Глава 17.

Громкоговорители.

Полное электрическое сопротивление диффузорных громкоговорителей.

Полное сопротивление Z громкоговорителя (Рис.51) является важным показателем, и определяет нагрузку на оконечный усилительный каскад усилительной установки звука.

Полное сопротивление равно сумме двух сопротивлений:

;

Z_o - собственное сопротивление (Ом).

Z_вн - вносимое сопротивление (Ом).

Величину Z_o можно измерить, не подключая громкоговоритель к звуковому сигналу, или у работающего громкоговорителя остановив движение звуковой катушки.

Сопротивление при низкочастотных колебаниях (НЧ) можно принять как активное сопротивление r катушки, и величина его зависит от длины, диаметра и удельного сопротивления проволоки звуковой катушки.

На СЧ и ВЧ электрических колебаний Z_o определяется по формуле:

Емкостным сопротивлением можно пренебречь.

При движении звуковой катушки в магнитном поле зазора магнитной системе, по закону Ленца, возникает ЭДС = Е, при этом возникающий ток I направлен встречно полезному звуковому сигналу I_з, и проявляет себя как дополнительное вносимое сопротивление Z_вн:

где В - магнитная индукция магнитного поля в зазоре магнитной системы головки громкоговорителя; ℓ - длина проводника звуковой катушки ℓ = nℓ_в = nπd = n2πR; n - число витков звуковой катушки; 2πR - средняя длина одного витка катушки, равная внешней окружности каркаса звуковой катушки; d -внешний диаметр каркаса звуковой катушки; ℓ_в - длина одного витка проводника звуковой катушки; х′ = υ - колебательная скорость звуковой катушки, где х расстояние на которое перемещается катушка. Колебательная скорость определяет частоту колебаний.

Из выражения видно, что Z_вн пропорционально длине проводника а, следовательно, пропорционально индуктивности L а также круговой частоте электрических колебаний ω, тогда можно записать Z_вн = ωL.

При напряжении U и синусоидальном токе I через звуковую катушку c круговой скоростью ω общее сопротивление Z будет определять выражение:

На резонансной частоте ƒ_o колебательная скорость, υ = х′, достигает наибольшего значения, следовательно, на этой частоте будет максимальное вносимое сопротивление. Это видно на графиках (Рис. 52):

Кривая Z = ƒ(ƒ) выражает частотную характеристику полного сопротивления головки громкоговорителя. По этой характеристике можно определить резонансную частоту и номинальное сопротивление Z_ном громкоговорителя. Кроме этого, этот график показывает, что в области НЧ и ВЧ сопротивление Z значительно возрастает. Изменение сопротивления головки громкоговорителя влияет на его акустическую мощность Р_a:

где х' = F/Zm - механический закон, I = U/Z - Электрический закон Ома, F = BℓI - электродинамическая сила.

Из рассмотренного выражения акустической мощности видно, что мощность при увеличении полного сопротивления звуковой катушки уменьшается. Ослабить эту зависимость можно уменьшением выброса на частотной характеристике вносимого сопротивления на НЧ (Рис. 52), и уменьшением роста индуктивного сопротивления в области ВЧ.

Выброс вносимого сопротивления в области НЧ уменьшается фазоинвертором. Он создает дополнительную нагрузку на диффузор, что вызывает уменьшение колебательной скорости х', а, следовательно, и вносимого сопротивления Z_вн.

Рост индуктивного сопротивления устраняется коротко замкнутым «витком» (КЗ-виток), напрессованном на торец керна магнитной системы головки громкоговорителя, представляющим из себя цилиндр из меди (Рис.53). Звуковая катушка и КЗ - виток работают по закону взаимоиндукции. При прохождении тока через звуковую катушку вокруг нее образуется электромагнитное поле силовые линии которого пронизывают КЗ- виток и вызывают в нем появление тока. В результате вокруг КЗ - витка возникает свое электромагнитное поле, силовые линии которого направлены навстречу силовым линиям электромагнитного поля звуковой катушки. В результате индуктивное сопротивление X_L=2πƒL уменьшается.