Большой запас но­минальной мощности позволяет воспроизводить сигнал при по­ниженной громкости, но с меньшими искажениями. Неудивитель­но поэтому, что многие любители музыки приобретают колонки мощностью 30...50 Вт и более. Обычно номинальную мощность зарубежной аппаратуры обозначают аббревиатурой DIN — это выходная мощность при коэффициенте нелинейных искажений, равном 1 %.

Максимальная мощность — это мощность, при которой головка громкоговорителя может работать, но без каких-либо гарантий хорошего качества звучания. По ОСТ 4.383.001—85 «Головки гром­коговорителей динамические. Общие технические условия» основ­ным параметром принята не номинальная, а максимальная мощ­ность головок. Она же указывается и в обозначении модели. Обычно этот показатель характеризует не громкость звучания, а кратко­временно допустимую перегрузку головки громкоговорителя.

Различают максимальную выходную мощность, обозначаемую аббревиатурой RMS — выходная мощность при коэффициенте не­линейных искажений — и обозначаемую аббревиатурой РМРО — пиковую суммарную мощность, т. е. максимальную мощность без учета коэффициента нелинейных искажений, которую может крат­ковременно выдержать головка громкоговорителя. Она может дос­тигать предельно высоких величин (до 1000 Вт).

Частота основного резонанса — частота собственных колеба­ний механической системы головки. Она обычно определяет пре­дел колебаний на низкой частоте.

Маркировка головок. Наименование головок состоит из цифр и букв: первые цифры указывают их паспортную (максимальную) электрическую мощность в ваттах; буквы ГД — головка динами­ческая; далее следует буква, соответствующая виду головки: Н — низкочастотная, С — среднечастотная, В — высокочастотная, Ш — широкополосная; последующие цифры обозначают порядковый номер разработки головки. Затем могут быть указаны номиналь­ное электрическое сопротивление и частота основного резонанса. Например, наименование ЗГДШ-2-8-140 расшифровывается так: головка динамическая широкополосная с излучаемой мощнос­тью 3 Вт, порядковый номер разработки 2, входное сопротивле­ние 8 Ом, частота основного резонанса 140 Гц. Резонансная час­тота указывает, что нижней границей басов для этого динамика является звуковая частота 140 Гц.

Классификация головок. Головки громкоговорителей класси­фицируются: по виду преобразователя электрических колебаний в звуковые сигналы; ширине диапазона воспроизводимых звуковых частот; номинальной мощности излучения и др.

По виду преобразователя головки громкоговорителей делятся на электродинамические, электростатические, пьезоэлектрические и изодинамические.

Принцип работы динамических, электростатических и пьезо­электрических головок рассмотрен в подразд. 1.1.

Изодинамические излучатели выполнены в виде тонкопленоч­ной системы проводников, расположенных на тонкой диэлектри­ческой мембране, находящейся в поле плоского магнита. Такие излучатели, например 10ГИ-1, способны воспроизводить колеба­ния с частотой 2... 50 кГц. Промышленность выпускает изодина- мический высокочастотный громкоговоритель с диапазоном вос­производимых частот 2...30 кГц.

В бытовой радиоэлектронной аппаратуре нашли применение в основном электродинамические головки (динамики).

В зависимости от ширины диапазона воспроизводимых звуко­вых частот головки громкоговорителей подразделяют на широко­полосные, низко-, средне- и высокочастотные.

Широкополосные головки обычно встраиваются в портатив­ную радиоаппаратуру и телевизоры. Они используются для вос­произведения всего спектра звуковых частот. Нижняя частота ра­бочего диапазона широкополосных головок составляет 63... 315 Гц, а верхняя — 5... 12,5 кГц.

Создать один динамик с более широким звуковым диапазоном частот практически очень сложно. Для воспроизведения низких частот необходимы массивные диффузоры больших размеров. Вы­сокие частоты лучше воспроизводят диффузоры небольших раз­меров — «пищалки», твитеры.

Диаметр низкочастотных головок от 150 до 300 мм. Среднечас- тотные динамики отличаются от низкочастотных лишь размерами. Они имеют диффузор диаметром от 40 до 120 мм.

Диаметр диффузора или излучающей мембраны высокочастот­ных динамиков «пищалок» лежит в пределах 10...50 мм. Особен­ностью высокочастотных динамиков является высокая направлен­ность излучения, или малый угол рассеивания, находящийся в пределах 15... 30° относительно центральной оси, что позволяет рас­ширить стереофоническую базу малогабаритной радиоаппаратуры.

По номинальной мощности головки располагаются в ряд (по ГОСТ 9010 - 78): 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2 и т.д. до 100 Вт.