Про бідну пищалку замовте слово. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Про бідну пищалку замовте слово. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Акустичні системи

Коментарі до статті

Традиційно розділ смуг СЧ та ВЧ (або мідбас-ВЧ) виробляють пасивними кросоверами (розподільчими фільтрами). Це особливо зручно під час використання готових компонентних наборів. Однак, хоча характеристики кросоверів та оптимізовані для даного комплекту, вони не завжди задовольняють поставлене завдання.

Зростання індуктивності звукової котушки із частотою призводить до збільшення імпедансу головки. Причому ця індуктивність у "середньостатистичного" мідбасу становить 0,3-0,5 мГн, і вже на частотах 2-3 кГц імпеданс зростає практично вдвічі. Тому при розрахунку пасивних кросоверів застосовують два підходи: використовують у розрахунках реальне значення імпедансу на частоті розділу або вводять ланцюга стабілізації імпедансу (компенсатор Цобеля). Про це вже написано чимало, тому не повторюватимемося.

У пищалок стабілізуючі ланцюги зазвичай відсутні. При цьому виходять із того, що робоча смуга частот невелика (дві-три октави), а індуктивність незначна (зазвичай менше 0,1 мГн). Внаслідок цього зростання імпедансу невелике. У крайньому випадку, збільшення імпедансу компенсують резистором опором 5-10 Ом, включеним паралельно пищалці.

Проте все не так просто, як здається на перший погляд, і навіть така скромна індуктивність призводить до цікавих наслідків. Проблема полягає в тому, що пищалки працюють спільно з фільтром ВЧ. Незалежно від порядку в ньому є ємність, включена послідовно з пищалкою, і вона утворює з індуктивністю звукової котушки коливальний контур. Частота резонансу контуру виявляється у смузі робочих частот пищалки, і АЧХ виникає " горб " , величина якого залежить добротності цього контуру. В результаті неминуче забарвлення звучання. Останнім часом з'явилося чимало моделей пищалок високої чутливості (92 дБ та вище), індуктивність яких досягає 0,25 мГн. Тому питання узгодження пищалки з пасивним кросовером набуває особливої гостроти.

Для аналізу використовувалося середовище моделювання Micro-Cap 6.0, але ті ж результати можна отримати і за допомогою інших програм (Electronic WorkBench, наприклад). Як ілюстрації наведено лише найбільш характерні випадки, решта рекомендацій дано наприкінці статті у вигляді висновків. У розрахунках використовувалася спрощена модель пищалки, що враховує лише її індуктивність та активний опір. Дане спрощення цілком припустимо, оскільки резонансний пік імпедансу більшості сучасних пищалок невеликий, а частота механічного резонансу рухомої системи знаходиться за межами робочої смуги частот. Врахуємо також, що АЧХ із звукового тиску та АЧХ з електричної напруги – дві великі різниці, як кажуть в Одесі.

Взаємодія пищалки з кросовером особливо добре помітна у фільтрів першого порядку, характерних для недорогих моделей (рисунок 1):

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Видно, що навіть при індуктивності 0,1 мГн є виражений пік в області частот 7-10 кГц, що надає звучанню характерного "кришталевого" забарвлення. Збільшення індуктивності зміщує резонансний пік в область нижчих частот і збільшує його добротність, що призводить до помітного "цикання". Побічний наслідок збільшення добротності, яке можна звернути на користь – збільшення крутості АЧХ. В області частоти розділу вона близька до 2 фільтрів порядку, хоча на великому видаленні повертається до вихідного для 1 порядку значення (6 дБ/октава).

Введення резистора, що шунтує, дозволяє "приручити" горб на АЧХ, так що на кросовер можна покласти і деякі функції еквалайзера. Якщо шунт зробити на основі змінного резистора (або набору резисторів з перемикачем), можна проводити навіть оперативне регулювання АЧХ в межах 6-10 дБ. (Рисунок 2):

Рис. 2 (натисніть , щоб збільшити)

Однак фільтри першого порядку забезпечують занадто мале згасання за межами робочої смуги, тому придатні тільки при невеликій потужності, що підводиться, або досить високій частоті розділу (7-10 кГц). Тому в більшості серйозних конструкцій використовують фільтри вищих порядків, від другого до четвертого.

Розглянемо можливості на АЧХ для фільтрів другого порядку, як найпоширеніших. Для наочності використано модель з великою індуктивністю. Ті ж результати виходять і з традиційними пищалками, тільки параметри фільтрів і рівень впливу на АЧХ будуть іншими. Для пищалок з малою індуктивністю шунт не є обов'язковим.

Перший спосіб – зміна добротності фільтра при незмінній частоті розділу за рахунок співвідношення ємності та індуктивності фільтра (рисунок 3):

Рис. 3 (натисніть , щоб збільшити)

Одночасна зміна ємності та індуктивності у кросовері утруднена, тому даний метод для оперативного регулювання незручний. Однак він незамінний у тих випадках, коли необхідний ступінь корекції відомий заздалегідь, на етапі проектування.

Другий спосіб - регулювання добротності за допомогою шунта (аналогічно розглянутому раніше способу фільтра першого порядку). Вихідна добротність фільтра розділення при цьому вибирається високою (рисунок 4):

Рис. 4 (натисніть , щоб збільшити)

Третій спосіб - введення резистора послідовно з пищалкою. Особливо зручний цей спосіб для пищалок індуктивністю понад 100 мГн. У цьому випадку сумарний імпеданс ланцюга "резистор-піщалка" в процесі регулювання незначно змінюється, тому рівень сигналу практично не змінюється (рисунок 5):

Рис. 5 (натисніть , щоб збільшити)

Висновки

Стабілізуючі ланцюги не є обов'язковими лише для пищалок малої індуктивності (менше 0,05 мГн).
Для пищалок з індуктивністю звукової котушки 0,05-0,1 мГн найвигіднішими є паралельні стабілізуючі ланцюги (шунти).
Для пищалок з індуктивністю звукової котушки більше 0,1 мГн можна використовувати як паралельні, так і послідовні ланцюги, що стабілізують.
Зміна опору стабілізуючого кола дозволяє впливати на АЧХ.
Для фільтрів 1 порядку зміна параметрів стабілізуючого ланцюга помітно впливає на частоту зрізу і параметри "горба". У фільтрів 2 порядку частота зрізу визначається параметрами його елементів і залежить від індуктивності головки та параметрів стабілізуючого ланцюга меншою мірою.
Величина резонансного "горба", викликаного індуктивністю пищалки, знаходиться у прямій залежності від опору шунта та у зворотній залежності від опору послідовного резистора.
Величина резонансного "горба" в області частоти зрізу перебуває у прямій залежності від добротності фільтра.
Добротність фільтра пропорційна результуючому опору навантаження (ВЧ головки з урахуванням опору ланцюга, що стабілізує).
Фільтр підвищеної добротності можна розраховувати за стандартною методикою, але на знижений у 2-3 рази щодо номінального опір навантаження.

Запропоновані способи регулювання АЧХ застосовні і до фільтрів більш високих порядків, але оскільки кількість " ступенів свободи " там зростає, дати конкретні рекомендації у разі важко. Приклад зміни АЧХ фільтра третього порядку за рахунок резистора, що шунтує, наведено на малюнку 6:

Рис. 6 (натисніть , щоб збільшити)

Видно, що АЧХ набуває різного вигляду, що помітно впливає на тембр звучання. До речі, років 20 тому багато "домашніх" трьох-чотирьох смугових АС мали переключаються АЧХ "normal/crystal/chirp" ("гладкий-кришталевий-чирикаючий"). Це досягалося зміною рівня смуг СЧ та ВЧ.

Атенюатори, що перемикаються, використовуються в складі багатьох кросоверів, причому по відношенню до пищалці їх можна розглядати як комбінацію послідовних і паралельних стабілізуючих ланцюгів. Вплив їх на результуючу АЧХ передбачити досить складно, в цьому випадку зручніше вдатися до моделювання.

