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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 W21 EX 001 헤드가 있는 XNUMX방향 스피커 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
설명된 디자인을 개발하는 목적은 아마추어 조건에서 반복하기에 적합한 높은 전기 음향 특성을 갖춘 상대적으로 작은 크기의 스피커를 만드는 것이었습니다. 다이내믹 드라이버를 선택할 때 전기음향 매개변수는 물론 저자가 이전에 개발한 여러 스피커를 설계한 경험도 고려되었습니다. 저역대에는 다이나믹 헤드 SEAS W21EX 001이 선택되었는데, 개발 초기에는 W21EX 001을 양방향 폐쇄형 스피커에 사용해 본 경험이 있었는데, 이는 상당히 높은 저역 재생 품질을 제공했습니다. 중간 주파수의 경우 종이 디퓨저가 있는 SEAS H143 헤드가 선택되었으며 고주파의 경우 자성 유체가 없고 함침된 직물로 만든 돔이 있는 PEERLESS 810665가 선택되었습니다. 스피커 하우징의 도면이 그림 1에 나와 있습니다. 28. 하우징의 유효 용량은 베이스 헤드용으로 2,7리터, 미드레인지 헤드용으로 XNUMX리터입니다. 이 볼륨은 저밀도 패딩 폴리에스테르로 채워져 있습니다. 진동을 줄이기 위해 하우징 내부 표면은 하이드로글라스 단열재로 덮여 있습니다.
오버레이는 측벽을 추가로 감쇠시키는 데 사용됩니다. 라이닝에는 고무 와셔가 삽입되는 둥근 홈이 있으며 그 두께는 홈 깊이를 0,5mm 초과합니다. 덮개는 셀프 태핑 나사를 사용하여 측벽에 부착됩니다. 패드를 누르면 와셔가 변형되어 케이스 측벽에 꼭 맞습니다. 본체의 외부 표면은 체리 무늬목으로 덮여 있으며 안감은 검정색 아크릴 페인트로 칠해져 있습니다. 밝은 베니어판을 배경으로 한 어두운 오버레이는 구조의 모양을 강조하여 신체를 더욱 조화롭게 보이게 합니다. 크로스오버는 XNUMX방향 스피커의 중요한 구성 요소이므로 설명에 특별한 주의를 기울이는 것이 좋습니다. 몇 가지 개념을 명확히 하는 것부터 시작하겠습니다. 두 헤드가 음압 측면에서 결과적인 주파수 응답의 형성에 참여하는 주파수 간격은 동적 헤드의 결합 방사 영역이며 교차 주파수는 이 영역 내부에 위치합니다. 음압의 대칭적인 주파수 응답 감소로 인해 크로스오버 주파수는 공동 방출 영역의 경계를 정의하는 주파수의 기하 평균으로 계산될 수 있습니다. 간결함을 위해(잦은 언급으로 인해) 다이나믹 헤드의 주파수와 스피커 Z 특성에 대한 임피던스 모듈의 의존성을 호출하겠습니다. 크로스오버를 개발할 때 목표는 음압 측면에서 스피커의 주파수 응답의 불균일성을 최소화하는 것이었습니다. 크로스오버를 시뮬레이션하기 위해 측정된 주파수 응답과 동적 헤드의 Z 특성을 다룰 수 있는 LEAR 프로그램이 사용되었습니다. 이를 통해 다양한 필터 회로의 작동을 미리 보고 상당히 명확한 결과를 얻을 수 있으며 구현에 가장 적합한 옵션을 선택할 수 있습니다. LEAP 프로그램에는 주어진 기준(예: 주어진 주파수 범위의 최소 주파수 응답 불균일)에 따라 필터 요소를 자동으로 계산할 수 있는 최적화 기능이 있습니다. 크로스오버 개발을 위한 초기 데이터는 감도의 주파수 응답과 다이나믹 헤드의 Z 특성입니다. 이러한 모든 특성은 음향 설계를 조정한 후 라우드스피커 캐비닛에서 측정됩니다. 최적의 크로스오버 주파수를 선택하기 위해 머리 축을 따라 0,5m 거리에 위치한 마이크를 사용하여 모든 헤드의 주파수 응답을 측정하고 그 결과를 0,2 옥타브 간격으로 평균화했습니다. Z 특성은 전류 생성기 모드에서 측정되었습니다. 다이나믹 헤드의 주파수 응답 분석을 기반으로 크로스오버 주파수를 대략적으로 결정해 보겠습니다. LF 헤드(그림 2)의 주파수 응답은 3~60Hz의 주파수 범위에서 500dB의 불균일성을 갖습니다. 또한 주파수가 증가함에 따라 1,3kHz의 주파수에서 최대 증가가 발생합니다. 주파수 응답의 이러한 특성은 문제가 되지 않습니다. 600방향 스피커에서는 주파수 응답의 불균일성이 매우 작은 XNUMXHz 이하의 주파수 범위에서 저주파 헤드를 사용할 수 있기 때문입니다.
