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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sistemas de altavoces multibanda. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Altavoces Las altas exigencias que se imponen a los altavoces modernos solo se pueden cumplir con sistemas de altavoces multivía con dos, tres o más controladores, cada uno de los cuales reproduce solo una parte correspondiente del espectro de la señal de banda ancha alimentada al altavoz. Dependiendo del número de bandas de reproducción, los sistemas acústicos pueden ser de dos, tres vías, etc. Los más extendidos en la práctica amateur son los sistemas acústicos de dos y tres vías. Los profesionales utilizan altavoces con un gran número de bandas. Una parte integral de cualquier sistema de altavoces multibanda son los filtros cruzados que garantizan que solo se suministren a cada cabezal dinámico aquellas frecuencias de señal para las que se pretende reproducir. El número total de filtros es igual al número de cabezales. Dependiendo de la banda de frecuencia que el parche está diseñado para reproducir, se distinguen cabezales dinámicos de frecuencias bajas, medias y altas. Los valores recomendados para las frecuencias de corte de los filtros cruzados son 500 Hz, 1, 2, 3, 4, 8 kHz. La elección de valores para las frecuencias de corte de la separación de bandas depende de las propiedades de frecuencia de los cabezales dinámicos y los valores de su potencia nominal. En la fig. 1 muestra las curvas de potencia de los cabezales de baja, media y alta frecuencia en función de la frecuencia de corte de la separación de bandas en relación con la potencia de un cabezal de banda ancha capaz de reproducir una potencia igual a la potencia de salida del VLF, para el cual el sistema acústico multibanda está diseñado para trabajar en conjunto. La línea discontinua indica la potencia del cabezal de alta frecuencia del sistema de tres vías.
Como puede verse en la fig. 1, a una frecuencia de separación alta (2-4 kHz), la potencia del cabezal de baja frecuencia debe ser igual a la del cabezal de banda ancha, mientras que la potencia del cabezal de alta frecuencia de un sistema de dos vías y el sistema de tres vías de frecuencia media puede ser solo del 25 al 15%. A una frecuencia de cruce baja, la potencia de los cabezales de baja y media frecuencia (o alta) debe ser el 82 y el 60 % de la potencia del cabezal de banda ancha, respectivamente. Teóricamente, en relación con los programas de sonido estándar, la potencia de los cabezales de media y alta frecuencia podría reducirse entre 1,5 y 2 veces en comparación con los datos de la Fig. 1. Pero esto no debe hacerse, ya que es necesario tener una reserva de la potencia nominal de los cabezales en caso de funcionamiento de ULF con sobrecarga o su autoexcitación. Si esto no se hace, los cabezales de alta y media frecuencia pueden fallar. Filtros cruzados de XNUMX bandas En la Fig. La Figura 2 muestra los diagramas esquemáticos de los filtros de separación de enlace simple (a) y doble enlace (b) más simples, y también muestra su característica de amplitud-frecuencia para un cambio de octava en la frecuencia de la señal (c). Los filtros de enlace único contienen un condensador y un inductor cada uno, lo que proporciona una pendiente de atenuación más allá de la frecuencia de cruce de 6 dB/oct, es decir, con cada aumento en la frecuencia de la señal dos veces más alta que la frecuencia de cruce, la señal se atenúa en 6 dB. (4 veces la potencia).
Los filtros de dos secciones contienen dos condensadores y dos inductores de diferentes clasificaciones, como se muestra en la figura. 2, b. Son más complejos que los de enlace único, pero proporcionan el doble de pendiente de la característica de atenuación a una frecuencia de cruce de -12 dB/oct. La diferencia en las características de estos filtros se puede ver en la Fig. 2, c. Dependiendo de los valores nominales de las resistencias de los cabezales dinámicos R, la frecuencia de separación de banda F, las capacidades de los condensadores C y las inductancias de las bobinas L pueden determinarse mediante las fórmulas conocidas:
donde C es la capacitancia del capacitor, F; L-inductancia de la bobina, H; frecuencia de separación de banda F, Hz; R-resistencia de la bobina móvil del cabezal, Ohm. Al calcular los parámetros de los elementos de los filtros de separación de una sola sección según el esquema de la fig. 2,a es conveniente usar los datos del nomograma que se muestra en la Fig. 3a, que muestra las dependencias de las inductancias de las bobinas y capacitancias de los capacitores sobre la frecuencia de separación de las bandas y la resistencia de las bobinas de voz de dinámica cabezas (4, V y 16 Ohm). Si se conocen las dimensiones del marco de la bobina y la cantidad de bobinado, el número de vueltas se puede calcular utilizando una fórmula que tiene en cuenta las dimensiones que se muestran en la Fig. 3b:
donde n es el número de vueltas del devanado; inductancia Z de la bobina, H; d es el diámetro medio de la bobina, cm; b-ancho de bobinado, cm; c es el espesor medio del devanado, cm. Los datos en la Fig. 3, a, b también se puede utilizar en el cálculo de filtros de separación con dos enlaces (ver Fig. 2, b). En este caso, la capacitancia de los condensadores disminuye y la inductancia aumenta 2 veces, lo que conducirá a un aumento en el número de vueltas del devanado de 1,4 veces. Al fabricar elementos filtrantes de separación, se debe tener en cuenta lo siguiente. Los condensadores deben ser no polares, es decir, no electrolíticos. Estos pueden ser condensadores de papel, metal-papel o cerámica. Si no hay un capacitor de la capacitancia requerida, entonces puede estar compuesto por varios capacitores de una capacitancia menor, eligiendo su número de modo que la capacitancia total sea igual al valor requerido. Se recomienda utilizar capacitores con una variación de capacitancia no mayor a ±10% del valor nominal.
