Один из недостатков наушников электродинамической системы состоит в том, что диафрагма возбуждается движущей силой, приложенной в ее центре, поэтому, изгибаясь, она может вносить искажения (так как различные ее части смещаются не одновременно). Чтобы уменьшить это явление, необходимо увеличить жесткость диафрагмы. Но увеличение жесткости влечет за собой увеличение толщины материала, а значит, и его массы, ограничивая, таким образом, воспроизведение высоких частот и ухудшая переходную характеристику.
Для акустического преобразователя идеальным является случай, когда колеблющийся излучающий элемент возбуждается движущей силой, равномерно распределенной по всей поверхности. Тогда вся поверхность будет двигаться синфазно. Если удастся обеспечить такое возбуждение диафрагмы, то нет необходимости в повышении ее жесткости, и поэтому она может быть тонкой и легкой и, следовательно, хорошо передавать переходной процесс. Именно так устроены преобразователи электростатической системы.
Рис. 1 поясняет принцип работы дифференциального электростатического преобразователя. Подвижная пластина 1 выполненная из тонкой (0,05 – 0,1 мм) пластиковой пленки, имеющей металлизированное покрытие, расположена между двумя акустически прозрачными неподвижными металлическими пластинами 2. Для создания электрического поля между подвижной пластиной и средней точкой вторичной обмотки согласующего трансформатора 3 подается поляризующее напряжение. Оно может подаваться путем выпрямления переменного звукового сигнала. Такая цепь 4 показана на рис. 1.
Рис. 1. Принцип действия дифференциального
электростатического преобразователя.
1 – подвижная пластина;
2 – неподвижные пластины;
3 – согласующий трансформатор;
4 – зарядная цепь;
5 – усилитель НЧ.
Переменное напряжении (звуковой сигнал) подается на первичную обмотку согласующего трансформатора, необходимого для согласования низкого выходного сопротивления усилителя 5 с высоким сопротивлением электростатического преобразователя. Со вторичной обмотки трансформатора сигнал поступает на пластины, создавая попеременно различные потенциалы подвижной пластины относительно неподвижных. В результате происходит притяжение и отталкивание подвижной пластины в соответствии с частотой и амплитудой звукового сигнала.
Такая система обеспечивает двухтактное действие. Сила взаимодействия прикладывается равномерно по всей поверхности пластин, поэтому подвижная диафрагма двигается подобно идеальному поршню, не создавая искажений. Благодаря незначительной массе резонанс давления, возникающий в электростатическом головном телефоне, находится на частоте около 2000 Гц. Ниже этой частоты характеристика давления получается практически линейной. Незначительная масса диафрагмы обусловливает хорошую частотную характеристику в области высоких частот, а также хорошую переходную характеристику.
На рис. 2 представлен разрез корпуса практической модели электростатического головного телефона.
Рис. 2. Разрез корпуса электростатического головного телефона.
1 – акустический экран;
2, 4 – пластический демпфирующий заполнитель;
3 – согласующий трансформатор;
5 – демпфирующий блок;
6 – сетка;
7 – диафрагма;
8 – амбушюр.
Схема включения стереотелефонов показана на рис. 3. Напряжение звуковой частоты на пластины стереотелефона подается через повышающие трансформаторы Тр1 и Тр2 (с коэффициентом трансформации 60) от усилителей правого и левого каналов. Высокое постоянное напряжение поляризации на электроды мембран снимается с выпрямителя-утроителя, собранного на диодах Д1 и Д3 с фильтром, образованным резистором R2 и конденсатором С4. Стабилизация осуществляется цепочкой из трех стабилитронов Д4–Д6. Высокоомные резисторы R3, R4 служат для ограничения тока в цепях мембран. Неоновые лампочки Л1 и Л2 применяются в качестве индикаторов уровня громкости.
Рис. 3. Схема включения электростатических наушников
Высококачественное звучание, получаемое при использовании хороших электростатических наушников, проявляется очень убедительно. Такая конструкция позволяет получить чистое и прозрачное звучание.
Автор: Виктор Евгеньевич Скляров
