Geum.ru

Электрические мощности

Вид материалаДокументы

Содержание


Разделительные фильтры (кроссоверы)
Подобный материал:
1   2   3

Акустические системы на основе нескольких излучателей

Реализация акустических систем с заданными характеристиками оказывается возможной на основе нескольких излучателей. По частотным характеристикам излучателей возможны самые различные их сочетания. Наибольший же практический интерес представляет объединение излучателей, различающихся диапазоном рабочих частот - многополосные АС.

Практически все современные АС представляют собой многополосные акустические системы. Сконструировать один излучатель, который бы одинаково хорошо работал в диапазоне десяти октав, чрезвычайно сложно и дорого. Это объясняется тем, что.

1. Для формирования достаточного давления на низких частотах в громкоговорителях с умеренной площадью излучения необходима большая амплитуда смещения диффузора (до 10 мм и более). Это приводит к тому, что чувствительность головки к высокочастотному сигналу изменяется при смещении подвижной системы низкочастотным сигналом, т.е. возникают интермодуляционные искажения.

2. Для того чтобы уменьшить амплитуду смещения диффузора, увеличивают площадь подвижной части. С увеличением площади диффузора возрастает его деформация на высоких частотах. Это приводит к росту как нелинейных искажений, так и уменьшению эффективной излучающей поверхности, т.е. к линейным искажениям.

3. Катушка низкочастотного громкоговорителя, будучи намотана толстым проводом (для того чтобы выдержать большую мощность), имеет большую длину провода и, следовательно, большую индуктивность. В результате, если громкоговоритель питается от источника напряжения, образуется LR - фильтр низких частот, ограничивающий воспроизводимый диапазон сверху. При питании от источника тока этого не происходит, но на высоких частотах источник тока оказывается практически на холостом ходу.

Многополосное построение АС является способом борьбы с перечисленными проблемами и сводится к раздельному воспроизведению отдельных частотных полос сигнала. Успешное решение этой задачи во многом определяется оптимальным разбиением сигнала на полосы с учетом последующей реализации с при разумной сложности фильтров, предполагаемых к использованию головок громкоговорителей. При этом оказывается возможным построение как активных, так и пассивных акустических систем.


Пассивные акустические системы

При пассивном построении многополосной АС широкополосный усилитель питает несколько головок громкоговорителей, включенных через пассивные LC-разделительные фильтры.

Достоинство -: становится возможным фрактальное деление системы (деление на относительно независимые части): на источник сигнала, усилитель и акустическую систему. Несмотря на то, что технически пассивное построение имеет практически только недостатки, с системной точки зрения, фрактальная разделимость обеспечивает возможность поступательного усовершенствования системы путем совершенствования каждого блока «узкими специалистами», адаптируемость системы к требованиям конкретного потребителя.

Недостатки:
  1. Головка громкоговорителя - нагрузка далеко не линейная, и, когда реактивное устройство - пассивный фильтр - имеет нелинейную нагрузку, сочетание реактивных и нелинейных эффектов значительно усложняет характер нелинейности.
  2. Значительная мощность и требование малых ее потерь делают сложным изготовление одновременно качественного и недорогого фильтра. В частности, в катушках иногда применяют сердечники, что снижает линейность фильтра.
  3. Частотная неравномерность входного сопротивления АС может быть значительной, особенно на частотах раздела полос, что может отрицательно сказаться на работе усилителя.

Для дополнительного снижения интермодуляционных искажений, иногда применяют раздельные провода для передачи сигналов к головкам. Четырехпроводное подключение АС к усилителю. Можно пойти еще дальше и применить раздельные усилители для разных частотных каналов, тогда придем к активному построению АС.

Активные акустические системы

В случае активного построения АС сигнал от источника подается на несколько усилителей, к каждому из которых подключена головка громкоговорителя.

Достоинства такого подхода

1. Каждый усилитель усиливает только часть сигнала, что уменьшает интермодуляционные и гармонические искажения в усилителе. Особенно это значимо для ВЧ-канала, поскольку общая мощность спектральных компонент в этом диапазоне в несколько раз ниже общей мощности сигнала.

2. Те искажения, которые в усилителе все-таки образуются, но не входят в рабочую полосу частот головки данного канала, будут дополнительно подавлены.

3. Открываются возможности дополнительной оптимизации системы усилитель - головка.

Недостаток - активная система с трудом поддается разделению на части для раздельного производства и реализации компонентов. Поэтому активное построение акустических систем нашло применение в основном в профессиональной технике, в бескомпромиссных Hi-End-системах и в автомобильном аудио, где продаваемые компоненты все равно не являются потребительски законченными устройствами.

Разделительные фильтры (кроссоверы)

Необходимой составляющей многополосной АС является фильтр, разделяющий полную частотную полосу сигнала на совокупность сопряженных частотных полос. Такой фильтр называется либо разделительным, либо разветвляющим, либо кроссовером.

Особенности отношений характеристик фильтров, составляющих кроссовер, и должны являться главным предметом внимания при проектировании кроссоверов.

При строгом подходе синтез кроссовера должен выполняться с учетом собственных АЧХ и ФЧХ головок, однако для оценки влияния характеристик собственно кроссовера обычно рассматривают его работу на чисто активную нагрузку.