В данной статье автор знакомит нас с особенностями динамических головок французской фирмы AUDAX, на основе которых он сконструировал полочную двухполосную акустическую систему. В статье рассказано о конструкции корпуса, кроссовера и возможных вариантах замены головок. Высокое качество применённых головок и большой опыт автора в значительной степени определили высокую субъективную оценку качества звучания АС при воспроизведении фонограмм разнообразных музыкальных жанров.
Описываемая здесь АС (фото на рис. 1) оптимальна для высококачественного звуковоспроизведения в небольших (площадью 10-16 м2) помещениях, рабочем кабинете, а также может использоваться в качестве пассивных компьютерных АС при расстоянии до слушателя не менее 1 м. НЧ/СЧ-звено обеспечено головками фирмы AUDAX (Франция) с диффузорами из уникального материала — аэрогеля и подвесом из натурального каучука (на фото рис. 2 головка HM170MNO). ВЧ — изодинамические головки VISATON (Германия). Звучание пары — пропорциональное (пропорциональное сохранение основных и обертональных составляющих музыкального сигнала) и не имеет жанровых ограничений.
О головках AUDAX и не только
Низкочастотные (НЧ) и среднечастотные (СЧ) динамические головки с диффузорами на основе целлюлозы продолжают оставаться наиболее востребованными при изготовлении акустических систем (АС) высокого класса — они обладают на сегодня максимально реалистичным звучанием. Тем не менее такие головки имеют один основной (при предъявлении всесторонне высоких требований к качеству звучания) недостаток — нелинейный и интермодуляционный широкополосный шум, порождаемый и нелинейностью подвесов диффузора, и неравномерной плотностью самой целлюлозы. Это проявляется тем интенсивней, чем больше эффективный диаметр диффузора, меньше значение приведённой массы (Mms) и шире частотная полоса воспроизведения головки. Обеспечение работы головки в поршневом режиме, в котором эти “минусы” проявляются минимально, требует значительного увеличения объёма оформления и резкого снижения уровня звукового давления в полосе 50-250 Гц. Пропитки различными составами позволили значительно снизить паразитные возмущения на поверхности диффузора и расширить поршневой характер работы в область низкочастотных сигналов. Но при этом такие головки потеряли способность воспроизводить с должной микродинамикой реальный музыкальный сигнал в полосе 1600-4000 Гц — звучание становилось глухим, неясным, т. е. очень далёким от того, что имеется в фонограмме.
Следующее поколение головок AUDAX – HM210CP:
Добавки в целлюлозу волокон шерсти, кевлара, углеволокна, лавсана “укрепили” диффузор, позволили подавать на головку большую мощность, но избавиться от призвуков полностью не удалось.
Диффузоры на основе полипропилена и ему подобных материалов для АС высокого класса практически можно не рассматривать ввиду невозможности (за редкими исключениями) воспроизведения такими головками полифонических (рояль, орган, одновременно струнные и духовые инструменты и т. п.) сигналов, хотя они и обладают ровными АЧХ и редко нуждаются в фильтрах высокого порядка. А из-за низкой плотности самого материала, даже при добавлении (для увеличения жёсткости) волокон кевлара, углеволокна и др. не решена их основная проблема — воспроизведение микродинамики, что сильно затрудняет прослушивание больших составов исполнителей, особенно акустических инструментов и вокала. Чаще это проявляется при прослушивании на малой громкости. Относительно приемлемым можно считать вариант с использованием двух головок в одной полосе частот.
Диффузоры из кевлара имеют высокую жёсткость, что, с одной стороны, позволяет вполне адекватно реагировать головке на импульсный сигнал, но при этом здесь присутствуют и выбросы АЧХ в верхней части рабочей полосы частот. Головкам с такими диффузорами требуются фильтры высокого порядка, режекторные цепи (заметно снижающие динамику звучания) и очень осторожная стыковка с ВЧ-головкой. О “свободном и открытом” звучании и натуральности тембров говорить не приходится.
