Кілька років тому радіоаматор А. Журенков запропонував для зниження нижньої межі діапазону відтворюваних гучномовцем частот використовувати здвоєні головки [1]. На жаль, в радіоаматорський практиці цей метод розширення діапазону в бік низьких частот широкого розповсюдження не отримав. І пов'язано це, найімовірніше, з відсутністю доступної методики розрахунку гучномовців зі здвоєними голівками. У статті зроблена спроба заповнити прогалину, що утворився і дати радіоаматорам деякі рекомендації щодо розрахунку гучномовців зі здвоєними голівками.
Відомо, що при розрахунку будь-якого гучномовця виходять звичайно з параметрів використовуваної в ньому головки [2]. Сдваивание головок призводить до зміни тільки одного з цих параметрів - загального еквівалентного обсягу. Так, при здвоюванні головок з еквівалентними обсягами Vэ1 і Vэ2 їх загальний еквівалентний об'єм Vэ= (Vэ1i +Vэ2)/4. Вся методика подальшого розрахунку гучномовців зі здвоєними голівками не відрізняється від розрахунку гучномовців з одинарними головками як для закритого ящика, так і для фазоінвертора [2].
Для точного визначення еквівалентного обсягу головки рекомендують використовувати вимірювальний ящик. Якщо відповідного вимірювального скриньки дістати не вдалося, для визначення еквівалентного об'єму голівки (у літрах) можна скористатися наближеною формулою: Vэ=0,875 *Сг* Dэ4 де Сг - гнучкість коливальної системи головки, см/м, виміряна за методикою. запропонована в [3]; d е - діаметр дифузора без гофра, див.
Знайдене значення Vэ можна використовувати при розрахунку скриньки гучномовця, а після його виготовлення провести більш точні вимірювання.
Кілька слів про ККД гучномовця зі здвоєними голівками. Залежність від параметрів описується виразом [2]: ККД=
,
де с - швидкість звуку, - безрозмірна величина, постійна для даного типу головки і акустичного оформлення. V - заданий обсяг ящика гучномовця.
Наведена формула показує, що платою за зниження нижньої граничної частоти відтвореного динаміком діапазону є зменшення його ККД.
Це, проте, з лишком окупається тим. що при здвоюванні головок зменшуються всі види спотворень відтвореного ними сигналу. Крім причин, на які вказувалося в [1], цьому сприяє ще одна важлива обставина. Справа в тому, що нерівномірність звукового поля всередині ящика гучномовця призводить до сильної нерівномірності його АЧХ. Нерівномірний розподіл звукового тиску всередині ящика може, крім того, стати причиною деформації дифузора (особливо легкого і тонкого) головки, що, в свою чергу, сприяє виникненню нелінійних і інтермодуляціонних спотворень.
У разі використання здвоєних головок всі ці неприємні явища виникають лише на внутрішній голівці, на зовнішньої ж, завдяки демпфирующему дії укладеного між головками повітря, значно послаблюються.
Для усунення джерела цих спотворень частотний спектр коливань, що подаються на внутрішню головку, в залежності від розмірів гучномовця рекомендується обмежити до 100...300 Гц. Послабити шкідливий вплив внутрішніх резонансів скриньки на якість відтворення можна і встановленням між головками або на тильній стороні внутрішньої головки панелей акустичного опору (ПАС). В обох випадках ПАС рекомендується розміщувати в отворах диффузородержателей головок. Слід також мати на увазі, що ПАС знижує добротність головки, а це може виявитися дуже до речі, оскільки в деяких випадках дозволить використовувати підсилювач НЧ без ПОС по струму.
Відомо, що якість звучання гучномовця залежить від рівномірності не тільки АЧХ, але і ФЧХ, Згладжування ФЧХ домагаються як в електричному (шляхом вибору відповідних розділових фільтрів), так і в акустичному трактах (керуючись рекомендаціями, наведеними в [4]).
