Pasif filtreler kullanılarak akustik tepkinin düzeltilmesi. Frekans tepkisi düzeltmesinin ilkeleri. Düzeltici konturların amacı. Arka kanalların eşitlenmesi

Akustik sistemlerde dijital işleme bize neler verebilir? Öncelikle şunu hemen belirtmek isterim ki sihirli bir tahta yok ki onu ucuz bir sisteme kurarak sihirli ses elde edeceğiz. Hoparlör akustik sorunları akustik olarak tedavi edilmelidir. Örneğin, dijital işleme, akustik sistem kabininin rezonansları, kabinin içindeki duran ses dalgaları veya bas refleks borusunun organ rezonanslarıyla ilişkili sorunları ortadan kaldıramaz. Her şeyden önce, iyi seçilmiş bileşenlere sahip, uygun şekilde tasarlanmış bir hoparlör sistemine ihtiyacınız var. Ancak yine de bazı parametreler dijital ses işleme kullanılarak düzeltilebilir. Canlı bir örnek kullanarak sonuçlara bakalım.

Kobay olarak PARK AUDIO firmasının ürettiği CL3212 sistemini kullanıyoruz. Sistem, İtalyan B&C Speakers (İtalya) firmasının ürettiği 12” 12CL76 kafa ve 1” DE250 sürücüden oluşan bir hoparlördür. Öncelikle pasif bir sistemin işleyişine bakalım. Pasif sistem, yerleşik amplifikatörü olmayan ve frekans spektrumunu bantlara bölmek için pasif geçiş kullanan bir sistemdir. CL3212 sisteminde alçak frekans hoparlörü için 12 dB/oktav eğime sahip 2. dereceden filtre, yüksek frekans hoparlörü için ise 18 dB/oktav eğime sahip 3. dereceden filtre kullanılmaktadır.

Şekil 1Şimdi hoparlörden 1 metre uzaklıktaki akustik frekans tepkisini ölçelim

İncir. 2 CL3212 pasif sisteminin frekans tepkisi, 1 metre mesafeden ölçüldü, giriş gücü – 1W

Sistemin frekans tepkisinin oldukça doğrusal olmasına rağmen faz tepkisinin bununla yetinmediğini görüyoruz. Pasif filtrenin yetenekleri sınırlıdır. Özellikle kafaların akustik merkezlerini birleştirmek için kullanmak oldukça zordur. Bu, kafalardan birine sağlanan elektrik sinyalinde bir gecikme yapılmasını gerektirir ve bunun pasif bir filtrede uygulanması zordur. Pasif bir sistemin frekans tepkisini parametrik eşitleme kullanarak düzeltmeyi deneyebilirsiniz.

Şek. 3 Eşitlenmiş pasif sistem CL3212'nin 1 metre mesafede ölçülen frekans tepkisi, giriş gücü - 1W

Yeşil – sistemin toplam frekans tepkisi Kırmızı – faz frekansı karakteristiği

Görüldüğü gibi sistemin frekans tepkisi daha doğrusal hale geldi ancak faz tepkisi seviyelendirilemedi. Modern dijital sinyal işleme yöntemleri bu sorunu çözebilir. Öncelikle teorik temellerden biraz bahsetmek istiyorum. Akustik sistemler veya ses işlemcilerinin tanımlarında FIR filtreleme terimine periyodik olarak rastlanmaktadır.

Ne olduğunu? Ses işlemede kullanılan iki filtre sınıfı arasındaki farka kısaca bakalım: IIR filtreleri Sonsuz Dürtü Yanıtından, Rusça - sonsuz dürtü yanıtına sahip filtreler. Bu alıştığımız analog filtrelerin dijital uygulamasıdır. Bilinen terimlerle açıklanmaktadırlar: 4. dereceden Butterworth yüksek geçiş filtresi (dönme eğimi 24 dB/oktav), kesme frekansı 1500 Hz. Bu filtre türü aynı zamanda parametrik frekans tepkisi düzelticilerini de (bizim bildiğimiz ekolayzırları) içerir. Genellikle parametrelerle tanımlanırlar: frekans ayarlama, yükseltme/düşürme düzeyi ve bant genişliği veya kalite faktörü). Bu tür filtrelerin uygulanması kolaydır. Bunlara minimum faz filtreleri denir. Bu, frekans tepkisindeki herhangi bir değişikliğin kaçınılmaz olarak sinyaldeki faz ilişkilerini değiştirdiği anlamına gelir. Filtre kesme eğimi veya bant geçiren filtrenin kalite faktörü ne kadar yüksek olursa, kesme frekansındaki faz kayması da o kadar büyük olur.

FIR filtreleri Rusça'da Sonlu Darbe Yanıtı'ndan - sonlu dürtü yanıtına sahip filtreler. Bu tür filtreleri analog biçimde uygulamak imkansızdır. FIR filtrelerinin temel avantajı, bir sinyalin frekans tepkisini, fazını etkilemeden düzeltmenize izin vermeleridir. Onlarla, diz frekansında faz kayması oluşturmayan çapraz filtreler kullanabilir ve düzeltilmiş frekanslarda faz kayması oluşturmayan dengelemeyi kullanabiliriz. Genel olarak şunu söyleyebiliriz: Bu filtreler tam olarak yapması gerekeni yapıyor, daha fazlasını değil. Ancak ne yazık ki dezavantajları da yok değil. FIR filtreleri işlenen sinyalde bir gecikmeye neden olur ve işlememiz gereken düşük frekanslı sinyal, filtremizin neden olacağı zaman gecikmesi o kadar büyük olur. Genellikle bağımsız çalışan ev sistemleri için oldukça büyük gecikme değerlerine izin verilebiliyorsa, o zaman neredeyse her zaman diğer sistemlerle (örneğin subwoofer'lar) birlikte çalışan profesyonel bir hoparlör sisteminde 2 ms'den fazla gecikmeler vardır. kabul edilemez. Bu nedenle FIR filtrelerinin işlem frekansı aralığı genellikle orta ve yüksek frekanslarla sınırlıdır. Düşük frekans aralığını düzeltmek için geleneksel IIR filtreleri kullanılır. Bantları bölüp FIR filtrelerini kullanarak frekans yanıtını düzelttikten sonra sistemimizin nasıl görüneceğini görelim. Aynı sistemi aktif Bi-Amp konfigürasyonunda yapılandıralım. Kafaların her biri kendi amplifikasyon kanalına bağlanır ve çapraz filtreler ve frekans tepkisi düzeltmesi, DX700DSP amplifikatör modülünde bulunan bir işlemci (DSP) kullanılarak uygulanır.

Şekil 4 CL3212 sisteminin frekans yanıtı, ayrı düşük frekanslı ve yüksek frekanslı amplifikatörler, FIR filtreleme kullanılarak işlenir. 1 metre mesafede ölçülmüştür, güç girişi – 1W

Yeşil – sistemin toplam frekans tepkisi Kırmızı – faz frekansı karakteristiği

Görüldüğü üzere sistemin frekans tepkisi neredeyse düz bir çizgi haline gelmiş, orta frekans bölgesindeki faz-frekans tepkisi de neredeyse düz bir çizgi haline gelmiştir. Düşük frekans aralığında fazı hizalamak mümkün değildir çünkü Düşük frekanslardaki büyük işlem gecikmeleri nedeniyle FIR filtreleme kullanılamaz. Şimdi faz karakteristiğinin doğrusallığının sesin akustik tarafından çoğaltılmasını nasıl etkilediğini anlamaya çalışalım. Test için test sinyali olarak kare dalga (dikdörtgen darbeler) kullanırız. “İdeal” bir kare dalga, her birinin kendi genliği ve fazı olan sonsuz sayıda sinüzoidin toplamıdır. Bu nedenle, bir ses sisteminden kare dalga geçtiğinde zaman alanındaki sorunlar tespit edilebilmektedir. Çıkışta tekrar kare dalga elde edilebilmesi için tüm sinüzoidal bileşenlerin varış zamanında bozulma olmadan sistem tarafından iletilmesi gerekir. Sistem zaman gecikmesinin sıfır olmaması gerektiğinin farkına varmak önemlidir. Ancak sistem bant genişliği içindeki tüm frekanslar için aynı olması gerekir. Test edilen sistemin düzgün bir faz yanıtına sahip olması durumunda bu koşul kolayca karşılanacaktır. Kare dalgayı kimse hoparlörden dinlemese bile, hoparlörden geçen sinyaldeki geçici bozulmanın görülmesini çok kolaylaştıran net bir test sinyali sağlar. Genlik veya zaman bozulmaları hemen görülebilir ve bu, bozulmaların nedenlerinin anlaşılmasına yardımcı olur. Öyleyse, pasif bir filtre kullanarak sistemimizden kare dalga sinyali geçirmeye çalışalım:

Pirinç. 5 Pasif filtreli kare dalga çıkışı CL3212

Alınan darbelerin ön tarafında, düşük frekanslı ve yüksek frekanslı kafalardan gelen sinyallerin kusurlu bir zaman bağlantısı görülebilir ve düz kısımda sistemin eşit olmayan frekans tepkisinden kaynaklanan bir eşitsizlik vardır. Bu bize çıkış dalga biçimini iyileştirmenin iki anahtarını verir: - frekans yanıtını yumuşatmak. - hoparlörlerin birbirleriyle geçici bağlantısını iyileştirin (bu, diğer şeylerin yanı sıra, sistemin faz tepkisini eşitleyecektir). Şimdi benzer bir ölçümü FIR filtrelemeli aktif bir sistem için yapalım.

