При конструировании высококачественных радиокомплексов большое внимание уделяется акустическим системам (АС). И это понятно, ведь качество звучания в значительной степени определяется их параметрами. Обычно радиолюбители стремятся создать высококачественную АС с малыми габаритами. При традиционном подходе к конструированию это связано с немалыми трудностями, поскольку для получения равномерной АЧХ АС в области низших звуковых частот требуется увеличивать объем ящика. Выйти из этого затруднения можно, используя электромеханическую обратную связь (ЭМОС). Она позволяет уменьшить габариты низкочастотного громкоговорителя АС, расширить диапазон воспроизводимых частот, снизить нелинейные искажения, уменьшить влияние переходных процессов на качество звучания.
Принцип работы трехполосной АС с ЭМОС поясняет структурная схема, показанная на рис. 1. Входные сигналы каждого из каналов стереофонических предварительных усилителей ЗЧ разделяются фильтрами Z1 и Z1′ на НЧ и СЧ-ВЧ составляющие. Далее СЧ-ВЧ сигналы усиливаются усилителями А1 и А1′ и воспроизводятся отдельными громкоговорителями ВА1 и ВА1′. НЧ сигналы поступают на сумматор А2. Сюда же через фильтр НЧ Z2 подводится сигнал ЭМОС, снимаемый с пьезокерамического датчика BQ1, установленного на диффузоре НЧ головки. Этот сигнал, вычитаясь из основного НЧ сигнала, обеспечивает отрицательную ЭМОС. Поскольку на частотах ниже 300 Гц, которые воспроизводятся НЧ головкой, звуковое давление может быть принято пропорциональным ускорению ее диффузора, а напряжение, возникающее на пьезокерамическом датчике, прямо пропорционально ускорению, напряжение на датчике оказывается прямо пропорциональным звуковому давлению. Для нормальной работы громкоговорителя с ЭМОС необходимо выполнить ряд условий. Во-первых, в диапазоне частот, где ЭМОС отрицательна, усиление в ее петле должно быть большим, а в диапазоне частот, где она положительна — меньше единицы. Во-вторых, поскольку из-за действия ЭМОС мощность, подводимая к НЧ головке на низшей частоте рабочего диапазона, значительно превышает мощность, поступающую на нее на более высоких частотах, для получения достаточного звукового давления во всем воспроизводимом НЧ головкой диапазоне частот необходимо выбрать головку большой мощности со значительным свободным ходом диффузора и усилитель мощности с номинальной выходной мощностью, в 1,3-1,5 раза превышающей мощность головки.
С учетом изложенных соображений был разработан трехполосный громкоговоритель с акустическим оформлением НЧ излучателя в виде закрытого ящика, изготовленного из ДСП толщиной 20 мм, внутренним объемом приблизительно 40 л (500х340х300 мм без звукопоглощающих покрытий и наполнителей), в котором установлена низкочастотная динамическая головка 75 ГДН-1Л-4 (старое название 30ГД-2).
Принципиальная электрическая схема громкоговорителя с ЭМОС приведена на рис. 2. Входной сигнал поступает на эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 (У1) и далее на активные разделительные фильтры на ОУ DA1.1. и DA1.2. НЧ и СЧ-ВЧ сигналы снимаются с движков переменных резисторов R13 и R14 соответственно. Затем НЧ сигнал через цепь C5R8 поступает на вход ОУ DA1.1 сумматора (УЗ). На этот же вход через цепь C4R7 подается НЧ сигнал с разделительных фильтров второго канала усилителя (У1′), который на схеме не показан. Сюда же через цепь C3R6 с выхода фильтра НЧ на ОУ DA1.2 поступает сигнал ЭМОС с пьезокерамического датчика BQ1 (У2), предварительно усиленный каскадом на полевом транзисторе VT1, включенном по схеме с общим истоком. Этот каскад размещен на печатной плате рядом с датчиком BQ1 и позволяет согласовать его с входным сопротивлением ОУ DA1.2 и, таким образом, снизить уровень наводок и помех даже без применения экранированных проводов. Фильтр НЧ на ОУ DA1.2 снижает усиление в петле ЭМОС на частотах, где она положительна. Сигнал ЭМОС вычитается из входного сигнала, после чего разностный сигнал усиливается ОУ DA1.1 и поступает на вход усилителя мощности НЧ сигнала (У4), к выходу которого и подключена НЧ головка с датчиком ЭМОС. СЧ-ВЧ сигнал, снимаемый с выхода разделительных фильтров, поступает на отдельный усилитель мощности. Его функции может выполнять любой высококачественный усилитель с номинальной мощностью 5-15 Вт, работающий на широкополосную динамическую головку, например, 10 ГД-36К или малогабаритную АС объемом около 6 л. Для этой цели подойдет усилитель, описанный в статье «Усилитель мощности ЗЧ с нестандартным включением ОУ» (см. «Радио», 1988, № 6, с. 55—56).
