2.5.1 Параметры, используемые только для нч-динамиков

Mms (Moving mass) – масса подвижной системы динамика.

Xmax (Excursion) – максимальное смещение подвижной системы в одну сторону от положения равновесия.

У НЧ-излучателей значение параметра находится в пределах 10…20 мм. НЧ-излучатели с меньшим Xmax обычно обладают высокой резонасной частотой и имеют жесткий подвес.

Vas (Equivalent volume) – эквивалентный объем.

Этот параметр учитывает жесткость подвеса диффузора и выражается в литрах. Подвес диффузора имеет такую же жесткость, какую имеет воздух в емкости объема Vas.

Физический смысл Vas можно представить следующим образом: если на диффузор динамика положить груз, то смещение подвижной системы будет равно смещению поршня в цилиндре диаметром Р-dia и объемом Vas.

3 Типы акустического оформления

Для предотвращения акустического короткого замыкания (АКЗ) используют различные типы акустического оформления НЧ-излучателей.

Акустическое короткое замыкание (АКЗ) – явление, при котором волна, возбуждаемая задней частью диффузора, складывается с волной, возбуждаемой передней частью диффузора, и гасит ее.

Акустическое оформление – короб, в который помещается динамическая головка. Различают: закрытый ящик (ЗЯ), ящик с фазоинвертором (ФИ), банд-пасс (полосовой излучатель), открытый ящик (ОЯ), панель акустического оформления. Последние два типа используются при высококачественном звуковоспроизведении и фактически представляют собой негерметичный ящик.

3.1 Закрытый ящик (ЗЯ, closed box)

Назначение ящика – просто изолировать заднюю часть диффузора от передней для предотвращения АКЗ.

Этот тип акустического оформления менее других критичен к отклонениям параметров динамика от номинальных, и является наиболее простым в расчете, так как оперируют только одним параметром – объемом ящика.

Воздух, содержащийся в ящике, обладает определен-ной упругостью, которая добавляется к упругости подвеса динамика, увеличивает его добротность и резонансную частоту.

Ниже приведены типичные характеристики колонки, выполненной в оформлении ЗЯ объемом 20 л с динамиком Kenwood KFC-HQW300: АЧХ, ФЧХ, характеристика импеданса, групповая задержка.

АЧХ – главный по значимости график, который показывает интенсивность звука в зависимости от частоты подаваемого сигнала. Как видно из графика АЧХ, частота среза на уровне минус 3 дБ составляет 60 Гц, т.е. начиная именно с этой частоты колонка уверенно воспроизводит звук. При проектировании АС стремятся расширять АЧХ в область низких и высоких частот и добиваться ее равномерности. В идеальном случае АЧХ должны представлять ровную горизонтальную линию.

ФЧХ показывает, насколько отличается фаза колебания диффузора (как и возбуждающей им волны) от фазы подаваемого на динамик сигнала. В области ВЧ и СЧ фазовый сдвиг влияет на естественность восприятия звука. Фазовый сдвиг на приведенном графике во всем диапазоне частот составляет 180^о, но в рабочем диапазоне (60 … 2000 Гц) – только 100^о. В идеальном случае ФЧХ, как и АЧХ, должна представлять ровную горизонтальную линию.

Время групповой задержки показывает, насколько снятый с колонки звуковой сигнал отстает во времени от поданного на нее электрического сигнала. Хотя считается, что задержка не воспринимается на слух, все же большое время запаздывания влияет на динамичность звучания, делая звук размытым и вялым. На приведенном графике время групповой задержки равно 4 мс.

Характеристика импеданса используется при настройке АС после сборки. По графику импеданса можно качественно судить об амплитуде колебания диффузора. Чем импеданс выше, тем больше амплитуда. Пик на данной характеристике вызван резонансом колебательной системы, образованной динамической головкой и ящиком. Начиная с некоторой частоты, при ее увеличении растет и импеданс динамика. Это связано с тем, что звуковая катушка обладает определенной индуктивностью, поэтому с ростом частоты электрической сопротивление катушки также увеличивается

Объем ящика необходимо подбирать к параметрам динамической головки для обеспечения оптимального режима ее работы.

Оптимальный (согласованный) режим работы динамической головки – режим работы, при котором обеспечиваются наилучшие показатели качества звучания АС и условия работы динамической головки.

Как правило, оптимальный режим выбирается из равномерности и ширина АЧХ. Когда динамик работает в оптимальном режиме, говорят, что он согласован с акустическим оформлением. Ниже приведены основные характеристики головки АС при согласованном и несогласованном режиме работы. Толстая линия – оптимальный объем, толстая пунктирная – меньше оптимального, тонкая пунктирная – больше оптимального.

Анализ графиков показывает, что при увеличении объема ящика АЧХ начинает спадать раньше, чем в оптимальном объёме. Кроме того, увеличивается и время групповой задержки. Можно также видеть, что импеданс при резонансе увеличивается, что свидетельствует об увеличении амплитуды колебания диффузора. Так и должно быть, ведь компрессия воздуха внутри ящика уменьшается. Подобный режим работы динамика называется разгруженным.

Разгруженный режим работы динамической головки – режим при котором компрессия воздуха внутри ящика оказывается недостаточной, и амплитуда колебаний диффузора даже при небольшой подводимой мощности может быть опасной для подвеса или звуковой катушки.

Разгруженный режим работы динамика характерен небольшим подъемом АЧХ ниже частоты резонанса, но спадом на частотах выше резонансной. Вреда от этого больше, чем пользы. Во-первых, хоть подъем и есть, но он ощутим там, где уровень громкости составляет минус 12 дБ, на общем фоне разница не заметна, однако повышается вероятность повреждения подвеса диффузора или катушки из-за большого перемещения подвижной системы. Во вторых, при больших перемещениях диффузора увеличиваются гармонические и интермодуляционные искажения. Естественно, качество звука при этом ухудшается.

Интермодуляционные искажения -

При уменьшении объема ящика АЧХ сужается и приобретает нелинейность («горб»). Если увеличение объема ящика кардинальных изменений в звуке не вызывает, то уменьшение существенно портит, придавая звучанию оттенки звука «из бочки».

Многие производители АС стремятся сделать колонки маленькими и мощными, корректирую АЧХ различными фильтрами, но природу не обмануть, и платой за малый объем часто является низкое качество звучания или преждевременный выход динамика из стороя (наиболее частая поломка – перегорание звуковой катушки).

Что касается оптимального режима работы АС, то он также далек от идеала, так как минимум половина мощности, которую излучает диффузор, рассеивается внутри ящика, то есть КПД колонки падает практически вдвое. А если учеть, что КПД динамика и так составляет порядка 1%, становится очень грустно. Такого недостатка лишены фазоинверсные типы акустического оформления.