35 АС-012 «S-90». Часть 1. Анализ фильтров

Долго подбирался к анализу флагмана советского высшего класса. Изучил темы про отца (35 АС-1) и брата-великана (50 АС-5). Уточнил схемы замещения НЧ и СЧ динамиков. Пришло время жатвы.

Когда первый раз посмотрел АЧХ фильтров S-90 без букв в Мультисиме, то подумал: зачем так сделали, ведь будут орать. Прозрение пришло после сопоставления АЧХ фильтров предшественника 35АС-1 и 35АС-012. Вот АЧХ фильтров и приблизительная суммарная АЧХ фильтров папочки в положении переключателей «0 дБ» (катушка в НЧ звене взята 2,1 мГн, а в СЧ звене – 2,9 мГн, но по поводу номиналов нет однозначности; впрочем, перемена их местами на уровни в СЧ и ВЧ полосах почти не влияет):

А вот три АЧХ фильтров сынишки, положения переключателей – на рисунках:

Очевидно, что положению «0 дБ» у 35АС-1 отвечает положение «-3 дБ» у 35АС-012, а в положении «0 дБ» 35АС-012 вынуждена кричать. Причина сего сокрыта мраком, моё предположение – АС делалась специально под дискотеку, большой зал с танцующими с поглощением на СЧ/ВЧ. Как бы там ни было, но среднее положение у нашей АС, подписанное «-3 дБ», на самом деле является положением «0 дБ». В дальнейшем анализе это аксиома.

Частотная характеристика сопротивления:

В области 400-700 Гц имеем пониженную (активную) нагрузку, в области 3-10 кГц – существенную реактивную. В целом ЧХ удовлетворительная, стандартный усилитель на 4 Ом должен справляться (о требуемых запасах УМ по перегрузочной способности смотрите статью: Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?)

Существует ещё версия S-90 с одним переключателем, АЧХ её фильтров (также в положении «-3 дБ»):

По сравнению со стандартной версией нет выброса на 6,5 кГц, но не срезана частота 4,5 кГц в СЧ звене, на которой есть выброс АЧХ СЧ динамика. ЧХ сопротивления немного лучше:

Оценка разности фаз токов НЧ и СЧ динамиков версии с двумя переключателями (сдвиг за счёт смещения акустических центров 0°…-15° для НЧ звена, не учитывал):

Полоса совместной работы всего 500-700 Гц, разность фаз от 35° до 75°, НЧ и СЧ в фазе, как и по схеме (для правильности синюю линию – ФЧХ СЧ динамика следует перенести на 360° вверх, результат – тот же).

Оценка разности фаз в варианте с одним переключателем дала парадоксальный результат:

В зоне совместной работы 400-800 Гц разность фаз от 210° до 250° (плюс 0°…-15° от смещения акустических центров), должно быть включение В ПРОТИВОФАЗЕ, в схеме видим синфазное. Перестроечный артефакт, другого объяснения нет.

Не претендуя на абсолютную истину, изложу своё понимание идеологии фильтра S-90 (без букв).

75 ГДН-1-4 имеет границу поршневого режима около 500 Гц (по непроверенным данным, но похоже на правду), причём выше начинает гнуть и диффузор, и огромный колпак (который к тому же после пары деформаций/выравниваний вообще теряет жёсткость). Соответственно, если раздел будет существенно выше, есть риск получить кашу на СЧ. 20ГДС-1 в стандартном стакане имеет яму на АЧХ ниже 700 Гц. По моим данным, провал на 600 Гц относительно 750 Гц составляет от 3 дБ до 5 дБ. Напрашивается частота раздела с 75ГДН-1 от 600 до 800 Гц, так и сделано. Поскольку 20 ГДС-1 – типичный среднечастотник, амплитуда колебаний его диффузора должна быть меньше 0,3 мм (по данным 20 ГДС-1-8 и визуально на столько звуковая катушка выступает из магнитного зазора) во избежание резкого увеличения нелинейных искажений. Резонансная частота в СЧ боксе (стакане) – 180-220 Гц, до этой частоты желательно обеспечить крутизну ската ФВЧ минимум 12 дБ/октаву, чтобы с уменьшением частоты амплитуда колебаний гарантированно не увеличивалась, здесь – третий порядок и просто дикая крутизна ската. Теперь верхний раздел. АЧХ 20ГДС-1 имеет пик на 4,5 кГц, под +5 дБ (измерение на синусе), после чего на 5 кГц уже порядка -5 дБ (зависит от экземпляра), и дальше вниз. Автоматически получается единственный вариант частоты раздела, обусловленный СЧ динамиком: 4,8 кГц. Он и реализован в S-90: фильтр СЧ звена даёт -4 дБ на 4,5 кГц относительно 2,5 кГц (похоже и у 35АС-1). А ВЧ звено фильтра даёт -7 дБ на 5 кГц, компенсируя горб перед резонансом у 10 ГД-35:

Заодно подтягивает 6 кГц и чуть проваливает 10 кГц, плюс обеспечивает крутизну ската снизу 18 дБ/октаву (Заметьте: небольшое изменение АЧХ динамика – и фильтр со специфичной АЧХ уже портит результат!). Акустически крутизна СЧ/ВЧ раздела даже больше за счёт АЧХ самих динамиков. Всё правильно с точки зрения честного советского инженера. С данным набором головок обеспечены минимальные нелинейные искажения при правильных частотах раздела и получении АЧХ по высшему классу.

ЧЕГО ЖЕ НАМ НАДО???

Ответ прост. Человеческий слух принципиально отличается от измерителей линейных (АЧХ) и нелинейных (К_г и К_интер) искажений. Он требует естественности по своим, не приборным, понятиям. Он может простить значительный коэффициент 2-й и 3-й гармоник (которые сам имеет), но, например, не принимает голос одного исполнителя, идущий разрозненно в трёх различных вариантах с трёх направлений. А при резком разделении полос о слитности звучания говорить не приходится. Следовательно, нужно искать компромисс между минимумом объективных и субъективных искажений. В S-90 имеем полное преимущество первого в ущерб второму. По моему мнению, появлением слитности (в ущерб низкому К_г и К_интер, к сожалению) объясняется восторг ценителей фильтров типа Ниваги после прослушивания в сравнении с заводским фильтром.

  Уточним некоторые моменты

Нужен ли выброс на 400 Гц? Ответ: не нужен, но при сглаживании выброса уменьшается крутизна среза ФНЧ, которая здесь в роли идола. У советских АС высшего класса есть тенденция: линейка начинается применением ФНЧ с выбросом, потом в звено с ёмкостями ставят 1 Ом, потом 3-4 Ома, переходя на чистый первый порядок