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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 위상 인버터가 있는 XNUMX방향 스피커. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
저자는 수년 동안 독점적인 음향 시스템을 전문적으로 설계하고 제조해 왔습니다. 이 기사에서 그는 유명한 외국 제조업체의 고품질 다이나믹 헤드가 설치된 XNUMX 방향 스테레오 스피커 세트의 디자인에 대해 이야기합니다. 크로스오버는 또한 다양한 장르의 음악 녹음 재생 충실도를 향상시키는 고품질 구성 요소를 사용합니다. 이 음향 시스템은 Russian Hi-End 2015 전시회의 전시품 중 하나로 많은 참관객들의 관심을 불러일으켰고 데모 청취 시 전문가와 아마추어들로부터 높은 점수를 받았습니다. 이 스피커 시스템(AS)의 프로젝트는 오래 전에 시작되었지만 첫 번째 쌍은 15년 2015월 제XNUMX회 러시아 하이엔드 전시회에서만 완성되었습니다. 크로스오버는 듣고 측정한 결과에 따라 조금씩 바뀌었다. 스피커는 고주파수 Morel ET338-104[1], 중주파 Scan-Speak 15M/4531K00[2] 및 저주파 SEAS H1215[3]와 같은 동적 헤드를 사용했습니다. 이스라엘 회사의 소프트 돔 트위터는 매우 강력한 자기 시스템과 낮은 비선형 왜곡으로 구별됩니다. 틈에 자성유체가 존재함에도 불구하고 다이내믹한 소리를 내며 금관악기와 타악기 소리를 잘 재현한다. Reve-lator 시리즈의 덴마크 회사 Scan-Speak의 직경 15cm 미드레인지 헤드는 모든 제조업체에서 최고의 미드레인지 헤드 중 하나가 되었습니다. 이동 시스템은 선형 이동이 크고(특히 미드레인지 헤드의 경우) 비교적 낮은 크로스오버 주파수를 허용합니다. 작동 주파수 대역의 비선형 왜곡은 매우 작습니다. 자기 시스템에는 두 개의 선형화 구리 링이 있습니다. 종이 콘에는 피스톤 모드가 끝날 때 더 부드러운 주파수 응답을 제공하는 특수 노치가 있습니다. 노르웨이 회사 SEAS의 직경 18cm(6,5인치) 우퍼는 외부에서 스며든 페이퍼 콘이 있는 일반 우퍼입니다. 함침은 작동 주파수 대역 이상에서 주파수 응답을 부드럽게 감소시킵니다. 각 스피커에는 총 두 개의 헤드가 있습니다. 음향 설계 - 위상 인버터(FI) 포함. 6,5개의 1215" 헤드는 800개의 8" 헤드보다 원뿔 영역이 약간 더 큽니다. 또한 H600에서 피스톤 모드는 최대 1215Hz까지 확장되고 같은 회사의 XNUMX" 헤드에서 피스톤 모드는 XNUMXHz 이상의 주파수에서 끝납니다. HXNUMX 가속 파라미터 Bl/Mms \u496d 350, XNUMX인치 헤드의 경우 일반적으로 XNUMX을 초과하지 않습니다. 저주파 헤드에 필요한 볼륨과 FI 튜닝 빈도는 Unibox Excel(프리웨어) 프로그램(Dane Kristian Kougaard 작성)에서 데이터시트의 헤드 매개변수를 입력하여 추정할 수 있습니다. 이 간단하고 편리한 프로그램을 사용하면 많은 헤드 매개변수, 다양한 구성을 고려하고 다양한 디자인을 계산할 수 있습니다. 계산할 때 저주파 필터 코일의 예상 활성 저항을 고려해야 합니다. 병렬로 연결된 1215개의 H32의 경우 계산에 따르면 최적의 부피는 약 66리터이며 위상 인버터 파이프 직경이 116이고 길이가 43mm인 경우 FI 튜닝 주파수는 약 4Hz입니다. 이 치수는 완성된 중국산 AH-100 위상 인버터의 치수에 해당합니다. 이어서, FI 파이프를 44mm 길이로 절단하였다. 실제 튜닝 주파수는 약 XNUMXHz가 되었습니다. 프로토타입 스피커에는 우퍼가 각각의 구획에 설치되어 정확한 측정이 가능했습니다. 몸과 그 부분의 그림 (직물 프레임 - 그릴)이 그림에 나와 있습니다. 1과 2.
