Сабвуфер формы эллипса на сдвоенных 75 ГДН

При создании высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры по-прежнему весьма актуальна проблема построения акустических систем (АС), обладающих широким диапазоном воспроизводимых частот и малыми нелинейными искажениями. Наибольшие искажения современных АС проявляются в области низших звуковых частот (20-200 Гц) из-за несовершенства низкочастотных головок громкоговорителей, работающих вблизи резонансной частоты подвеса диффузора, и существенно нежелательного влияния акустического оформления низкочастотной головки в виде традиционного прямоугольного ящика на её работу.

Автором была сделана попытка улучшить параметры низкочастотного звена стереофонической АС, состоящей из трёх громкоговорителей: общего для обоих стереофонических каналов низкочастотного, воспроизводящего диапазон частот 20-200 Гц, и двух СЧ/ВЧ, воспроизводящих диапазон частот 20-20000 Гц. О преимуществах такого построения стереофонических АС неоднократно рассказывалось на страницах журнала «Радио».

Предлагаемый вниманию читателей громкоговоритель является низкочастотным звеном такой АС. В качестве средне- и высокочастотного звена могут быть применены громкоговорители с использованием изодинамических, электростатических и др. головок, а также уже имеющиеся в распоряжении радиолюбителей обычные стереофонические АС.

Как было отмечено выше, основные причины невысокого качества звучания АС в области низших звуковых частот — нелинейные искажения, вносимые низкочастотными головками, и влияние на их работу акустического оформления. Доработка головок с целью уменьшения искажений в непромышленных условиях затруднительна, здесь возможна, например, установка медных колпачков на сердечник магнитной цепи, насыщение магнитопровода, доработка подвеса диффузора и пр. Автор пошёл по пути использования сдвоенных головок. Для уменьшения же нежелательного влияния акустического оформления на качество звучания низкочастотной головки применил корпус сферического типа. Это — отсутствие дополнительных внутренних резонансов между параллельными стенками корпуса; плавность прилегающей к диффузору поверхности корпуса, ослабляющая эффект дифракции, и др. К этому можно добавить увеличение звукоизолирующей способности сферического корпуса на низших звуковых частотах из-за большей цилиндрической жёсткости стенок.

Для выполнения акустического оформления в виде фазоинвертора можно использовать корпус в форме вытянутого эллипсоида вращения. Такая поверхность имеет два фокуса, вблизи которых с одной стороны размещены две коаксиально установленные низкочастотные головки, с другой — входные отверстия туннелей фазоинверторов (рис. 1). Такое решение целесообразно по энергетическим соображениям. Недостаток его — сложность изготовления корпуса эллипсоидной формы.

Технические характеристики:

Затем в корпусе вырезают четыре отверстия для туннелей фазоинверторов 9. Для изготовления туннелей можно использовать подходящие по диаметру трубки, укрепив их в отверстиях с помощью эпоксидного клея. Снизу к корпусу с помощью эпоксидной шпатлёвки приклеивают фланец 7 и гайки 3 для крепления головок 8. Изнутри корпус покрывают небольшим (2-3 мм) слоем пластилина. После установки фланца корпус шлифуют и красят. Затем внутри верхней части корпуса размещают звукопоглощающий материал 2 (вата, поролон, стекловолокно), который закрепляют с помощью марли или сетки.

Необходимо остановиться на технологии сборки громкоговорителя. В первую очередь, на круглом основании 5 (рис. 2), диаметр которого соответствует диаметру корпуса 1, устанавливают элементы разделительного фильтра 4, затем, сделав отводы для подключения головок, закрывают основание крышкой 6. К нижней стороне основания по его внешней окружности необходимо приклеить прокладку в виде резиновой шайбы толщиной 5-10 мм. Такую же прокладку, но меньшего диаметра, необходимо приклеить в центре основания, и уже к этой прокладке приклеить керн нижней головки громкоговорителя 8. Далее, руководствуясь показанным на рис. 2 эскизом, следует закрепить вторую головку 8 и подключить обе головки к электрическому фильтру. После этого сверху на головки нужно надеть готовый корпус 1 и через прокладки привернуть его болтами (М5)7.

На рис. 3 приведена принципиальная схема использованных в описываемом громкоговорителе разделительных фильтров. Катушки индуктивности L1 и L2 одинаковы. Их обмотки намотаны проводом ПЭВ-2 диаметром 2 мм на картонных каркасах диаметром 40 и высотой 40 мм. Диаметр щёчек каркаса — 120 мм, число витков катушек — 400. Конденсатор C1 состоит из нескольких конденсаторов, включённых параллельно с суммарной ёмкостью 160 мкФ. При включении громкоговорителей в один канал входы левого и правого каналов, а также выходы для подключения средне-, высокочастотных головок объединяют.

По субъективным оценкам описываемый громкоговоритель звучит намного лучше громкоговорителей, имеющих традиционное акустическое оформление. Частотная характеристика модуля его полного сопротивления изображена на рис. 4. Кривая 1 соответствует характеристике громкоговорителя с закрытыми отверстиями фазоинверторов, кривая 2 — с открытыми. Как видно из анализа характеристик, максимум сопротивления, соответствующий работе головок на внутренний объем громкоговорителя и находящийся в пределах воспроизводимого диапазона частот, имеет небольшое абсолютное значение и низкую добротность, что соответствует небольшому провалу АЧХ звукового давления и незначительно сказывается на работе громкоговорителя. Максимум сопротивления, соответствующий работе головок на фазоинверторы, выражен сильнее, но он находится на границе воспроизводимого диапазона частот и мало влияет на работу громкоговорителя. Тем не менее, фазоинвертор необходимо настроить.

Максимум сопротивления на частоте 20 Гц, соответствующий работе громкоговорителя на фазоинвертор, составляет 20 Ом, а его работе на подвес головок — 7 Ом. Для настройки фазоинвертора эти максимумы желательно выровнять. В данном случае этого можно добиться, снизив добротность резонанса фазоинвертора увеличением внутренних потерь в его туннелях. С этой целью входные и выходные отверстия туннелей можно закрыть жёсткой сеткой, а внутрь их, при недостаточном демпфировании, ввести рыхлый поглощающий материал, например проволочную «путанку». Операции следует проводить поэтапно, контролируя при этом АЧХ громкоговорителя. Фазоинвертор можно настроить и обычным способом, изменяя длину туннелей.

При включении громкоговорителя в один канал необходимо использовать головки с сопротивлением катушки 8 Ом, так как параллельное включение головок 75ГДН-1Л-4 может вывести из строя усилитель мощности.

С целью дальнейшего совершенствования громкоговорителя можно ввести ЭМОС, использовать другие перспективные электродинамические головки, например, с диффузорами из вспененного никеля, или сотовые. При соответствующей отделке громкоговоритель неплохо вписывается в интерьер.