3~600Hz 주파수 범위에서 미드레인지 헤드(그림 4000)의 주파수 응답은 4dB의 불균일성을 갖습니다. 주파수 응답의 불균일성은 1kHz 주파수에서는 상승하고 1,5~3kHz 범위에서는 하락하는 것이 특징입니다. 크로스오버 필터를 개발할 때 미드레인지 헤드의 주파수 응답 불균일성을 줄이는 것이 바람직합니다. 이렇게 하려면 주파수 응답의 딥에 가까운 크로스오버 주파수를 선택하는 것이 좋습니다. 3kHz의 크로스오버 주파수를 선택하고 이것이 RF 헤드의 매개변수와 어떻게 일치하는지 확인해 보겠습니다.
4~3kHz 범위에서 이 헤드(그림 20)의 주파수 응답은 3dB의 불균일성을 가지며 공진 주파수는 약 950Hz입니다. 필터를 개발할 때 중간 주파수의 과부하로부터 HF 헤드를 보호하려면 950Hz 주파수에서 최소 20dB의 신호 감쇠를 제공해야 한다는 점을 고려해야 합니다. 3kHz의 크로스오버 주파수에서는 XNUMX차 고역 통과 필터를 사용하여 필요한 감쇠를 달성할 수 있습니다.
크로스오버 회로는 그림 5에 나와 있습니다. 21. 저주파 신호는 001차 저역 통과 필터 L4C7을 통해 다이나믹 헤드 W3EX500에 공급되며, 이는 5Hz의 주파수에서 8dB의 음압으로 주파수 응답을 저하시킵니다. R3CXNUMX 회로는 주파수가 증가함에 따라 헤드 임피던스의 증가를 보상합니다. 미드레인지 헤드의 주파수 응답의 대칭적인 감소는 커패시터 CXNUMX이 작동하는 XNUMX차 고역 통과 필터를 형성합니다.
옥타브당 12dB의 기울기를 갖는 필요한 주파수 응답 롤오프가 있는 3차 필터의 사용은 미드레인지 헤드의 고유 주파수 응답 롤오프의 시작이 밝혀졌기 때문에 가능하다는 것이 밝혀졌습니다. 크로스오버 주파수에 가까워야 합니다. 주파수 응답의 감소는 필터의 전달 특성과 미드레인지 헤드의 주파수 응답의 자연적인 감소의 상호 작용으로 인해 발생했습니다. 이 헤드의 Z 특성 공진 피크는 직렬 회로 L6C4R3에 의해 보상됩니다. 요소 R5 및 C4는 주파수가 증가함에 따라 중간 범위 헤드 저항의 증가를 보상합니다. 보상 회로에서는 인덕터와 저항 R4의 총 활성 저항이 9Ω이 되도록 RXNUMX가 선택됩니다. 그림에서. 그림 6은 미드레인지 헤드의 Z 특성에 내재된 비선형성을 보상한 결과를 보여줍니다. 2차 저역 통과 필터 L4C2,5는 XNUMXkHz에서 시작하는 미드레인지 헤드의 주파수 응답에서 롤오프를 형성합니다.
2,5차 고역 통과 필터는 고주파수 헤드와 함께 작동하여 5kHz의 주파수에서 1dB의 감쇠를 제공합니다. 디바이더 R2RXNUMX는 음압 레벨 측면에서 HF 헤드를 MF 및 LF 헤드와 일치시킵니다. 크로스오버 요소의 매개변수는 음압 측면에서 스피커 주파수 응답의 불균일성을 최소화하는 기준에 따라 LEAP 프로그램 최적화 프로그램을 사용하여 선택되었습니다. 그림에서. 그림 7은 필터와 함께 작동하는 다이내믹 헤드의 주파수 응답과 그에 따른 라우드스피커의 주파수 응답을 보여줍니다. 명확성을 위해 다이나믹 헤드의 주파수 응답 레벨은 1dB만큼 감소합니다.
