 | Пассивные фильтры для акустических систем |
|
|
|
Немного о недостатках активной акустики.
Акустические системы с активными фильтрами, описанные в соседней ветке, как и все активные АС, имеют существенный недостаток: они могут использоваться только с тем усилителем и активными фильтрами, для которых они сконструированы.
Как выяснилось в процессе эксплуатации, это не единственный недостаток активных АС. Не считая очевидных: четыре канала усилителя, четыре акустических кабеля, есть и другие. Отсутствие пассивных фильтров перед динамиками способствует тому, что низкочастотный фон слышен в ВЧ динамике, а шумы слышны в НЧ динамике – чего в пассивной акустике быть не может. Тот же эффект происходит и с искажениями. Если подключить в качестве НЧ звена усилитель, имеющий даже не высокий уровень гармонических искажений, то все эти искажения идут прямо на НЧ динамик без ослабления, как если бы это было в случае с пассивными фильтрами. В результате создается ощущение, что НЧ полоса частично перекрывает ВЧ полосу. Создание каких-либо оттенков звучания, наклона на АЧХ, подъема или провала ("английский звук") при помощи активных фильтров связано с увеличением числа усилительных каскадов. Характер различий звучания динамиков при работе с пассивными фильтрами и напрямую от усилителя наводит меня на мысль о том, что динамики (особенно высокочастотные) разрабатываются в расчете на применение источника сигнала с ненулевым выходным сопротивлением. Требования к операционным усилителям для использования в активных фильтрах достаточно высоки. В результате: звучание самих динамиков, акустических кабелей, усилителей мощности, операционных усилителей, а так же собранных на них фильтров со своей АЧХ, звучание пассивных компонентов фильтров (особенно конденсаторов) превращает активную акустику в трудно настраиваемую систему. Особенный смысл создания активных АС имеет тогда, когда имеющиеся динамики не выше среднего уровня качества, усилители мощности на ИМС, и все это расположено в самой акустической системе, а частота раздела выбрана выше 5 кГц. Особенно подходит эта схема для применения в студийных мониторах.
Пассивные фильтры.
Собственно сам расчет фильтров носит приблизительный характер и может быть произведен в любой программе.
Использование в программах симулирования электронных схем достаточно точных электромеханических моделей динамиков ни к чему, кроме пустой траты времени, не приводит.
Итак, здесь можно пойти двумя путями изготовления фильтров: рассчитать фильтры и изготовить катушки и собрать батареи из конденсаторов. Проще рассчитывать, но много затрат труда на изготовление катушек из провода, качество которого – какое попадется. Но если аккуратно мотать катушки виток к витку, то точность изготовления получается высокой. А вот батареи конденсаторов должны быть составлены обязательно из однотипных конденсаторов.
Второй путь – использование стандартных катушек заводского изготовления фирм MUNDORF или VISATON (у последней меньше выбор номиналов и максимальный диаметр провода намотки 1,3 мм). Здесь придется потратить больше времени на расчеты и на точность настройки путем подбора некоторых компонентов.
В первом и третьем рассмотренных фильтрах – первый путь, во втором фильтре – второй путь.
В первом рассматриваемом фильтре (рис.1), для динамиков:
ВЧ: SEAS H1189 27TDFC, резонансная частота 550 Гц, мягкий купол с охлаждением катушки ферромагнитной жидкостью, чувствительность 91 дБ, мощность 90 ватт при работе с фильтром 2 порядка с частоты 3500 Гц, стоимость 38 евро/шт.
НЧ: SEAS H548 P17RCY/P, резонансная частота 36 Гц, мощность 75 Ватт, пиковая 250 ватт, чувствительность 91 дБ, полипропиленовый диффузор, стоимость 62 евро/шт.
Эта пара динамиков позволила создать акустику с чувствительностью около 91 дБ – достаточно высокий уровень громкости обеспечивался даже с гибридным лампово-полупроводниковым усилителем мощностью около 25 ватт. При этом на высоких частотах звук имеет отчетливый, даже чуть суховатый характер (поэтому выбраны проходные конденсаторы VISATON MKP, имеющие мягкий характер звучания), а выбранный 3 порядок фильтра позволяет сохранить чистое неискаженное звучание даже на экстремальных уровнях громкости (АС испытывалась на мощности более 90 ватт). На низких частотах звучание имеет быстрый, рельефный характер, чему способствует легкий диффузор весом всего в 10 грамм. Соотношение параметров динамика позволило создать очень басистую АС в корпусе объемом около 12 литров (физический) и настройкой фазоинвертора 57 Гц.