Принципиальная схема источника питания трехполосной активной АС показана на рис. 3. Он позволяет получить стабилизированные напряжения ±15 В (для питания разделительных фильтров и сумматора) и ±27 В (для питания каскадов предварительного усиления усилителя мощности НЧ сигнала), а также нестабилизированные напряжения ±28 В (для питания транзисторов выходного каскада это го же усилителя). Разделительные фильтры, сумматор, усилитель мощности НЧ сигнала и источник питания выполнены на отдельных печатных платах из стеклотекстолита.
Чертежи печатных плат показаны соответственно на рис. 4 – рис. 7:
Все они рассчитаны на установку постоянных резисторов МЛТ-0,125, переменных СПЗ-226, оксидных конденсаторов K50-16, остальных К73-9 и КМ. Трансформатор питания может быть любого типа мощностью 100 Вт, обеспечивающий напряжение 2х20 В при токе 4 А и 2 х 27 В при токе 0,3 А Печатные платы закреплены на диэлектрическом основании, прикрепленном к задней стенке ящика НЧ громкоговорителя с наружной стороны. Функции пьезокерамического датчика выполняет трубчатый пьезоэлемент (используется в стереофонических пьезокерамических звукоснимателях), приклеенный через прокладку к плате датчика эпоксидной смолой (рис 8). Предварительно к его обкладкам необходимо припаять тонкие проводники. Кроме пьезоэлемента на плате У2 (рис. 2) установлены полевой транзистор VT1, вклеенный в отверстие в ее центре эпоксидной смолой, и резистор R1. Чертеж печатной платы показан на рис. 9. Она изготовлена из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Диэлектрическая прокладка под датчиком изготовлена из стеклотекстолита толщиной 1 мм, размерами 3х3 мм. Плата датчика устанавливается в центре диффузора динамической головки. Предварительно нужно аккуратно удалить его защитный колпачок, хорошо промочив место его приклейки ацетоном. «Общий» вывод с платы датчика следует тонким проводом припаять к одному из выводов звуковой катушки головки. Этот вывод впоследствии нужно подключить к «общему проводу усилителя мощности НЧ. «Сигнальный» провод платы датчика (вывод 1) соединяют с фильтром НЧ (УЗ вывод 1) проводником, аналогичным проводнику, подводящему сигнал ЗЧ к звуковой катушке. Плату датчика вклеивают в центр диффузора клеем «Момент» или аналогичным. После этого приклеивают на место защитный колпачок. К собранной головке припаивают три провода (предварительно пометив их, чтобы не перепутать при подключении): «общий», «сигнальный» к усилителю мощности и «сигнальный» с платы датчика. Для снижения уровня паразитных напряжений необходимо заземлить корпус динамической головки. Для этого можно подложить лепесток под один из крепежных винтов головки и припаять к нему проводник, соединенный с «общим» проводом. После этого динамическую головку устанавливают в ящик, пропустив подключенные к ней провода через отверстие в задней слейке. Затем ящик тщательно герметизируют.