СЧ-головки, имеющие диафрагму в виде купола (применяемые материалы — пропитанная ткань, алюминий, титан, реже — другие металлы и материалы), имеют, с одной стороны, некоторые преимущества по сравнению с конусными диффузорами — значительно меньшая направленность излучения. В остальном — минусы, в первую очередь — высокая частота разделения с низкочастотной головкой — от 800-1000 Гц (при диаметре купола 60-75 мм) до 700-1100 Гц (при диаметре 50-60 мм). Учитывая, что такие излучатели имеют более “скоростные” характеристики в сравнении с конусными, требования к выбору НЧ-головки резко возрастают (соизмеримые переходные характеристики на частотах разделения — залог гармоничного и “цельного” звучания АС). Металлические купола при подаче реального музыкального сигнала (даже работая в “поршневом” режиме) вносят в звучание своеобразный окрас, делая его “жёстким”, “холодным”. Ещё одна причина нежелательного применения СЧ-головок с купольными излучателями — передемпфирование (пропитка демпфирующими составами) самого излучателя, что приводит к потерям обертональных составляющих, “обеднению” звучания даже небольших музыкальных составов, и, конечно, периодическое затухание после прекращения действия сигнала, что также неблагоприятно сказывается на натуральности тембров.
Решающий вклад в разработку материала для диффузоров, обладающих высокими метрологическими и пользовательскими характеристиками, но сохраняющих практически все положительные качества целлюлозы, разработала фирма AUDAX. Она обрела популярность уже в конце 50-х годов прошлого века, начав изготовление динамических головок с диффузорами на основе длинноволокнистой целлюлозы, это были широкополосные конусные головки, а также 6-12-ти дюймовые с полосой рабочих частот 35-8000 Гц для многополосных АС. В следующие годы проводились работы по усовершенствованию материалов и форм подвесов, пропиткам диффузоров и т. д.
АС, построенные на их базе, отличались “изящным” рисунком звучания, подробностью и натуральностью тембров, выгодно отличаясь от других изготовителей. В конце 70-х прекратился выпуск динамических головок знаменитой фирмы GOODMANS (Англия), а к середине 80-х — ещё один “столп” аудио — TANDBERG (Норвегия) — прекратил выпуск акустических систем высокого класса. Только AUDAX продолжала разработки новых моделей головок и материалов для диффузоров, оставаясь крупнейшим в мире производителем. Каталог фирмы насчитывает около 500 наименований головок и более 100 наборов-конструкторов для самостоятельного изготовления АС.
В начале 80-х годов фирмой был запатентован новый материал для диффузоров — аэрогель — вытяжка из целлюлозы с добавленными волокнами кевлара и углеволокна, уложенными в определённом порядке. Фирма оптимизировала и запатентовала и само направление волокон кевлара и углеволокна в полимерные цепи. В производстве был обеспечен полный контроль над профилем и весом конуса, а также переменной толщиной диффузора. Материал High Definition Aerogel (сокращённо HDA) стал последней крупнейшей разработкой материалов для диффузоров и практически лишён недостатков при использовании в домашних АС самого высокого класса. Диффузоры из HD-аэрогеля имеют высокую жёсткость при распределённых по всей поверхности потерях, а в совокупности с подвесом на натуральном каучуке головки имеют хорошие переходные характеристики, неравномерность АЧХ не более ±1,5 дБ в полосе 120-3600 Гц (для головок от 4″ до 6″) и не требуют применения фильтров высокого порядка, что в ряде случаев особенно важно для среднечастотной полосы. Каркас звуковой катушки выполнен из каптона, армированного стекловолокном, конструкция не имеет короткозамкнутых витков, что благоприятно сказывается на динамике и микродинамике воспроизведения. Картину дополняет безрезонансный диффузородержатель, изготовленный из алюминиевого сплава.
Нужно отметить, что головки AUDAX на основе длинноволокнистой целлюлозы изготавливают как со специальной пропиткой диффузора, так и без неё. Они отличаются ясным пропорциональным звучанием, отличной микродинамикой и ровным тональным балансом. Как правило, современные “Одаксы” (выпуска 1980-2014 годов), имеющие диффузоры из разных материалов, имеют рабочую полосу 50-4000 Гц. То есть на базе таких головок (4-8″) можно строить двух- и трёхполосные высококачественные АС.
В производстве фирмы были освоены головки как НЧ, так и НЧ/СЧ размерами от 4″ до 10″. Следует отметить, что производимые изделия не разделялись на “бытовые” и “престижные” — все изготавливались с учётом высоких требований к соблюдению технологии производства. При этом головки отличаются самыми высокими оценками любителей и аудиоэкспертов, и десятки изготовителей АС использовали изделия AUDAX. Звучание АС, построенных на головках этой фирмы, отличается редкой универсальностью и “пропорциональностью” звучания: даже сложнейшие записи классического вокала на фоне сложнейшего полифонического сопровождения акустические системы воспроизводят непринуждённо, не смешивая в кучу звучания отдельных инструментов, сохраняя точный и ровный тональный баланс.
В настоящее время фирма AUDAX изготавливает головки по предварительному заказу и реализует их через сеть дилеров. К сказанному можно добавить, что на головках AUDAX собраны одни из лучших студийных мониторов для сведения записей классического репертуара.
Конструкция АС
Форма и пропорции передней панели описываемой здесь модели АС (чертежи на рис. 3) были выбраны на основании многочисленных замеров в безэховой камере для получения минимальной направленности в полосе частот 120-3000 Гц.
Наклонные боковые и задняя панели значительно уменьшают амплитуду стоячих волн внутри корпуса, уменьшая смещение диффузора и неравномерность АЧХ, что крайне важно для более “информативного” воспроизведения среднечастотной полосы (400-3600 Гц) в двухполосной АС.
В АС применён кроссовер, схема которого показана на рис. 4.
К его особенностям можно отнести применение для НЧ/СЧ-головки фильтра НЧ первого порядка, а для ВЧ-головки — фильтра ВЧ третьего порядка. Это даёт возможность использовать синфазное включение головок без ухудшения переходной и импульсной характеристик АС.
Резисторы R3-R5, шунтирующие катушку фильтра НЧ выше области частоты разделения, оптимизируют суммарную частотную характеристику АС, а вместе с цепью R6C16C17C18 снижают заметность переходного процесса НЧ/СЧ-головки.
Материалы для корпусов — фанера ФК 1-1, HDF (Германия) толщиной 12 и 16 мм, шпон бука толщиной 6 мм, бруски из бука сечением 30×30 мм, клей — KLEIBERRIT с отвердителем. Заготовки панелей выдерживались под давлением в течение 150 ч, поверхности HDF были отфрезерованы определённым образом для увеличения площади склеивания.
Для увеличения жёсткости внутри корпуса установлены две рамы из фанеры. Их асимметричное (относительно сторон корпуса) расположение увеличивает декремент затухания и несколько повышает собственный механический резонанс корпуса, доводя его до частоты около 1200 Гц. Для сравнения — в двухполосной АС (объёмом около 15 л, ценовая категория 1000-3500 долл. США) собственный механический резонанс находится в пределах 400-700 Гц, что придаёт звучанию “неясность”, порой даже “гулкость”.
При анализе этих ситуаций (осциллограммы показаний вибродатчиков), было выяснено, что “пики” в полосе 150-200 Гц придают звучанию “гулкость”, отсутствие “ясности” при воспроизведении большинства музыкальных инструментов классического оркестра, а в полосе 250-700 Гц “окрашивают” голоса вокалистов, снижают общую динамику воспроизведения записи.
Подобные ситуации имеют место при использовании МДФ или ДСП, изготовленных по старым технологиям с применением формальдегида. При этом некоторые комбинации материалов для корпусов АС позволяют получить “широкополосный” (но малой амплитуды) призвук корпуса, что резко уменьшает окрашенность звучания АС в целом. Как и в других моделях VERNA, призвуки корпусов имеют широкополосный и низкоамплитудный характер. Не ставится задача изготовления полностью инертного, безрезонансного оформления, так как такие корпуса значительно обедняют звучание акустических инструментов.
