Принцип работы сабвуфера

.

Ремонт динамика сабвуфера – в каких случаях он нужен? :

В наше время сабвуфер не является чем-то исключительным для среднестатистического человека – это вполне обычная вещь, который мы часто пользуемся. Разумеется, это продолжается ровно до тех пор, пока устройству не потребуется ремонт динамика (а такое иногда бывает). Что самое интересное – мало кто задумывался о том, для чего вообще когда-то был создан сабвуфер. Прежде всего, чтобы можно было слышать даже самые низкие частоты – они очень важны в общей палитре звуков. Обычные люди слышат звуки в интервале 20 герц – 20 килогерц, но передать весь спектр звуковых волн может далеко не любая акустическая система. Если так получилось, что сабвуфер в машине сломался – сразу ощущается дискомфорт. Следовательно, неисправность нужно устранить как можно быстрее.

Общий принцип работы сабвуфера

Если не хочется обращаться за помощью к специалистам, можно выполнить ремонт динамика своими руками. Что для этого требуется? Прежде всего, некоторые познания в области электроники, также нужен тестер и паяльник – ничего не выйдет без этих инструментов. Как вообще функционирует сабвуфер? Всё происходит примерно так: напряжение бортовой сети проходит через фильтр. Далее оно направляется на конденсатор, а после этого попадает на транзисторные ключи, которые, в свою очередь, управляют сигналом высокой частоты.

После усиленный сигнал от транзисторов передаётся на трансформатор – именно тут напряжение возрастает до 40 В. От пары диодов питается каждая отдельная микросхема, конденсаторы же необходимы для того, чтобы сглаживать импульсы.

Части сабвуфера

Абсолютно любой сабвуфер состоит из определённых частей:

  1. Источника питания.
  2. Излучателя.
  3. Усилителя низкой частоты.

Когда начинают ремонт динамика сабвуфера или какие-то другие восстановительные работы, важно понять сразу – какой именно элемент не функционирует правильно, что конкретно вышло из строя. К примеру, часто происходит сбой в блоке питания – причиной этого является плохой теплообмен. То есть внутрь устройства попадает большое количество пыли, она там копится со временем, детали перегреваются. Блок в итоге ломается.

Чтобы проверить работоспособность блока питания, необходимо на выходе измерить напряжение. Если оно в принципе отсутствует, можно не сомневаться – именно блок виноват в поломке. При осмотре обязательно будут обнаружены вздутые конденсаторы (иногда обмотка трансформатора становится чёрной из-за такой поломки).

Почему ломаются сабвуферы

Достаточно часто приходится ремонтировать сабвуферы из-за поломки динамиков. Причина этого – перемотка катушек. Дело в том, что катушка может не только перегореть – она часто просто рассыпается, с каркаса слетают витки (даже одного достаточно, чтобы система вышла из строя).

Наиболее серьёзный случай – когда каркас катушки деформировался, прогорел, помялся, оторвался или потрескался. В данном случае ремонт динамика производится так: под замену идёт каркас катушки (и она сама). Это серьёзная, трудоёмкая процедура. Каркас делают из разных материалов: стеклотекстолита, бумаги, металла (у фирменных устройств он может быть медным, алюминиевым).

Ещё одна распространённая проблема: хрип сабвуферов. В этом случае также сначала выясняют причину неполадок. Если интенсивно эксплуатировали дешёвое устройство китайского производства – всё дело в перегрузке. Корпус сабвуфера просто не рассчитан на подобные нагрузки – именно это провоцирует хрип. Как правило, здесь ситуация такая: в фазоинверторном корпусе (обычно малой формы) установлены динамики free-air. Для работы этого механизма необходим усилитель, который обычно не совсем корректно отрегулирован (как и уровень громкости). Если всё как следует настроить, проблема может решиться.