El bobinado de los inductores se debe realizar con el cable más grueso posible de la marca PEV-2, para que la pérdida activa de potencia de la señal en los filtros de separación sea mínima. En promedio, el bobinado se realiza con un cable con un diámetro de 0,5 a 1 mm, y cuanto mayor sea la potencia de entrada, más grueso debe ser el cable. Esta es una gran desventaja de los sistemas acústicos multibanda: en filtros cruzados voluminosos, se pierde del 10 al 25% de la potencia suministrada al altavoz. En este sentido, los sistemas electroacústicos con ULF multibanda presentan claras ventajas. Filtro de doble banda para... cabezal único Que el lector no piense que se ha cometido un error tipográfico. Todo es correcto. Este es un filtro ajustable diseñado para enfatizar las frecuencias bajas y altas en un altavoz que contiene solo una cabeza dinámica.
Su diagrama de circuito se muestra en la Fig. 4a, característica amplitud-frecuencia - en la Fig. 4, b. Usando la resistencia variable R1, puede ajustar la atenuación de la señal a una frecuencia promedio de aproximadamente 1 kHz a un nivel de -16 dB en relación con frecuencias de 0,1 y 10 kHz. El principio de funcionamiento del filtro se basa en el uso de un circuito resonante en serie que consta de un inductor L1 de 1 mH y dos condensadores electrolíticos C1 y C2 conectados en serie de 50 μF cada uno. La conexión consecutiva de condensadores le permite utilizar dos condensadores electrolíticos como uno no polar. Una resistencia variable desvía el circuito resonante, afectando así la respuesta amplitud-frecuencia del filtro en su conjunto. Un filtro ajustable conectado entre un altavoz con un solo cabezal de banda ancha Gr1 con una impedancia de 8 ohmios y ULF contribuye a una mejora significativa en la calidad del sonido del altavoz cuando funciona con un nivel bajo de potencia de entrada. El filtro, por así decirlo, tiene en cuenta la característica fisiológica del oído humano para reducir su sensibilidad a frecuencias bajas y altas en comparación con las frecuencias medias a medida que disminuye el volumen del sonido. Obviamente, el filtro según el esquema de la Fig. 4, y el más adecuado para dispositivos electroacústicos simples que no tienen controles efectivos de volumen y tono. Filtros cruzados de tres bandas El diagrama esquemático del filtro cruzado de tres bandas y dos secciones más simple y su característica de frecuencia de amplitud se muestran en la fig. 5, a y b. Las frecuencias de cruce son respectivamente 750 Hz (entre la parte inferior y la media) y 7 kHz (entre la parte media y la superior). La inclinación de las recesiones de las características de frecuencia de amplitud fuera del ancho de banda -12 dB / oct. Según la elección de las capacidades del condensador y las inductancias de la bobina, el filtro puede funcionar con cabezales de baja, media y alta frecuencia que tengan una resistencia de bobina móvil de 4, 8 y 16 ohmios. En este caso, solo se pueden usar cabezales con la misma resistencia en una instalación.
En la fabricación de un filtro cruzado de tres bandas según el esquema de la Fig. 5, y los datos sobre inductores y capacitores se toman de la Tabla. 1. Al seleccionar condensadores y bobinas de fabricación, uno debe guiarse por las recomendaciones dadas en la descripción de los filtros cruzados de dos bandas, y también usar el nomograma y el dibujo que se muestran en la fig. 3, a, b. Como muestra la práctica de los radioaficionados, el uso de sistemas de altavoces de dos y tres vías equipados con los filtros de cruce más simples mejora significativamente la calidad del sonido en comparación con los altavoces que utilizan solo un cabezal de banda ancha. Al mismo tiempo, el uso completo de las capacidades de los sistemas multibanda requiere un diseño acústico especial de los cabezales y la corrección de sus características. Tabla 1
Literatura
Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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