Певного вирівнювання фаз, випромінюваних головками звукових коливань, можна досягти, наприклад, розташуванням звукових котушок головок в одній площині, перпендикулярній акустичної осі гучномовця. Однак зазначена міра часто виявляється недостатньою, особливо при використанні головок зі значно відрізняються масами рухомих систем і з дифузорами з матеріалів різної щільності. У першому випадку це пояснюється тим, що фазові зрушення, що вносяться головками на середніх і вищих частотах, при інших рівних умовах, тим більше. чим більше маса рухомої системи, а в другому - тим, що фазові зрушення залежать від швидкості поширення звукових хвиль по поверхні дифузора.
Ці обставини змушують висувати вперед низькочастотну голівку по відношенню до середньочастотний, а середньочастотну - по відношенню до високочастотної. Необхідне додаткове зміщення голівок можна знайти експериментально, подавши на вхід підсилювача, з яким працює гучномовець, напруга прямокутної форми частотою 0,7 fр (тут fp - частота розділу) і спостерігаючи перехідний процес сигналу, що знімається з вимірювального мікрофона, встановленого на акустичній осі головок.
Враховуючи викладені вище міркування, здвоєні головки, що працюють в низькочастотному ланці, слід встановлювати, керуючись малюнком. Якщо ж вирішено використовувати здвоєні головки і в середньочастотному ланці, то їх потрібно розташувати дифузорами один до одного, як рекомендовано в [1].
Практичним прикладом застосування здвоєних головок може служити розроблений автором двосмуговий гучномовець, виконаний у вигляді фазоінвертора. В його низькочастотному ланці використовуються здвоєні головки 6ГД-2, а в средневысокочастотном - головка ЗГД-42 (можна і ЗГД-32). Працює він разом з двосмуговим підсилювачем, номінальна вихідна потужність низько - і високочастотного каналів якого 20 і 10 Вт відповідно. Розділовий фільтр (частота розділу 500 Гц) аналогічний наведеному в [4¦. Вихідний опір низькочастотного каналу підсилювача негативне - 1,5 Ом. Номінальний діапазон відтворюваних гучномовцем частот 30... 18000 Гц, нерівномірність АЧХ - не більше 6 дВ.
Корпус гучномовця (700Х400х360 мм) виготовлений з ДСП товщиною 20 мм Передня стінка склеєна з двох листів ДСП, її товщина - 40 мм. Така ж товщина і циліндричної накладки діаметром 300 мм з того ж матеріалу, закріпленої з зовнішньої сторони передньої панелі. Отвір у накладці діаметром 230 мм збігається з отвором у передній панелі під низькочастотні головки.
Одна з них закріплена з внутрішньої сторони передньої панелі, інша з зовнішньої сторони накладки. Головка ЗГД-42 укріплена з зовнішньої сторони передньої панелі над низькочастотним вузлом великою віссю вертикально. З внутрішньої сторони вона прикрита ковпаком, обсяг якого (близько 2 літрів) заповнений ватою. Для збільшення жорсткості скриньки між передньою і задньою, а також між бічними стінками встановлені металеві розпірки. Внутрішні стінки ящика обклеєні повстю товщиною 20 мм
Труба фазоинверсного отвори (встановлена на передній панелі) має внутрішній діаметр 80 і довжину 160 мм. винятком і товщину передньої стінки.
Гучномовець можна виконати і у вигляді закритого ящика. У цьому випадку гладка АЧХ на низьких частотах виходить при нульовому вихідному опорі смугового підсилювача, а нижня межа відтвореного динаміком діапазону частот підвищується до 40 Гц. Якщо в такий гучномовець встановити розділові фільтри з частотою розділу 400...500 Гц, то його можна використовувати практично з будь-яким підсилювачем, що працює на навантаження 4 Ом.
Вірність відтворення музичних програм гучномовця в обох варіантах досить висока.
Література
Автор: Ст. Дзбанів, р. Килимів Володимирська обл; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru