7.10.2. Многополосные
Теоретически на количество полос АС ограничений нет. Чаще всего можно встретить трех и пятиполосные конструкции. Такие системы предоставляют большую гибкость в создании для каждой из головок оптимального режима нагрузки по мощности и частотному диапазону. Но одновременно возникают несколько проблем:
Рис. 7.14. Примерный вид многополосных АС
большие габариты (сложнее обеспечить достаточную для отсутствия резонансов прочность, проблемы с дифракцией);
более сложные кроссоверы;
несколько областей совместного действия головок;
необходимость выравнивания звукового давления головок в частотных полосах.
7.11. Фильтры и корректирующие цепи
Основная функция разделительных фильтров в АС - создание оптимальных условий для работы головок в частотных полосах и устранение недостатков головок за их пределами. Однако влияние кроссоверов на многие характеристики АС трудно переоценить. Достаточно упомянуть, что от них зависит:
равномерность характеристик направленности в области совместного действия головок, на которую влияют ФЧХ кроссовера и физическое расстояние между головками (вывод № 1 - располагать головки возможно ближе друг к другу, вывод № 2 - располагать их в вертикальной плоскости для получения более равномерной АЧХ в горизонтальной плоскости.);
ослабление пиков и провалов на АЧХ АС;
обеспечение допустимой входной электрической мощности СЧ и ВЧ головок, ограниченной максимальным смещением подвижной системы (теоретически рекомендуется крутизна спада фильтра для ВЧ головки не менее 12 дБ/октаву), а также снижение искажений, вызываемых эффектом Доплера (при излучении колебаний звуковой частоты электроакустические преобразователи (в том числе и динамические головки) вносят в сигнал различного рода искажения, среди которых не последнее место занимают интермодуляционные. Такого рода искажения вызывают как амплитудную, так и фазочастотную модуляцию полезного сигнала. Амплитудная модуляция связана с нелинейностью механических характеристик подвижной системы и нелинейностью электромагнитных параметров. Фазочастотные искажения связывают с эффектом Доплера - изменением частоты излучения источника, движущегося с некоторой скоростью относительно неподвижного приемника колебаний (помните школьный пример с мчащимся мимо гудящим паровозом?). Применительно к динамическим головкам это явление можно объяснить тем, что в процессе излучения низкочастотных колебаний амплитуда смещения диффузора максимальна. Таким образом, его поверхность, излучающая и на более высоких частотах, приближается и удаляется от слушателя. Высокочастотные колебания оказываются промодулированы низкочастотными составляющими. Нормы на допустимый коэффициент искажений такого рода пока не приняты).
Рис. 7.15. Примерный вид кроссовера АС.
Одним из главных условий работы пассивного фильтра является постоянство сопротивления нагрузки. Только при этом условии он способен обеспечить заданную АЧХ и ФЧХ.
7.12. Переходная и импульсная характеристики. Искажения.
Переходная и импульсная характеристики (ПХ, ИХ) АС являются, возможно, одними из самых важных. Для других частей звуковоспроизводящего тракта (например, для всех видов линейных усилителей, в какой бы части тракта они не применялись, - предварительных, мощности, устройствах звукозаписи, СD-плейерах и т. д.) параметры этих характеристик измерялись давно. В отношении АС такие измерения стали нормой сравнительно недавно. Что же они могут сказать о характеристиках АС? При правильной интерпретации переходной и импульсной характеристик можно узнать:
о синхронности работы головок;
о порядке применяемых разделительных фильтров;
о степени задержки (накопления) энергии в разделительных цепях;
о линейности частотной и фазовой характеристик; – о наличии или отсутствии задержанных резонансов.
По импульсной характеристике можно рассчитать АЧХ и ФЧХ АС. Такую возможность предоставляют практически все измерительные системы, применяющие цифровую обработку сигналов.
Как было показано выше, существует множество вариантов формирования переходной характеристики АС. Для закрытых систем она зависит от добротности головки в акустическом оформлении (Qtc). Для систем с фазоинвертором - от типа аппроксимации, выбранного для конкретной головки. Здесь уместно провести аналогию с теорией усилителей, охваченных обратной связью, из которой известно, что переходная характеристика содержит очень много информации о свойствах устройства как во временной, так и в частотной областях. По наклону фронта можно оценить скорость нарастания выходного сигнала, по выбросам - запас устойчивости, по колебаниям на вершине импульса - время установления.
Переходными искажениями называют появление "посторонних" составляющих во вторичном сигнале, обусловленных свободными колебаниями в звеньях тракта. Частоты этих колебаний могут не совпадать с частотами составляющих входного сигнала. Как и при нелинейных искажениях, появляются комбинационные частоты. Эти искажения возникают при изменении режима работы тракта, при изменении амплитуды входного сигнала, а также вследствие инерционности устройств обработки информации. Слуховое ощущение этих искажений сходно с ощущением нелинейных искажений.
К параметрическим искажениям относятся автопараметрический резонанс и детонация. Первый вид искажений наблюдается в громкоговорителях, второй - в системах записи звука. Автопараметрический резонанс выражается в появлении колебаний с частотами, кратными дробной величине частоты основного колебания. Характер этих искажений сходен со звучанием нелинейных искажений на низких частотах. Детонация сигнала выражается в изменении частоты вторичного сигнала по отношению к частоте первичного. Эти искажения прослушиваются и виде "плавания" частоты сигнала, а при быстрых изменениях - в виде хрипов и дребезжания.