케이스는 MDF 재질로 만들어졌습니다(때때로 Translit MDF가 사용됨 - 미세하게 분산된 목재 부분). 전면 패널과 베이스의 두께는 25mm이고 다른 패널의 두께는 16mm 및 20mm입니다. 케이스는 베니어로 마감 처리되었으며 검은색으로 칠해진 탈착식 베이스에 부착되어 있습니다. 스피커는 받침대에 강철 나사 부싱이 제공되는 스파이크에 장착하는 것이 좋습니다. 음향 시스템을 처음부터 설계할 때 설계를 테스트하기 위해 목업 인클로저가 필요할 수 있지만 이 경우(전시를 위해) 바로 베니어로 완성된 캐비닛을 주문하기로 결정했습니다. 스피커의 미드레인지 구획과 저음 구획 사이의 경사 파티션은 캐비닛의 수직 정재파를 부분적으로 억제하고 미드레인지 구획의 볼륨을 줄이기 위해 만들어졌습니다. 수평 파티션을 사용하면이 구획이 너무 큰 것으로 판명되었으며 저음 구획의 필요한 볼륨을 얻으려면 이미 1052 미터 (50mm없이 XNUMXmm) 이상인 스피커의 전체 높이를 늘려야했습니다 스파이크). 미드레인지 컴파트먼트는 합성 방한제로 XNUMX% 이상 채워져 있지만 미드레인지 헤드 근처 공간에는 합성 방한제가 없습니다. 라우드스피커 필터는 음압의 주파수 응답과 캐비닛에 설치된 각 드라이버의 임피던스를 측정하지 않고는 올바르게 계산할 수 없습니다. 음향 측정에는 복잡한 측정이 필요합니다. 가장 단순한 형태로는 마이크로폰, 컴퓨터 사운드 카드, 전기 음향 계산을 위한 컴퓨터 프로그램입니다. 미국 회사 LINEARX의 측정 복합 LMS를 사용합니다. 현재 사용할 수 없지만 측정에 매우 편리하며 준비되지 않은 방에서 주파수 응답을 측정할 수 있습니다. 단지에는 마이크, PC 보드 및 소프트웨어가 포함됩니다. 예를 들어 이탈리아 회사 Audiomatica SRL 또는 MLSSA의 Clio와 같은 다른 측정 장비가 있지만 아마추어 측정의 경우 이러한 시스템은 매우 비쌉니다. 더 간단한 도구는 스웨덴 작가의 LoudSpeaker LAB 3이지만 무료는 아닙니다. 이 프로그램을 사용하면 이러한 목적에 적합한 마이크가 있는 컴퓨터 사운드 카드를 사용할 수 있습니다. 완전하고 상대적으로 저렴한 솔루션은 독일 Kirchner 회사의 ATB PC PRO입니다. 약간 원시적인 구현에도 불구하고 이 컴퓨터 프로그램을 사용하면 고품질 스피커를 만들기에 충분한 측정을 할 수 있습니다. 무화과에. 그림 3은 음압으로 측정한 동적 헤드의 주파수 응답을 보여줍니다. 4 - 임피던스 특성. 주파수 응답은 해당 헤드의 방사축을 따라 0,5m 거리에서 측정되었습니다. 점선은 트위터, 쇄선은 미드레인지 헤드, 실선은 우퍼입니다.
사용하기 쉽도록 음압 주파수 응답이 부드러워졌습니다. 이 시스템은 음압의 절대값을 측정하도록 보정되지 않았으므로 그래프가 선언된 헤드 감도와 일치하지 않습니다. 신호 레벨은 측정의 편리성을 기준으로 선택하여 시스템 노이즈가 간섭하지 않고 큰 왜곡이 없도록 합니다. 측정 후 그래프는 필터를 고려하여 주파수 응답 및 기타 시스템 매개변수를 시뮬레이션할 수 있는 시뮬레이터 프로그램으로 내보내집니다. 이 프로그램을 사용하면 크로스오버 필터의 요소를 계산하고 주파수 응답을 최적화할 수도 있습니다. Ingemar Johansson의 LspCAD 5.25를 사용하고 있습니다. 그것은 매우 강력하지만 마스터하기가 그리 어렵지 않습니다. 최신 버전이 있지만 충분히 편리하지 않습니다. LMS가 생산한 것과 동일한 LINEARX의 매우 강력한 LEAP 프로그램도 있습니다. 고급이지만 사용하기 어렵습니다. 완성된 시뮬레이션 결과는 Fig. 5. 위쪽 그래프는 무한대에서 HF 헤드 축의 전체 주파수 응답(두꺼운 선)과 자체 필터가 있는 헤드의 주파수 응답(가는 선)을 보여줍니다. 주파수 응답은 짝수라고 할 수 없지만 시뮬레이터는 축에서 5도 더 균일한 주파수 응답을 보여주기 때문에 중요하지 않습니다. HF 헤드의 축 위. 아래 그래프는 스피커 임피던스와 적절한 필터를 사용한 헤드의 특성입니다.