Шум сабвуфера

Достаточно актуальная проблема, с которой сталкивались многие автомобилисты – шум в сабвуфере. Когда включается аудиосистема, слышны неприятные помехи, которые через какое-то время (около 30 минут) пропадают, либо приходится уменьшать громкость. Ремонт динамика в этом случае возможен – нужно проверить выход источника звукового сигнала. Далее проверяют конденсаторы блока питания усилителя. Тут проблема может крыться в фильтре блока питания усилителя. Ремонт динамика сабвуфера обычно не выполняют без регулировки цепи стабилизации тока выходного канала, но только тогда, когда усилитель функционирует на дискретных элементах, а при определённом нагревании радиатора шум уменьшается.

www.syl.ru

Сабвуфер — блажь молодежи или незаменимая вещь в автомобиле?

Качественное звучание музыки является одним из основополагающих факторов комфорта во время езды. Сегодня существует множество видов акустических систем, однако благодаря сабвуферу можно добиться действительно качественного звука. Сейчас предлагаем вам узнать, что представляет собой сабвуфер в машину, какие бывают виды таких устройств и как его правильно выбрать.

Для начала давайте разберемся с тем, что представляет собой музыкальный сабвуфер в машину. Это устройство представляет собой динамик для воспроизведения басов, то есть наиболее низких частот звука. По сути, это музыкальное автомобильное устройство — низкочастотная колонка. Использование таких колонок актуально в большинстве случаев для более молодых водителей, предпочитающих качественное звучание и желающих выделить свое авто среди других (автор видео — павел дацюк).

Итак, автомобильный музыкальный мини сабвуфер предназначен для воспроизведения низких частот, однако разве их мало? Как правило, недостаток басов обычно компенсировался путем монтажа широкополосных колонок заднюю полку за сиденьем, размер таких колонок в авто должен составлять 6х9 дюймов. На первый взгляд может показаться, что это идеальный вариант решения проблемы, поскольку стоимость решения такого вопроса довольно невысокая. Однако необходимо учитывать и то, что бас в авто может быть совершенно разным. К примеру, вышеописанные музыкальные колонки позволяют воспроизводить диапазон низких частот от 80-100 герц.

Разумеется, на упаковке от таких колонок будет написано, что они позволяют воспроизвести частоту до 22 тысяч герц, однако это далеко не так и такой показатель можно назвать маркетинговым ходом. При необходимости вы можете выставить самую низкую частоту, которая согласно инструкции может составлять от 45 до 80 герц. Однако нужно учитывать, что по факту бас в современных музыкальных треках составляет не менее 100, а то и 200 герц, соответственно, реальных низких частот в этом случае можно и не услышать.

Сами овальные колонки в авто могут воспроизвести звук частотностью 70-80 герц, однако за остальным звучанием его можно просто не услышать. И учтите, что сейчас речь идет не о мощных колонках, а о средних динамиках. Если вы попытаетесь установить более компактные колонки с меньшим диаметром, то тем более ни о каких качественных низких частотах речи быть не может. Но необходимы ли для звучания в авто реально низкие частоты менее 70 герц? (автор видео — Alexandr Som).

В результате того, что диапазон частот, которые может воспринимать человек, составляет от 20 до 20 тысяч герц, а диапазон частот музыкальных треков равен 40-12 тысяч герц, то разумеется, низкие частоты нужны. Не стоит забывать о том, что низкочастотные звуки дают основу любым аудио трекам, они добавляют динамики звучанию в целом. Это вполне можно понять, попав на концерт живой музыки.

Нужно также учитывать то, что при движении в авто есть вибрации, шум от дороги. Когда водитель заводит транспортное средство и начинает двигаться с места, в салоне появляется низкочастотным шум. В целом его источником считается все транспортное средство — посредством вибраций начинает шуметь весь кузов. Разумеется, у дорогих автомобилей таких проблем нет. Чтобы снизить уровень вибрации, всегда делается шумоизоляция, однако одна изоляция никогда не поможет полностью решить проблему. В любом случае для того, чтобы добиться качественного звучания, необходимо установить сабвуфер в машину.

Разновидности

Теперь предлагаем вам ознакомиться с видами сабвуферов, которые можно найти в продаже. Устройства различаются между собой не только по внешнему виду, но и по качеству звучания.

Корпусные

Коробка для корпусного фазоинверторного сабвуфера

Корпусные варианты активных или пассивных сабвуферов сегодня являются одними из наиболее распространенных. По сути — это обычная музыкальная колонка в авто, установленная в квадратном или прямоугольном корпусе.

Типов корпусов также может быть несколько, рассмотрим каждый из них по отдельности:

  1. Корпус в виде закрытого ящика. В таких устройствах колонка монтируется в овальное или круглое отверстие на одной из стенок коробки. Сама коробка может иметь разные размеры, но она всегда будет герметичной, при этом активный или пассивный динамик может быть установлен магнитом либо внутрь, либо наружу, принципиальной разницы нет. Но обычно все-таки сам магнит монтируется внутрь. Одним из основных преимуществ таких активных колонок в авто является качественные и четкие низкие частоты, а также небольшая по габаритам коробка корпуса. Что касается недостатков, то они также присутствуют, самый основной из них — это недостаток глубины низких частот. На сегодняшний день усилители в корпусе закрытого ящика являются не особо распространенными на отечественном рынке.
  2. Усилитель в фазоинверторном корпусе считается более популярным и распространенным вариантом. Такой корпус представляет собой обычную коробку, оснащенную портом фазоинвертора, то есть резонатором. Обычно сам фазоинвертор выполняется вместе с коробкой, но в продаже можно встретить и другие варианты. Типов фазоинверторов существует множество, соответственно, и их количество также может быть разным, в этом случае все зависит от производителя. По своим размерам такой тип корпуса активных колонок по размерам обычно больше, чем в случае с закрытым ящиком, однако по качеству звучания фазоинверторные сабы играют ниже. В результате того, что устройство позволяет обеспечить авто звучанием с более низкими частотами, такой тип более популярен среди потребителей.
  3. Бандпасс. Еще один тип корпуса усилителя — бандпасс. Как правило, такие варианты активных или пассивных колонок в авто являются наибольшими по своим габаритам. Следует отметить, что усилители этого типа характеризуются высоким коэффициентом полезного действия. Они позволяют выдавать очень жирный звук, однако диапазон частот у них достаточно ограниченный.

Следует отметить, что корпусные устройства могут быть не только пассивными, но и активными. Активными считаются колонки в авто, оборудованные встроенным усилителем — они стоят недорого, лишних деталей нет, все практично и удобно. Однако, как показывается практика, встроенные усилители в активных устройствах не отличаются мощностью и высоким качеством  звучания, поскольку это ограничено не только стоимостью, но и размерами сабвуфера. Так что при необходимости оборудовать свое авто качественной акустикой, мощный усилитель придется приобретать отдельно.

Усилители под сиденье

Плоский саб для установки под сиденье

Компактные плоские или тонкие мини устройства в последнее время становятся все более распространенными среди потребителей. Благодаря своей компактности, эти тонкие плоские мини девайсы можно без проблем установить под сиденье. Благодаря этому, компактные плоские тонкие мини усилители позволяют значительно сэкономить место в багажном отделении. Компактные мини сабы без проблем монтируются под водительские или пассажирские сиденья. Кроме того, активные автомобильные мини колонки можно установить и на заднюю полку или к спинке заднего сидения в багажнике. В результате того, что мини автосабвуферы почти не занимают места, их популярность в последнее время стремительно растет.

Усилители free-air

Усилитель типа free air

Не каждый автосабвуфер представляет собой усилитель, установленный в корпус, некоторым вполне достаточно давать качественный звук, играя на объеме багажного отделения. Чтобы установить free air сабвуфер, достаточно просто прорезать соответствующее отверстие в задней полке машины и монтировать устройство в него. Но если вы хотите получить действительно качественный звук, заднюю полку необходимо правильно обустроить, в частности, ее нужно не только усилить, но и шумоизолировать.

Следует отметить, что такой подход возможен только в случае с автомобилями в кузове седан, поскольку багажное отделение должно быть нормально отделено от салона, при этом непосредственно полка должна быть жесткой. Если неправильно подойти к этому вопросу, то вы просто выбросите деньги на ветер. Усилители типа free air сегодня не особо популярны среди потребителей из-за своей дороговизны, а также трудностей, с которыми столкнется покупатель при установке. Подробнее о том, как может функционировать сабвуфер на полную мощность, узнайте из видео ниже (автор видео — Гай Фокс).

Как выбрать?

  1. Наличие акустики. В первую очередь, необходимо определиться с тем, что есть в вашем авто. В том случае, если у вас установлены простые автомобильные динамики с усилителем, то покупка мощного автосабвуфера — дело необязательное. По мнению специалистов, установка саба будет актуальна в том случае, если акустика в транспортном средстве уже выдает качественный звук. Не верьте тем людям, которые утверждают, что качественный усилитель позволит выдать как нижние, так и верхние частоты.
  2. Тип устройства. Также необходимо определиться с тем, какой тип саба вы собираетесь купить — пассивный или активный. Активные устройства просты в монтаже, их необходимо просто подключить к акустике. Саб продается фактически готовым к эксплуатации, но активные устройства обладают и недостатками. В первую очередь, это низкое качество звука, по сравнению с пассивным. Также звук от таких усилителей обычно более грубый из-за использования менее качественных деталей при сборке. Что касается пассивных, то их нужно ставить только в комплекте с хорошими усилителями. По стоимости такие устройства более дорогие, однако качество их звучания обычно более высокое.
  3. Размер. Также необходимо определиться с габаритами — по мнению многих автолюбителей, чем больше размеры устройства, тем качественнее будет звук, однако это не верно. Чем больше габариты девайса, тем больше шума он будет издавать. Большие усилители будут попросту издавать больше вибраций, поэтому оптимальным размером будет выбор саба на 10-12 дюймов. Благодаря этому можно получить лучшее качество звучания, тем более, что у автомобилиста появится больше возможностей для установки девайса в салоне авто.
  4. Материал. Не менее важным является подбор материала, из которого будет выполнен непосредственно сам подвес. Сегодня в продаже есть множество моделей, производители которых применяют каучук — учтите, что такой материал делает звук более жестким. В том случае, если вы хотите добиться более мягкого звука, мы рекомендуем остановить свой выбор на сабах с прорезиненным подвесом.
  5. Мощность. Наверное, одним из основных параметров, которыми руководствуются автомобилисты при покупке, является мощность.

Мы рекомендуем не брать во внимание то, что пишут производители на этикетках от устройств, поскольку вам необходимо ориентироваться не на эти параметры. Разумеется, не стоит брать во внимание и дизайн, поскольку он совершенно неважен, если вам нужна качественная акустика. Мы не советуем покупать автосабвуферы от неизвестных производителей, особенно, если о них можно встретить негативные отзывы в сети. Насторожить вас должно и то, что отзывов о бренде в принципе нет. Нет смысла приобретать устройство, мощность которого 500 Вт с огромным по размерам магнитом. Чтобы добиться качественного звучания, вполне хватит усилителя, мощность которого составит до 250 Вт.

Нужен ли сабвуфер?

Здесь нельзя точно ответить на этот вопрос, поскольку все зависит исключительно от автовладельца. Некоторым автомобилистам кажется, что установив мощную акустику, можно будет выделить автомобиль из серой массы. Другим нравится качество низкого звучания. Если вы без ума от мощного баса и низких частот, то вполне можете порадовать себя установкой качественного сабвуфера.

По мнению других автолюбителей, штатная акустика, которую многие считают низкокачественной, может выдавать неплохой звук, при этом низкие частоты таким автомобилистам совершенно не важны. Так что в любом случае, все зависит от вас.

Видео «Инструкция по подключения автомобильного сабвуфера»

Как правильно подключить устройство в домашних условиях — узнайте из подробной инструкции, приведенной на видео ниже (автор видео — Anton 2393).

 Загрузка ...

AvtoZam.com

Персональный сайт - Сабвуфер автолюбителя

Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной амплитудо-частотной характиристики, многие испытывают затруднения в построении готовой конструкции. В данной статье представлено описание простой и несложной схемы для усиления звуковой частоты с использованием низкочастотного громкоговорителя, так называемый subwoofer. Несмотря на то, что сама разработка в большей мере предназначена для автолюбителей, но ее также с успехом можно использовать и для домашнего аудио-комплекса.

