25 АС-121 – «Романтические» фильтры. Анализ заводских фильтров. Часть 1

Невозможно пройти мимо таких эксклюзивных колонок 25АС-121!

Исходные данные:

  1. 35ГДН-1-4, схема замещения, уровень отдачи на басовой полке 84 дБ/Вт;
  2. 20ГДС-1-8, схема замещения, уровень отдачи на мидбасовой полке 89 дБ/Вт;
  3. 6ГДВ-6-16, схема замещения такая:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Средний уровень 91 дБ/Вт, резонанс на частоте 4,1 кГц, сопротивление на частотерезонанса вдвое выше номинального. Частота резонанса выбрана не случайно – позже она обоснуется.

Влияние баффл-эффекта:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры. Анализ заводских фильтров. Часть 1

25 АС-121 – «Романтические» фильтры. Анализ заводских фильтров. Часть 1

Для ВЧ влияние несущественно.

АЧХ 35ГДН-1-4:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры. Анализ заводских фильтров. Часть 1

Пик возле 1 кГц Шоров убирал режекторным фильтром.

АЧХ СЧ и ВЧ голов имеют различия в зависимости от изготовителя.

АЧХ фильтров по напряжению первой схемы, в которой НЕТ разделительного конденсатора в СЧ звене:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Если бы звуковые давления складывались так же, как напряжения на динамиках (как суммирует Мультисим), то включенные в противофазе НЧ и СЧ динамики действительно убили бы весь участок низких частот и мидбаса. На самом деле ситуация гораздо лучше. Что нужно учесть. Во-первых, звуковое давление в поршневой зоне работы динамика в первом приближении имеет фазу тока через ЗК, а не приложенного напряжения. Во-вторых, в районе механической резонансной частоты динамик в ЗЯ представляет собой ФВЧ второго порядка со всеми вытекающими: звуковое давление ниже резонанса падает с крутизной около 12дБ/октаву, а его фаза имеет прыжок в «плюс», значение которого при полной добротности 0,7 равно 90° (https://ldsound.club/index.php?threads/chernovik-po-raschjotu-filtrov-chast-1.1012/post-75027). Вот ФЧХ токов в НЧ и СЧ динамиках:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Корректирую ФЧХ звукового давления в соответствии со сказанным выше. Несовпадение и смещение акустических центров (АЦ) динамиков (https://ldsound.club/index.php?threads/chernovik-chast-3.1223/) не учитываю ввиду очень крутого ската АЧХ ФНЧ, ограничивающего зону совместной работы с СЧ. Частоты резонансов НЧ и СЧ соответственно 55 и 180 Гц.Получаем примерно следующее:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Исходя из соотношений фаз звуковых давлений корректирую суммарную АЧХ фильтров, которая теперь будет адекватнее отражать звуковое давление на НЧ и мидбасе (голубые точки):

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Добавляю вручную АЧХ динамиков, АЧХ ЗЯ и работу баффл-эффекта (ограничился частотами до 1 кГц, ибо выше будет 100% некорректно). АЧХ СЧ динамика принята линейной до 1 кГц.

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Ничего себе. Совпали пики ФНЧ, АЧХ НЧ динамика и баффла!Пахнет вредительством – украли медь катушки ФНЧ (и конденсатор из СЧ звена…). При 2,5 мГн в ФНЧ пик уменьшается до+3дБ, а разница фаз НЧ/СЧ увеличивается на 25…30° в диапазоне 250…700 Гц, что, безусловно, пойдёт на пользу. Колонка явно экспериментальная. СЧ динамик с линейным ходом 0,3 мм работает без среза низких частот, что для него недопустимо.Детали фильтра СЧ вместе с резистором 8,2 Ома (см. схему) работают режекторным контуром для ВЧ динамика, настроенным примерно на 3,5 кГц, интересное решение.Поскольку частота резонанса ВЧ головки выбрана чуть выше (так надо для второй схемы…), то АЧХ фильтра ВЧ звена вышла сильно нелинейной. Крутизна скатов АЧХ фильтров очень большая,перед срезами – заметные выбросы, что не добавляет красоты звучанию.Частоты раздела около 1,2 кГц и 4,5 кГц.Верхний стык просуммирован с той полярностью ВЧ динамика, которая изображена на схеме. Стык не блещет и при другой полярности, что, скорее всего, означает несовпадение положений АЦ СЧ и ВЧ динамиков в живой АС. Надеюсь, это учли, и стык получился лучше. ЧХ сопротивления – интересная:

25ас121

Второй вариант фильтра из 25АС-121 ещё экспериментальнее:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Как и в первом случае, без работы с ФЧХ ничегошеньки не понятно… ФЧХ токов в НЧ и СЧ динамиках в виде толстых линий. Тонкими линиями – ФЧХ напряжений на динамиках, для сравнения:

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Как видим, разница фаз токов гораздо лучше, чем напряжений. На этомфакте, кстати, держатся все АС, в которых ФНЧ состоит из одинокой катушки индуктивности… Вношу корректировку согласно описанному выше алгоритму, учитывая влияние более дальнего расположения АЦ НЧ динамика относительно СЧ брата, что даёт поправку примерно -25°/кГц по фазе звукового давления НЧ динамика.