LF 및 MF 헤드의 결합 방사 영역은 400~900Hz 범위에 있으며 600Hz를 기준으로 대칭적으로 위치합니다. 음압 측면에서 주파수 응답은 550Hz의 주파수에서 교차합니다. 중음역과 고주파수 헤드의 결합 방사 영역은 2,5~4kHz 범위에 있으며 3,16kHz에 대해 대칭적으로 위치합니다. 중주파 헤드와 고주파 헤드의 음압의 주파수 응답은 2,9kHz의 주파수에서 교차합니다. 그림에서. 그림 8은 필터의 전달 특성을 보여줍니다.
그들의 특징을 고려해 봅시다. 저역 통과 헤드와 함께 작동하는 필터는 저주파수 영역에서 약간의 롤오프를 생성합니다. 롤오프는 50Hz에서 시작하고 20Hz에서 1dB입니다. 이는 우퍼 헤드의 임피던스를 변경하는 효과입니다. 주파수가 30Hz에서 8Hz로 변경되면 임피던스가 50Ω에서 20Ω으로 감소합니다. 미드레인지 헤드용 필터는 작동 주파수 대역을 제한하고 음압에 따라 주파수 응답을 조정하는 데 추가로 사용되므로 투명 대역에서의 전달 특성은 실제로 평탄한 부분이 없습니다. 결과적으로, 1~3kHz 주파수 대역에서 라우드스피커의 주파수 응답 불균일성은 1,5dB인 반면, 이 범위의 미드레인지 헤드는 4dB의 불균일한 주파수 응답을 갖습니다. 대역 외 저주파 신호로부터 HF 헤드를 보호하는 필터는 950Hz 주파수에서 24dB의 감쇠를 제공합니다. 크로스오버는 5W 전력의 금속 필름 세라믹 저항기를 사용합니다. 커패시터 C1, C2, C4 - Solen의 250V 작동 전압용 폴리프로필렌 유전체 포함. 커패시터 C3, C5, C7, C8은 160V의 작동 전압을 위한 lavsan 유전체(MKT 축)가 있는 필름 커패시터입니다. C6은 35V의 작동 전압을 위한 비극성 산화물 Jamicon 커패시터입니다. 인덕터는 플렉시글라스로 만들어진 프레임에 감겨 있습니다. 다이어그램은 인덕터의 활성 저항의 최대 허용 값을 보여줍니다. 코일의 권선 데이터는 표에 요약되어 있습니다. 다음 명칭을 사용합니다. D - 프레임 직경; H - 권선 높이; T - 권선 폭; N - 회전 수; d - 와이어 직경.
그림에서. 그림 9는 스피커의 Z 특성을 보여줍니다. 최소 스피커 임피던스 값은 4,3Hz에서 300Ω입니다. 3kHz 이상에서는 저항이 증가하여 18kHz에서 최대 7Ω에 도달합니다.
이러한 임피던스 증가는 더 높은 출력 임피던스를 갖는 진공관 앰프로 스피커를 구동할 때 고주파수 재생이 강조되는 결과를 가져올 수 있습니다. 상승을 보상하기 위해 직렬 회로 R6L5C9를 스피커 입력 단자에 병렬로 연결할 수 있습니다(그림 5 참조). 리프트 보상이 있는 Z 특성은 그림 10에 나와 있습니다. XNUMX.
크로스오버 요소의 수를 줄이고 싶은 사람들은 미드레인지 헤드의 공명 피크에 대한 보상을 제외할 수 있습니다. 그림에서. 그림 11은 보상 회로 R4L3C6을 제거한 결과 얻은 이 헤드의 음압의 주파수 응답 변화를 보여줍니다. 12dB 수준의 보상이 없으면 주파수 응답 감소는 150~300Hz 범위의 작은 "선반"을 획득합니다. 주파수 응답 감쇠의 변화는 주로 상호 방사 영역 외부에서 발생하며 스피커의 주파수 응답에 눈에 띄는 변화를 가져오지 않습니다. 보상 회로를 제외하면 소리가 약간 저하되는 것을 귀로 알아차리기 어렵습니다.
스피커 청취는 트랜지스터 전력 증폭기를 사용하여 수행되었습니다. 오디션에 참여한 모든 사람들은 저음 표현이 좋고 중음역과 고역대에서 중성적인 사운드가 나온다는 등 긍정적인 피드백을 주었습니다. 스피커의 저주파 사운드는 그 크기에 비해 적절한 것으로 간주되었지만 60Hz 미만의 주파수가 중요한 역할을 하는 프로그램의 고품질 재생에는 충분하지 않았습니다. W35EX 21 다이나믹 헤드에 베이스 리플렉스를 도입하여 스피커의 주파수 범위를 001Hz까지 확장할 수 있습니다. 저자: S.Bat, 모스크바
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