Данная конструкция представляет собой активную колонку со встроенным усилителем и с возможностью автоматической активации (mute) при включении звуковоспроизводящей аппаратуры. Технические данные:

Принцип работы сабвуфера и немного теории по фильтрам нижних частот.

Сам сабфувер представляет собой усилитель низкой частоты с полосой пропускания 5 - 300 Гц. Чтобы сформировать необходимую амплитудо-частотную характеристику (АЧХ) существует несколько методов.1. Собственно сам усилитель с нужной АЧХ, формируемой обратными связями.2. Активные и пассивные полосовые фильтры, включенные на входе усилителя.3. Активные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.

4. Пассивные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.

Наибольший интерес для качественного формирования необходимой АЧХ представляют пассивные фильтры. Это и отсутствие дополнительных шумов, всякого рода "выбросов" и "провалов", а также полное отсутствие нелинейных искажений. Единственным недостатком у пассивных фильтров является значительное затухание в полосе пропускания. Но так как сигнал на сабвуфер снимается с выхода усилителя мощности, уже входящего в состав магнитофона или приемника, то этим недостатком можно пренебречь. Фильтр Нижних Частот (ФНЧ) формирует АЧХ следующим образом: пропускает все частоты, начиная с нуля и "обрезая" высокие частоты (ВЧ) на частоте среза. Саму частоту среза легко можно рассчитать по формуле 1 / 2*pi*R*C, где частота в герцах, pi=3.14, сопротивление в Омах, емкость в фарадах. Крутизна среза (спада) фильтра зависит от его "порядка". Для ФНЧ 1-го порядка она будет равна 6 дБ на октаву.

 

Для фильтра 2-го порядка крутизна спада АЧХ будет уже 12 дБ/окт.

Для фильтра 3-го порядка 18 дб/окт соответственно.

Из графиков хорошо видно, что чем выше порядок фильтра, тем больше затухание в полосе пропускания. Для фильтра 2-го порядка оно уже будет 20Дб, т.е. сигнал ослабляется в 10 раз. Но так как чувствительность усилителей для сабвуфера обычно лежит в пределах 50-250 мВ, а сигнал, снимаемый с громкоговорителей, порядка 0.5-5в, то получается идеальное согласование по уровням сигнала. Из опытов было установлено, что для качественного формирования АЧХ вполне достаточно фильтра 2-го порядка. На всех графиках, для оценки затухания на средних частотах 1000 Гц, дана контрольная точка "А". Номиналы конденсаторов на самих схемах фильтров и на готовой конструкции несколько отличаются. Это обусловлено тем, чтобы конструктор сам смог выбрать для своей акустики оптимальный вариант. С достаточной точностью частоты раздела фильтра можно изменить, взяв за основу приведенные выше примеры. Например, чтобы снизить частоту со 100 Герц до 50 Герц, достаточно пропорционально увеличить емкость конденсатора (ов) от 22 нанофарад до 47 нанофарад. Можно также увеличить в 2 раза номиналы резисторов, но не следует забывать, что вход усилителя в этом случае должен быть высокоомный. В противном случае будет дополнительное затухание сигнала в полосе прозрачности.

Для выбора нужной АЧХ фильтра и мощности усилителя был применен следующий вид анализа: Гул, имитирующий поездку на автомобиле, был смоделирован при помощи стенда, на котором был установлен работающий двигатель. Было замечено, что наибольшему маскирующему эффекту подвержены именно низкие частоты в диапазоне 5 Гц - 300Гц. Чтобы скомпенсировать эти потери и был выбран необходимый частотный диапазон сабвуфера. Суть метода заключалось в подаче звукового сигнала с частотой качания 0.01 Гц в полосе частот 16 Гц - 16 КГц на стандартную акустику. Те частоты, которые были ослаблены маскирующим действием гула (шума), приходилось корректировать при помощи третьоктавного эквалайзера. Таким образом, удалось сформировать характеристику, необходимую для качественного звукового восприятия. На средних и высоких частотах эти расхождения были не столь значительны, и их удавалось скомпенсировать обычным темброблоком, входящим в состав любой магнитолы. В дальнейшем при проверке, во время поездки на реальном автомобиле, правильность выбора этого метода удачно была подтверждена независимыми экспертами. Загрузка салона была от 1 человека до 5, включая водителя. Некоторые потери низких частот при полной загрузке удалось скомпенсировать регулятором громкости, в самом сабвуфере.

Схема усилителя, назначение деталей, подключение.

Собственно сам сабвуфер состоит из усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1 TDA7240 и входного фильтра нижних частот R1, R2, R3, C1, C2, C3. Резисторы R1 и R2 подключаются к сигнальным проводам правого и левого громкоговорителей автомагнитолы. Далее суммированный сигнал проходит через ФНЧ и через разделительные конденсаторы С3 и С4, поступает на вход усилителя. Регулировка уровня производится при помощи потенциометра Р1. Активация (mute)усилителя осуществляется при помощи ключей на транзисторах Т1 и Т2. Необходимый для этого уровень +8В. - +12В. снимается с используемой магнитолы. Это позволяет при выключении магнитофона выключать и сам сабвуфер автоматически. Если надобности в этом нет, то детали Т1, T2, R4, R5, R6, R7 следует из схемы исключить. R8,R9,C9,C10 - противовозбудные цепочки. Нагрузка (громкоговоритель) подключается к выводам 5 и 7 микросхемы DA1. Так как на этих выводах, относительно "общего" провода есть потенциал, то следует обратить внимание на тщательную изоляцию, как самих проводников, так и динамика. Это следует делать в том случае, если в качестве колонки будут использоваться конструктивные полости самого автомобиля.

Вариантов подключения mute великое множество. Выбирается любая точка, где при включении магнитолы появляется +12 вольт. Это может быть и гнездо для активной антенны и лампочка подсвета шкалы или контакты выключателя питания.… Только желательно в самой магнитоле установить дополнительный резистор величиной 1 - 10 кОм и сигнал активации подавать на сабвуфер через него. Это позволит, в случае случайного замыкания на корпус, избежать порчи аппаратуры.

 

Корпус микросхемы TDA7240 соединен с "общим" минусом, поэтому никаких изолирующих прокладок не понадобится. В качестве радиатора может служить металлическое шасси корпуса или кусок дюрали с минимальным размером, как две пачки от сигарет. Провода питания и подключения громкоговорителя обязательно должны быть многожильные и по возможности большей площади сечения. При правильном монтаже и исправных деталях сабвуфер в налаживании не нуждается.

xleds.narod.ru

Простой усилитель для автомобильного сабвуфера на TDA7240

Несмотря на кажущуюся простоту расчета фильтров нижних частот, необходимых для формирования нужной амплитудо-частотной характиристики, многие испытывают затруднения в построении готовой конструкции. В данной статье представлено описание несложной схемы для усиления звуковой частоты с использованием низкочастотного громкоговорителя, так называемый subwoofer. Несмотря на то, что сама разработка в большей мере предназначена для автолюбителей, но ее также с успехом можно использовать и для домашнего аудио-комплекса. Данная конструкция представляет собой активную колонку со встроенным усилителем и с возможностью автоматической активации (mute) при включении звуковоспроизводящей аппаратуры.• Выходная мощность 25 W.• Сопротивление громкоговорителя 4 Ом.• Полоса воспроизводимых частот 5—300 Гц.• Электропитание 12—16 V• Максимальный потребляемый ток 3 A.Сам сабфувер представляет собой усилитель низкой частоты с полосой пропускания 5 — 300 Гц. Чтобы сформировать необходимую амплитудо-частотную характеристику (АЧХ) существует несколько методов.1. Собственно сам усилитель с нужной АЧХ, формируемой обратными связями.2. Активные и пассивные полосовые фильтры, включенные на входе усилителя.3. Активные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.4. Пассивные фильтры нижних частот, включенные на входе усилителя.Наибольший интерес для качественного формирования необходимой АЧХ представляют пассивные фильтры. