Цель – разобраться в работе фильтров и озвучить рекомендации по улучшению звучания. Так как на сайте приведена АЧХ 35АС-015 (уточнял у администратора), то с неё и начнём:
Схема замещения НЧ динамика и СЧ динамика. ВЧ динамик замещен схемой, имеющей резонанс 3,5 кГц и 30 Ом на резонансе:
Необходимо пояснить некоторые моменты относительно применения Мультисима в проектировании АС.
1. В схемах, загружаемых в Мультисим, необходимо добавлять активные сопротивления всех деталей фильтра, хотя бы приблизительные. Можно на входе фильтра добавить реальное сопротивление соединительных проводов и выходное сопротивление УМ, если они известны и значительны.
2. Вместо динамиков подставляются подобранные схемы замещения. Использовать в схеме вместо динамиков резисторы – без толку. С применением схем замещения появляется возможность уточнить реальную разницу фаз звуковых волн на стыке НЧ/СЧ по графикам фаз токов, протекающих через динамики. Разница фаз по напряжению на НЧ/СЧ динамиках и по току в них может отличаться по диапазону на 0…40°.
3. Мультисим никак не может учесть фазовый сдвиг, возникающий по причине разной глубины установки динамиков на передней панели. А также – по причине отодвигания акустических центров динамиков с ростом частоты по расстоянию от слушателя. И если при частотах раздела ниже 800 Гц эти сдвиги не столь существенны, то при разделе выше 2 кГц они становятся соизмеримы со 180°. В результате Мультисим считает суммарную АЧХ исходя из предпосылки об идеальном расположении акустических центров динамиков по глубине на частоте стыка. Чего в реальности, скорее всего, не будет. (35АС-018 так и посчитана:
4. В Мультисим невозможно загнать АЧХ динамиков, как, например, в LSPCAD. Проблемные места АЧХ придётся исправлять изменениями в фильтрах, используя собственную голову.
5. Суммирование уровней соседних полос осуществляется простым суммированием напряжений, в комплексных числах. Вариант суммирования по мощности не прошёл проверку практикой.
По Мультисиму – всё.
Нам нужны АЧХ динамиков. Автор графиков – Lexus. Вероятно, реальные характеристики отличаются от приведенных (неизвестно расстояние до динамиков при данных измерениях, а также неизвестна область частот с достоверными результатами, она начинается минимум в 2 раза выше по частоте, чем показывает желтая линия снизу графика в программе АRТА, а здесь линии не видно), но они дают понять, с чем боремся.
НЧ брат. Идеально ровная АЧХ на низких частотах подсказывает, что снималось в упор к колпаку, отсюда мощный пик на 1,6 кГц от колпака:
У меня на ручных измерениях пик не столь страшный, синяя кривая, с 33 см.
СЧ брат (Страшный попался? И это тоже, плюс усреднение малое, 1/24 октавы):
Паспортная АЧХ СЧ, как всегда – сглаженная:
ВЧ братик (данные Lexus):
Здесь веселее (деление = 1 дБ): (10ГД-35=6ГДВ-6-16):
Заводская АЧХ:
АЧХ из справочника, сглаженная:
А вот АЧХ 35АС-015, с которой будем работать:
Средний уровень показан красной линией.
АЧХ полос (по напряжению, не по звуковому давлению!) и приблизительная суммарная АЧХ фильтра по напряжению от Мультисима:
Она же, расширенная вниз:
Крутизна ската ФНЧ СЧ звена соответствует четвертому порядку. Плюс у самого СЧ динамика выше 4,5 кГц АЧХ круто валится. Результат понятен: не слитное звучание СЧ и ВЧ полос. Режектор в НЧ звене делает полку выше 1,3 кГц по -17 дБ. А так как НЧ и СЧ включены в противофазе, то симулятор законно нарисовал провал, выделенный желтым цветом. На самом деле, вследствие смещения акустического центра НЧ динамика на этих частотах назад, разница фаз сигналов в области 1…3 кГц значительно отличается от 180°, и указанного провала не будет.
Частоты раздела – около 800 Гц (никак не заявленных 550 Гц) и 5 кГц. Высокая частота раздела НЧ/СЧ имеет свои плюсы и минусы. Плюсы: сжечь СЧ динамик при узкой полосе тяжелее, амплитуда смещения диффузора СЧ минимальна=малые нелинейные и допплеровские искажения в диапазоне выше 800 Гц, экономия на меди и конденсаторах. Минусы: диапазон до 800 Гц играет НЧ динамик с большой массой подвижной системы, за пределами области поршневого режима работы + более заметные интермодуляционные и допплеровские искажения в расширенной до 800 Гц полосе. Хотя в https://ldsound.club/index.php?threads/3-x-polosnaja-as-na-baze-35-as-028-start.366/ я делал раздел по звуковому давлению (который не обязан совпадать по частоте с разделом по напряжению) в пределах 700…900 Гц, и был вполне доволен. Правда, НЧ динамик был у меня с минимальным куполом, что убирает пик 1,3…1,8 кГц (кочующий у разных экземпляров): https://ldsound.club/index.php?threads/75-gdn-1-4-30-gd-2.121/post-7421, третий график, и я не слушал при громкостях, могущих вызвать приличные интермодуляционные искажения.
Пройдёмся по родной АЧХ звукового давления. До 800 Гц ничего интересного нет, НЧ дин отыграл свою полосу, и ФНЧ с режектором на частоту 1230 Гц его эффективно срезал. Срез достаточно крутой, будет окраска звука. Выше в работу включается СЧ, и на АЧХ видим повторение его горба в районе 1,5 кГц. Необходимо упомянуть, что АЧХ динамика 20ГДС-1-8 в области 1…2 кГц гуляет в зависимости от завода-изготовителя и года выпуска. И не факт, что с другим экземпляром сей горб вообще будет. Например, здесь вместо горба имеем провал на 1,3 кГц. У рижского в щите вот такая АЧХ, с ямкой на 1 кГц (синяя кривая). В боксе АЧХ будет другая. По непроверенным (пока) данным, тесный родной бокс как раз даёт прибавку в области 1,4 кГц.
На 3 кГц – провал от СЧ динамика. Происхождение провала на 4,5 кГц непонятно. Обычно там горб (3-х полосная AC пространственного звука):
Схема Шорова, в которой, как и в 35АС-015, фильтр СЧ звена мало влияет на АЧХ вверху рабочей полосы 20ГДС-1. У ВЧ динамика в области 4,5…5 кГц – тоже максимум. Нестыковка по глубине установки на передней панели? Дальше за вид АЧХ отвечает ВЧ головка, но почему-то нет завала выше 12 кГц.
Переходная характеристика (ПХ) полос фильтра по напряжению (при подаче на вход АС прямоугольной ступеньки 1 В):
Здесь и дальше: красный – выход НЧ звена фильтра, зеленый – СЧ, синий – ВЧ. Заметны затухающие колебания во всех звеньях, особенно в ВЧ. Само собой, динамики добавят свои бяки на разных частотах. Это – только то, что внесут фильтры.
Характеристика входного импеданса:
Для УМ, рассчитанного на 4 Ома, -неплохо, но хотелось бы лучше.
…И тут случилась 90АС-001. Конденсатор С7 на схеме не подписан, он равен 3,9 мкФ. Кстати, на схеме по этой ссылке ВЧ звено 90АС-001 – совпадает с таковым для 35АС-015. Я же рассмотрю схему:
Забрасываю в Мультисим:
Вай. Средний уровень СЧ стал больше относительно 35АС-015 на 2дБ. Частоты раздела по напряжению – 950 и 4500 Гц, по звуковому давлению – примерно там же. Удаление режекторного фильтра из НЧ звена не пошло на пользу. Не верится, что кому-то потребовался горб на 600 Гц. Тут и баффл-эффект +2 дБ добавляет. Пик 3 кГц призван выровнять провал на АЧХ. Стык на 4,5 кГц сделан по уровню -7,5 дБ вместо -6 дБ («появились» пики у СЧ и ВЧ динамиков?). Выше АЧХ испорчена «рекомендованным» фильтром ВЧ (https://ldsound.info/6-gdv-6-16-10-gd-35/), которого уже обругали и исправили в темах https://ldsound.info/35-as-015-elektronika/ и https://ldsound.info/90-as-001-elektronika/. Единственное слабое оправдание: при разделе 4,5 кГц очень крутой срез желателен, поскольку у примененной ВЧ головки резонансная частота может быть (по паспорту) 3,6 кГц. Результат – «веселая» ПХ:
НЧ и СЧ вносят окраску, ВЧ звенит вовсю☹. Гораздо хуже, чем у 35АС-015. Характеристика импеданса:
Плохо. Усилителю тяжело, детали фильтра излишне греются.
Результат проверки фазирования НЧ/СЧ по разнице фаз токов в НЧ и СЧ динамиках дал чёткую противофазу, как в схеме.