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Разница фаз звукового давления составляет 90…140° на участке 200…2000 Гц, по сравнению с 30…60° по напряжению. Напомню: СЧ включен в противофазе к НЧ, желательная разница фаз по звуковому давлению 180 °.

Сразу окончательная приблизительная АЧХ (ниже 1 кГц – по звуковому давлению, выше – по напряжению). Единственноучту, что выше 7 кГц ни один 20ГДС не имеет существенной отдачи 😊. На линию из чёрных точек следует наложить реальные АЧХ СЧ (1…5 кГц) и ВЧ (3…20 кГц) динамиков.

25 АС-121 – «Романтические» фильтры.

Противоположность первому варианту. Горб 35ГДН убран, но без запаса, скаты АЧХ фильтров – нежно-пологие… ВЧ убиты напрочь. Комментарий просто в точку. Редкий случай для советских колонок – применение одного дросселя по НЧ, без ничего больше. Режекторный контур в ВЧ звене, настроенный на 4,2 кГц (вот оно!)выровнял скат АЧХ ВЧ полосы.  СЧ динамик играет с не убранным пиком на частоте резонанса, зато по максимуму вверх, катушки 200 мкГн в фильтре явно мало. Красивая ЧХ сопротивления:

25ас121

Два чуда-антипода продавались под одним названием. В каждом из них есть здоровые решения, и в каждом – нездоровых больше. КБ проводило эксперименты, производство требовало чего-то новенького. Нате!

Часть 2. Что делать?

Автор: Николай Марков

25 комментариев: 25 АС-121 – «Романтические» фильтры. Анализ заводских фильтров. Часть 1

  1. Инженер пишет:

    АЧХ слабо отражают дребезжащий звук средне частотного динамика…(сх 1) даже на среднем уровне!

  2. Александр пишет:

    Очень хороший анализ, большое Вам спасибо за него.
    Мое мнение что фильтра были очень плохо спроектированы и рассчитаны, так сказать на глаз или на слух, человеком слабо знакомым со всеми этими фильтрами, разными методиками расчетов и т.д.. Поэтому необходимо внести изменения в фильтра, пересчитать номиналы компонентов и проверить.
    Стандартные частоты раздела для трех полосных ас по моему 500 гц нч и 5000 вч, можно конечно и другие выбрать.

  3. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Эти стандартные частоты для трехполоски ни разу не указ и правило на все случаи жизни. С этих частот , если заняться внимательно, быстренько съедем на пониже, кила на 2 максимум, тогда и звук получится, а не нарушенный кислотно-щелочной баланс на зубах. Кто не верит, выйди вон.

    • Марков Николай пишет:

      На своём макете 35АС-028 Старт последний вариант фильтра такой: НЧ – полторашный порядок, почти первый, 700 Гц. СЧ 20ГДС-1л-8 снизу – полторашный, 700 Гц, сверху – полторашный, 2700 Гц. ВЧ – Dibeisi E125, второй порядок, 2700 Гц. На 700 сшивка просто превосходная, голос не локализуется в СЧ, а стоит перед колонкой, высота образа сантиметров 80…100. СЧ/ВЧ раздел – не срастается. Сдуру не измерив АЧХ уменьшил пыльник на 20ГДС до минимума, получил АЧХ с пиком на 2250 +5дБ, тут же с 2400 до 3000 провал -7дБ. Зато пика 4кГц вообще нет. Наверное, с родным куполком было лучше, но не факт. А ВЧ красиво тянет с 3200. Если ничего не придумаю, придётся насиловать ВЧ от 2400…

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        СЧ настолько трудный излучатель, что подружить его с пищалкой и не испортить звук- скорее везение.
        за многие годы возни с трехполосками сложилась ” трехсобачья схема” СЧ фильтра: последовательный полосовой фильтр LC первого порядка и резисторный шунт на среднике либо переменник.
        Лишь этот вариант избавил от гадкого режущего призвука на стыке.

        • Марков Николай пишет:

          В курсе, выучил и уже пользуюсь, если заметили. И без копирайта :-) Могу добавить, что крутизна скатов в полосовике сильно зависит от резисторов, стоящих параллельно и последовательно с СЧ. Потому я бы расширил схему до “четырёхсобачьей”, то есть, плюс последовательный резистор. Появляется место для манёвра.

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            Николай, четырёхсобачий вариант живет и побеждает, с ним получилось уменьшить крутизну выхода на полку одному среднику, это был рупорный драйвер, с крутым спадом ниже резонанса. Резистор на входе сгладил крутой угол и убрал избыток чутья в паре с шунтом. И звук получился достойный.

    • Марков Николай пишет:

      Это я к тому, что 500/5000 – чистая выдумка, и даже там, где столько в паспорте прописали, часто не так.

      • Александр Ростов-на-Дону пишет:

        Полностью с вами согласен. Были случаи, когда намеренно сдвигал полосу ровных и далеко бегущих средников повыше, к 5-6 кгц, удивляясь , зачем так рано обваливают такие хорошие динамики.
        Потом понял, почему так делается.

      • Инженер пишет:

        от чего зависит полярность включения динамика в колонке? От расстояния между динамиками и частотой разделения фильтров? или есть другие причины..

        • Марков Николай пишет:

          Полярность выбирают так, чтобы в рабочей зоне, обычно прямо по оси АС на уровне ВЧ динамика и не ближе 1м от АС, звуковые колебания от двух излучающих динамиков на частоте раздела слагались, увеличивая звуковое давление. Если суммарное звуковое давление при подключении второго динамика на частоте раздела уменьшается, полярность одного из динамиков меняют на противоположную. Если частоты среза фильтров совпадают, то на частоте раздела, она же частота среза, ФНЧ даст -45 градусов по фазе, ФВЧ соответственно +45 градусов. Что в фазе, что в противофазе, разница 90 градусов. НО. У динамиков есть свой сдвиг фазы, частотнозависимый, поскольку ток в звуковой катушке отстаёт по фазе от напряжения. У НЧ динамиков, как правило, этот сдвиг проявляется с более низких частот, в результате на частоте раздела разница фаз отличается от 90 в бОльшую сторону. Кроме того, звуковые катушки, как правило, находятся на разном расстоянии от передней панели, НЧ – дальше. Например, при разнице в 5 см и частоте раздела 700 Гц фаза излучения НЧ динамика дополнительно запаздывает на 37 градусов при условии, что край диффузора на 700 Гц уже не излучает. В результате разница фаз между НЧ и СЧ приближается к 180 градусов. В этом причина включения СЧ в противофазе к НЧ в 95% случаев.

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            Добавлю, что в бездарно сляпанных фильтрах такое творится на стыках, что крути фазу- не крути фазу- плохо или очень плохо.

            • Марков Николай пишет:

              Конечно! Есть ещё разный порядок фильтра и влияние реактивного сопротивления динамика, разнесённые частоты среза и т.д. Микрофон в помощь.

        • Марков Николай пишет:

          C СЧ/ВЧ разделом сложнее, так как те же 5см разницы по глубине на частоте 5кГц это уже… 264 градуса сдвига!!! Тут нужен микрофон. Хотя, по тому же принципу, учитывая индуктивности катушек СЧ и ВЧ и разницу в глубине, прикинуть всё же можно.

          • Александр Ростов-на-Дону пишет:

            Николай, кроме микрофона к нему нужно приспособление в виде головы. Иначе может создаться впечатление , что освоить измерилку не сложнее, чем скачать приложение “Я- типа – акустик” И главное это микрофон. В нём вся вековая мудрость темы.

            • Марков Николай пишет:

              Интерпретатор в голове надо иметь последней версии, иначе с самым лучшим микрофоном “намеряется” такое, что и не снилось…

  4. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    От много чего. От порядка фильтра, расстояния между динамиками, частотой раздела фильтров, смещения динамиков по глубине.

  5. Аудиостроитель пишет:

    “Режекторный контур в ВЧ звене угрохал всю полосу 5-8 кГц.” (с)
    Я его выкинул из схемы, но лучше особо не стало.
    Фильтры этих АС нужно переделывать (пересчитывать) полностью. Разве что ФНЧ ещё худо-бедно.

    • Марков Николай пишет:

      Конечно переделывать полностью! Без режектора 4…5 кГц имеется полка по -9дБ, 10кГц и 20кГц – там же. Толку мало.

  6. kolobrkin пишет:

    Из серии очевидного-невероятного. Почему резистор включенный параллельно динамику влияет на громкость его воспроизведения? Напряжение на динамике не меняется, возрастают токовые запросы к усилителю. Но ведь суммарное сопротивление оказывается не ниже стандартных 4 ом. Или у закона Ома есть какая-то интерпретация? Но работает. Почему?

    • Марков Николай пишет:

      Вы просто не ощущаете взаимодействие флюидов музыки с течениями эфира :-) Если врубить R тупо параллельно АС прямо с выхода УМ с низким выходным сопротивлением, то да, АС плевать хотела, пока уменьшение R не перегрузит УМ. Но, я надеюсь, Вы имели в виду включение R параллельно динамику в составе фильтра. У фильтра есть такой параметр – выходное сопротивление, оно к тому же имеет комплексный характер. Динамик – тоже имеет входное, и тоже комплексное. Получается соединение Z1-Z2, на Z2 (на динамике) измеряем напряжение. И тут параллельно Z2 врубаем R. Почему напряжение на средней точке цепи Z1-(Z2||R) должно не измениться???

    • Александр Ростов-на-Дону пишет:

      динамик шунтируется резистором, уходят гадкие призвуки не резонансе.

  7. Марков Николай пишет:

    Готова вторая часть, игры разума с первой схемой: https://ldsound.info/25-as-121-romanticheskie-filtry-chto-delat-chast-2/

  8. Марков Николай пишет:

    Статья требует полной переделки в связи с ошибкой в суммировании уровней полос (https://ldsound.club/index.php?threads/po-grafikam-ot-multisima.472/). Вторая и третья части – так же.

  9. Марков Николай пишет:

    Статья полностью переделана. Очередь – за второй и третьей частями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.