Pirinç. 6 Ayrı LF ve HF yükselticilerle CL3212'nin çıkışındaki kare dalga, FIR filtreleme kullanılarak işleniyor.

Sinyal cephelerindeki tüm geçici tutarsızlıkların ortadan kalktığını, nabzın düz kısmının tamamen pürüzsüz hale geldiğini görüyoruz. Sistemin geçici özellikleri önemli ölçüde iyileştirildi. Bunun, hoparlör sistemi tarafından ses üretiminin netliği ve şeffaflığı üzerinde olumlu bir etkisi olacaktır. Belirli akustik koşullar altında ilave dengeleme yapılmaya çalışıldığında sistem daha öngörülebilir hale gelecektir. Çok sayıda seçme bu sonuçları doğruladı.

En az bir kez akustik sistemleri (AS) kendi başına kurmuş olan her radyo amatör, projenin tam olarak uygulanmasının ve tasarım yazarlarının tavsiyelerinin bile her zaman istenen sonuca yol açmadığını bilir. Ev yapımı hoparlörlerin kalitesini "kulak yoluyla" değerlendirmenin karmaşıklığına veya basitçe imkansızlığına rağmen, tasarımların yazarları genellikle projelerini değerlendirmek için yöntemler veya kullanımlarına ilişkin öneriler (hoparlörlerin yerleştirilmesi ve bağlantısı) sunmazlar. . Bir sonraki "şaheser" tekrarlandıktan sonra, üzerinde çalışmayı bitirmenin sevinci sona erdiğinde, acı verici bir değerlendirme ve sonuç dönemi başlar. Coşku ve anlık coşku çoğu zaman yerini neredeyse hayal kırıklığına bırakır. Aslında, "her şey olması gerektiği gibi yapıldığında" bitmiş bir tasarımda yetersiz performansın nedenlerini aramak zordur. Ya da belki tasarım iyidir ama amplifikatör "öyle değildir" ya da başka bir şey... Tanıdık geliyor mu?

Akustik sistemlerin tasarımıyla ilgili makaleler için geçmiş amatör radyo dergilerine bakın. Saygın yazarlar, elektromekanik dönüşümlerin fiziğini ve akustiği hesaba katmadan versiyonlarını neredeyse körü körüne oluşturdular. Kuşkusuz, bir dizi ev yapımı hoparlör tasarımı, endüstriyel hoparlörleri değiştirme yöntemleri ve dinamik kafalar başarılıdır ve ilgiyi hak etmektedir. Pek çok tasarım, hoparlörlerin sonsuz döngüsel sürecinde, "Gerçekten çok iyi olacak..." ilkesine göre, yüksek kaliteli ses üretimi sevenler için iyi bir "okul" haline geldi. Ancak yazarların, gelişmelerini (maksimum) eski SSCB fabrikalarının AS tesislerinin endüstriyel tasarımlarıyla karşılaştırdıklarını unutmayın. Projelerini BOSE veya JBL gibi firmaların ürünleriyle karşılaştırmaya mı kalksınlar?

Alt ve orta fiyat kategorisindeki ithal hoparlörlerin alınmasına itiraz ise şöyle: “Salonunuzda böyle bir hoparlörün ses çıkaracağını, tatlı sesler çıkarmayacağını size kim söyledi?” “Zaten yapamazsın” gibi motivasyonlar ikna edici değil. Elbette tasarımı ve sesi açısından kıyaslanamaz markalı akustik örnekleri var, ancak maliyetleri (tüm teknik bilgiler gibi) çok yüksek.
Şimdi bile, yüksek kaliteli modern dinamik kafaları kullanmanın gerçek bir olasılığı varken, önceki yılların tasarım hatalarını miras alan ev yapımı hoparlörlerin (zaten yeni bir eleman bazında) açıklamalarıyla karşılaşılmaya devam ediliyor. Görünüşe göre mevcut kaynak malzeme seçiminde, yalnızca hoparlör gövdesini (kutu) hesaplayıp yetkin bir şekilde oluşturabiliyoruz. Aslında kalitenin belirleyici göstergesi yalnızca hoparlörün sesi değildir. Bazen tekdüze frekans tepkisi açısından doğru hesaplanmış bir kabin bile ses çıkarmaz. Mevcut dinamik kafaların ana dezavantajını azaltarak - orta-yüksek frekans aralığında frekans tepkisindeki önemli eşitsizlik, ithal edilenlerin üçte birinden çok daha aşağı olmayacaklar ve üzerlerine bir hoparlör sistemi kurmak mümkün olacak. dikkatli dinleyiciyi tatmin edecektir.

Hoparlörleri kendiniz yaratma sürecinin tüm güzelliği, seri üretimde elde edilemeyen maliyetlerden bağımsız olarak (veya neredeyse bağımsız olarak) bir tasarım seçme ve istenen sonucu elde etme özgürlüğünde yatmaktadır. Bu, bilginizi genişletmeye ve yeniden başlamaya çalışmanın bir anlamı olduğu ve hala da öyle olduğu anlamına gelir. Bu materyalde akustik sistemin spesifik tasarımı verilmemiş olmasına rağmen, hoparlör sisteminin düşük frekans bölümünün çalışmasının bazı yönleri pratik bir bakış açısıyla sunulmaktadır ve tekrarlama veya bağımsız analiz için mevcuttur. yeterli doğruluk.

Birinci. Odanın veya daha basit ifadeyle oturma odasının akustiği mükemmel olmaktan uzaktır. Odanın akustiğini tüm kurallara göre iyileştiremiyorsanız ("altın oran 0,618: 1: 1,618" oranları, ses emici malzemelerin makul kullanımı, hoparlör yerleşim seçimi, dinleme noktası seçimi vb.), o zaman gerçekten bir mini komplekse bakıp sakinleşmelisiniz. Aksi takdirde devam edelim. Bir yandan, ortamda makul tüm değişiklikler yapıldıktan sonra bile her odanın sesi farklı geliyor. Öte yandan her birimiz evimizin özelliklerini biliriz; seslerin “ev” rengine alışığız. Beynimiz bilinçaltında duyduklarımızı orijinal rengine dönüştürmeye başlar. Bu nedenle odada asıl yapmanız gereken, duran dalgaları en aza indirgemek, yankılanma düzeyini kabul edilebilir bir seviyeye getirmek, yankılanan nesneleri (yüzeyleri) ortadan kaldırmak veya sönümlemek ve doğru dinleme alanını oluşturmaktır.

Saniye. Hi-Fi video (FM ses kaydıyla), kayıt cihazları, PC'ler (MPEG), CD'ler ve mini diskler gibi dijital teknolojilere dayalı yeni ses kaynaklarının ortaya çıkışı, hoparlörlere yeni talepler getiriyor: artan faz frekansı tekdüzeliği ve genlik-frekans özellikleri, geniş dinamik aralık, minimum intermodülasyon distorsiyonu. Hoparlörlerdeki distorsiyonların doğası, ses üretim sürecinin fiziği tarafından belirlenir ve o kadar çok yönlüdür ki, pratikte her türlü distorsiyonun ortadan kaldırılması neredeyse imkansızdır. Ancak bunların bazıları amatör radyo dünyasında iyi çalışılmış ve bu nedenle tasarım sürecinde kontrol edilebilmektedir. Ana kural şu ​​olmalıdır: her tür distorsiyon ayrı ayrı ve dikkatli bir şekilde azaltılır.

Üçüncü. İşin maliyeti. Her durumda, iyi bir "ev" hoparlörü yapmak için harcanan malzeme ve bileşenlerin maliyeti, böyle bir fırsat mevcut olsaydı satın alacağınız hoparlörün maliyetinden orantısız olarak daha az olacaktır. Bu, bilginizi "kendiniz için" olarak adlandırılan tasarıma yatırmanın çok karlı olduğu anlamına gelir.

Son şey. Markalı bir hoparlör satın alırken, üretici dışında hiç kimse size hoparlörün yerleştirilmesi ve belirli bir duruma uygun "ayar" konusunda tavsiyelerde bulunamaz. Bu bilgi ne satıcılarda ne de internette mevcut değildir - yalnızca aynı mağazaların "uzmanlarının" öznel görüşleridir. Ölçülen frekans yanıtının ve çalışma frekans bandındaki harmonik katsayısının çıktılarının eşlik ettiği bazı hoparlör modelleri hariç, "dürtmedeki domuz" ilkesine göre neredeyse her marka akustiği satın almak zorunda kalıyoruz.

Dinamik kafaları seçerek başlıyoruz. Bu, hoparlörün türünü, yani iki yönlü veya üç yönlü tasarımı belirleyecektir. Deneyimlerime dayanarak evde üç yollu bir hoparlör oluşturmanın çok zor olduğunu söyleyebilirim. Araştırma ve deney maliyetleri, iki yönlü bir hoparlöre kıyasla iki katına çıkar. İki yönlü hoparlörler için dinamik kafaları, akustik güçlerine (hassasiyet dikkate alınarak nominal güç) göre LF-MF'den MF-HF'ye 1,5...3,0 ila 1,0 olarak seçmeye çalışın. Kafaların frekans aralıklarının örtüşmesi en az 2 oktav (4 kez) olmalıdır, aksi takdirde filtre geçiş frekans bölgesinde kafaların faz-frekans özelliklerinin hassas eşleşmesi ve yumuşak geçişlerinin sağlanması mümkün olmayacaktır. Düşük frekanslar için 2. derece, HF kafaları için ise 3. derece ayırma filtrelerinin kullanılması tavsiye edilir. Görünüşte önemsiz olan bu gereklilikleri yerine getirmek aslında zordur, ancak aynısını üç yollu bir hoparlör için yapmaktan daha kolaydır.

Ff ne kadar düşük olursa frekans yanıtının benzerliği o kadar yakın olur. Düşük frekanslı bir Fph'de, daha küçük faz bozulmaları ve düşük frekanslarda hoparlör radyasyonunun daha kısa grup gecikme süresi de gözlemlenir (Şekil 1-4).
Kafa 6GD-2, Qts(5=0,62, Fр=31 Hz, Vas=241 l, SPL=92,3 dB/W*m. Farklı akustik tasarımlar için hesaplanan veriler: 1. Bas refleksli hoparlörler, optimum hacim 550 litre, Fph=20 Hz 2. Bas refleksli hoparlörler, ses seviyesi 32 litre, Fph=25 Hz 3. Kapalı tip hoparlörler, optimum ses seviyesi 386 litre 4. Kapalı tip hoparlörler, ses seviyesi 32 litre 108 dB seviyesi kafa tarafından sağlanır. b W nominal giriş gücünde 300-2000 Hz'lik geniş bir frekans bandı. FI'nin hesaplanan boyutları aşağıdaki gibidir: 550 litre hacimli hoparlörler için - çap 15 cm, uzunluk 7 cm 32 litre hacimli hoparlörler için - çap 5 cm, uzunluk 24 cm Gerçek dinamik kafalarla yapılan deneyler sonucunda, optimal (mümkün olan minimum) FI'yi %10-15 doğrulukla hesaplamak için kullanılabilecek yaklaşık bir formül elde etmek mümkün olmuştur. belirli bir düşük frekanslı kafa için ayar frekansı (Ffi min). Aksi takdirde, bu, belirli bir dinamik kafanın (FI'li hoparlörlerde) orta frekanslardan daha az olmayan maksimum akustik basıncı sağlayabileceği frekansı belirlemek için bir kriterdir. nominal elektrik gücü sağlandığında: Ffi min=0,8/SQRT(Dg*sqrt(Ng)) * SPL/Xmax, burada Ng, hoparlör muhafazasına takılı benzer kafaların sayısı Dg'dir - difüzör çapı (merkezinde) oluk), cm SPL - - kafanın hassasiyeti dB/W*m Xmax - difüzörün maksimum yer değiştirmesi (bir tarafa), cm Önemli olan, altında maksimum akustik basıncın oluşturulduğu frekans Ffi min'dir. kafa keskin bir şekilde azalmaya başlar, pratikte ne mahfazanın hacmine ne de kafanın doğal rezonans frekansına bağlı değildir. Bu nedenle, Ffi min'in altındaki bir frekansa ayarlanmış bir FI ile bir muhafazayı hesaplamanın bir anlamı yoktur - çok büyük bir hacme sahip bir hoparlör kabininde bile düşük frekanslı bir sürücüden kabul edilebilir bir akustik tepki alamayacaksınız. hoparlörün frekans tepkisi optimal olabilir. Örnekler: 10GD-34 (25GDN-1-4): Ffi min = 0,8/sqrt10,5 * 84/0,6 = 35 Hz (98dB) 6GD-2: Ffi min = 0,8/sqrt21 * 91, 4/0,5 = 32 Hz (104 dB) 10GD-30 (20GDN-1-4): Ffi min = 0,8/sqrt16,7 * 86/0,8 = 21 Hz (98 dB) 30GD-2 (75GDN -1-4): Ffi min = 0,8/ sqrt21 * 86/0,8 = 19 Hz (105 dB)

Şunu soruyorsunuz: "Derin basların sırrı bu mu?" . Bunlar, belirtilen kafaların, nominal giriş gücünde orta frekanslardaki basınçla orantılı akustik basınç sağlayabildiği gerçek FI ayarlama frekanslarıdır. O zaman her şey basittir: 1. Eğer kafanın kendi rezonans frekansı Ffi min'den düşük değilse ve kalite faktörü Qts = 0,3...0,5 ise, o zaman iyi bilinen bir yöntem kullanarak muhafazayı FI ile hesaplamaktan çekinmeyin. Sonuç olarak, ek PA düzeltmesi uygulamadan, düz frekans tepkisine sahip en uygun hoparlörü elde edeceksiniz. 2. Kafanın kendi rezonans frekansı Ffi min'den düşük değilse ve kalite faktörü Qts = 0,6...1,5 ise, o zaman Ffi min frekansına ayarlanmış bir FI ile kabul edilebilir herhangi bir ses seviyesinde bir hoparlör yaratma şansı vardır. Bu durumda, hoparlörün düzgün bir frekans tepkisi yalnızca PA'nın frekans tepkisinin uygun şekilde düzeltilmesi (Linkwitz düzeltici - aşağıya bakın) kullanılarak elde edilebilir. 3. Kafanın kendi rezonans frekansı Fр varsa< 0,85*Fфи min, то можно подумать об установке в АС двух или более однотипных головок, а дальше по варианту 1 или 2 или вовсе отказаться от применения этого типа головок в низ­кочастотном звене Вашей АС. Иные способы «заставить» низкочастотную головку работать на все 100% заключаются в построении двух-, трехобъемных АС с размещением НЧ головки внутри корпуса с излучением через порт (порты) ФИ. Подобную АС действительно сложно рассчитать в домашних условиях. Немного о конструкциях фазоииверторов. Стандартная конструкция трубчатого ФИ должна удовлетворять следующим условиям: жесткость и отсутствие резонансных призвуков в материале трубы, диаметр отверстия (трубы) ФИ следует вы­бирать не меньше 1/4 диаметра диффузора низкочастотной головки. Поскольку ФИ как и динамическая головка является источником звуковых колебаний, труба ФИ не должна созда­вать никаких дополнительных призвуков. Постучите каранда­шом по стенке трубы ФИ. Если она «звенит», то обклейте вне­шнюю поверхность трубы ФИ в один слой резиной, линолеу­мом и/или обмотайте пластырем, изоляционной лентой (не скотчем) в 5-6 слоев. Отверстие ФИ на лицевой панели АС необходимо разместить не ближе 10-15 см от края низкочас­тотной головки. В принципе, выход ФИ можно разместить на любой боковой или задней стенке корпуса АС. Только в том случае, если АС будет установлена в пространстве между ме­бельными секциями или вплотную к стене или к другим пред­метам, ограничивающим излучение сбоку или сзади - отвер­стие ФИ обязательно располагают на лицевой панели. При расчете длины трубы ФИ исходят из того, что внутренний край трубы должен отстоять, по крайней мере, на расстояние ее диаметра от внутренней поверхности противоположной стен­ки корпуса АС. Если это условие не выполняется, то произво­дят перерасчет ФИ с меньшим диаметром. Вместо одного ФИ можно применить два с внутренним диаметром 0,71 от рас­считанного одного АИ. Полезно также скруглить торцы труб. Наполнение корпуса АС звукопоглотителем - по желанию, ис­ключая область ФИ, но не более 15 г/литр. Еще один вид искажений, влияющий на качество звучания любой АС - это потери дифракции звуковых воли. Этот тип искажений проявляется в частотной области 100-800 Гц и пред­ставляет собой плавное уменьшение акустического давления, создаваемого АС, ниже определенной частоты. Несмотря на то, что этот вид искажений хорошо известен, его описание в нашей радиолюбительской литературе было подано неверно, видимо при первых переводах зарубежных статей на русский язык. Этот вид искажений нам объяснялся как «Искажения АЧХ различных форм корпусов АС» . Тем не менее, при разме­щении АС «в стенке» искажения дифракции могут быть малы­ми при любой форме корпуса. На самом деле, когда оклеива­ют внутреннюю поверхность стенок АС звукопоглощающим материалом можно сделать внутреннюю поверхность АС по­чти сферической. Изменится ли, в принципе, поведение АХ такой АС? - нет. Суть вот в чем. На низких частотах длина волны, излучае­мая АС гораздо больше физических размеров самой АС, по­этому звуковые волны огибают корпус АС, т.е. излучаются в пространство 2пи (вокруг). На высоких частотах, где длина из­лучаемой волны меньше размера передней панели АС, излу­чение возможно только вперед, т.е. в полупространство . Таким образом, при неизменной электрической мощности, под­водимой к АС, и при горизонтальной АХ динамической го­ловки (а в области 200-500 Гц редкие экземпляры НЧ головок имеют аномалии), начиная с некоторой частоты АХ системы по оси излучения возрастает до уровня +6 дБ. Наиболее плав­ное поведение АХ наблюдается при отсутствии острых вне­шних граней в конструкции АС (рис.5). В случае стандартного корпуса АХ искажений дифракции имеет локальные миниму­мы и максимумы, но с увеличением частоты отдача АС по оси излучения все равно повышается в 2 раза (рис.б). Средняя частота (Гц), на которой отдача АС (в идеале) по­вышается на 3 дБ может быть рассчитана в Гц по следующей эмпирической формуле: Fd=115/W, где W-ширина передней панели АС в метрах. Величина искажений, обусловленная потерями дифракции +6 дБ имеет место быть только при размещении АС в свобод­ном пространстве, коим жилая комната не является. Низкоча­стотные звуковые волны, огибающие АС, в какой-то мере от­ражаются от стены, около которой обычно устанавливают АС и приходят к слушателю. Таким образом, реально измерен­ное значение потерь составляет 3-4 дБ. О существовании ис­кажений дифракции можно убедиться по АХ промышленных АС, приводимых изготовителями (рис.7-9):

Ön amplifikatör ile güç amplifikatörü arasındaki ses üretim yoluna en basit düzeltme zinciri R4C4R5'i dahil ederek bu AX bozulmalarını telafi etmek oldukça basittir (Şekil 10). R4 = R5/2 direnç oranını (düzeltme değeri yaklaşık 3,5 dB'dir) ve değerlerini kOhm cinsinden seçtikten sonra, C4 = 130/(R5*Fd) formülünü kullanarak μF cinsinden C4 kapasitansını belirleriz.

Hesaplama örneği: 1. Hoparlörün ön panelinin genişliği: 25 cm 2. Frekansı belirleyin Fd = 115/0,25 = 460 Hz 3. R5 = 4,7 kOhm, R4 = 4,7/2 = 2,4 kOhm'u seçin 4. C4= değerini belirleyin 130/(4,7*460)=0,062 µF (62 nf) Kırınım kaybı distorsiyonlarının belirli hoparlörler (veya boyut olarak benzer) için bir kez ve tamamen telafi edilebileceğine dikkat edilmelidir; bundan sonra herhangi bir düzeltmenin varlığı Unutma. Bazı konuşmacılara böyle bir düzeltme uygulandıktan sonra, ikincisi "mırıldanmaya" başlayabilir. Bu oldukça normal çünkü... ortak LF kafaları üzerine kurulu çoğu küçük hacimli hoparlörün sonuçta ortaya çıkan kalite faktörü açıkça 0,71'den yüksektir. Yüksek kaliteli ses üretimini seven herkes, hoparlörleri 0,4...0,7 metre yüksekliğindeki standlara yerleştirirken, özellikle de duvardan 0,3...0,6 metre uzağa taşındıklarında, hoparlörlerin çıkış seviyesinin, hoparlörler LF'de gözle görülür şekilde düşüyor. Bu durumda, +3...+5 dB ton kontrolünü kullanarak düşük frekanslardaki sinyal seviyesini sezgisel olarak artırın ve ne gözlemleyeceksiniz? Bu doğru - daha "gerçek" bir ses ve belki de "gümbürdeyen" bir ses. Bu durumda düşük frekanslı amplifikatörün ton kontrolü, ses dalgalarının kırınımındaki bozulmayı azaltır. Bu arada, hoparlörlerin odanın uzun duvarı boyunca bu şekilde yerleştirilmesi, oda akustiğinin hoparlörlerin frekans tepkisi üzerindeki etkisini en aza indirme açısından en uygun olanıdır.

Şimdi, eğer bu "ev tipi" hoparlörlerin tasarımcıları bu tür distorsiyonu pasif filtrelerle telafi etmeye özen göstermiş olsaydı, Şekil 7-9'da gösterilen hoparlörlerin özelliklerini hayal edin. AS "Corvette" ve "Vega" "mırıldanırdı" ama "Estonya" bunu yapmazdı. Bu arada, ilki kapalı bir kasada, "Estonya" ve "Vega" - AI 40-45 Hz'e ayarlanmış olarak yapıldı. Bu hoparlörlerin özelliklerinin analizi şunu göstermektedir: 15AC-111 “Vega” - hoparlörlerde kullanılan düşük frekanslı başlığın yüksek kalite faktörü nedeniyle, hoparlörlerin karakteristik özellikleri 2-3 dB artar. 80-90 Hz frekans (hoparlörün kalite faktörü 1,3'tür). Her durumda “mırıldanma” gözlemlenir ve klimanın aktif filtrelerle düzeltilmesi gerekir. 40 Hz'ye ayarlanmış bir AI'nın kullanımı optimal olana (35 Hz) yakındır, ancak AC'yi düzeltmek için kullanılmamalı, tamamen farklı bir amaç için - düşük frekans kafasının maksimum akustik gücünü sağlamak için kullanılmalıdır. 35AC-021 "Estonya" pratikte en yumuşak AX'tir, ancak AI'yi 45 Hz frekansına ayarlamak woofer kafasının tam potansiyelinin kullanılmasına izin vermez. Kasanın hacmini %15-20 arttırıp AI ayar frekansını 21-27 Hz'e düşürmek faydalı olacaktır. 75AC-001 “Corvette” - 180 Hz frekansında 3 dB'lik bir düşüş yok, ancak hoparlörün ortaya çıkan Q faktörünün 1,3'e eşit olmasından kaynaklanan 90-95 Hz frekansında 3 dB'lik bir artış var Kasanın küçük hacmi nedeniyle -1,4. Hoparlörlerin düşük frekanslardaki akustik gücü yalnızca yüksek kaliteli düşük frekanslı kafa 100GDN-3 tarafından sağlanır. AI ve AX düzeltici kullanılması tavsiye edilir. Dolayısıyla, AC'nin ortaya çıkan kalite faktörü 1,1...2 ise, yani. hoparlörlerin AX'inde 60-110 Hz bölgesinde +1...6 dB'lik bir artış var ("mırıldanmanın bariz belirtileri") ve hoparlörlerin ses seviyesi en az 2-3 kat daha az düşük frekanslı kafa Vas'ın eşdeğer hacmi, yani AX düzeltmesinin Linkwitz Dönüşüm Devresine göre aktif filtrelere uygulanması mantıklıdır, devrenin bir örneği Şekil 2'de gösterilmektedir. 10 (R4C4R5 hariç).

AX düzeltmeyle eş zamanlı olarak devre, rezonans frekansının altındaki bölgedeki sinyal fazının yerel olarak düzeltilmesini sağlar ve bu da hoparlörlerin faz bozulmalarını azaltır. Düzelticinin AX ve faz tepkisi özellikleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 11 ve Şek. 12. Özellikler, 500 ila 32 Hz (-3 dB) arasında ses basıncı açısından yatay bir akustik yanıt elde etmek için 98 Hz frekansta 1,8'e eşit 32 litrelik bir hoparlörün Q faktörü için hesaplanır ve sonuçta Q elde edilir. faktör 0,71'e eşittir (woofer kafası 6GD-2, Qts=0,62, Fр=31 Hz). Düzelticinin genlik tepkisi, kapalı hoparlörün genliğindeki benzer azalmayı telafi etmek için düşük frekans bölgesinde oktav başına 12 dB'lik bir artışa sahiptir. Ancak kapalı bir hoparlörün aşırı yük kapasitesi tam olarak bu frekanslarda düşüktür. Bu nedenle, Ffi min frekansına ayarlanmış AI'li hoparlörler için böyle bir AX düzeltmesinin kullanılması en uygunudur. Bitmiş (veya yapım aşamasında) bir hoparlör sistemi için bunu belirlemek oldukça basittir. Öncelikle bas refleks deliğini kapatıp kapatıyoruz ve kapalı hoparlör muhafazasındaki düşük frekans kafasının direnç modülünü ölçüyoruz. Direnç modülünün maksimum değerine bağlı olarak, hoparlör muhafazasındaki düşük frekanslı kafa Fs'nin rezonans frekansını belirliyoruz. Daha sonra AI deliğini açıp kafa direnci modülünü tekrar ölçüyoruz. AI Ff'nin rezonans frekansını minimum direnç modülü ile belirleriz. Tipik olarak, bulunan minimumun üzerindeki ve altındaki frekanslarda, kafa direnci modülü belirgin zirvelere sahiptir. Ff, Fs'den büyük veya ona eşitse, AI AC her durumda yanlış yapılandırılmıştır. Fph, Ffi min'den yüksekse, AI borusunun uzunluğunu Fph'de istenen azalmanın karesiyle orantılı olarak artırın ve AI'yi Ffi min frekansına ayarlayın. Hesaplanan uzunlukta bir AI borusunun fiziksel olarak AC muhafazasına monte edilemediği durumda, daha küçük çaplı bir boru kullanılır. Hoparlör sistemine mevcut olana benzer başka bir AI kurmanın AI ayar frekansını azalttığına dair bir görüş var. Bu görüş yanlıştır. Aslında, AI ayarlama frekansı sqrt2 kat artarken aynı zamanda AI içindeki hava hızını da azaltır, bu da bazı durumlarda faydalıdır (ayrıca daha küçük çaplı bir boru daha sert olur). Başka bir deyişle, iki özdeş AI'nin kurulması, iç çapı çiftin AI'lerinden birinin boru çapından sqrt2 kat daha büyük olan aynı uzunlukta bir AI kullanmaya eşdeğerdir. Şimdi Ffi min frekansına ayarlanmış AI'li hoparlörlerde Fs frekansında woofer kafasının ortaya çıkan kalite faktörünü belirlemek gerekir. Evde, hoparlörlerin frekans tepkisini ses basıncıyla doğrudan ölçerek bunu yapmak neredeyse imkansızdır. Hoparlörün Q değerini özel bir yazılım kullanarak bir PC'de hesaplayarak elde etmek çok daha kolay ve daha doğrudur. Bununla birlikte, herhangi bir matematiksel modelleme yöntemi, belirli bir dinamik kafanın bilinen 10-30 kadar parametresini gerektirir ve bunların da evde ölçülmesi zordur. Hoparlörlerin kalite faktörünü yaklaşık% 10-15'lik bir doğrulukla belirlemek için çok basit bir yöntem öneriyorum; bu, ayrıca herhangi bir elektret mikrofonu (IEC-3) ve bunun için 10'dan 10'a kadar düz frekans tepkisine sahip bir ön amplifikatör gerektirecektir. 10.000Hz. FI AS deliğini (varsa) tekrar kapatıp kapatın. Bundan sonra mikrofon, düşük frekanslı kafanın difüzörünün 2-5 mm yakınına, difüzörün merkezinden yarıçapının 2/3'ü kadar bir mesafeye yerleştirilir. Mikrofon amplifikatörünün çıkışına bir AC voltmetre bağlanır ve AF jeneratöründen gelen bir sinyal kafaya beslenir (düz frekans yanıtlı bir PA aracılığıyla). Kafaya verilen güç 0,1-0,5 W'u geçmemelidir. Jeneratörün frekansını 500 Hz'den 20 Hz'ye değiştirerek hoparlörün frekans tepkisi oluşturulur. Fs bölgesinde bir “tümsek” olduğundan ve bu frekansın altında 12 dB/oktav eğimle frekans yanıtında bir düşüş olduğundan emin olun. Fs'ye yakın veya biraz daha yüksek bir frekanstaki maksimum çıkış voltajının, 500 Hz frekansındaki çıkış voltajına oranını bulun. Ortaya çıkan değerin karesi alınır. Sonuç, FI ile AC'nin kalite faktörünün değerine eşit olacaktır. Bu aşamada düşük frekanslı bir kafanın kalite faktörünü (PAS, PA'nın negatif çıkış empedansı, vb.) azaltmaya yönelik herhangi bir yöntemin taraftarları, kapalı bir hoparlörün muhafazasındaki ses emici malzeme miktarını seçebilir (PAS tasarımı) , Rout PA değeri) Q faktörünün istenen değeri elde edilene kadar. Önemli miktarda ses emici malzeme kullanıldığında, ancak 15...23 g/litreden fazla olmadığında, FI ile alçak seviye arasında bir tel çerçeve kullanarak 3-5 litrelik bir boş alanın "düzenlenmesi" tavsiye edilir. frekans başlığı Belirli bir hoparlör kabinine takılan düşük frekanslı bir sürücünün (bilinen ölçülmüş parametrelerle) kalite faktörünü hesaplayabilen veya belirleyebilenler için mevcut standart yöntemler tercih edilir. Kapalı bir hoparlördeki (Fs) kafanın kalite faktörü ve rezonans frekansı ölçümlerinin sonuçları, yalnızca FI'nin Ffi min frekansına ayarlandığı durum için düzeltici derecelendirmelerini (Şekil 10) seçmek için kullanılabilir. Fs frekansından en az 2 kat daha düşük. RC düzeltme aşamasının derecelendirmelerini belirlemeye başlayalım. Önerilen işlemsel yükselteç 157UD2'dir (düzelticinin stereo versiyonu için op-amp düzeltme devresi birlik kazancı içindir). Düzeltici elemanların hesaplanması oldukça karmaşık olduğundan, hoparlör kalite faktörünün çeşitli değerleri ve Fs = 80 Hz frekansı için RC değerlerinin bilgisayar hesaplamasının sonuçları Tablo 1'de gösterilmektedir. Fs frekansının diğer değerlerinde, kapasitörlerin kapasitans değerleri aşağıdaki formül kullanılarak yeniden hesaplanır: C1"= 80 C1/P"z.

C2 ve C3 kapasitörlerinin kapasitansları aynı şekilde hesaplanır. Kondansatörlerin kapasitanslarını değiştirmeden bırakabilir ve B1-VZ dirençlerini aynı şekilde yeniden hesaplayabilirsiniz. Tek sınırlama, direnç B2'nin direncinin 2 kOhm'dan az olmaması gerektiğidir, çünkü op-amp'in yüksek frekanslardaki ana yüküdür. Düzeltici PA'nın önünde (tını bloğunun önünde) açıldığında, sistemin ses basıncı açısından gerçek frekans tepkisi, alt çalışma frekansına ±2 dB toleransla yatay olacaktır (şöyle gösterilir). tablo, Ffi min'e tabi< F(-ЗдБ)), а эквивалент­ная добротность АС равна 0,71. Номиналы RC необходимо подобрать с точностью 1%. При значениях добротности АС, равной 1,6 и выше (4-5-6-7 строки таблицы 1), корректор имеет значительный подъем АЧХ на ча­стотах 30-20 Гц (13-16-20-24 дБ). Для предотвращения явной перегрузки УМ и АС реальным сигналом, снимаемым с выхо­да корректора, на входе УМ (или темброблока) желательно применить ФВЧ первого порядка с частотой среза 30-35 Гц. Это можно сделать заменой (или установкой) конденсатора на входе УМ, емкость которого в нФ рассчитывается по фор­муле 5000/Ввх., где Rвх. - входное сопротивление УМ (или темброблока), кОм. Звучание АС, АЧХ которой скорректирована двумя указан­ными способами, Вас не просто порадует - поразит. Вы нако­нец-то ощутите полное отсутствие окраски звука в НЧ диапа­зоне - «бубнения» не станет как такового. Регулировка темб­ров усилителя по НЧ будет наконец-то работать как ей и поло­жено-эффективно. Совершенно достаточной окажется глуби­на регулировки тембра по НЧ ±3-5 дБ. Отдача по звуковому давлению на нижней рабочей частоте АС будет максимально возможной для примененной низкочастотной динамической го­ловки.

Kafaların ve hoparlörlerin özelliklerinin modellenmesi ve doğrudan ölçümü (hesaplama sonuçlarını doğrulamak için), kalibre edilmiş bir ses kartına (frekans yanıtı 15...17000 Hz ±0,2 dB) sahip bir Intel Pentium III sınıfı multimedya PC kullanılarak gerçekleştirildi. JBL, Blaupunkt ve Peerless programlarının demo versiyonları (sinyal üreteci emülatörleri, "beyaz" gürültü için frekans yanıt ölçerler, "pembe" gürültü için 1/2-1/12 oktav spektrum analizörleri, "pembe" gürültü için programlar dahil olmak üzere serbestçe dağıtılan çeşitli yazılımlar kullanıldı. kapalı hoparlörlerin, FI'lı hoparlörlerin vb. parametrelerini hesaplayın.) Yazılım ayarları, frekans çözünürlüğünü 0,3 Hz'den daha düşük bir değere ayarlar. Ek olarak, 10-40000 Hz aralığında hafif distorsiyona sahip 60 W PA ve 30-15000 Hz ±1,0 dB aralığında bilinen frekans tepkisine sahip bir elektret mikrofon (ön yükselticiyle birlikte) kullandık.

Sonuçların doğruluğu deneysel olarak aşağıdaki şekilde doğrulandı. “Ara sıra” kapalı hoparlörler “Bifrons” (Macaristan, Budapeşte, tesis “BEA6”, 1975, hacim 36 litre, 12 g/litre pamuk yünü ile doldurulmuş çok katmanlı masif ahşap kasa, takılı 9 (!) geniş bant tipi kafa) satın alındı Her biri 12 W nominal güce ve 68-71 Hz rezonans frekansına sahip BEA6 HX-125-8, Qts = 1,02...1,08) klasik müziği ve cazı mükemmel bir şekilde yeniden üretti. Sıra rock ya da modern elektronik müzik dinlemeye geldiğinde, hoparlörler hemen konumlarını "kaybettiler" (bu, 108 W nominal güçte ve 88 dB/W*m hassasiyette). HX-125-8 kafalarının parametrelerinin ölçülmesi ve hoparlörlerin bir PC'de modellenmesi, fabrika tasarımının tüm dezavantajlarını gösterdi. Kapalı bir tasarımla bu hoparlörler, 10MAS-1'in 60 Hz frekansında geliştirdiği gücü bile neredeyse üretemedi (frekans tepkisindeki düşüş 110 Hz frekansında başladı). 9 hoparlörden birini 38 Hz'e ayarlanmış bir FI (fotoğrafa bakın) ile değiştirmek şaşırtıcı sonuçlar verdi. Hoparlörler çalmaya başladı. Hoparlörlerin frekans tepkisini değiştirmeden önce ve sonra ölçmenin sonuçlarını karşılaştırmak (frekans tepkisi neredeyse hiç değişmedi), hoparlörlerin sesinin doğasındaki değişiklik kadar önemli değil - "her yerde yaşayan" hale geldiler. Oda orkestraları ve koroların kayıtlarında bile daha önce olmayan bir ferahlık, derinlik ve netlik ortaya çıktı. Ayrıca sistemin 35-200 Hz bölgesindeki frekans tepkisi, PA girişinde devreye alınan, anlatılan aktif filtre ile düzeltildi. Frekans tepkisinin ve en önemlisi faz tepkisinin düzeltilmesi sayesinde, hoparlörler bas kaydını gerçekten yüksek doğrulukla yeniden üretmeye başladı. Hoparlörlerin sesini tanımlarken “doğruluk”, “esneklik”, “güç”, “duygusallık” gibi lakapları kullanmak mümkün hale geldi. Örneğin Pink Floyd'un "The Wall" albümünde yaklaşan bir helikopterin sesi çalınırken odadaki her şey titremeye başladı. Bu, 40 Hz'den başlayan frekanslarda dürüst bir 10 W ile yapıldı. Bu gelişmelerin ardından hoparlörler ev sinema sisteminde hak ettikleri "lider" yeri aldılar (inanın bana subwoofer'ın önemi kalmadı).

Dikkat! PA'nızın maksimum çıkış gücü, düşük frekanslı hoparlör kafasının nominal gücünü üç veya daha fazla kat aşarsa, hoparlörü, aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilen bir akım sigortasıyla aşırı yükten korumanızı öneririm: 1=2^ (Pnom/Rg), burada Pnom LF kafalarının nominal gücüdür, Rg - doğru akıma karşı kafa direnci.

İşlemsel yükselteç çok yüksek kazançlı çok aşamalı bir yükselteç olduğundan, negatif geri besleme uygulandığında kendi kendini uyarma olasılığı çok yüksektir. Bu nedenle işletim sisteminin stabilitesini sağlamak için özel önlemlerin alınması gerekmektedir. Op-amp'in kararlılığı, logaritmik genlik frekansı (AFC) ve faz frekansı (PFC) özellikleri kullanılarak değerlendirilir.

Frekans tepkisini oluştururken genellikle her iki koordinat ekseninde logaritmik bir ölçek kullanılır, yani kazanç desibel cinsinden ifade edilir. (4.42), (4.46) formüllerini kullanarak ve 2 olduğunu varsayarak, bir kademe için frekans tepkisini ve faz tepkisini oluşturmak kolaydır. Analizin kolaylığı için, özellikler düz çizgiler şeklinde tahmin edilmiştir (Şekil 6.15).

Frekans tepkisi seviyede yatay bir çizgidir. Kesme frekansında, frekans 10 kat değiştiğinde, yani on yılda 20 dB değiştiğinde bükülme ve frekans tepkisi, eğimi 20 dB olan düz bir çizgidir. Böylece, bir aşama için çizilen frekans tepkisinin bozunum oranı eşittir.

Bir oktav kullanarak (frekansı yarı yarıya değiştirerek) frekans yanıtındaki azalma oranını tahmin edersek, tek aşamalı bir amplifikatörün frekans yanıtındaki azalma oranının (Şekil 6.15, a) olduğunu varsayabiliriz.

Yaklaşık frekans yanıtındaki kesintiye karşılık gelen kesme frekansı, gerçek frekans yanıtındaki amplifikasyonun kesme frekansına yaklaşık olarak eşittir. Frekans tepkisine yaklaşırken eşitliklerinin maksimum hatası 3 dB'dir.

İfade (4.46) kullanılarak oluşturulan faz tepki eğrisi (Şekil ), aynı zamanda, 90°'lik bir noktadan noktaya çizilen düz bir çizgi olarak da tahmin edilebilir. Frekanslarda faz tepkisi seviyede yatay bir düz çizgi olarak görünür. Bu idealleştirmeyle gerçek faz tepkisinden sapma 5,7°'den fazla değildir.

Çok kademeli bir amplifikatörün genlik-frekans karakteristiği, bireysel aşamalarının frekans tepkisinin toplanmasıyla oluşturulur ve sayısı aşama sayısına karşılık gelen birkaç kesintiye sahiptir.

İncirde. Şekil 6.16'da, aşamaların frekans tepkisinin kesme frekansları ve düşük frekans bölgesindeki kazanımlarla toplanmasıyla oluşturulan üç aşamalı bir amplifikatörün frekans tepkisi gösterilmektedir.

Çok kademeli bir amplifikatörün faz frekansı karakteristiği (Şekil 6.16, b), bireysel aşamaların faz özelliklerinin yukarıda oluşturulan frekans tepkisi ile toplanmasıyla oluşturulur.

Şek. 6.16 ve ile frekans aralığındaki frekans tepkisi bozulma oranının , ila ila ve yüzlerce - 60 dB aralığında olduğu açıktır (birlik kazanç frekansıdır).

Böylece her aşama frekans tepkisi bozulma oranını .

Frekansta faz kayması -45°, frekansta -135° ve frekansta -225°'dir (Şekil 6.16, b).

Negatif geri beslemeyi tanıtırken, dört terminalli geri besleme ağında reaktif elemanlar yoksa, amplifikatörün çıkış ve giriş voltajları arasındaki kayma açısı 180° olmalıdır, yani [bkz. formül (2.34)].

Olumlu geri bildirimleri dikkate alarak sahip olduk.

Bu nedenle amplifikatörün reaktif elemanları nedeniyle negatif geri beslemenin pozitif hale gelmesi için ilave faz kaymasının 180° olması gerekir.

Amplifikatörün faz stabilite marjını sağlamak için kaymanın 135°'yi aşmaması gerektiğini varsayıyoruz. Daha sonra, çok aşamalı bir amplifikatörün, özellikle bir op-amp'in, negatif geri beslemenin eklenmesiyle çalışmasının kararlılık bölgesinin, frekansta faz kayması 135 olduğundan, frekans tepkisinin bozulma ile bölümü tarafından belirlendiğini varsayabiliriz. °.

Derin olumsuz geri bildirimlerle.

İncirde. Desibel cinsinden ifade edilen 6.16, a, farklı geri bildirim derinliklerini yansıtan düz çizgiler 2 ve 3 ile temsil edilebilir. Bu düz çizgilerin A ve B geri beslemesi olmadan amplifikatörün frekans tepkisi ile kesişme noktalarında, yani bu noktalarda amplifikatörün kendi kendini uyarması için başka bir koşul karşılanır.

Bu nedenle, (6.22) koşulunun yerine getirilmesine rağmen, yeterli bir faz stabilite marjı sağlandığı için frekanslarda amplifikatör kendi kendini uyarmaz. Frekanslarda amplifikatör kararsız çalışır, çünkü amplifikatörün (6.22) ve (2.34) kendi kendine uyarılması için her iki koşul da karşılanabilir.

Derin negatif geri besleme sağlarken op-amp'in stabilitesini arttırmak için, frekans tepkisinin frekans düzeltmesi, operasyonel amplifikatör devresinde bulunan pasif devreler kullanılarak gerçekleştirilir. Düzeltme devreleri frekans tepkisini tüm frekanslarda düşüş olacak şekilde değiştirir (Şekil 6.16, a). Frekans tepkisini düzeltmenin en kolay yolu, düzeltme devresinin zaman sabitini aşacak şekilde op-amp devresine yeterince büyük kapasiteli bir kapasitör eklemektir. Daha sonra amplifikatörün frekans tepkisi sola kayacak ve kesme frekansına karşılık gelen nokta, kapasitans değeri ile belirlenecek ve frekans tepkisi düşüşü, frekans aralığında olacaktır. Frekans, düzeltilmiş frekans tepkisinin birim kazanç frekansından yüz kor daha büyükse, amplifikatör 0'dan 0'a kadar tüm çalışma frekansları aralığı boyunca herhangi bir geri besleme derinliğinde kararlı olacaktır. Bu düzeltme yönteminin dezavantajı amplifikatörün stabilitesini sağlayarak bant genişliğini sınırlandırmamızdır.

Şu anda endüstrimiz, tasarımı bir düzeltme kapasitörünün kullanımını dikkate alan genel amaçlı op-amp'ler üretmektedir. Dahili olarak düzeltilmiş amplifikatörler olarak adlandırılan op-amp'ler, ek düzeltme elemanları gerektirmez ve tüm çalışma aralığı boyunca herhangi bir geri besleme derinliğinde kararlıdır. Bununla birlikte, dar bant genişliği, dahili düzeltmenin kullanımını sınırlar.

Yüksek frekanslı sinyalleri yükseltmek gerekiyorsa, amplifikatörde düzeltme devrelerini bağlamak için ek harici pinler olduğunda harici düzeltmeli bir op-amp kullanın.

Bu pinler, asılı kapasitörleri veya devreleri düzeltme pinlerine bağlayarak amplifikatörün frekans tepkisinin en uygun düzeltmesini seçmenizi sağlar. Op-amp üreticisinin spesifikasyonları genellikle harici düzeltme devrelerinin kullanımına ilişkin talimatlar sağlar.

Gramofon plakları kaydedilirken sinyal-gürültü oranının arttırılması için yüksek frekanslarda artış sağlanır. Ve elektromanyetik toplayıcının kendisi, belirtildiği gibi, en düşük frekanslardan başlayarak EMF'de frekansla neredeyse doğrusal bir artış sağlar. Bu nedenle elektromanyetik alıcılarla çalışmak için normalleştirilmiş frekans tepkisine sahip düzeltici amplifikatörlerin kullanılması gerekir. Frekans aralığının iki bölümü düzeltmeye tabidir. 50 ila 500 Hz frekans aralığında kazanç 20 dB/on'luk bir eğimle düşmelidir. 500 ila 2000 Hz aralığında sabit kalır ve 2,12 kHz frekansından başlayarak tekrar doğrusal olarak azalması gerekir. Frekans tepkisi eğrisi, uluslararası standartlara göre standartlaştırılmış, kayıt sırasında kesicinin salınım hızına bağımlılığın ters eğrisidir.

Böylece, frekans yanıtında görünümünü tanımlayan üç karakteristik frekans görülebilir: 50, 500 ve 2120 Hz. 3180, 318 ve 75 μs zaman sabitlerine karşılık gelirler. Amplifikatör-düzeltici devresindeki düzeltici RC zincirlerini hesaplamanıza izin verir. Bu devreler pasif düzeltme devreleri şeklinde veya negatif geri besleme devresinde yer alan düzeltme elemanları şeklinde yapılabilir.

Düzeltme yapma ihtiyacı amplifikatör devresini karmaşıklaştırır. Genellikle, ses alıcısının çıkışından gelen sinyali diğer sinyal kaynakları için tipik olan yaklaşık 0,15-0,3 V seviyesine getiren özel bir düzeltme amplifikatörü kullanılır. Elbette, modern ses alıcılarının düşük çıkış voltajı seviyesi göz önüne alındığında, amplifikatör son derece düşük seviyede içsel gürültü ve parazit ile olmalıdır. Fanlar, tüp düzeltme amplifikatörünü en yüksek şıklık olarak görüyor, ancak ondan düşük bir gürültü seviyesi elde etmek fazlasıyla sorunlu.

RIAA kısaltması, Amerika Kayıt Endüstrisi Birliği'ne ait olmasına rağmen, 1954'ten bu yana, eski gramofonlar için mevcut olan çok sayıda standardın aksine, aslında dünya çapında uzun süreli vinil kayıtların frekans tepkisini düzeltmeye yönelik standartla ilişkilendirilmiştir. Dakikada 78 devirlik bir dönüş hızı için tasarlanmış kayıtlar. Amerika Kayıt Endüstrisi Birliği tarafından geliştirilen standardın (RIAA standardı) uygulamaya konulması Avrupa'da hoş karşılanmasa da, ortak bir uluslararası standardın getirilmesi yine de zamanın çağrısı haline geldi. Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), uzun süre çalınan vinil kayıtlar için Amerikan standardıyla neredeyse aynı olduğu ortaya çıkan bir frekans eşitleme standardı başlattı. Tek fark, IEC standardının, kayıt oynatma modunda düşük ses frekanslarının kesilmesini tavsiye etmesiydi ve düşük frekanslı gürültüyü (disk dönüş hızının atmasından kaynaklanan sözde gürültü etkisi) azaltmak için, 20 Hz frekans başına -3 dB düzeyinde zayıflama yapılması önerilir (zaman özelliklerine çevrildiğinde bu, 7950 μs'lik bir zaman sabitine karşılık gelir). Yüksek kaliteli ön amplifikatörlerin çoğu üreticisi, ekipmanlarının yüksek kaliteli döner tablalarla donatılacağına, dolayısıyla gürültü sorununun onları ilgilendirmeyeceğine inanıyordu ve bu nedenle IEC gerekliliklerini göz ardı ettiler. Sonuç olarak kullandıkları kayıt eşitleme standardı aslında RIAA standardıydı.
Bununla birlikte, düşük frekans bölgesindeki genlik-frekans tepkisinin düzeltilmesini sağlayarak, RIAA standardına uygun oynatıcıların parametrelerini değiştirmeleri için ekipman üreticileri üzerinde hâlâ güçlü bir baskı vardır.

Bu politika şu gerçeğe göre belirlenir:

• bazı tüp güç amplifikatörlerinin, düşük frekanslarda (50 Hz'den az) büyük bir genlik sinyalinin alındığı durumlarda (gümbürtü etkisi dahil) çıkış transformatörünün manyetik çekirdeğinin doygunluğuna duyarlı olduğu ortaya çıkar;
• Yansıtıcı woofer'lar, koninin hareketinin neden olduğu çok az sönümleme nedeniyle, kesme frekanslarının altındaki frekanslarda çok kolay bir şekilde aşırı yüklenir. Bölme panellerine monte edilen yansıtıcı hoparlörler tipik olarak 100 Hz'nin hemen altında bir kesme frekansına sahipken, bağımsız yansıtıcı hoparlörler 50 Hz veya daha düşük bir kesme frekansına sahiptir;
• Uzun süre çalınan vinil plaklara yapılan kayıtlar, oynatıcının diskindeki deformasyonlar ve titreşimlerden kaynaklanan düşük frekanslı (20 Hz'den az) gürültüyle karakterize edilir.

Dolayısıyla yukarıdan, RIAA standartlarına uygun ekipmanın oynatma aşamasında düşük frekans düzeltmesi getirilerek tüm bu sorunların ortadan kaldırılabileceği anlaşılmaktadır.
Bu soruna olası bir olumlu yaklaşım, 7950 µs'lik bir zaman sabiti için IEC önerilerinin olası benimsenmesidir, ancak daha makul bir çözüm, aralığın kenarında bir zayıflamaya sahip, uygun şekilde tasarlanmış bir yüksek geçişli filtrenin tanıtılması olacaktır. Yaklaşık 10 Hz'lik bir rezonans frekansı ile oktav başına 12 dB veya daha da fazlası (müzikçaların mekanik kısmının kusuruyla belirlenen, düşük frekanslı gürültüyü bastırmak için rezonans gürültü filtreleri adı verilen). CD çalar, kötü tasarlanmış hoparlörler veya sorunlu çıkış transformatörleriyle ilgili sorunları çözmek için 10 Hz rezonans frekansına sahip bir alçak geçiş filtresi ekleme ihtiyacını bir şekilde tespit edemedi. Ama sonra hemen şu soru ortaya çıkıyor: Uzun süreli vinil plakların bununla ne ilgisi var? Çarpılma ve gürültü tamamen mekanik sorunlardır ve bu nedenle elektrik hileleri kullanılarak değil, tamamen bu sınırlar dahilinde ele alınmalıdır.

Bir ses programının icracıdan dinleyiciye bozulmadan aktarılması görevi dünya kadar eskidir. Elektroakustik dünyası gibi...

Raymond Skuruls bir radyo mühendisi ve ses mühendisi, Acoustic Power Lab'ın kurucusu ve sahibidir. 2005 yılında, üç yıllık çalışmanın ardından, hoparlörlerin frekans özelliklerini düzeltmeye yönelik yeni bir teknoloji için Letonya patentini (LV1334213) aldı. Pro Sound News Europe dergisi, AJFL eşitleme teknolojisini Avrupa'da bu alandaki en büyük üç yenilikten biri olarak adlandırıyor. New York'taki AES sergisinin sonuçlarının ardından, yeni gelişme 2007 Mükemmellik Ödülü'ne layık görüldü. Yazar, 2010 yılında teknolojinin bir arabada kullanılmak üzere bir versiyonunu geliştirdi.

Bunun için gerekli koşullardan biri doğrusal distorsiyonun olmamasıdır. Hızlı bir akademik bakışta her şey çok basit görünüyor: Frekans tepkisini ölçtük, bir düzeltme filtresi oluşturduk ve iş tamamlandı. Bu tür birçok girişimde bulunuldu ancak sonuç alınamadı. Elbette bu girişimlerin yazarlarına ve onları destekleyen pazarlamaya göre bir sonuç var. Ancak profesyonellerin tarafsız dünyası farklı bir görüşe sahip.

Sorun, ses sistemlerini değerlendirmeye yönelik teknik araçların, sesi insan işitmesinden farklı şekilde alması ve değerlendirmesidir. İşitsel algımızdan daha fazla “sorun” “görüyorlar” (kulağa ne kadar paradoksal gelse de). Bu problemler, ses basıncı ölçüm noktasında ses dalgalarının fiziksel girişiminden kaynaklanmaktadır. Ancak girişim yalnızca, en basit durumda, doğrudan ve yansıyan (kararlı durum) iki sinyal geldiğinde meydana gelir. Ancak kısa bir süre için yalnızca doğrudan bir sinyal var ve hiçbir müdahale yok. Bu kısa an, duruşmamızın değerlendirme yapması için yeterlidir.