Налаживание правильно собранного устройства несложно. Предварительно движки подстроечных резисторов R6—R8 на плате сумматора следует установить в положение наибольшего сопротивления, а переменных резисторов R13, R14 на плате разделительных фильтров в среднее положение. Затем нужно включить блок питания и проверить авометром наличие напряжений на его выходах. Они не должны отличаться от указанных на схеме более чем на ±20 %. Далее соединяют между собой все платы и динамическую головку согласно схеме (обратная связь выключена, контакты выключателя SA1 разомкнуты) и на вход разделительных фильтров подают сигнал от генератора НЧ напряжением 20 мВ и частотой 30 Гц. Динамическая головка должна воспроизводить этот сигнал с небольшой громкостью. После этого, подключив осциллограф к резистору R1 на плате УЗ, следует убедиться в наличии сигнала ЭМОС на входе фильтра НЧ, а затем, переключив осциллограф к выводу 9 DA1.2 и общему проводу,— на его выходе.
| Частота, Гц | Напряжение на головке, В | Кг, % | |
| без ЭМОС | с ЭМОС | ||
| 40 | 7 | 12 | 4 |
| 50 | 3,5 | 5,6 | 1,4 |
| 60 | 2,4 | 3,6 | 0,85 |
| 80 | 1,7 | 2,5 | 0,6 |
| 120 | 1,5 | 1,4 | 0,65 |
| 200 | 1,9 | 0,8 | 0,7 |
Далее, установив частоту генератора, равной 150 Гц, и увеличив его напряжение до 200 мВ, нужно замкнуть контакты переключателя SA1. При этом звуковое давление (громкость) должно несколько уменьшиться. После этого, плавно уменьшая сопротивление резистора R6 сумматора, снижают звуковое давление до тех пор, пока не возникнет самовозбуждение (на частотах выше 250 Гц, где ЭМОС положительна). Тогда надо несколько увеличить сопротивление резистора R6 приблизительно на 20 % от той величины, на которую его перед этим уменьшили. Теперь подстройкой резисторов R7, R8 сумматора УЗ нужно установить чувствительность низкочастотного тракта, соответствующую номинальной выходной мощности. И наконец, следует подать сигнал с движка резистора R14 разделительных фильтров на усилитель мощности СЧ-ВЧ канала и резисторами R13 и R14 добиться (на слух) равной громкости звучания НЧ и СЧ-ВЧ трактов.
- Номинальная выходная мощность усилителя ЗЧ тракта НЧ: 30 Вт
- Номинальный диапазон воспроизводимых частот: 40 – 20000 Гц
- Входное сопротивление: 130 кОм
- Номинальное входное напряжение: 0,7 В
АЧХ громкоговорителя (по напряжению с датчика) представлена на рис. 10. Для удобства сравнения результатов с ЭМОС и без ЭМОС звуковое давление на частоте 150 Гц установлено одинаковым. Из рисунка видно, что при включенной ЭМОС звуковое давление неизменно практически до 40 Гц (—3 дБ). При выключенной ЭМОС такое же звуковое давление на 80 Гц, т. е. эффективно воспроизводимый диапазон частот увеличился на 40 Гц. Кроме этого, значительно уменьшились нелинейные искажения громкоговорителя (см. таблицу). Измерения проводились при одинаковом сигнале на датчике при включенной и выключенной ЭМОС измерителем нелинейных искажений С6-7. Приведенные в таблице цифры соответствуют горизонтальной АЧХ при напряжении на выходе платы датчика ~55 мВ.
Пример применения ЭМОС на динамике 75 ГДН (не по схеме из статьи):
Автор статьи: Н. Трошин, г. Москва
Можно с вами связаться? есть вопросы по поводу системы с ЭМОС!!
Моя почта
Можно.
реально рассчитать плату согласования Эмос в НЧ звене и внешний усилитель??
а то в вашей статье расчитывается новый усилитель с ОС По ЭМОС
Для начала нужно определится какой сигнал идет чисто на НЧ и уже исходя из этого смотреть, что откинуть нужно, а что может и поменять можно.
Хорошая система паял 30 лет назад. Упьезо датчика есть полярность, если не совпадает, усилитель будет возбуждатся. Не заклеевайте колпак чтоб переплыть концы пьезо
Есть система S 70 и эту систему необходимо подружить с усилителем корвет, причем 1 колонка укомплектована, 2 колонка есть только динамика, а на НЧ есть пьезодатчик!!!
Не лучше будет восстановить вторую АС по родной схеме: https://ldsound.info/35-as-013-radiotehnika-s-70/ ?
Эта АС повторена мною в середине 90-х годов. Блок У3 взят без изменений. Фильтр выполнен по схеме Чантурии. Усилители тоже другие.
