Конденсатори - це неминуче «зло», яке змушені, зціпивши зуби, терпіти аудіофіли. Багато типів конденсаторів «погано звучать».

Наприклад, горезвісна кераміка Н90 - через п'єзоелектричного ефекту. А як інші типи, скажімо, плівкові? Тут можна написати цілу поему. Але чи можна будувати частотнозавісімой ланцюга без них, тільки за допомогою дроселів (індуктивностей)? Виявляється, можна. І не тільки можна, а й треба!

Мої старі акустичні колонки споруди до 1980 р зрідка піддавалися доопрацюванням. Через порваного дифузора головка 4ГД8-Е була замінена на 5ГДШ5-4 (це майже одне і те ж), а заодно і друга. Головки 25ГД-26 були включені «дублетом» ( «обличчям до обличчя») (1). І рамку із захисною радіоткань довелося остаточно зняти. А ось фільтри залишалися колишні.

На низьких частотах - другого порядку, на середніх і високих - третього. І АЧХ по звуковому тиску була непоганою. Але звучання ...! Чи не відчувалося різниці між різними підсилювачами, а не те що між проводами з міді і срібла.

Настав час замінити фільтри. А які вибрати? За ці роки з'явилася маса суперечливої ​​інформації. Аудіофіли особливо лаяли конденсатори. Спочатку радили робити фільтри не вище першого порядку, потім відмовлялися робити такі фільтри і будували четвертого, а дехто дійшов і до шостого порядку.

Аналізували групове час затримки (ГВЗ) і ФЧХ, рухали ВЧ-випромінювач вперед, назад ... і навіть в сторону. Цілковитий «розбрід»: від односмугових АС на 4А28 до 4-5-6-смугових ... і т.п. Якось, розгрібаючи роздруківки матеріалів з Інтернету, натрапив на статтю А. Юреніна про послідовних кроссоверах.

Там автор говорить, що вони з'явилися в 1969 р Але самі схеми я зустрічав ще в 1961 р (2). де автор зсипається на німецький журнал з техніки зв'язку за 1959 р Суть справи не в цьому, а в тому. що Юренін привів схему кросовера для акустики , В якій немає конденсаторів (схема запатентована і використовується в вироблених фірмою Acoustic Reality акустичних системах).

Ось ця схема (рис.1). Вона дуже проста. Так як мої АС теж трьохсмугові, я вирішив почати переробку фільтрів саме з цієї схеми. Проведемо невеликий аналіз. Намалюємо найпростіший послідовний кросовер, «першого порядку» так, як його прийнято зображати (рис.2). Тут присутній конденсатор С1. а на рис.1 такого конденсатора немає Але зате там додано ланка L1-R1. що представляє собою для СЧ-і НЧ-випромінювачів фільтр нижніх частот.

На L1 виділяються верхні частоти і потрапляють в ВЧ-випромінювач BA1. L2-Rваз - це ще один фільтр нижніх частот, які виділяються в ВАЗ, а виділяються на L2 середні частоти потрапляють в СЧ-випромінювач Ва2. Ось і вся премудрість! Головне, щоб опір випромінювачів було чисто активним.

Але випромінювачі (головки) електродинамічного типу не можуть мати суто активного опору, оскільки у них є котушка з залізним сердечником. Повторення схеми по рис.1 призводить до сумного результату: середніх частот явно мало через індуктивності головки ВАЗ. Займемося НЧ-випромінювачем.

Для проведення цієї роботи знадобляться генератор звукових частот з Uвих.max = 10В, електронний вольтметр (наприклад, B3-38) або мультиметр. Відомо, що для вирівнювання вхідного опору динаміка в попосе частот потрібно застосування ланцюга Цобеля і послідовного контуру на частоті резонансу [3].

Але на НЧ резонансний контур майже ніколи не ставиться через свою громіздкість і віддаленості резонансу динаміка від частот розділу НЧ-СЧ / ВЧ (0.3 .. .3 кГц). Для вибору R1 ІС1 (рис.3) потрібно знати опір динаміка ВА по постійному струму Re: і індуктивність його котушки Lк.

Рекомендуються такі формули:

Re моїх двох послідовно включених динаміків становить 7.2 Ом. Таким чином, R1 = 9 Ом, а С1 = ?. тому Lк невідома. Щоб визначити Lк, потрібно виміряти опір динаміка на різних частотах.

Схема вимірювання проста і показана на рис.4. Результати зведені в табл.1. Поділивши показання вольтметра PV1 в мілівольтах на 10 (другий рядок таблиці), отримуємо опір Zва в Омасі (третій рядок).

З табл.1 знаходимо Fz- частоту, на якій індуктивний і активний опір динаміка приблизно рівні, тобто частоту, де

Деякі автори пропонують брати R1 = Rе. Я взяв R1 = 8 Ом, тоді С1 = 30 мкФ. Можна використовувати паперовий конденсатор типу МБГО 30,0 × 160 В. В нижньому рядку табл.1 наведені результати вимірювання опору НЧ-динаміка з RC- ланцюгом Цобеля (8.2 Ом, 30 мкФ). Непогана, проте, вийшла компенсація! Тепер НЧ випромінювач можна включити в схему по рис.1. Провалу на середніх частотах не буде.

СЧ-випромінювач 5ГДШ5-4 має Rе = 3.5 Ом і віддачу майже в 3 рази більшу, ніж НЧ-головка, і тут потрібно вирівнювання віддачі. Проробивши вимірювання за визначенням Lк для цієї головки, знайдемо частоту Fz. з якої починає зростати Z.

Це приблизно 4 ... 5 кГц. Для вирівнювання віддачі доцільно включити послідовний резистор, як показано на рис.5. не використовуючи ланцюг Цобеля. Утворюється дільник з коефіцієнтом передачі на НЧ Кп:

Частота Fz такого ланцюга збільшиться в 4 рази і складе 16 ... 20 кГц, так що ланцюг Цобеля і не знадобиться. А вхідний опір доведемо до прийнятної величини, включивши паралельний резистор R1 опором 15 Ом, як показано на рис.6.

При цьому еквівалентний опір Z складе:

Це дозволяє включити СЧ-іелучатель в схему на рис.1. Включення послідовного резистора з опором, майже в 4 рази більшим, ніж Rе, зменшує нелінійні спотворення СЧ-головки, наближаючи еквівалентний опір генератора до джерела струму.

Варіюючи R1 і R2 (рис.6), можна точно підібрати коефіцієнт ділення, потрібний для однаковою віддачі СЧ-і НЧ-головок. Дуже важливо відзначити, що на середніх частотах дійсно немає конденсаторів (крім С1 в НЧ-ланці, ріс.З), а частоту розділу НЧ-СЧ можна зрушувати, змінюючи тільки одну індуктивність -L2 на рис. 1.

ВЧ-випромінювач - 6ГД11. Його Re = 5,6 ОМ. Zва = 7,3 ОМ на частоті 5 кГц і далі зростає до 12,5 Ом на частоті 20 кГц. Найчастіше мета Цобеля не ставлять, т.к.частота розділу - 4 ... 8 кГц, а зростання Zва зі збільшенням частоти майже не позначається на звучанні.

Вибір частот розділу НЧ-СЧ і СЧ-ВЧ проводиться з наступних міркувань. Так як використані фільтри першого порядку, частоти розділів повинні відстояти від резонансу відповідного випромінювача не менше, ніж на 2 октави [3], тобто fнч-рах> 600 Гц (fpeз ~ 150 Гц у 5ГДШ5-4), а fсч-вч> 6 кГц (fрез = 1,5 кГц у 6ГД11).

Для кращого захисту ВЧ-випромінювача від НЧ-коливань довелося поставити послідовно з випромінювачем 6ГД11 додатковий конденсатор ємністю 2.2 мкФ (К73-16, Umax = 160 В). Без нього на підвищеній гучності з'являлися якісь призвуки.

В СЧ-випромінювачі я застосував відкрите оформлення (бокс без задньої стінки розмірами 220x140x75 мм). Тепер його можна легко розгортати під потрібним кутом до слухача. Заклеїв вікна діффузородержателя (кошика) бавовняним ватином і довів таким чином повну добротність до 0,65. Остаточна схема гучномовця наведена на рис.7а.

Конструктивно котушка L2 виконана безкаркасних і має опір постійному струму RL2 = 0.4 ОМ. При бажанні індуктивність котушки можна легко змінювати (збільшувати), усуваючи в неї феритовий сердечник (шматок магнітної антени від радіоприймача «Океан») діаметр 10 мм., Довжина 100 мм. При цьому частота fнч-рах змінюється в 2.4 рази. Котушка L1 на вирушити хоч не замкнута осерді ШЛ40х10 (одна скоба), RL1 = 0,4 Ом.

Вхідний опір Z гучномовця з таким фільтром на різних частотах представлено в табл.2. З таблиці видно, що Z3 значно змінюється: на частоті 2,5 кГц - 5.6 Ом, а на 20 кГц - 11 Ом. Для вирівнювання Z на цих частотах до входу фільтра потрібно підключити RC-целочку (ріс.76).

Тоді Z3 змінюється на цих частотах так, як показано в останньому рядку табл.2. Загальна зміна Z у всій смузі від 80 Гц до 20 кГц не виходить за межі 4,4 ... 6 Ом і тільки на частоті 3150 Гц складає 6,3 Ом. Така рівна Z-характеристика дає можливість порівнювати підсилювачі з різними вихідним опором (лампові і транзисторні).

Прослухавши АС, я із задоволенням відзначив прекрасне звучання свого лампового «однотактніка», помітно краще, ніж звучання транзисторного УМЗЧ, теж, втім, непогане. АЧХ з допомогою вимірювального мікрофона я. звичайно, перевірив, наскільки це можливо в житловій кімнаті.

А ось ФЧХ і ГВЗ вимірювати не став. Просто послухав «звук» і вирішив, що ще років на 10 мені цих фільтрів вистачить. А може, фірмові АС різко подешевшають, тоді і куплю собі що-небудь, краще звучить, без конденсаторів.

Читайте також статті: Конденсатори для акустичних систем