Радиозавод «Динамик» (г. Гагарин, Россия) выпускает сотовую широкополосную головку 25ГДШ-2Н, предназначенную для автомобильных аудиосистем. Данная головка имеет присоединительный фланец, аналогичный фланцу среднечастотной головки 15ГД-11А (по новому ГОСТу 20ГДС-1 или 20ГДС-4). Поэтому головку 25ГДШ-2Н можно с успехом применять также и в качестве среднечастотной головки в акустических системах типа «S-50», «S-90В» или «S-100».
Эта сотовая головка с паспортной мощностью 25 Вт имеет полное сопротивление 4 Ома и чувствительность 86 дБ, рабочая полоса частотного диапазона 120-16000 Гц, резонансная частота динамика составляет около 60 Гц. Излучающая мембрана представляет собой плоскую сотовую конструкцию из тонкой алюминиевой фольги, которая обеспечивает широкую диаграмму направленности. Цена такой головки примерно 350-400 рублей за штуку, что довольно демократично…
Однако имеются и серьезные недостатки – большая неравномерность амплитудно-частотной характеристики, а также невысокая чувствительность, что ограничивает ее применение. Тем не менее, эту головку легко можно применить в многополосной АС.
Если проанализировать АЧХ головки, представленной заводом «Динамик» на своем сайте, то становиться очевидно, что неравномерность АЧХ в рабочем диапазоне частот превышает 14 дБ – это много. Кроме того, в области 150-250 Гц на АЧХ имеется неприятный «горб» около 4-х дБ, на частотах 5-6 кГц и 10-12 кГц имеются очень резкие «пики», достигающие амплитуды 5-6 дБ, и кроме этого в области средних частот (500-5000 Гц) наблюдается почти монотонный подъем АЧХ в сторону высоких частот на 5-6 дБ. Первые впечатления складываются такие, что на этой головке невозможно получить хороших результатов…
К слову сказать, на одной головке очень трудно воспроизвести одновременно и низкие и высокие частоты, т.к. для «хороших» низких частот нужно привести в движение большую массу воздуха, а для «хороших» высоких частот нужно обеспечить по возможности минимальную массу подвижной системы – эти требования противоречат друг другу. Почти всегда широкополосные головки не слишком хорошо воспроизводят либо низкие, либо высокие частоты, а чаще всего и то и другое… Но «середину» широкополосные головки, как правило, воспроизводят достаточно хорошо. Если бы они плохо воспроизводили и средние частоты – то кому тогда вообще нужны такие широкополосники?
В данном случае, если использовать головку 25ГДШ-2Н в классическом среднечастотном диапазоне (от 400-600 Гц до 5-6,5 кГц), то «горб» на частотах 150-250 Гц и резкий острый «пик» на частоте 10-12 кГц не должны сильно беспокоить, т.к. они остаются за пределами рабочей полосы среднечастотного звена. Однако, остается еще «пик» на частоте 5-6 кГц и монотонный подъем АЧХ на 5-6 дБ в диапазоне 500-5000 Гц.
Можно мысленно провести прямую наклонную линию (по среднему звуковому давлению) в диапазоне 500-6000 Гц. Если бы удалось эту наклонную «осредненную» линию сделать горизонтальной (!), то тогда бы неравномерность АЧХ в диапазоне 500-4000 Гц была бы ±2 дБ, а на частотах 5-6 кГц остался бы «пик» всего +4 дБ – это почти идеальная АЧХ!!! Сравните с исходной неравномерностью 14 дБ.
Когда четко ясна задача, что именно нужно сделать – остальное становится уже «делом техники». Для данного случая можно предложить фильтр-корректор, представляющий собой параллельную LR-цепь, включенную последовательно с головкой. Здесь резистор R определяет уровень ослабления АЧХ на высоких частотах «N», а индуктивность L определяет диапазон частот, в котором и происходит такое ослабление. На рисунке справа показана АЧХ такого фильтра.
Алдошина И.А. и Войшвилло А.Г. в своей книге «Высококачественные акустические системы и излучатели» называют такой фильтр «корректирующим звеном» и приводят методику его расчета. По сути, такой фильтр представляет собой частотно-зависимый аттенюатор. Если такой фильтр применить к головке 25ГДШ-2Н, то «осредненная» линия АЧХ превратится из наклонной в горизонтальную, что нам в данном случае и нужно…
Применительно к сотовой головке 25ГДШ-2Н, используемой в качестве среднечастотной, индуктивность и резистор корректирующего звена должны иметь следующие параметры : L = 0,175 мГн и R = 2,7 Ом.
При проектировании разделительных фильтров следует иметь в виду, что корректирующее звено (или частотно-зависимый аттенюатор) приводит к разному сопротивлению нагрузки разделительного фильтра на разных частотах. В данном случае на частоте примерно 500 Гц сопротивление нагрузки разделительного фильтра будет равно 4 Ома, а на частоте раздела 6,5 кГц – будет примерно 6 Ом. С учетом данного обстоятельства и следует рассчитывать среднечастотный разделительный фильтр. Можно, конечно, применить согласующую цепь для корректирующего звена, но в данном случае в этом нет необходимости. А вот применить согласующую цепь Цобеля для самой широкополосной головки имеет смысл.
Исходя из всего сказанного, можно теперь представить окончательный вариант фильтра для широкополосной сотовой головки 25ГДШ-2Н, используемой в качестве среднечастотной головки.
Здесь C3R2 – согласующая цепь Цобеля, L3R1 – корректирующее звено, C1L1L2C2 – разделительный среднечастотный фильтр 2-го порядка с частотами раздела 470 Гц и 6,5 кГц.
В принципе, резистор R1 может быть в пределах от 2,4 Ома до 3,0 Ом. При сопротивлении R1=3,0 Ома осредненная линия АЧХ становится практически горизонтальной. А при величине резистора 2,7 Ома (как показано на схеме) остается небольшой подъем в сторону высоких частот, примерно около +1 дБ – это придает звучанию более живой и энергичный оттенок.
Обычно, для согласования звуковых давлений низкочастотной и среднечастотной головок применяют резисторные аттенюаторы. В данном же случае применен частотно-зависимый аттенюатор. Следует сказать, что данный фильтр рассчитывался для случая применения НЧ-головки с сопротивлением 4 Ом и чувствительностью примерно 84 дБ (например, 35ГДН-1-4) или для НЧ-головки с сопротивлением 8 Ом и чувствительностью около 86-87 дБ (например, 75ГДН-1-8 или 75ГДН-3-8).
Из сказанного следует, что приведенное здесь среднечастотное звено (именно с этим фильтром) идеально подходит для системы типа «S-50» с сопротивлением 4 Ома или для системы «S-90В» (или «S-100») с сопротивлением 8 Ом. Оба этих варианта были опробованы моими знакомыми (с моей подсказки), и результат был исключительно положительный. Разумеется, в дорабатываемых АС следует в таком случае скорректировать (по частотам раздела) низкочастотное и высокочастотное звенья.
Я же прослушивал данную сотовую головку в акустической системе, в которой в высокочастотном звене была применена сначала головка НЕО-25Т фирмы АСА и позднее 4ГДВ-1-8 (по старому ГОСТу 3ГД-47), а в низкочастотном звене – динамик 25ГД-26, переделанный на кевлар (с параметрами 8 Ом и 87 дБ). Качество звучания было очень высокое, отличная разборчивость и детализация средних частот. Следует, однако, сказать, что и высокие, и низкие частоты в этой экспериментальной АС также звучали отменно.
Для случая применения НЧ-головки с сопротивлением 8 Ом и чувствительностью 84 дБ (речь идет о системе S-50B с сопротивлением 8 Ом) среднечастотное звено с головкой 25ГДШ-2Н следует еще доработать – поставить дополнительно аттенюатор, ослабляющий уровень звукового давления на -3 дБ.
Если же НЧ-головка имеет сопротивление 4 Ома и чувствительность 86-87 дБ (имеется в виду система «S-90» с сопротивлением 4 Ома), то предложенное СЧ-звено плохо подходит для такой АС по причине недостаточной чувствительности головки 25ГДШ-2Н. Можно, конечно, попробовать исключить корректирующее звено и тем самым поднять звуковое давление в среднечастотном диапазоне, но в этом случае увеличится неравномерность АЧХ. Я этот вариант не проверял.
При повторении данной схемы следует иметь в виду, что индуктивность корректирующего звена L3 нужно мотать толстым проводом (d1,3-d1,6 мм). А индуктивности L1 и L2 можно мотать более тонким проводом (d1,0-d1,2 мм). Саму головку 25ГДШ-2Н целесообразно подключать в противофазе по отношению к НЧ-головке.
В заключение можно сказать, что нет «абсолютных» динамиков! Каждый динамик, каким бы хорошим он не был, может иметь какие-либо проблемы по некоторым характеристикам. И наоборот, «слабый» на первый взгляд динамик при умелом проектировании фильтров можно «вытянуть» на достойный уровень. Искусство разработчика акустики как раз и состоит в том, чтобы при проектировании АС максимально подчеркивать и усиливать положительные стороны динамиков, и одновременно с этим имеющиеся недостатки динамиков следует по возможности «скрывать»…
Автор: Сергей Зотов