하나의 스피커 채널에 대한 크로스오버 필터 회로가 그림 6에 나와 있습니다. XNUMX.
LF 크로스오버는 4차 필터(인덕터 L2)를 사용합니다. 중간 대역도 2차 필터(C1 및 LXNUMX)에 의해 상단과 하단에서 차단됩니다. 고주파 대역에는 XNUMX차 필터(dLXNUMX)가 적용된다. 헤드의 AFC가 필터 지연 대역에서 고유한 불균일성을 가지기 때문에 필터 감쇄의 음향 및 전기적 순서는 일반적으로 일치하지 않습니다. 따라서 LF 대역의 크로스 오버 주파수 근처의 실제 드롭은 첫 번째에 가깝고 위의 MF 대역과 HF에서 추가되는 헤드의 주파수 응답 자체 드롭으로 인해 세 번째에 더 가깝습니다. 전기 필터에 의해 제공되는 드롭에. 스피커에서 모든 헤드는 동위상으로 연결됩니다. 일반적으로 베이스 헤드는 극성 반전 없이 XNUMX차 필터로 줄일 수 없습니다. XNUMX차 필터가 더 자주 사용됩니다. 여기에서 전체 주파수 응답의 더 큰 불균일성 비용으로 가능했습니다. 낮은 필터 차수는 더 넓은 머리 협력 영역과 좁은 중앙 로브가 있는 수직 로브 패턴을 의미합니다. 그러나 저차 필터가 있는 스피커는 더 자연스럽고 응집력 있고 생동감 있게 들립니다. R6C5 회로는 L4 코일과 함께 특별한 조치를 취하지 않으면 들리는 베이스 헤드의 주파수 응답에서 작은 오버슈트를 차단하는 플러그 필터를 형성합니다. 동시에 이 회로는 크로스오버 주파수 위의 주파수 응답 기울기를 약간 감소시키므로 이러한 기울기 감소를 보상하기 위해 R7C6 회로가 도입되었습니다. L5C7 회로(노치)는 약 75Hz의 주파수에서 베이스 섹션의 임피던스 상승을 제거합니다. 이것은 낮은 저음을 가리는 라우드스피커의 주파수 응답에서 피크를 제거하는 데 필요합니다. 이 현상을 "펌핑"이라고 하며 이 용어는 SD Batem이 제안했습니다. 유사한 임피던스 이퀄라이징 회로를 사용하는 스피커 설계가 있지만 대부분의 스피커 제조업체는 이 현상을 고려하지 않습니다. 크로스오버에는 폴리프로필렌 커패시터가 사용되며 C1과 C2는 Mundorf Supreme(고가, 검정색 - 아래 사진 참조)입니다. 커패시터 C2, C3(4개 조립)의 가격은 미드레인지 헤드의 가격에 비례하지만 좋은 경로에서는 이러한 커패시터를 사용한 스피커의 사운드 차이가 눈에 띕니다. 비용을 절약하기 위해 Mundorf Msar(흰색)로 교체할 수 있습니다. 일부는 Supreme과 일부는 MCap(예: C7)을 사용할 수 있습니다. 커패시터 CXNUMX - 비극성 산화물(Mundorf Bipolar). 코일 - 테이프 권선(JBSPL 와이어)으로 감긴 L2(Mundorf CFC16)를 제외하고 권선에서 일반적입니다. 코일 L1 및 L3(Mundorf L100)의 와이어 직경 - 1mm, L4(Mundorf L140) - 1,4mm, L5(Mundorf L71) - 0,71mm(저항 약 4,5옴) 코일 L5는 강자성 코어에 있을 수 있으며 저항이 다를 수 있습니다. 이 경우 L5 코일 저항과 추가 저항의 합(표시되지 않음) 다이어그램에서)는 대략 4,5옴과 같아야 합니다.크로스오버의 저항기 - 금속 산화물(Mundorf MResist MOX). 무화과의 사진에서. 7 크로스오버가 조립된 모습입니다. 부품은 표면 장착으로 터미널에 장착되고 두께가 3 ~ 6 mm인 MDF, 합판 또는 기타 재료의 패널에 열간 접착제로 고정됩니다. 필터는 두 개의 패널에 조립됩니다. 중고 주파수용으로 함께 사용하고 저주파용으로 별도로 구성됩니다. 로우 패스 필터 패널은 하단 베이스 헤드 구획의 스피커 측벽에 부착되고 중음 및 고주파수 헤드용 필터 패널은 상단 베이스 헤드 구획의 측벽에 부착됩니다. 필터에서 미드레인지 및 트위터까지의 와이어가 통과하는 구멍은 플라스틱으로 밀봉해야 합니다.
이 크로스오버가 제공하는 실제 임피던스와 주파수 응답을 봅시다. 무화과에. 그림 8은 HF 헤드의 축을 따라 1m 떨어진 방에서 스피커의 주파수 응답을 보여줍니다. 시뮬레이션 제품(그림 4 참조)과 유사하지만 시뮬레이터가 예측한 것보다 더 균일한 것으로 판명됨을 알 수 있습니다. 이는 동적 헤드가 모델링 및 측정에서 기본적으로 최소 위상으로 간주되기 때문에 종종 발생하지만 실제로는 피스톤 모드 외부에서는 사실이 아닐 수 있습니다.
따라서 "올바른" 필터를 즉시 시뮬레이트할 수 없습니다. 필터 변경과 추가 측정 및 청취가 필요합니다. 실제로 주파수 응답(옥타브의 3/300로 평활화됨)은 실내가 크게 영향을 미치는 XNUMXHz 미만의 주파수 응답에 주의를 기울이지 않으면 ±XNUMXdB의 편차 내에 떨어집니다. 특히, 스피커에서 나오는 다이렉트와 바닥에서 반사되는 신호의 간섭으로 인해 마이크는 약 200Hz 영역에서 주파수 응답이 떨어집니다. 스피커에서 멀어지면 이 효과가 평준화됩니다. 34Hz 및 60Hz 주파수의 로컬 최대값은 마이크가 주어진 지점(34Hz - 벽 사이, 60Hz - 바닥과 천장 사이)에서 감지하는 정재파 때문입니다. 140Hz에서 최대값은 근처 가구의 반사 때문이었습니다. 약간의 스무딩 특성을 감안할 때 결과는 상당히 괜찮습니다. 무화과에. 도 9는 스피커 임피던스의 주파수 응답을 나타낸다. 시뮬레이션에서 계산한 것과 거의 일치합니다. 180Hz의 작은 피크는 LF 섹션에서 억제되지 않은 수직 정재파입니다. 100Hz 및 1kHz의 레이블은 소프트웨어에 의해 생성되지만 실제로는 그렇지 않습니다.
작동 주파수 범위의 임피던스가 3,3ohm 이하로 떨어지지 않고 7,2ohm을 초과하지 않는 것을 볼 수 있습니다(위상 인버터의 저주파 험프 제외). 이 시스템은 명목상 XNUMX옴으로 간주할 수 있으며 임피던스가 상당히 균일하고 감도가 상당히 높기 때문에 튜브 증폭기와 함께 사용할 수 있습니다. 스피커 사양
무화과의 사진에서. 그림 10은 2015년 러시아 Hi-End 전시회에서 제조 및 선보인 최초의 스테레오 스피커 세트(스탠드 가장자리를 따라 있는 인클로저)를 보여줍니다. 케이스의 마감이 상당히 높고 스피커의 사운드는 많은 음악 장르에서 균형 잡히고 자연스러운 것으로 평가되지만 저자는 거기에 "헤비메탈"또는 "록"의 음반이 없었습니다 .. .
주의. 필터 다이어그램에 오타가 있습니다. R6은 2.2옴이 아니라 22옴입니다. 블라디미르에게: L3 코일은 1mm 와이어로 감겨 있습니다. 모든 Mundorf 코일. 총 저항 R5L3은 약 XNUMX옴입니다. 문학
저자: G. Krylov
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