Эксплуатируется АС до сих пор. Гости, услышавшие эту АС никогда не остаются равнодушными, несмотря на то, что я давно уже перестал демонстрировать ее целенаправленно. При этом обязательно отмечают мягкость и насыщенность звука.
Огромное спасибо Н. Трошину.
Помню эту статью в Радио, но тогда не придал значения. А сегодня смотрю на схему и душа поёт, насколько просто, грамотно и изящно выполнены все узлы этого устройства. Приведенные ачх достоверны, так и должно быть .
Усилитель- хоть бери и делай, будет работать с пол-пинка.
чудо схема.
А как на счёт этой реализации? http://www.reanimator-h.narod.ru/emos_gn.htm
Подойдет ли пьезокерамический элемент от гзп-310 311 на вид они обсолютно одинаковые.В каком месте платы приклеить пьезоэлемент.Можно ли увеличить объем корпуса.Очень хочется повторить этот громкоговоритель.
подойдет. понадобится только проверить настройки ЭМОС после замены
Если есть настройка частоты пьезодатчика то можно ли эмос применить в СЧ или боюсь нарваться на грубость в ВЧ звено. Естественно нужно будет колдовать с усилителем.или делить частоты на входе.понимаю что муторно и похоже на бред но в теории звук будет ПРАВЕЛЬНЫЙ со всех сторон.
Во-первых, у датчика нет настройки на частоту. Во-вторых, этому датчику нужно, чтобы диффузор двигался, то есть он работает до 200-300 Герц. В-третьих ЭМОС – это ещё одна попытка “обмануть” физику и “заставить” динамик басить в маленьком ящике. Так что Ваша идея непонятна.
ЭМОС с пьезодатчиком будет адекватно работать в диапазоне частот, где движение звуковой катушки и движение всего диффузора полностью совпадают. Это зона поршневой работы НЧ динамика. Теоретически можно уцепить датчик на СЧ, но вряд ли будет положительный эффект хотя бы до 500 Гц. На ВЧ ничего не поставишь в принципе, так как масса датчика больше массы подвижки.) ЭМОС эффективна, когда есть большое смещение. Если диапазон работы ЭМОС не ограничить сверху, то искажения выше определённой частоты увеличатся, а не уменьшатся.
Здравствуйте. Имеются S70. Одна колонка в активном режиме басит также, как и в пассивном. Не подскажите, это ЭМОС полетел или встроенный усилитель?
Если усилитель работает, то как же он сломался. Вероятно ЭМОС, он вроде как включен параллельно, т.е. если сломается, то динамик будет играть, но не так.
А как можно проверить ЭМОС?Переставить нч динамики?
И как с исправным ЭМОСом должна играть ас?
Как хороший сабвуфер, но мягче. Перекиньте басовики в колонках, узнаете о работоспособности датчика.
Для проверки ЭМОС в колонках С-70 нужно регулятором усиления сигнала ЭМОС (R64 по заводской схеме) довести колонку до самовозбуждения, и потом немного убрать назад
Продам готовый УНЧ от колонки S-70.
Пара динамиков с ЭМОС имеется, мудрить не надо.
Всё новое с хранения.
Тел. в Новосибирске 8=913-899-04-68.
Здравствуйте.Отломилась трубка пьезоэлемента S-70 ее можно его купить?
Здравствуйте. На заводской в S-70 нет маркировки. Где достать нет информации. Как сделать – по статье.
Пьезоэлемент от головок гзп-310 311 идентичен
В разрушенных от времени стерео пьезо бошках ГЗКУ631р аж две такие трубочки, вся задача их оттуда извлечь, отмыть растворителем любым и не выбрасывать стаканчики для крепления элемента с проводками.
Может кому то пригодится всё подробно
Пробуйте из Китая трубчатые пьезо или старые из СССР.
Проблема не очень массовая,но многочисленная. Я советы давал,но кто и как её решил народ не знаю….
На сколько я правильно понял схема самой эмос такая же как в s70 ? Но в s70 по графику ачх 30гц по -11дб относительно среднего звукового давления, а по этой схеме приведённой ачх на рис 10 то завал на 32гц относительно 40гц более чем -15дб при объёме 40л, в s70 при объёме около 17,5л спад от40 до 30гц всего -4дб почему так из за разных датчиков или глубина настройки отличается, и на приведённом выше скриншоте подъёма нет вообще с эмос на нижних частотах около 30гц, почему такая разница с s70?