Для увеличения жёсткости панелей и всего корпуса наружная часть передней панели выполнена из HDF, а внутри — слой фанеры. Этим целям служат и рамы-распорки внутри корпуса. В углах корпусов, во фрезерованных участках, установлены бруски из бука, они снижают давление на нижнюю панель.
Проход фазоинвертора образован козырьком (материал HDF) и верхней панелью. Для исключения собственных резонансных явлений (на слух так называемый “фазоинверторный” призвук) входная и выходная части прохода имеют экспоненциальные скругления.
В нижней части задних панелей расположены отверстия для акустических терминалов AVC-link.
В качестве звукопоглотителя использован натуральный (пропитанный) войлок толщиной 12 мм и низкой плотностью — им оклеены все внутренние поверхности корпуса, за исключением прохода фазоинвертора.
Верхние, нижние и боковые поверхности корпуса оклеены шпоном (6 мм) бука, загрунтованы, окрашены в цвет “слоновая кость”, покрыты пятью слоями полуматового лака и отполированы.
Установка динамических головок и плат разделительных фильтров проводилась через 30 суток после изготовления корпусов, т. е. практически после полной полимеризации клеев и лаков.
Основные технические характеристики АС:
Номинальное сопротивление: 8 Ом
Полоса воспроизведения по уровню -3 дБ: 55 – 22000 Гц
Чувствительность в полосе частот 100-20000 Гц: 87 дБ
Неравномерность АЧХ в полосе 100-20000 Гц: 3 дБ
Максимальная шумовая мощность: 50 Вт
Масса одной АС: 12 кг
Как уже упоминалось, в полосе воспроизведения НЧ/СЧ в АС применены головки AUDAX HM170MNO.
Основные технические характеристики головки:
Чувствительность (SPL): 87,9 – 87,6 дБ
Частота основного резонанса (Fs): 40 – 41 Гц
Полная добротность (Qts): 0,35 – 0,36
Электрическая добротность (Qes): 0,37 – 0,38
Механическая добротность (Qms): 8,11
Амплитуда смещения подвижной системы (Хmах): 3,5 мм
Масса подвижной системы (Mms): 10 г
Площадь диффузора (Sd): 126 см2
Сопротивление постоянному току (Rc): 6,4 Ом
Эти головки имеют стабильные метрологические характеристики и практически не требуют подбора пары при изготовлении АС. На графиках рис. 5 представлены АЧХ двух головок в измерительных корпусах объёмом 10 л. Трёхмерный график (рис. 6) кумулятивной энергии колебаний подвижной системы характеризует слабые послезвучия динамической головки. Серебристые линии на внешней поверхности диффузора (“паутинка”, “треснувшее стекло”) — мера по минимизации поверхностной интермодуляции. Вместе с изодинамическими ВЧ-головками VISATON МНТ 12/8 они образуют пару, которая способна максимально близко к записанной программе воспроизвести музыкальный материал. В отсутствие HM170MNO, без потерь общего уровня качества звучания, можно применить и другие головки этого же производителя: AM170G8, HM170G8, HM170GO.
Перечисленные головки имеют диффузоры из пропитанной длинноволокнистой ориентированной целлюлозы в оформлении такого же антирезонансного диффузородержателя. Они имеют схожие параметры Тиля-Смолла (T-S), что позволяет использовать тот же объём оформления, за исключением головки HM170GO — ей требуется объём на 25% больше. Для получения того же уровня качества звучания головки МНТ 12/8 не рекомендуется менять на другие, так как только они,обладая практически безынерционными излучателями, способны максимально точно воспроизвести записанный сигнал.
Все головки обладают великолепным звучанием, в полной мере раскрывают любую музыкальную программу на высоком эстетическом уровне, не вызывая признаков утомления. Микродинамика воспроизведения сохраняется и на малых уровнях громкости. Динамические головки закреплены шурупами 5×30 мм (для НЧ) и 4×25 мм (для ВЧ) через картон средней плотности толщиной 1 мм.
Разделительные фильтры смонтированы на панели из фанеры толщиной 10 мм. Катушка L1 намотана проводом ПЭЛ-2 диаметром 1,3 мм на ферритовом стержне размерами 85x15x8 мм (2500НМ) и содержит 58 витков (сопротивление постоянному току менее 0,1 Ом). Катушка L2 намотана на каркасе диаметром 12 и высотой 18 мм и содержит 170 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 0,8 мм (сопротивление постоянному току менее 0,2 Ом). Обе катушки залиты пластификатором на основе винила.
Конденсаторы — К73-11 на напряжение 160 В (С1—СЗ, С6—С18) и на 250 В (С4 и С5). Резисторы — безындукционные С5-16В мощностью 10 и 5 Вт с разбросом ±1%. Точность попарного подбора элементов фильтра — с разбросом не более 1%. Его монтаж выполнен без соединительных проводов. Левый по схеме вывод катушки L1 припаян непосредственно к клемме входного терминала. Соединения элементов фильтра с головками выполнены двойным многожильным медным проводом (2×1 мм2, чистота 99,99%, производство Россия). Панель с фильтрами расположена внутри корпуса под козырьком фазоинвертора и закреплена на деревянных уголках (на рис. 3 не показаны), деталями “вниз”.
В заключение нужно отметить следующее:
Полная приработка (соответствие заявленных технических характеристик) головок этой АС составляет не менее 300 ч при подведении широкополосного сигнала мощностью 5-10 Вт. При этом практически окончательно формируется переходная характеристика внешнего (каучук) и внутреннего (центрирующая шайба) подвесов, “стабилизируется”, собственно, и сам диффузор. Звучание АС становится лёгким, непрерывным, изящным и эмоциональным, с множеством звуковых нюансов. Эти субъективные оценки слушателей (таких АС было изготовлено более 10 пар) выгодно отличают звучание головок AUDAX от всех современных изготовителей.
При точном повторении конструкции АС и фильтра не требуется какая-либо настройка и коррекция.
Фанеру ФК 1-1 можно заменить на ФК 1-2. Высокоплотный материал HDF можно заменить ДСП толщиной 20 мм, изготовленной по ТУ 2005 г. Естественно, потребуется скорректировать внешние размеры корпуса и сохранить внутренний объём.
При замене конденсаторов К73-11 импортными средней стоимостной категории слушатели не отметили улучшения звучания. Из них 10% отметили, что АС звучат так же хорошо, остальные 90% — что с российскими конденсаторами звучание более “тонкое”, явственнее звучат обертоны, более “глубокая” музыкальная сцена.
Для реализации заложенного производителем головок действительно большого потенциала акустическую систему желательно расположить на подставках (материал — массив дерева, переклеенная фанера толщиной 40-50 мм, весом не менее 15-20 кг) высотой 850-950 мм. Расстояние между АС — 1,7-2,2 м, до слушателя — 1,5-2,3 м. На стене, между корпусами АС, не должны находиться большие плоские поверхности — телеэкраны, шкафы и т.п. Расстояние от задней панели АС до стены помещения выбирают в пределах 15-25 см.
Эту статью не следует относить к рекламе изделий фирмы AUDAX, так как первое знакомство с этими головками произошло ещё в 1989 г. Это были СЧ-головки 12P25FSM, отмеченные Алдошиной И.А. (ВНИИРПА, Ленинград) в одной из своих книг. С тех пор приходилось изготовлять АС на головках самых разных изготовителей. Но, по моему мнению и мнению заказчиков, сейчас не существует динамических головок, которые по всем (инструментальным и субъективным параметрам) отвечают требованиям взыскательных слушателей так же, как изделия AUDAX.
В ряде случаев АС, собранные на этих головках, могут оказаться “последними” в поисках “аудиоправды”.
Автор проекта: Демьянов А., г. Москва (журнал “Радио” №2, 2015)
