Акустические системы

Эти фильтры имеют постоянное входное сопротивление в случае равенства и активного характера сопротивлений нагрузки на частоте раздела. Фильтры чётных порядков этого типа имеют выброс около 3 дБ, что необходимо учитывать при их расчёте (например, несколько раздвигать частоты среза фильтров или использовать для компенсации естественный спад АЧХ головок).

Фильтры первого порядка имеют две схемы включения НЧ- и ВЧ-головок: рис. 7.а – последовательное включение и рис. 7.б – параллельное. Обе схемы рассчитаны на головки с одинаковым полным сопротивлением на частоте раздела и имеют одинаковое входное сопротивление, равное полному сопротивлению одной головки. Ёмкость конденсатора и индуктивность дросселя определяют из условия, что их сопротивления (ёмкостное и, соответственно, индуктивное) на частоте раздела равны полному сопротивлению головки:

(26)

Отсюда емкость конденсатора определяют по формуле (25), а индуктивность дросселя по формуле:

(27)

Предпочтительнее, на взгляд автора, схема с последовательным включением, т.к. ВЧ-головка на частоте механического резонанса и на постоянном токе зашунтирована дросселем. В схеме с параллельным включением ВЧ-головка отделена от усилителя конденсатором. Предположим, частота раздела 4,5 кГц, а частота механического резонанса 1,5 кГц. Очевидно, что в первом случае на частоте резонанса  сопротивления дросселя, включенного параллельно ВЧ-головке, будет в три раза меньше полного сопротивления ВЧ-головки на частоте раздела, а сопротивление конденсатора, наоборот, - в три раза больше.  Суммарная АЧХ и ФЧХ таких фильтров линейна. Иногда для выравнивания АЧХ в области ВЧ используют частотно зависимый RL-делитель.

Часто для защиты твиттеров от сигналов с частотой, близкой или равной частоте механического резонанса системы купол-подвес, во избежание неприятного «дребезжания» («жужжания») мембраны, применят режекторную LC-цепочку, настроенную на резонансную частоту головки f_S. Фильтр третьего порядка, часто применяемый для этой цели, имеет выходное сопротивление, растущее с понижением частоты, что увеличивает электрическую добротность ВЧ-головки и тем самым может приводить к её «раздемпфированию».

Для последовательного LC-контура существуют следующие соотношения:

(28)

(29)

Где f_O=f_S – резонансная частота режекторного фильтра;

Z_К – характеристическое сопротивление контура, которому по отдельности равняются ёмкостное и индуктивное сопротивления, соответственно, конденсатора и дросселя на частоте резонанса, т.е.:

(30)

(31)

Где  L - индуктивность дросселя, мГн;

C – ёмкость конденсатора, мкФ.

В качестве примера удачной разработки кроссовера с параллельным включением головок можно привести кроссовер, схема которого приведена на рис. 8. Частотно-зависимый делитель R1, R2, L1 одновременно выполняет две функции:

• Выравнивает чувствительность головок;

• Корректирует АЧХ ВЧ-головки в диапазоне 10…20 кГц.

RC-цепочка R3, C2 служит для выравнивания полных входных сопротивлений на частоте раздела 4 кГц.

Для демпфирования (шунтирования) ВЧ-головки на частоте механического резонанса применён последовательный LC-контур, настроенный на частоту резонанса (1400 Гц).

Акустическое оформление – фазоинвертор объёмом 25 дм³. Фазоинвертор – труба внутренним диаметром 40 и длиной 120 мм. Частота настройки фазоинвертора 32 Гц. Для выравнивания АЧХ в диапазоне частот 50…100 Гц применён УМЗЧ с отрицательным выходным сопротивлением, т.е. с ПОС по току.

По утверждению авторов, благодаря малой неравномерности АЧХ и ФЧХ, громкоговоритель достаточно хорошо воспроизводит прямоугольные импульсы и, по сравнению с 35АС-1, обеспечивает более слитное и «прозрачное» звучание.

Для сокращения области одновременной работы головок на частоте раздела применяют фильтры второго порядка. Такие фильтры дают затухание около 12 дБ/окт. На рис. 9.а приведена схема с последовательным включением головок. Номиналы ёмкостей и индуктивностей рассчитывают по формулам:

(32)

(33)

Как видно из схемы рис. 9.а, электрическое демпфирование ВЧ-головки ухудшено наличием разделительного конденсатора. Поэтому предпочтение следует отдать схеме рис. 9.б с параллельным включением головок. Номиналы ёмкостей и индуктивностей рассчитывают по формулам:

(34)

(35)

АЧХ АС с фильтром второго порядка имеет выброс около 3 дБ вблизи частоты разделения. Фильтры этого типа практически непригодны для трёх и более полосных систем из-за фазовых характеристик. Из-за этих недостатков в последнее время они практически не  применяются.