Sistema de altavoces activos multibanda. el arte del sonido

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Sistema de altavoces activos multidireccionales

el arte del sonido

Los altavoces multivía proporcionan un sonido de alta calidad porque cada altavoz está diseñado específicamente para reproducir una banda de frecuencia particular y se optimiza en consecuencia. Muy a menudo, en los sistemas acústicos multibanda, el espectro de sonido se divide en dos o tres bandas.

Para garantizar una respuesta de frecuencia resultante horizontal, las bandas de frecuencia reproducidas por cada altavoz deben superponerse suavemente, complementándose entre sí. El desajuste entre los niveles de presión sonora en las bandas y la expansión de la zona de acción conjunta de los altavoces conducen a la distorsión de la respuesta de frecuencia. Por lo tanto, para la elección correcta, es importante conocer la dependencia de la presión sonora en la frecuencia de cruce entre las bandas (Fig. 1). La curva superior corresponde al ruido rosa, la curva inferior corresponde a la música moderna:

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Ris.1

Por ejemplo, para un sistema de tres vías con una potencia de 100 W con frecuencias de cruce de 400 Hz y 3 kHz, la distribución de potencia es la siguiente (con la misma sensibilidad de los altavoces):

canal LF - 50 W;
canal MF - 35 W;
canal de radiofrecuencia - 15.

Tanto los filtros pasivos como los activos se pueden usar para la separación de bandas, pero actualmente los filtros activos son mucho más baratos que los filtros pasivos de alta calidad que usan inductores sin núcleo y capacitores no electrolíticos. Además, los filtros activos no tienen las principales desventajas de los pasivos:

pérdida de potencia;
un aumento en la impedancia de salida (del lado del altavoz) y el deterioro asociado en la amortiguación;
complejidad de cálculo y ajuste debido a la dependencia de la frecuencia de la impedancia del altavoz, la necesidad de utilizar compensadores Zobel-Busche.

Sin embargo, los filtros activos solo se pueden usar con amplificadores separados para cada banda de frecuencia, y es conveniente usar amplificadores integrados monolíticos. En algunos casos no se requieren filtros complejos y para separar las bandas basta con utilizar las cadenas RC más sencillas con una pendiente de respuesta en frecuencia de 6 dB/octava. Se logran excelentes resultados debido al hecho de que dicho filtro está libre de distorsión transitoria y de fase. Sin embargo, la baja atenuación de los filtros RC más simples requiere el uso de altavoces que puedan operar sin distorsión y fuera del ancho de banda del filtro.

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Ris.2

SGS-THOMSON propuso una solución elegante y no menos efectiva: un amplificador de filtrado (Power Filter). El circuito propuesto combina un amplificador de potencia y un filtro de segundo (12 dB/octava) o tercer orden (18 dB/octava). El funcionamiento del circuito se basa en el hecho de que hay dos voltajes de modo común idénticos en la entrada de señal y la entrada de retroalimentación del amplificador, que se requiere para la operación del filtro activo. La resistencia del lado de la entrada OOS suele ser de unos 100 ohmios, del lado de la señal es muy alta, lo que también contribuye al correcto funcionamiento del circuito. Esquemáticamente, son similares a los filtros Sallen-Key. La figura 2 muestra un diagrama de un amplificador de filtrado de RF con una frecuencia de corte de 900 Hz, que implementa un filtro Bessel de tercer orden.

La figura 3 muestra un esquema de un sistema acústico activo de tres vías construido según el principio propuesto. Se utilizaron filtros Butterworth de segundo orden con frecuencias de cruce de 2 Hz y 300 kHz. La sección de rango medio consta de dos filtros de paso alto (R3R10C11C10) y filtros de paso bajo (R11R12C13C12) conectados en serie. En el enlace de baja frecuencia se utiliza la descarga de corriente indirecta. La señal de acumulación de los transistores de salida se toma de las resistencias en el circuito de alimentación del amplificador. Con una tensión de alimentación de 13 V, la potencia de salida del canal LF es de 36 W con THD=25 % y de 0,06 W con THD=30 %.

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Ris.3

La ganancia de los canales de frecuencias medias y altas se elige de acuerdo con la sensibilidad e impedancia de los cabezales dinámicos comunes (la sensibilidad de los cabezales de frecuencias medias y altas suele ser 3...4 dB mayor que la de las frecuencias bajas). Si es necesario, puede ajustar la sensibilidad de los amplificadores de paso de banda ajustando los circuitos OOS (R6, R15 y R22). Para evitar la autoexcitación, la ganancia no debe establecerse por debajo de 20 dB, es decir, la resistencia de estas resistencias no debe ser inferior a 1 kOhm. Como ha demostrado la práctica de repetir este circuito, la resistencia de los resistores del sensor de corriente R7 y R8 se puede aumentar a 2,2 ohmios. Como resultado, debido a la redistribución de energía hacia los transistores, el calentamiento del microcircuito se reduce un poco a niveles de señal altos.

Los capacitores electrolíticos deben tener un voltaje de operación de al menos 50V. La potencia de las resistencias del circuito de compensación debe ser de 2 W. Diodos de protección VD1-VD6: cualquiera de silicio con un voltaje inverso permitido de al menos 50 V y una corriente continua de al menos 1 A, por ejemplo, KD243. Los transistores de salida VT1 y VT2 se pueden reemplazar con un par complementario tradicional de KT816/817 o KT818/819. También puede usar un par más moderno de KT864/865. Los transistores deben tener el mismo índice de letras. En lugar de tdA2030A, puede usar un análogo funcional de la producción doméstica: K174UN19A (el coeficiente armónico aumentará a 0.1 ... 0.5%). Al usar este microcircuito, para aumentar la confiabilidad, el voltaje de suministro debe reducirse a 30 ... 32 V, lo que prácticamente no afectará la potencia de salida. Durante la instalación, se debe tener en cuenta que la caja del microcircuito está conectada al pin 3.

Para mejorar aún más la calidad del sonido, vale la pena alejarse de los condensadores de acoplamiento de óxido de alta capacidad en la salida del amplificador y cambiar a una fuente de alimentación bipolar. Una variante del circuito para este caso se muestra en la siguiente figura. Los condensadores C1, C4, C14, C21 son mejores para usar no polares. Las recomendaciones restantes para la sustitución de piezas y la instalación siguen siendo válidas.

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Ris.4

Hay dos opciones principales de diseño. En la primera versión, los amplificadores de paso de banda están integrados en los altavoces y se usa un preamplificador separado. Con una impedancia de altavoz de entrada de solo 600 ohmios, las características del cable de conexión no afectarán a la señal. Pero se requiere un preamplificador con una salida suficientemente potente que pueda impulsar una carga con una resistencia de 600 ohmios. Se puede realizar en un amplificador operacional con una etapa de salida "paralela" o en un potente amplificador operacional K157UD1.

Cualquier cable blindado o incluso un cable de par trenzado sin blindaje es adecuado para conectar un altavoz activo en esta realización, si la longitud es de hasta 2-3 m No solo debe colocar los cables de señal y de alimentación uno al lado del otro y en paralelo.

La segunda opción utiliza altavoces pasivos y un amplificador completo de tres vías. La desventaja es que cada altavoz tendrá que pasar tres pares de cables. Esta opción puede aumentar las impedancias de entrada de los amplificadores de paso de banda hasta 10 kΩ, lo que permitirá el uso de circuitos de preamplificación comunes.

Tensión de alimentación no estabilizada para la versión bipolar + -18 voltios a una corriente de carga de al menos 2A (por canal). El transformador debe dar un voltaje de 2x16.5 voltios (bobinado con un toque desde el medio). Filtro rectificador: al menos 2x22000 microfaradios con una fuente de alimentación común para todos los amplificadores y 2x10000 microfaradios, con uno separado para cada canal.

Puede instalar una fuente de alimentación separada en cada altavoz o usar una fuente de alimentación común y separar el voltaje de CC. Esta opción también es adecuada, pero las capacidades del filtro deberán dividirse en dos partes y una de ellas instalada en la CA para eliminar la influencia de la resistencia de los cables de alimentación.

Publicación: www.bluesmobile.com/shikhman

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