Статья посвящена анализу фильтров семейства акустических систем с изодинамическими 10ГИ-1/25ГДВ-1.
Учтён баффл-эффект, уточнены схемы замещения НЧ и СЧ головок, приняты к сведению работа /dorabotka-filtra-50-as-022-amfiton-ot-a-b/ и собственные наработки. Устранена ошибка суммирования уровней на стыках https://.club/index.php?threads/po-grafikam-ot-multisima.472/, имевшая место в предыдущей версии.
Начнём с 25АС-027 «Электроника»:
АЧХ со средним уровнем:
АЧХ 20ГДС-3 из паспорта – сглаженно:
Средний уровень 89 дБ. Именно столько имеет 20ГДС-3 на мидбасовой полке (20ГДС-1 имеет на полке столько же, но, благодаря бОльшему горбу на частоте 4 кГц, средний уровень у него на 1 дБ больше).
Средний уровень = 86 дБ.
Средний уровень = 87 дБ. АЧХ из паспортов сглажены, видно из сравнения АЧХ АС в районе 8-20 кГц с этой АЧХ.
Влияние баффл-эффекта:
Итого влияние баффл-эффекта +1,5 дБ от 500 до 1000 Гц. Для ВЧ динамика влияние игнорирую, оно за пределами рабочего диапазона.
Для упрощения схемы замещения НЧ динамик представлен схемой в ЗЯ, частота резонанса 45 Гц. СЧ динамик в стандартном стакане, без ПАС. Для НЧ схема замещения построена на данных. По виду схемы, особенностям работы Мультисима и ограничениям по его применению смотрите статью 35AC-015 – анализ фильтров с применением Мультисима. Характеристика сопротивления 10ГИ-1 линейна. Для СЧ динамика сопротивление на частоте резонанса в стоковом стакане (около 170 Гц) принято 20 Ом. АЧХ фильтров по напряжению:
Уровень СЧ динамика явно недостаточен на участке 1…2 кГц. ВЧ динамик не имеет здесь достаточной отдачи, а это требуется для ровной суммарной АЧХ. Ямку на участке 600…1000 Гц выравнивает баффл-эффект. Реальные частоты раздела по звуковому давлению около 700 Гц и 2,2 кГц. ВЧ динамик сопротивлением 4 Ома стоит без гасящего резистора и имеет частоту раздела по напряжению (1,6 кГц) ниже границы рабочего диапазона (2,5 кГц), с которой он мог бы нормально работать, если бы в спектре не было составляющих с более низкими частотами, которые необходимо отфильтровать. Понятно, почему на дискотеки эту АС не брали: на середине не кричит, а при попытке «дать жару» 10ГИ-1 неслышно уходит без покаяния. Вариант «Амфитона» с дополнительным резистором 1,8 Ом в ВЧ звене по тональному балансу и выносливости лучше, зона 4…20 кГц проседает на 2…3 дБ, общая неравномерность уменьшается, но самых высоких частот может не хватать. Таким образом, 25АС-027 – едва ли не единственная советская АС, имеющая мягкий провал на средних частотах и ни одного пика от басов до 9 кГц. По пикам хочу сделать лирическое отступление.
Понятно, что пики в «плюс» окрашивают звучание, а пики в «минус» – его обедняют. Но у «плюсовых» пиков есть нехорошее свойство, которого нет у «минусовых», связанное со свойством слуха, именуемое эффектом маскировки. Заключается оно в том, что при прослушивании мощного узкополосного сигнала более слабые сигналы, имеющие составляющие рядом по частоте в этой области, слышно хуже, аж до полного невосприятия включительно. Вылезает это тем, что при попадании составляющих сигнала на «плюсовой» пик АЧХ звуки, находящиеся рядом по частоте, но более тихие, воспримутся хуже. А если учесть, что адаптация слуха к уровню характеризуется ещё и немалым временем релаксации, то становится понятным субъективное звучание систем с «плюсовыми» пиками. Так вот у данной АС этой беды практически нет. Я полагаю, в сумме с безынерционным 10ГИ-1, это является причиной прозрачного звучания системы. Вообще я сторонник утверждения, что каждое субъективное восприятие должно иметь объективную причину. Например, если СЧ лучше звучит через автотрансформатор – должна быть причина, фиксируемая приборами. Изменение демпфирования, дополнительная фильтрация или обогащение гармониками низких порядков и так далее.
ФЧХ токов в НЧ и СЧ динамиках и скорректированная ФЧХ по звуковому давлению согласно https://.club/index.php?threads/chernovik-po-raschjotu-filtrov-chast-1.1012/post-75027. Оценка дополнительной разницы фаз за счёт разнесения акустических центров по глубине – не больше +25° на частоте 1000 Гц.
Разница фаз по звуковому давлению 130°…190° на частотах 200…1000 Гц, отличная слитность при противофазном включении. СЧ/ВЧ стык проверять по фазам токов нецелесообразно, набежит ошибка из-за разнесения акустических центров по глубине (https://.club/index.php?threads/chernovik-chast-3.1223/post-89979 ).
ЧХ входного импеданса или бедный изодинамик:
Переходная характеристика (ПХ) фильтров по напряжению при подаче на вход ступеньки амплитудой 1 Вольт. Красная кривая – НЧ звено, голубая – СЧ, зелёная – ВЧ:
НЧ фильтр даёт призвук на частоте 400 Гц, прям как в S-90 (https://.club/index.php?threads/s90e-polomat-vsjo.1172/post-87348), но слабее. Первый порядок фильтра в СЧ звене обычно вылезает боком в виде гудения на частоте резонанса динамика в боксе (как здесь). Для борьбы с гудением сочиняем ПАС в окнах корзины (https://.club/index.php?threads/20gds-3-8-15gd-11a.354/post-34673). При проверке в симуляторе оказалось, что шунтирование СЧ динамика резистором эффективнее уменьшает напряжение на частоте резонанса, чем ПАС. Зато ПАС даёт уменьшение добротности динамика, гул убирается в принципе. ПХ ВЧ звена – образцово-показательная, только изодинамику не легче…
Что со всем этим делать? С одной стороны, в наличии всего одна достоверная АЧХ, а разбросы у 20ГДС и 10ГИ – будь здоров. С другой стороны, есть явные бяки, убрать которые необходимо и возможно даже без контроля микрофоном. Итак, техническое задание:
- Улучшить переходную характеристику фильтра НЧ звена.
- Уменьшить либо убрать выброс на частоте резонанса СЧ динамика.
- Разгрузить ВЧ динамик от частот ниже его рабочего диапазона.
- Не ухудшить или улучшить АЧХ.
Минимальное вмешательство в схему, не требующее перемотки катушек и контроля микрофоном, следующее:
Зелёным обведены новые детали. Все катушки и конденсаторы – из родного фильтра.
АЧХ фильтров по напряжению:
Средний уровень зоны 250…20000 уменьшен на 0,5…1 дБ, присажена зона 500 Гц. Область совместной работы НЧ и СЧ динамиков сузилась, частота раздела чуть повысилась. На резонансе СЧ динамика уровень упал на 4 дБ (динамик по-прежнему без ПАС). Уровень ВЧ звена на максимуме его АЧХ (9 кГц) снижен на 1,5 дБ, а на частоте 2,5 кГц – на 3 дБ. Изменения относительно стокового варианта:
Изменения не столь существенны, но – согласно техзадания. Импульсная характеристика похорошела, импеданс почти не изменился, разница фаз токов изменилaсь мало, в лучшую сторону. Не привожу, чтобы не отвлекать.
Все последующие варианты подразумевают проверку и подгонку по микрофону.
