. . Спецификация акустических систем. Звукозапись. История развития.
|
|
|
Далее |Выбор |Фильтры и корректирующие цепиОсновная функция разделительных фильтров в АС - создание оптимальных условий для работы головок в частотных полосах и устранение недостатков головок за их пределами. Однако влияние кроссоверов на многие характеристики АС трудно переоценить. Достаточно упомянуть, что от них зависит:
Рис. 4.15. Примерный вид кроссовера АС. На практике применяются несколько видов фильтров, а иногда и их комбинации. Все их многообразие можно условно разделить на фильтры первого и высоких порядков. Фильтры высоких порядков, применяемые в АС, обычно являются аппроксимацией функций Баттерворта, Бесселя, Линквица-Райли (Linkwitz-Riley). Встречаются и оригинальные, запатентованные схемы. Существуют два лагеря конструкторов разделительных фильтров: “крутые” и “пологие”. Апологеты фильтров первого порядка (“пологие”) утверждают, что только такое решение дает возможность получить хорошие переходную и импульсную характеристики. Они правы - это единственное средство для достижения данной цели. Проблема - в протяженном частотном участке совместной работы головок и в необходимости выравнивания их излучения по времени. Допустим, удалось создать такую идеальную АС. Прекрасные характеристики в безэховой камере. Но поместите ее в реальную жилую комнату со стенами, полом, потолком, и излучаемая мощность не будет линейна по частоте. При отклонении от оси АС с фильтрами первого порядка обладают неприятным свойством - появляются пики в области частот раздела кроссовера. И это слышно очень хорошо. Признаем полное превосходство фильтров первого порядка в возможности воспроизводить малейшие нюансы фонограмм. Но, сосредоточиваясь на звуке касания пальцев пианиста клавиш, мы можем забыть о самой музыке. Рис. 4.16. Характеристики фильтров, применяемых в АС: I - амплитудно-частотная; II - переходная; III - группового времени задержки; IV - фазовая.
Одним из главных условий работы пассивного фильтра является постоянство сопротивления нагрузки. Только при этом условии он способен обеспечить заданную АЧХ и ФЧХ. Требование постоянства сопротивления нагрузки фильтра можно объяснить очень просто - его значение входит в расчетные формулы, определяющие АЧХ и ФЧХ. Отклонение сопротивления нагрузки фильтра от расчетного как в полосе пропускания, так и за ее пределами приведет к существенной неравномерности всех характеристик. К сожалению, головки громкоговорителей не обладают линейной зависимостью импеданса от частоты. Это связано с тем, что, помимо обладания собственным резонансом подвижной системы на частоте Fs, головка является сложной комбинацией линейных и нелинейных (на реальном звуковом сигнале) сопротивлений, емкостей и индуктивностей. Задача конструктора - обеспечить согласованность работы системы фильтр - головка как в полосе пропускания, так и в области совместного действия. Обычно для решения этой задачи применяют цепи компенсации индуктивного характера нагрузки (для головок всех полос) и цепи демпфирования собственного резонанса головки для СЧ и ВЧ головок. Помимо этого, часто применяют специальные цепи, выравнивающие импеданс АС в области частоты раздела головок. Это необходимо из-за роста сопротивления фильтров за пределами полосы пропускания. Рост сопротивления ФНЧ и ФВЧ фильтров приводит к формированию “горба” на входном импедансе, рис 4.17 (1). Абсолютное значение величины “горба” растет с увеличением порядка разделительных фильтров. Рис. 4.17. Импеданс (сплошная линия) и ФЧХ (пунктир) АС. Необходимо отметить, что на практике очень сложно оценить влияние еще нескольких параметров: выходного сопротивления усилителя (которое может изменяться в зависимости от частоты), емкости, индуктивности и сопротивления соединительного кабеля. В последние годы много сил и средств было потрачено на разработку цифровых разделительных фильтров и корректоров. Это направление чрезвычайно перспективно, так как при их создании подбираются (в алгоритмах программного обеспечения) коэффициенты цифровых фильтров и корректоров, а не емкости, индуктивности и резисторы. В значительной мере этот этап поддается автоматизации. Обратной стороной является высокая стоимость быстродействующих сигнальных процессоров (часто специализированных), программного обеспечения, высококачественных цифро-аналоговых преобразователей и отдельных усилителей на каждую полосу усиления. Можно предположить, что с принятием стандарта DVD Audio работы в области цифровых фильтров и корректоров получат новый стимул. Конструкторы АС класса High End предоставляют хорошую возможность заработать немалые деньги производителям кабелей, разъемов, звукопоглощающих материалов. Также не остаются в накладе и производители пассивных компонентов разделительных фильтров. В кроссоверах применяются конденсаторы с полипропиленовым диэлектриком (и аналогичные им по характеристикам), катушки индуктивности с воздушным сердечником (провод, разумеется, из бескислородной меди), высококачественные резисторы. Стоимость каждого компонента может быть сопоставима с ценой хорошей динамической головки. Общая стоимость кроссовера может превышать стоимость всех головок АС. Насколько же необходимо применение столь дорогих комплектующих в кроссоверах? Во-первых, качество звучания большинства высококачественных головок напрямую зависит от качества элементов кроссовера. Во-вторых, производитель должен быть уверен в долговременной стабильности параметров элементов кроссовера. Разумеется, что только создатели бескомпромиссных АС применяют очень дорогие R, L, C комплектующие во всех цепях кроссовера. Чаще можно встретить дорогие пассивные компоненты только в сигнальных цепях, через которые сигнал поступает на головки. В цепях коррекции и эквализации обычно присутствуют менее дорогие комплектующие, но тоже достаточно высокого качества. Иногда можно встретить кроссовер, выполненный в виде отдельного блока. Преимущество такого типа решения очевидно - удается избежать воздействия вибраций на пассивные элементы фильтров. Мы не упомянули священное слово - серебро. Действительно, серебро находит применение в обмотках трансформаторов, акустических кабелях, катушках индуктивности и обкладках конденсаторов. Вопрос в том, какой материал для проводника аудиотракта лучше - медь или серебро, обсуждается давно. Довод в пользу серебра - лучшая электропроводность; против - высокая цена. Утверждение о лучшей электропроводности серебра справедливо только для постоянного тока. На переменном же (в аудиодиапазоне) оно теряет это преимущество. Поэтому нет оснований говорить об объективных преимуществах серебра, используемого в вышеперечисленных изделиях. Следует также отметить, что характеристики кабелей, трансформаторов, конденсаторов и катушек индуктивности зависят не только от материалов, которые используются в их производстве, но и, подчас в большей степени, от топологии, конфигурации и т. д.
|
|