Tekrarlanması kolay iki deneyle işitmenin zamansal seçiciliğini ve girişimi göz ardı etme yeteneğini kanıtlamaya çalışacağım. İlk tecrübe. Cıvıltı test sinyali (hızla değişen frekansa sahip bir sinüs dalgası), kısa, 150 - 300 ms, logaritmik, düşük frekanslardan yüksek frekanslara veya tam tersi şekilde çalındığında subjektif olarak tamamen farklı ses çıkarır. Oynarken, sinyal kaybolan yükseklerle birlikte donuk görünüyor. Aşağı doğru çalındığında, kulağa güzel, müzikal ve belirgin tizlerle geliyor. Ancak bir spektrum analizörü için her iki durum da aynıdır ve birbirinden ayırt edilemez.

İkiyi deneyimleyin. Klasik bir stereo sistemin önüne oturalım. Mono sinyal gönderelim. Sistemde her şey yolundaysa hoparlörlerin tam ortasında dar bir hayali ses kaynağı duyacağız. Şimdi kendimiz bir yandan diğer yana hareket ediyoruz. Bu durumda sadece hayali kaynağın bizimle aynı yönde biraz hareket edeceğini duyacağız. Şimdi yerimize bir mikrofon koyalım. Bu mikrofondan gelen sinyali dinleyip hareket ettireceğiz. Değişen tarak filtresinin yarattığı güzel flanş efektini dinleyelim. Bir şans ver.

Bu yüzden. Bana göre (neredeyse on yıldır gerçek teknolojiye dönüştürüyorum), ses sistemini de işitme sistemimizle aynı şekilde ölçmemiz ve değerlendirmemiz gerekiyor. Bir noktada ses basıncını ölçmenin sonuçlarından bir şeyler anlamaya çalışmak yerine, hoparlörden yayılan ses gücünün frekans tepkisini ölçtüğümüzde bunun mümkün olduğu ortaya çıktı. Çalışmalarımın ve kararlarımın temeli budur.

Bir ses programının bozulmadan yayınlanmasına yönelik yaklaşımı yeniden düşünme özgürlüğünü kullanmak istiyorum. İşte klasik prensip. Sanatçının önündeki bir odada (stüdyo, açık alan) frekanstan bağımsız olarak ses basıncını orantılı elektrik sinyaline dönüştüren bir mikrofon bulunmaktadır. Arkasında, dinleme odasında bir amplifikatör ve hoparlör ile biten bir iletim yolu (ön amplifikatör, radyo kanalı, zaman geciktirme cihazı vb.) Vardır. Yol, frekansı ne olursa olsun sinyali eşit şekilde iletmeli ve hoparlör, elektrik sinyalini orantılı olarak ses basıncına dönüştürmelidir. Ve yine - frekanstan bağımsız olarak. Hoparlörün "akustik ekseni" üzerindeki zayıflatılmış odada bu gereksinimi karşılayıp karşılamadığını doğruladık ve şimdi başarıyı bekliyoruz. Çoğu zaman bu beklentinin boş ve saf olduğu ortaya çıkar.

Benim geliştirdiğim yaklaşım farklı. Bozulmamış bir ses görüntüsü elde etmek için, dinleme konumundaki hoparlörün, müzisyenin performans konumunda yaydığı ses gücüyle aynı veya spektral kompozisyon ve zamansal özellikler açısından orantılı olarak yayması gerekir.

Bu yaklaşımın doğruluğu pratikte defalarca test edildi ve Mayıs 2007'deki AES sergisinde, bir akordeon düetinin kaydının, Ruslar tarafından iyi bilinen Radiotehnika S90 hoparlörleriyle biten ayarlanmış bir yol aracılığıyla çalındığı büyük bir başarı ile gösterildi. ve deneye katılmayı kabul eden aynı düetin canlı performansıyla karşılaştırıldı.

Bu arada: İşte S90'ın hayatından bir bölüm daha. Sovyet elektroakustiğinin amiral gemisi Riga Radyo Fabrikası'ndan kalan küçük bir şirket, bütçe sınıfı hoparlörleriyle önde gelen bir Rus ses dergisinin testine katılma cesaretini gösterdi. Sonuçlar etkileyiciydi, ses hakkında tek bir sitem bile yoktu ve frekans tepkisi eğrileri bunu hiçbir şekilde göstermemesine rağmen "Kulağa neden iyi geldiği belli değil" yorumuyla. Çözüm basit: Bu hoparlörü ayarlarken AJFL programı ve ölçüm tekniği kullanıldı.

Yöntemin doğruluğu, en yüksek kalitede monitörlere sahip stüdyolarda kullanılmasına olanak tanır, aynı zamanda derinlik düzeltme olanakları o kadar büyüktür ki bir kova bile ses çıkarır. Böyle bir deney yaptık...

Yayılan akustik gücü düzeltme yöntemi pratikte nasıl uygulanır? Akustik basınç, hayali bir yüzey veya onun bir bölümünde yer alan uzaydaki birçok (yaklaşık 200) noktada ölçülür. Basitçe söylemek gerekirse: ölçüm cihazı, bir mikrofonla havaya hayali dikey çizgilerden oluşan bir ızgara çizer, bu işlem yaklaşık bir dakika sürer. Özel olarak geliştirilen bir program, ayrı noktalardaki ses basıncının değerini bağımsız olarak kaydeder ve ardından girişim ve faz kayması faktörlerini hesaba katan akustik gücün frekans tepkisini (AJFL) hesaplar. Bu özelliğe dayanarak bir düzeltme eğrisi sentezlenir. Yayılan gücün frekans tepki eğrisine göre ayna görüntüsü olarak oluşturulur ve bu eğriyi geleneksel ekolayzırların erişemeyeceği bir doğrulukla takip etmek mümkündür. Gerçek şu ki, AJFL teknolojisi, ekolayzır olarak sonlu dürtü yanıtına (FIR) sahip bir filtre kullanıyor. Radyo mühendisliği için yeni değil, ancak şu ana kadar ses ekipmanlarında son derece nadiren kullanıldı. Hatta hiç kullanılmadığı bile söylenebilir (FIR filtresi olan tek bir cihaz biliyorum; yaratıcıları onunla nasıl çalışacaklarını gerçekten bilmiyorlar). Bunun üç nedeni var: bilgi işlem gücüne yönelik yüksek gereksinimler, sonuçta ortaya çıkan doğruluk ve kontrol karmaşıklığından elde edilen önemsiz pratik faydalar, dolayısıyla anlaşılır ve tanıdık parametrik ve grafik ekolayzırlara geri dönüş.

Ve bir şey daha: faz düzeltme. AJFL teknolojisinde bu otomatik olarak gerçekleşir. Gerçek şu ki, eğer sorun (eşitsizlik) minimal faz sisteminden kaynaklanıyorsa (ve girişten çıkışa tek sinyal yoluna sahip çoğu elektrik devresi ve filtrenin durumu budur), o zaman minimal faz düzeltici oluşturularak sorun düzeltilir. ideal olarak - hem genlik hem de faz olarak. AJFL sisteminde kullanılan düzeltici filtre ekolayzır tam olarak bu minimum fazdır.

2010 yılında otomobillere yönelik bir çözüm ortaya çıktı. Burada hem ölçüm tekniğini hem de sonraki düzeltmelerden sorumlu alet ünitesini biraz değiştirmek zorunda kaldık. Normal bir odaya göre daha karmaşık akustik göz önüne alındığında, kabinde yayılan gücün frekans tepkisi birkaç adımda ve üç (iki yerine) koordinatta ölçülür. Ölçüm sonuçları, bir dizüstü bilgisayardaki programın özel bir versiyonuyla yorumlanır ve sinyal kaynağı ile amplifikatörler arasında kalan bir üniteye yüklenir. Ölçüm ve ayarlama sırasında (bu önemlidir), "ayna" eğrisi boyunca otomatik düzeltmeye ek olarak, bu amaçla yüksek hassasiyetli bir parametrik ekolayzır alt sistemi sağlanmıştır;

Analog ve dijital giriş/çıkışlara sahip bloğun boyutları 18 x 15 x 5 cm, besleme voltajı 7 ila 16 V arasındadır. Amplifikatörlerin açılmasını kontrol etmek için bir Uzak giriş ve bir gecikmeli Uzak çıkış bulunmaktadır. Artık cihazın yarı boyutunda ve yalnızca analog giriş/çıkışlarla basitleştirilmiş bir modifikasyonu çalışıyor. Ve birkaç ay içinde filtrelerin USB arayüzü üzerinden "hızlı" yüklenmesi hazır olacak. Bu yüzden burada buluşmak için hala bir nedenimiz olacağını düşünüyorum. Beklemek istemiyorsanız beni bulmanız zor değil, adres derginin bu sayısında.

AJFL yöntemine göre ölçümler tek bir noktadan değil, bir yüzey segmenti oluşturan birçok noktadan alınır.

Yöntemin 2007'de Viyana'daki AES fuarında gösterilmesi

Program, birçok nokta ölçümünden sentezlenen yayılan güç frekansı tepkisini kullanarak bir "ayna" düzeltme eğrisi oluşturur

Düzeltmenin sonucu: geleneksel ekolayzırlarda hertz birimlerinden oluşan bir frekans adımı mevcut değildir

Ağır vakalardan biri (arabanın içinde). Sonuç benzer

Düzeltme ünitesinin ilk otomobil modeli