«Полторашный» ФНЧ в СЧ звене и более высокие частоты раздела:
Его АЧХ по напряжению:
Для любителей чего-то эдакого – «неправильный» последовательный фильтр для НЧ/СЧ:
АЧХ фильтра по напряжению:
Его же импеданс:
ФЧХ токов в НЧ и СЧ динамиках (дорисовывать коррекцию не буду))):
Очень хорошо, но без симулятора его не настроить.
Судя по горбику на частоте 70 Гц и быстрому скату ниже, НЧ динамику не хватает объёма, и его добротность выше оптимальной. Горб 70 Гц провоцирует также «эффект накачки» из-за большого значения номинала катушки ФНЧ. При желании можно попробовать на добавку к ватным матам (которые должны быть на стенках) разместить внутри АС распушенную качественную вату (упакованную «волной», её легко распушивать) или холофайбер из расчёта не больше 15 г/литр, под контролем результата слухом и/или микрофоном. Проход от динамика до ФИ оформить сеточкой и оставить чистым. Лучше это делать в комнате, где АС и будет работать, и на её штатном месте. Может даже оказаться, что ФИ – лишний, и его лучше закрыть (https://.club/index.php?threads/nch-sekcija-na-75-gdn-1l-4-dlja-sistemy-trojka.296/post-16162).
Далее идёт просимулированная АЧХ по напряжению фильтра АС 25АС-033, схема от сюда, вариант из пожелтевшего паспорта 89 года:
Обратите внимание, что сопротивление ВЧ головки здесь 8, а не 4 Ома, а схему фильтра ВЧ звена оставили от 25АС-027 (которая с четырёхомным динамиком), только не поставили 4 мкФ в параллель к 10 мкФ. А в версии схемы из справочника Алдошиной все 14 мкФ на месте, отчего изодинамик просто счастлив. Артефакты перестройки, не иначе. Отсутствие гасящего резистора в СЧ фильтре плюс наложение полосы ВЧ звена, плюс работа баффл-эффекта, в результате – от 700 Гц до 2 кГц на АЧХ имеем ступеньку, присутствующую и на заводской АЧХ. Версия 033, в противовес версии 027, сделана явно для громкой дискотеки. Ещё обещают, что ВЧ динамик держит 50 Вт мощности, приведённой к 4 Ом (не проверять в реальной жизни!).
Убираю явные промахи, используя по максимуму родные детали фильтра:
АЧХ фильтров по напряжению:
Вариант схемы с фильтром 4-го порядкав СЧ и ВЧ звеньях (схема от сюда) дал такую симулированную АЧХ фильтров по напряжению:
Разница фаз токов в НЧ и СЧ динамиках хуже, чем разница фаз напряжений на них:
На частоте раздела (700 Гц) на самом деле не 130° (по фазам напряжений), а 85° (по фазам токов, с коррекцией на положение АЦ). Выше раздела, таким образом, СЧ динамик должен быть включен в противофазе, а ниже раздела – в фазе. Кто объяснит, зачем было нужно такое вредительство? Просчитанная по разнице фаз токов суммарная АЧХ фильтров дорисована на предпоследнем рисунке тёмно-синими точками. Кто там писал в отзывах, что -033 с четвёртым порядком глухо звучит? Полюбуйтесь.
Входное сопротивление имеет две области ярко выраженного реактивного характера – на скатах пика 2,2 кГц. Спасает значительно большее, чем 4 Ома, активное сопротивление в этой частотной области:
Делаю рокировку:
Вот АЧХ фильтров по напряжению, разница фаз токов в НЧ и СЧ динамиках (без коррекции) и входной импеданс после такой переделки:
Ещё раз должен напомнить, что приведённые схемы – только указатели пути, а никак не окончательные оптимальные варианты. Всё надо проверять, измерять, фазировать, сравнивать и слушать вживую. Мультисим позволяет корректно выставить разницу фаз на нижнем разделе и не сильно прогадать с общим тембральным балансом, не более.
Вот такая изодинамическая любовь.