Минимальная переделка фильтра ВЧ звена и/или СЧ+НЧ звеньев. Переставленные детали выделены зелёным, новые – оранжевым. Полярности динамиков не меняются.
Результат:
Уровень СЧ присажен, кроме частоты 3 кГц. Скаты полос смягчены и отсимметрированы. НЧ звено теперь имеет апериодический первый порядок. ПХ полос фильтра достаточно хорошие:
Импеданс- отличный:
Минимальное вмешательство. Выделены новые и переставленные детали. Переделка реально для ленивых 😊.
АЧХ фильтра(по напряжению):
ПХ полос фильтра:
Входной импеданс АС – на «4»:
Второй вариант
Снижаю порядок фильтра СЧ звена. Полезно будет применить ПАС на СЧ динамик.
По меди мастер будет в выигрыше.😊 АЧХ схемы:
ПХ:
Видно изменение характера переходного процесса СЧ звена (зелёный) в сравнении с третьим порядком. Импеданс на «4+»:
Фильтр минимального порядка для 35АС-015
Для СЧ обязательна приличная ПАС, например, такая. Максимально использованы родные детали фильтра. Вот что вышло:
Обратите внимание на изменение полярности ВЧ головки. АЧХ фильтра:
ПХ звеньев фильтра наилучшие:
Характеристика импеданса – на «4», есть «провальчик» до 3 Ом на 110 Гц:
Мысли вслух
Если имеется ВЧ головка с очень низким резонансом, то можно сделать нижний раздел 600 Гц (по ув. Чалову Денису), два первых порядка, а горб на 1,5 кГц начать резать издалека с таким расчетом, чтобы уже с 2 кГц среднечастотника подхватывал ВЧ динамик. И тогда мы получаем систему типа 25АС-027 с 10ГИ на ВЧ… Блин, уже придумали. Потому 25АС-027 и звучит. Правда, СЧ 20ГДС-3, установленный в -027, на мой ух приятнее, чем 20ГДС-1, но в -027-ке его почти неслышно, центр событий находится в ВЧ динамике. И перегрузка – там же))). Да и ВЧ динамик с резонансом 500 Гц стоит, как одна 35АС.
Примечания:
- Из приведённых схем проверена людьми переделка ВЧ звена (в выше упомянутых темах), а также связка НЧ+СЧ первыми порядками с похожими номиналами, с оценкой «очень слитно, интересно» (мной). Остальные схемы – чисто теоретические и могут отличаться от жизни плюс-минус лапоть по многим причинам.
- ВСЕ построенные симулятором АЧХ – это АЧХ разделительных фильтров по напряжению, учитывающие паспортные чувствительности головок. Суммарная АЧХ фильтра в зоне совместной работы динамиков, особенно СЧ/ВЧ, – сильно приблизительная. АЧХ по звуковому давлению– иная, по причине нелинейности АЧХ динамиков. Не обольщайтесь.
- Полярности динамиков – в соответствии с исходными схемами, кроме последней.
- Уровни СЧ и ВЧ при необходимости можно подрегулировать в разумных пределах гасящими резисторами, включенными на входах звеньев фильтров.
- Конденсатор 10 мкФ в двух последних схемах может оказаться лишним! Проверка на слух.
- (С) Чалова Дениса: правильно мерить железо вживую, микрофоном. Все разбросы и особенности будут учтены. Я совсем недавно начал работать с программами ARTA иLIMP, описание которых есть здесь на сайте и в клубе, море информации и куча удовольствия)))
Автор: Николай Марков
Ну, что… Красава. Я так писать не умею и не люблю. По теме: Вы забыли про баффл. Или, по-русски, дифракцию. Она влияет на ачх в диапазоне 1-5 КГц, и у меня предположение, что этот 20гдс проектировался с учетом этих особенностей. А может, показалось. Но его ачх заметно ровнее в штатном корпусе, чем в маленьком боксе.
Баффл уже учтён на родной АЧХ, хотим мы того или нет.) А все танцы, как и писал, от неё.
Просьба уточнить индуктивности катушек 75ГДН-1-4 и 20ГДС-1-8, пригодятся при дальнейших рассчётах для повышения точности. Есть задумка просимулировать последовательный фильтр, например.
Эффект Доплера, в работе динамика ?
,,Доплер”можно услышать, когда объект издающий звук, приближается к Вам, на большой скорости в бесконечном пространстве, а затем пролетев или проехав мимо Вас, удаляется прочь, например вертолёт.
С динамикой, всё иначе и чтобы услышать – Доплера, слушатель должен находится внутри звуковой катушки, когда диффузор приближается к слушатель, а затем удаляется от него.))
К сожалению, ситуация с Допплером хуже. Амплитуда и ускорение диффузора НЧ динамика достаточны для частотной модуляции СЧ сигнала НЧ сигналом, а ухо к этому типу искажений достаточно чувствительно (Вахитов, стр.167). Лучше всего слышно в диапазоне 2-4 кГц (неудивительно), потому двухполосник в проигрыше относительно трёхполосника.
Каким боком ,,..частотная модуляция СЧ сигнала НЧ сигналом..”, относится к эффекту Доплера ?
У диффузора динамика, амплитуда, в среднем 10мм., и не высокая скорость движения. Тогда как, для – Доплера, нужна высокая скорость и движение в протяженном пространстве.
Интермоды, больше связаны с выходом ГГ из поршневого режима, когда диффузор начинает ,,ломать”.
Эффект Допплера есть изменение частоты излучаемого сигнала в случае, если источник движется по направлению к наблюдателю (или от него). Проявляется всегда и везде: “скорая помощь” мимо с сиреной (звук), красное смещение в спектральных линиях разлетающихся галактик (световое излучение). И протяжённость пространства тут ни при чём.
Посчитаем скорость диффузора. Возьмём амплитуду в одну сторону 2,5мм (от пика до пика 5мм) и частоту 100 Гц. Скорость есть производная от смещения.
Смещение: X=Xmax*sin(2*pi*f*t), где f – частота, t – время.
Скорость: V=2*pi*f*Xmax*cos(2*pi*f*t)
Максимальная скорость при переходе через нулевое смещение диффузора: Vmax=2*pi*f*Xmax
Подставляем: Vmax=2*3,14*100*0,0025=1,57 м/с=5,65 км/ч
А теперь скажите, с какой минимальной скоростью должна ехать “скорая”, чтобы Вы явно услышали изменение тона? Километров 20-40 в час. Теперь учтите, что диффузор движется ТОЧНО к наблюдателю, а “скорая” проезжает мимо, и изменения в скорости к наблюдателю в момент, когда машина проезжает точно возле него НЕТ, вектор скорости перпендикулярен направлению к наблюдателю, а мы слышим разницу на подъезде и на отъезде от нас. Вывод: скорости сопоставимы. Надеюсь, убедил.)
Ещё один “прикол”. При существенной амплитуде смещения диффузора НЧ динамика изменяется B*L, т.е., в крайних положениях диффузора чувствительность головки РАЗНАЯ. Если подан и СЧ сигнал, то его уровень будет меняться по закону изменения B*L, и получаем амплитудную модуляцию… Динамик – вещь в принципе нелинейная, отсюда выводы:
1. Всегда стремиться уменьшить амплитуду (в том числе при помощи ФИ и ПИ).
2. Переход от одно- и двух- к трёх- и четырёхполоснику в общем случае из гуд.
Вы, забыли, ещё про одного участника – звук. Ему не нашлось места в ваших расчетах, а без него – ,,немое кино”. Скорость звука 340 м/с, при норм. влажности и 20с°.
Поэтому, эффект Доплера, можно наблюдать, только на бесконечном пространстве и больших скоростях
объекта, издающего шум.
Приведенный Вами пример, с галлактиками, это подтверждает.
Бесконечное пространство и огромные скорости, удаляющихся и приближающихся галлактик, позволяют наблюдать эффект Доплера.
Звуковые колебания тыльной стороны динамика, уходят в ящик.
Ящик – замкнуто пространство, особенно ЗЯ. Какой тут может быть эффект Доплера ?
Допплер есть и никуда не денется. Другое дело- стоны о нём. И насколько выражен этот эффект в среднестандартной колонке- скорее всего – ни на сколько.
4 полосы вместо двух не только не из гуд, а просто убийство и развал звука на осколки. Сколько доводилось участвовать в настройке одиозных монструозных суперпроектов на 4 полосы – итог один : гулкий разваленный отстающий бас, отсутствие слитности и скорости в звучании, неспособность колонок звучать в небольших помещениях. Дикая лажа вместо звука.
Ну так я ж и посчитал для этого скорость диффузора – приличная! Дальше – дело за слухом, кто-то и стука катушки о керн не слышит, говорит, что бас нравится.)
По разваленному звуку: написал В ОБЩЕМ СЛУЧАЕ. Касается интермодуляционных искажений, частотной и амплитудной модуляции. Четырёхполосника ещё не сочинял, не скажу. Тут всё решает его величество человеческий слух.
