Доработка динамика LC-контуром: расчет и схема подключения

Отдача головки прямого излучения, то есть создаваемое ею звуковое давление, как известно, пропорциональна колебательному ускорению ее диффузора. Ускорение диффузора пропорционально силе, создаваемой током I в звуковой катушке. Эту силу можно определить по формуле F=BIl (В – магнитная индукция в зазоре головки, l – длина проводника звуковой катушки). Произведение Вl является конструктивным параметром головки прямого излучения, определяющим её эффективность. Подробнее о том, как правильно работа разделительного фильтра 2 порядка влияет на распределение сигналов, можно узнать в соответствующих материалах.

Ток, протекающий через движущуюся в магнитном поле звуковую катушку, при постоянной амплитуде напряжения на ее выводах обратно пропорционален ее полному электрическому сопротивлению и противо-ЭДС, возникающей в звуковой катушке при ее движении в зазоре. Индуктивная составляющая полного сопротивления звуковой катушки и противо-ЭДС являются частотнозависимыми, поэтому ток, протекающий через катушку, а следовательно, и отдача головки прямого излучения зависят от частоты звукового сигнала.

При воспроизведении частот, совпадающих с основной резонансной частотой подвижной системы головки, происходит резкое уменьшение ее отдачи. Объясняется это возрастанием противоЭДС звуковой катушки в результате увеличения скорости ее перемещения в магнитном поле (влияние активного и индуктивного сопротивлений звуковой катушки при этом можно не учитывать). Для понимания физических процессов полезно изучить принципы конструкции и расчета рупора, где также учитываются резонансные явления.

Увеличить отдачу на резонансной частоте за счет увеличения индуктивности в зазоре или длины проводника невозможно, так как зависимость отдачи от параметра Вl неодинакова на разных частотах.

На рис. 1 приведена частотная характеристика звукового давления головки на частотах до 500 Гц. По оси ординат отложено изменение отдачи головки по сравнению с номинальной (кривая б).

Кривая а (по сравнению с кривой б) представляет собой частотную характеристику звукового давления головки, имеющей повышенное значение Вl, а кривая в – пониженное (при постоянном активном сопротивлении звуковой катушки). Из рисунка видно, что в интервале частот от 70 до 500 Гц отдача головки прямо пропорциональна произведению Вl. Но вблизи резонансной частоты картина резко меняется. Возрастание Вl приводит к уменьшению отдачи на низших частотах, а при уменьшении величины Вl отдача возрастает. Происходит это в результате действия упомянутой противоЭДС, которая при прочих равных условиях прямо пропорциональна параметру Вl.

Принцип работы LC-контура для доработки динамика

Повысить отдачу головки на резонансной частоте можно, если на этой частоте через катушку будет протекать больший ток. Способ, позволяющий осуществить это, основан на использовании дополнительной звуковой катушки L2 (рис. 2).

Вторую звуковую катушку наматывают сверху или снизу основной. Ее подключают через последовательный LC контур (L3С1), резонансная частота которого выбирается равной основной резонансной частоте подвижной системы головки. Благодаря малому сопротивлению LC контура на основной резонансной частоте дополнительная катушка оказывается подключенной параллельно основной. При этом сила F, обеспечивающая ускорение подвижной системы головки, будет определяться суммарным током, протекающим через обе катушки. Таким образом, отдача громкоговорителя на резонансной частоте возрастет.

На частотах, отличающихся не менее чем на одну октаву от резонансной, полное сопротивление контура L3C1 достаточно велико, что исключает влияние дополнительной катушки на работу головки. Важно учитывать, что любые изменения в цепи питания или управления аудиоаппаратурой могут влиять на уровень шумов скольжения (вращения) переменных резисторов, поэтому при доработке следует соблюдать чистоту контактов.

Расчет параметров и схема подключения

Для успешной реализации данной доработки необходимо точно определить резонансную частоту динамика (Fs). Индуктивность L3 и емкость C1 подбираются так, чтобы их резонансная частота совпадала с Fs. Обычно используется конденсатор с малыми потерями (например, полипропиленовый), чтобы минимизировать нагрев и искажения в контуре.

Схема подключения проста: дополнительная катушка L2 соединяется последовательно с конденсатором C1 и катушкой индуктивности L3. Этот узел подключается параллельно зажимам основной звуковой катушки динамика. При правильном расчете вы получите расширение низкочастотного диапазона и более линейную АЧХ в области резонанса.

Источники:

1. “Audio” (США). 1974. т. 58. № 12
2. “Wireless World” (Англия), 1975. т. 81, № 1472