Частота раздела фильтров выбрана около 4 кГц (верхняя граница рекомендуемого фирмой SEAS диапазона для этого динамика), так как НЧ динамик работает до столь высокой частоты без искажений – проверено. Плавный, без выбросов, скат АЧХ низкочастотного динамика в сторону высоких частот позволил обойтись фильтром первого порядка в НЧ звене фильтра. Высокая частота раздела позволяет легче согласовать динамики, без ювелирной подстройки фильтров.
При использовании данного комплекта динамиков оказалось предпочтительным использование проходных конденсаторов в ВЧ звене фильтра VISATON MKP, как более мягко звучащих (но менее отчетливо, но в данном случае это не слышно). В случае использования других типов элементов потребуется некоторая перестройка фильтров.
Для любителей более мягкого и ровного звучания на ВЧ (но менее живого и естественного) в эту схему фильтров можно добавить цепь Цобеля параллельно ВЧ динамику из резистора 6,2 Ом типа МЛТ-2 и конденсатора 1,2 мкФ типа MKP, исключив из схемы два последовательно включенных резистора по 18 Ом около ВЧ динамика.
Второй фильтр (рис.2) для следующих динамиков:
ВЧ: Scan-Speak D2905/9500, резонансная частота 550 Гц, шелковый купол, охлаждение катушки ферромагнитной жидкостью, мощность 150 ватт (при использовании ФВЧ 2 порядка на 2500Гц), стоимость 122 евро/шт.
НЧ: SEAS H648 G17REX/P, углеволоконный диффузор, чувствительность 88,5 дБ, мощность 100 ватт, стоимость 82 евро/шт.
Акустика на этой паре динамиков имеет более чистый характер звучания на ВЧ и НЧ, звуковой образ на ВЧ точный и воздушный, но без заострения внимания на микродеталях музыки. Диффузор НЧ тяжелый – 16 грамм, и жесткий. Поэтому его звучание очень схоже с динамиками с диффузорами 200 и более миллиметров – оно глубокое и чистое, но чистоту эту можно обнаружить тогда, когда знаешь где искать - это кристально чистый диапазон от 300 до 1000 Гц.
Данная схема фильтра примечательна тем, что все компоненты фильтра – стандартные, без затрат труда и времени можно сделать фильтры за 15 минут. Но сделано это не в ущерб качеству, без каких- либо компромиссов. Динамики, как и большинство компонентов фильтра: конденсаторы M-CAP, катушки с воздушным сердечником MUNDORF, металлопленочные резисторы типа RM MR10 есть в Аркаде (http://www.arkada.com). Конденсаторы VISATON MKP – в AV-центре (http://www.avc.ru) . В НЧ звене можно также использовать конденсаторы MUNDORF, но это чуть дороже и они имеют большие габариты (если это существенно),
так как MUNDORF для уменьшения индуктивности имеют аксиальную конструкцию. Резисторы – обязательно металлопленочные, можно (из экономии?) собрать из параллельных МЛТ-2. В ВЧ звене проходной конденсатор должен быть обязательно MCAP MUNDORF с их точным детальным звучанием, так как мутность VISATON MKP на этом ВЧ динамике слышна, а их мягкость звучания здесь не требуется для динамика Scan-Speak D2905/9500.
Третий фильтр для динамиков:
ВЧ: SEAS H1189 27TDFC, выше описанный,
НЧ: SEAS H602 P17REX/P, полипропиленовый диффузор, мощность 100 ватт, чувствительность 89 дБ.
Этот фильтр представляет собой модификацию первого из вышеописанных мною фильтров, только для другого НЧ динамика. Этот динамик мощнее, он имеет меньшую чувствительность, и, хотя у него так же полипропиленовый диффузор, но уже имеющий вес 14,5 грамм, а его звучание ближе к H648, чем к H548.
Корпуса АС второго и третьего вариантов имеют внутренний объем около 10 литров, щелевой фазоинвертор с выходом на заднюю панель рассчитан на частоту 44 Гц.
При расчете щелевого фазоинвертора следует учесть, что при равной длине с цилиндрическим, его настройка получится ниже по частоте на 14% (проверено экспериментально, АС стояла на тумбочке).