Но всё же давайте посчитаем.
Частота, регистрируемая неподвижным приёмником, если источник приближается
f=f(0)/(1-v/c), где f(0)- частота при неподвижном излучателе, v – скорость сближения, c – скорость распространения колебаний (для Vip Kit: внимание! В “немом кино” включили звук!)
Глубина частотной модуляции
К=(f-f(0))*100%/f(0)=100%*(v/(c-v))=100%*(5,65/(340-5,65))=1,7%. Это много! Загляните-таки в Вахитова. Спасает то, что максимум чувствительности уха при частоте модуляции 4 Гц, а звуковые составляющие с приличным уровнем – с 25 Гц (приблизительно). Правильно будет поставить эксперимент типа С90 без задней стенки посреди комнаты (чтоб амплитудка была…), на неё подать 1 кГц, сигнал слушать и смотреть спектрометром. А потом добавить 50 Гц ватт под 20 и сравнить результат: появились побочные продукты на слух и по анализатору или нет, прикинуть порог, если слышно.
Думаю, что на чистых тонах эффект Допплера будет заметен, на сложном музыкальном сигнале-как бы вряд ли.
Трудно найти чёрную кошку, в тёмной комнате, если её там нет !))
Можно загубить и двухполоску, неудачным сведением и плохо подобранными динамиками и АО.
Согласен. Похоже, пора оставить ув. Кристиана Допплера в покое.
Хватит нам и остальных искажений.
Абсолютно с Вами согласен.
Например, токи Фуко, действительно оказывают негативное влияние на звук.
Негативное? Но в медном колпачке они больше, чем в стали. А его ставят. Когда-то он и полезен.
Неправильно посчитал. Одна скорость подставил в м/с, а другую – в км/ч.
Правильно так : К=100%*(1,57/(344-1,57))=0,46%.
Самому полегчало 🙂
“И тогда мы получаем систему типа 25 АС-027 с 10 ГИ-1 на ВЧ… Блин, уже придумали. Потому 25 АС-027 и звучит.”
Не звучит,35АС-016 играет значительно лучше. У 25 АС-027 провал воспроизведения между НЧ динамиком и СЧ(нет шороха пластинки и голос неестественный). На СЧ фильтр придется менять…
Пишу статью о 25АС-027. По провалу – частично согласен, но звучит она приятно.
Николай,подскажите пожалуйста мощность резисторов в “улучшайзинге” первого уровня.Моя компетенция практически нулю равна.А прочитав написанное хочется попробовать сделать лучше звук таких весьма неплохих АС)) П.С. Всегда ориентируюсь на мнения профессионалов.
По ВЧ достаточно двух Ватт, используйте резистор, имеющийся в фильтре ВЧ, тот, что последовательно с катушкой. По НЧ надо 5 Ватт (или больше).
Катушку сажаю освободившимся контактом на “минус” а резистор перепаиваю на новое место?Спасибо за Ваше участие!
Да, именно так.
Статья готова:https://ldsound.info/25-as-027-vzglyad-iz-multisima/
Не прошло и года… Уточнены схемы замещения НЧ и СЧ динамиков, измерены их АЧХ самостоятельно. Чтобы не переделывать статью, внесу уточнения. АЧХ 20ГДС-1 с пьедесталом на 1,5кГц – большая редкость! Поэтому варианты с режектором – не применять, пока микрофоном сами горб не увидите. С учётом потерь на токи Фуко в новых схемах замещения выбросы на срезах фильтров НЧ и СЧ звеньев сглаживаются на 2…3 дБ, вид АЧХ гораздее. Горб на 3кГц я бы уже не делал, так как он одновременно тянет вверх основной пик 2,3кГц (https://ldsound.club/index.php?threads/20-gds-1-8-15-gd-11.309/), а это крик. Уж лучше пусть будет провал на 3кГц.
Схемами замещения не поделитесь?
Можно на форуме тему создать.
Было-бы хорошо. А то я обычно пользуюсь слегка скорректированной схемой из Шкритека до сих пор 🙂
Тема здесь: https://ldsound.club/index.php?threads/sxemy-zameschenija-dinamikov.475/
Буду пополнять по мере возможностей.
Статью придётся полностью переделывать, поскольку я допустил существенную ошибку в суммировании уровней полос: https://ldsound.club/index.php?threads/po-grafikam-ot-multisima.472/. Заодно использую свежие схемы замещения и учту влияние баффл-эффекта.
Статья обновлена