Попробую вставить рисунок АЧХ НЧ динамика без ЭМОС и с ней
Красная линия с ЭМОС?
Обе кривули – не очень…
Хочу по данной схеме изготовить НЧ звено. Подскажите, допускается усилитель установить в одном корпусе с усилителем СЧ/ВЧ, а формирователь эмос смонтировать в корпусе сабвуфера для снижения наводок? Экранированным проводом сигнал вернуть в усилитель.
Нужно пробовать. Мало кто повторял конструкцию. Присылайте фото работы.
Наиль он же нота бене на веге датчики давления использовал в качестве датчика эмос. Удачно . Смотреть на веге.
Весь узел надо в корпусе саба делать
Значит буду пробовать в себе монтировать, будет наверняка. Думаю когда соберу, выложу статью с описанием и фото, там много чего дорабатывается.
А какая частота раздела фильтра получается, это какой фильтр?
И совместима ли эта схема с динамиком от Ы70 30ГД-5
Насколько я понял, то НЧ “не обрезается” приведенным усилителем. Печатная плата разработана под динамики типа 75ГДН, но думаю можно применять к любым динамикам, просто учитывать внутренний диаметр звуковой катушки.
Фильтр – блок У1. Частота раздела в районе 200 Гц. Вся система – трифоник, с общим сабом на 75гдн с эмос
200 Гц не сильно ли высоко? будет слышно где саб стоит.
Будет слышно. Я бы 100 сделал.
Просимил кроссовер, у меня получилась частота раздела 275Гц, как думаете это много или мало? ;))
Интересно.Сделать такую конструкцию.Процессор анализирует входной сигнал,подвижность диффузора снимает с датчика диффузаро, анализирует полученный сигнал с микрофона,исходя из данных акустических свойст помещения и вносимых им искажениях,суммирует,вычисляет,анализирует и корректирует сигнал усилителя внося во входной тракт дополнительный сигнал,приближая тем самым исходныйсигнал к сигналу снятому с микрофона…Просто написать сответствующую программу для компа и не городить огород с аудиофильскими усилителями и прочей дорогостоящей сложной муйней аналоговой.Так не проще?)
Вы Роман попробуйте потратить время и поделитесь и что получится. Для меня слишком мудрено.
“… Просто написать сответствующую программу для компа и не городить огород с аудиофильскими усилителями и прочей дорогостоящей сложной муйней аналоговой.Так не проще?”
Так ведь всю перечисленную “муйню” все равно нужно усилить и передать на акустику, как результат всех операций вычисления. И опять возникают те же проблемы с задержкой сигнала и согласования с акустикой. Сигнал сравнения все равно возникнет позже входного, что с ним не мудри. Идею с предустановками лучше сразу выбросить из головы, иначе дело дойдет до того, что вновь приобретенному УНЧ сразу потребуется программное обновление… для производителей – лучше платно.
Такие системы давно существуют, velodyne например только у них обычно микрофоном помещение калибруется и коррекция в дсп прописывается, потом уже дсп даёт необходимую коррекцию, акселерометр работает по цифре (создан фирменный спец алгоритм ).
Есть и чисто микрофонные эмос
Где ж проще то ? Параметры динамика могут дрейфовать как от времени, так и от факторов среды (температура, влажность), а значит опорный микрофон должен работать всегда, с непрерывной же коррекцией линейных и нелинейных искажений. Отличная задачка на год-другой вечерами развлекаться, заодно и математику адаптивных нелинейных фильтров подтянуть можно, если кто забыл (шутка).
Нашёш вот такую реализацию ЭМОС
https://piratelogic.nl/data/docs/products/eve/piratelogic.eve.2020.0.manual.en.pdf
, датчик используется murata shock sensor устанавливался в hdd, эта схема изначально работала с пьезо диском, о чём говорится в видео если включить субтитры с переводом
Схема приводится есть канал youtube
Вот видео https://www.youtube.com/watch?v=ivTqqy4zR-w
о датчике и в конце демонстрация его реакции на изменение состояния покоя.
Есть в этой схеме подводные камни? Если скопировать эмос заработает или могут возникнуть проблемы?