Рис. 7 (натисніть , щоб збільшити)

На малюнку 7 наведена схема та АЧХ фільтра третього порядку, розробленого автором для пищалок Prology RX-20s та EX-20s. У конструкції використані конденсатори К73-17 (2,2 мкФ, 63 В) та саморобні котушки індуктивності. Для зниження активного опору вони намотані на феритових кільцях. Тип осердя невідомий: зовнішній діаметр 15 мм, магнітна проникність близько 1000-2000. Тому припасування індуктивності велося за приладом Ф-4320. Кожна котушка містить 13 витків ізольованого дроту діаметром 1 мм.

Якість звучання виявилося над приклад вище вихідного, а регулювання АЧХ цілком відповідало поставленої задачі. Однак слід зазначити, що фільтр вийшов проблемним: вхідний імпеданс має різко виражений мінімум і можливе спрацювання захисту підсилювача.

Автор: А.Шихатов

Дивіться інші статті розділу Акустичні системи.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

LMZ10501 - DC/DC наномодуль зі струмом навантаження до 1 А 11.06.2015

Компанія Texas Instruments для простоти використання та монтажу модернізувала корпус мініатюрного модуля синхронного понижуючого DC-DC регулятора LMZ10501 – представника сімейства SIMPLE SWITCHER. Тепер LMZ10501 випускається тільки в корпусі SIL, розмірами 3,0 х2,6, 1,2хXNUMX, XNUMX мм - в даному корпусі кристал монтується під індуктивність, тим самим забезпечується кращий тепловідведення за рахунок передачі тепла на PCB і зменшується ризик пошкодження самого модуля при монтажі.

Незважаючи на малі розміри, LMZ10501 має відмінні характеристики: малий рівень вихідних пульсацій, малий рівень EMI і високий ККД.

Регулятор простий у використанні та для забезпечення базової функціональності достатньо трьох конденсаторів та двох резисторів. Перетворення напруги у регуляторі відбувається за допомогою ШІМ. Вибрана частота вбудованого ШІМ генератора (2 МГц) дозволяє досягти балансу між малим рівнем пульсацій та високим ККД. Крім цього, використання в перетворювачі екранованої індуктивності в поєднанні з корпусом, що використовується, і можливістю розміщення зовнішніх вхідних/вихідних конденсаторів близько до корпусу дозволяють досягти малих рівнів електромагнітного випромінювання (EMI) і відповідність стандарту CISPR22 клас B без використання додаткових фільтрів.

Також у модулі реалізовані додаткові функції, що спрощують його використання у пристрої. Для захисту перетворювача у разі надлишкового струмового навантаження модуль вбудований блок обмеження пікового струм через вбудовані силові ключі. Вбудований блок плавного пуску дозволяє уникнути великих стартових струмів та сплесків напруги по виходу при подачі напруги живлення.

Основна сфера застосування представлених наномодулів - додатки, чутливі до займаної площі, з вхідними рівнями напруг 3,3 і 5 з вихідним струмом до 1 А. До таких застосувань можна віднести пристрої тестування і вимірювання, пристрої промислової автоматизації і т.п.

Основні характеристики:

Максимальний струм: 1 A;
Діапазон вхідної напруги: від 2,7 до 5,5;
Діапазон вихідної напруги: від 0,6 до 3,6;
ККД: до 95%;
Вбудована індуктивність;
Регулювання вихідної напруги;
Частота ШІМ генератора: 2 МГц;
Інтегрований компенсаційний ланцюжок;
Управління плавним стартом;
Захист від перевищення струму;
Температурний захист;
Блокування живлення при зниженій вхідній напрузі (UVLO);
Малий корпус 8-LLP (3,0 х2,6, 1,2хXNUMX, XNUMX мм).

Інші цікаві новини:

▪ Інтернет-трансляція цифрового відео

▪ KATRIN допоміг зважити нейтрино

▪ Інтегральний чотириканальний УНЧ Toshiba TCB701FNG

▪ Яйця та помідори для автозапчастин

▪ Плазмові телевізори SONY KE-42MR1 та KE-50MR1

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електрику. ПУЕ. Добірка статей

▪ стаття Дамо кулю земну дітям. Крилатий вислів

▪ стаття Як пов'язані між собою шахи, рис та розорення? Детальна відповідь

▪ стаття Комітети (комісії) з охорони праці

▪ стаття Термостабілізатор із ізольованим датчиком. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Системи позначень напівпровідникових приладів іноземного виробництва Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт