Как уменьшить сопротивление динамика

Изменение омности динамиков

Изменение омности в динамиках может потребоваться в нескольких случаях, если усилитель рассчитан на большое сопротивление или наоборот. понижать и повышать сопротивление нагрузки можно несколькими способами также можно использовать трансформатор или перемотку катушек, но эти методы не всегда уместны. два самых распространенных способа добиться нужной омности – это параллельное и последовательное подключение.

Последовательное соединение динамиков

Если мощность акустической системы больше мощности усилителя, то здесь необходимо повысить сопротивление. Для уменьшения мощности и изменения омности используют последовательное соединение колонок. Их фазируют следующим образом: производят подключения плюса одного динамика к минусу другого. В итоге получается уменьшенная мощность системы и увеличенное сопротивление. При последовательном соединении нельзя использовать колонки с разным сопротивлением, так как будет разная громкость.

Параллельное соединение динамиков

В случае параллельного соединения акустической системы на выходе пропорционально количеству динамиков возрастает мощность, и сопротивление нагрузки снижается. Количество громкоговорителей будет зависеть от характеристик усилителя (в большинстве случаев легко справляются с нагрузкой в 2 Ома) и мощности колонок. Есть аппаратура, которая будет справляться с нагрузкой и в 0,5 Ома. Если брать разнообразие колонок, то мощность может варьироваться от 10-100 Ватт.

Также существует последовательно-параллельное соединение, этот способ зачастую применяется для увеличения количества динамиков в автомобиле, происходит увеличение суммарной мощности акустической системы, а сопротивление нагрузке остается на допустимом уровне. Здесь на один канал усиления можно устанавливать несколько колонок, в допустимых пределах сопротивления нагрузки.

При соединении динамиков в любой последовательности всегда нужно учитывать минимальную нагрузку усилителя. Практически вся аппаратура справляется с нагрузкой в 2 Ома.

Источник

О коррекции добротности динамических головок

Добротность динамической головки влияет на её импульсные характеристики. Особенно это существенно для низкочастотных головок, работающих с заходом в область механического резонанса – прежде всего, сабвуферных. Акустическим оформлением можно воздействовать на добротность громкоговорителя, но лишь в сторону повышения. Пропорционально растёт при этом и частота механического резонанса, поэтому конструкторам сабвуферов приходится ориентироваться на низкодобротные головки с низкой частотой резонанса.

Дополнительные возможности коррекции появляются в случае использования двухобмоточных головок. Вопреки устоявшемуся мнению их добротность не зависит от схемы соединения обмоток – при параллельном соединении BL уменьшается вдвое, но вдвое растёт и ток, отдаваемый усилителем в нагрузку, поэтому «мощность» привода остаётся постоянной. Это подтверждается результатами измерений в редакционной лаборатории.

Если использовать только одну обмотку, электрическая добротность головки возрастает вдвое. Поскольку у современных головок полная добротность определяется в основном электрической составляющей, она также вырастет почти в два раза.

А что делать с «холостой» обмоткой, оставшейся не у дел (Гусары, молчать!)? Для неё тоже есть работа. При перемещении звуковой катушки в магнитном зазоре в этой обмотке наводится ЭДС, то есть она становится генератором напряжения. Безусловно, некоторая часть напряжения будет трансформирована от рабочей обмотки, но из-за малой индуктивности обмоток эффективность этого «трансформатора» на частотах ниже 100 Гц будет близка к нулю. Поэтому будем считать, что «холостая» обмотка – «чистый» генератор.

Если к этому «генератору» подключить нагрузочное сопротивление, то протекающий по обмотке ток будет создавать торможение – то есть демпфировать перемещение диффузора. Осталось выяснить, насколько эффективен этот метод.

В эксперименте приняла участие головка Audison Prima с F_S = 32,7 Гц и R_E = 3,2 Ом, а также древний проволочный реостат изрядной мощности. Результаты измерений – в таблице.

При уменьшении сопротивления шунта, вплоть до короткого замыкания «холостой» обмотки, механическая добротность снижается в 2,6 раза. Электрическая, правда, при этом растёт – но всего в 1,8 раза, так что можно добиться снижения полной добротности на целых 16%. Это не фантастический показатель, но важнее то, что метод позволяет «приручить» резонансный горб на Z-характеристике, при этом стабилизируется нагрузка усилителя.

Замыкание выводов «холостой» обмотки накоротко не означает короткого замыкания на выходе усилителя – индуктивная связь обмоток на низких частотах практически отсутствует. Однако шунтовые сопротивления должны иметь мощность рассеяния, соответствующую мощности усилителя.

Как вариант, можно использовать нелинейное сопротивление – лампу накаливания. Сопротивление холодной нити минимально, поэтому при малой амплитуде перемещения диффузора, когда ЭДС мала и лампа не светится, демпфирование будет максимальным, то есть лампа может снизить остаточные колебания диффузора. Бонус – бесплатная «цветомузыка».

Необходимые характеристики шунта можно получить, используя комбинированое соединение ламп. Однако это тема следующего эксперимента.

Автомобильные лампы в режиме нелинейного сопротивления (А. Павлов, Челябинск). Точкой отмечено начало свечения

Источник

Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?

О том, что надпись «4 Ома» на шильдике АС вовсе не означает, что так оно и есть, слышали все. Данная статья написана для увеличения числа знающих, что из этого следует.

Входное сопротивление отдельно взятого динамика в оформлениях ЗЯ и ОЯ имеет чисто активный характер всего на двух частотах: механического (основного) и электромеханического резонансов. На всех остальных частотах полное сопротивление имеет реактивную составляющую, причём её модуль вблизи основного резонанса и на верхней границе рабочего диапазона может в разы превышать активное сопротивление и пренебрегать ею – бывает себе дороже. У двух- и трёхполосных АС, и в оформлениях ФИ и ПИ характеристика сложнее. Так, например, выглядит ЧХ сопротивления мощного 50-сантиметрового динамика в оформлении ФИ:

Вертикальная ось слева – в Омах, тонкая красная линия снизу – 4 Ома. Верхняя цветастая линия – участки с разным характером комплексного сопротивления АС.

Существует мнение, что индуктивность звуковой катушки – вещь реальная, проявляющая себя в полной мере, а реактивность вблизи частоты основного резонанса – типа виртуальная, не влияющая на подключённые устройства (фильтр или усилитель). Для проверки я проводил эксперимент (Чалов Денис довёл)). В результате оказалось, что реактивное сопротивление динамика 75 ГДН-1 является основной причиной горба в районе 80-100 Гц, взаимодействуя с деталями ФНЧ АС S-90. Но давайте послушаем умных людей.

Шкритек (см. литературу) приводит стандартный эквивалент нагрузки для проверки усилителей мощности (УМ):

Как видим, это эквивалент 6-омной АС, тип оформления – ЗАС с резонансной частотой около 50 Гц. Но что это? В схеме – живые катушка и конденсатор! Индуктивность звуковой катушки опущена, но всё же правильнее было бы добавить её последовательно с резистором 5,4 Ом. Вариант полной схемы эквивалента восьмиомного динамика от Селфа:

Первый и главный вывод: усилитель работает вовсе не на активную нагрузку, и все R в формулах надо менять на Z, комплексное сопротивление. Шкритек это давно сделал, я лишь приведу основные важные результаты. Увеличение пикового значения тока выходных транзисторов при работе на комплексную нагрузку – максимум в 5,6 раза:

Отала оценивает запас по пиковому значению в 6,6 раза «для наихудшего случая» (мой перевод с книги Селфа), а сам Селф рекомендует для дома как минимум двойной запас (2-3 раза). Отсюда растут ноги у схем, где по пять выходных транзисторов в параллель.

Второй вывод: комплексное сопротивление вблизи частоты основного резонанса динамика реально существует и влияет на характеристики подключенных устройств. В частности, горб АЧХ в НЧ звене тем больше, чем больше последовательная индуктивность в ФНЧ (в первую очередь) и чем больше конденсатор на землю после неё (влияние меньше), то есть, чем ближе частота среза ФНЧ к частоте основного резонанса ЗАС или ОЯ или к частоте верхнего горба ЧХ сопротивления ФИ. В двухполосных АС с частотой раздела выше 2 кГц эффект уменьшается до долей дБ и о нём можно забыть.

Третий вывод: при аварийных режимах типа щелчки коммутации в случае чрезмерно широкой полосы пропускания на ВЧ по входу, искрения или обрыва контактов АС запасённая в индуктивностях энергия может вызвать всплеск напряжения большого значения, выше допустимого для выходных транзисторов. Поэтому в усилителях для озвучивания часто включают два диода с шины выхода (после выходного развязывающего дросселя) на шины питания, которые в нормальном режиме под обратным напряжением и на работу не влияют. Не помешают они и домашнему.

Давайте посмотрим графики частотных характеристик (ЧХ) сопротивления разных АС.

S-30 (из Интернета). Имеем 4 зоны риска (показано красным).

Рассчитанная 15 АС-214 (доверительный интервал выше 200 Гц):

Весёлая получилась характеристика)

Рассчитанная S-50B (доверительный интервал выше 100 Гц):

Очевидно, что на ЧХ сопротивления при проектировании ЧиХали, благо, ГОСТ не был против! Кстати, западные стандарты – тоже.

Возьмём классику, S-90 без букв. Для упрощения я сделал её ЗАС с резонансной частотой около 35 Гц. Высота резонансного пика и крутизна скатов взяты приблизительно, выше 80 Гц – правда. Во всех дальнейших схемах трёхполосных АС в статье по умолчанию стоят схемы замещения динамиков, аналогичные данным. Схема для Мультисима:

Получаем частотную характеристику сопротивления:

Обратите внимание на провал при 6,5 кГц, вызванный «удачным» фильтром ВЧ полосы: там меньше 5 Ом активного сопротивления (при сопротивлении ВЧ динамика 15 Ом) при большой крутизне скатов. Теперь взгляните на совмещённые ЧХ сопротивления и АЧХ фильтров (масштаб по вертикали в децибелах, оранжевая линия – 86 дБ):

На пиках АЧХ фильтра имеем провалы Z-метровой характеристики, что вполне логично. Отсюда идея: пусть разделительные фильтры занимаются чем положено – разделением полос с минимальными выбросами АЧХ (и ФЧХ) при линейной суммарной Z-метровке, а коррекцией АЧХ пусть занимается параметрический эквалайзер, настроенный 1 раз по усреднённым в каналах проблемам в зоне прослушивания. Синтезируем схему такого чуда:

Схема монтажная, в Мультисим закладывалась с сопротивлениями катушек, конденсаторов и полными эквивалентными схемами динамиков. Его ЧХ сопротивления:

Оценим остаточное влияние реактивности. Разница фаз между напряжением и током при комплексной нагрузке:

где X_L – реактивная, а R_L – активная составляющая комплексного сопротивления нагрузки.

Увеличение тока приблизительно обратно пропорционально косинус фи. Максимум X_L/R_L около частоты 200 Гц. В первом приближении здесь работают активное сопротивление звуковой катушки и катушки 1,2mH (2,9+0,3=3,2 Ом) и индуктивное сопротивление катушки 1,2 мГн (1,5 Ом на 200 Гц) Расчёт даёт сдвиг фазы 25 градусов и увеличение тока на 10%. Получаем тех же 3,2*0,9=2,9 Ома, это и будет АКТИВНОЕ сопротивление для расчёта усилителя под такую схему АС.

Теперь микрофоном измеряем АЧХ и настраиваем параметрический эквалайзер. Если что не понравилось в фильтре – начинаем всё сначала. Сложно и непривычно? Тогда поступим иначе: рассчитываем фильтр с нужной АЧХ и изначально хорошей Z-метровой характеристикой или же дорабатываем уже имеющийся. Вот, например, ЧХ сопротивления АС с фильтрами 1-го порядка из статьи NIVAGA больше не ENYGMA.

Как-то даже на душе потеплело… Но большинство динамиков не годится под первый порядок фильтра. Тогда вот, например, характеристика АС с фильтрами 2-го порядка из той же статьи (красная линия):

А теперь добавим 5 деталей, выделенных зелёным (результат – синяя линия, график тот же):

Ура! Теперь смело можно заявить, что у нас АС имеет сопротивление 4 Ома (±20%) в диапазоне 20-1200 Гц, а его комплексный характер не потребует увеличения запаса по току коллектора выходного транзистора больше тех же +20%, так как отношение реактивной составляющей к активной во всём звуковом диапазоне невелико. Рассчитываем усилитель на активное сопротивление 3,2 Ома (если не предполагается работа на неизвестные АС, конечно), что позволит сэкономить энное количество транзисторов + радиаторов и/или улучшить показатели усилителя и (спать) слушать спокойно, ибо +20% это Вам не 5 раз! Итак, есть несколько вариантов не наступить на грабли реактивного сопротивления, и все они осуществимы. Если Вам удалось уменьшить реактивную составляющую до приемлемой величины, то – получите Ваши бонусы: 1. Меньше требования к толщине соединительных проводов, в т. ч., внутри АС и УМ. 2. Ниже требования к величине номиналов и расположению блокировочных конденсаторов по шинам питания. 3. В случае применения датчика тока (для цепи ЭМОС, ПОСТ для создания отрицательного выходного сопротивления УМ или создания в УМ режима источника тока) выходное напряжение датчика гораздо меньше зависит от частоты, а при работе от УМ с высоким выходным сопротивлением (ламповым или ИТУН) – меньше и плавнее изменения АЧХ. 4. Меньше требования к запасу по перегрузке блока питания. 5. Стабильный коэффициент демпфирования на максимальной мощности. 6. Сопротивление на ультразвуковых частотах стабильно 20 Ом (для последней схемы). 7. Убирается горб на АЧХ в НЧ звене.

Касательно бонуса №7. Привожу расчётные АЧХ ФНЧ типа S-90, оформление ЗАС, Fр=35 Гц. Схема фильтра:

Зелёный цвет – с последовательным контуром, красный – без него (подписан выброс, возникающий из-за отсутствия резистора последовательно с 110 мкФ, есть в огромном количестве фильтров, поскольку – «и так сойдёт»):

Если же усилитель уже имеется и рассчитан, к примеру, с тройным запасом, то теперь можно будет либо оставить его как есть (все искажения, связанные с режимами больших токов, уменьшатся), либо сократить число выходных транзисторов до одного (при этом искажения уменьшатся у предвыходных каскадов, а выходной и предвыходной станут шустрее за счёт уменьшения ёмкостей => появится больший запас по фазе общей ООС). Кстати, об искажениях. Предполагаю, что такое выражение как «такой-то УМ с такой-то АС играет хорошо, а с вот такой – плохо» может объясняться отсутствием запаса по току выходного каскада при работе на разные АС, у которых разные ЧХ сопротивления. Уважаемый А.Сырицо в статье «Работа УМЗЧ на комплексную нагрузку» выражает сходные мысли и приводит интереснейшую статистику по комплексному сопротивлению АС. Полезно сравнить нелинейные искажения готового усилителя при работе на активную нагрузку и на эквивалент громкоговорителя на разных частотах. Ведь все те 0,00…% измеряются НА РЕЗИСТОРАХ. Только не сожгите УМ.

Какие же значения перегрузок УМ по импульсному току и импульсной мощности для реальных схем АС?

Ну хорошо, RC-цепь поставить или сразу разработать фильтры с приятной ЧХ сопротивления на СЧ и ВЧ не очень сложно. Но последовательный контур на НЧ… Да, в небольшой корпус засунуть батарею в 300-500 мкФ и конский дроссель… Но если литров побольше + умеете снимать ЧХ сопротивления = можно пробовать Итак, начнём:

Общие выводы:

ЛИТЕРАТУРА:

46 комментариев: Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?

“Цобель” на весь диапазон!
А оно действительно нужно? Лично я так не думаю. Да и проблема “тугой” акустики и слабеньких (по току) усилителей не вчера возникла.

Источник

Тема: Способы уменьшения добротности НЧ звена

Опции темы

Хотелось бы узнать какие существуют способы уменьшения добротности НЧ звена в составе АС с ФИ. Какие из нижеприведённых мер повлияют на добротность и в какой степени?
-заполнение звукопоглатителем корпуса АС
-намотка индуктивности на железе
-уменьшение эмиттерных резисторов в усилителе
-уменьшение веса подвижной системы динамика
-замена подвеса на более эластичный

имеется в виду смысле внесение дополнительных потерь, снижение резонанса или и то, и другое одновременно?

Имеется ввиду замена резинового подвеса на поролоновый.

Намотка на железе с целью уменьшить сопротивление индуктивности.

обычно у динамиков с подвесами из ППУ Qms больше, чем с резинками. Так что хз.

При замене подвеса на более мягкий добротность немного увеличится (за счёт того, что основной вклад, как правило, даёт электрическая добротность, а тут изменится механическая).

ЗЫ: говорили же, вроде, про определённое оформление?

Можно попробовать приклеить доп магниты на динамики, снизит добротность и чуйка чуть чуть поднимется. Если динамики экранированые, то снять экран

Источник

Тема: Уменьшение чувствительности динамика

Опции темы

Здравствуйте.
Есть колонки Mordaunt-Short Avant 908i (http://www.mordauntshort.com/specifi. Specifications). Там просто инфразвук какой-то. Даже на минимальном уровне. Проблема в том, что низких очень много относительно всего остального.
Вопрос: как правильно убавить бас на вуфере без побочных эффектов? Он подключается на отдельные терминалы.

Собсно, поставил резисторы на 27 Ом (какие были под рукой) вместо перемычки. Стало получше, более сбалансировано. Насколько это правильно и что можно делать ещё? И чем это грозит. По-моему, стал больше греться усилитель, а играл на минимуме (CA 640A), ночь всё-таки.
Порты затыкать не помогает, они рудиментарные.

Пожалуйста, замену, биампинг (? т.е. раздельное регулирование имелось в виду?) и т.п. не предлагать. Равно как крутить тембр.
Заранее благодарен.

Если исполнение АС ФИ, то можно выход порта заполнить поролоном, синтепоном, подобрав плотность, таким образом ограничить работу ФИ.

ФИ затыкать не помогает. Основной звук идет как раз от динамика (или вообще от корпуса при таком диаметре диффузора). А рудиментарный, потому что эффекта от его присутствия/отсутствия я не ощутил. Короче, не то.

У него отдельные выводы и не думаю, что там стоит кроссовер. У меня на старых колонках провода напрямую на НЧ, в эти не лезу пока. А если и стоит, то не так существенно в данной ситуации. Насколько могу судить, убавилась именно громкость, без изменений в част. характ. Независимо получается НЧ и СЧ/ВЧ. Его можно вообще отключить, но это не всегда уместно звучит.

Резисторы, наверно, надо ом на 20-15-10, а то иногда скучновато.
Основной вопрос сводится к тому, насколько это безвредно для усилителя, поскольку ни на что больше не влияет. И какие лучше резисторы? Чтоб не грелись там (вроде не должны) и вообще хорошие..

Вообще, там до 28 Гц. http://www.mordauntshort.com/assets/. sedreprint.pdf А как можно утяжелить в принципе? Прилепить груз на диффузор? Подвес довольно жесткий.

Графомания, блин, какая-то.

надо пробовать занести в комнату пару- тройку огромных мягких и расположить их в углах

Точно! И куда это мой демпфер запропастился.
Успехов в труде.

Точно! И куда это мой демпфер запропастился.
Успехов в труде.

morlok, 1. Разбери колонки
2. Найди фильтры СЧ-ВЧ.
3. Нарисуй их схему.
4. Выложи сюда, будем думать.
5. Может у тебя в усилке тонкомпенсация басит? АЧХ усила на резисторе нужно снять.

во-во.
леча одного больного, калечим десяток здоровых.

Добавлено через 3 минуты

А про демпфер это вообще-то типа иронии. Представляю, но смутно, написал же.

Пелевин*s «День бульдозериста». Разозлило.

Вот, а про некую несогласованность звучания уже написано в обзоре HiFiChoice (давал ссылку). Думаю, они про это и писали, другого не слышу.

В общем, довольно странное порождение музпрома и не в том месте.

Источник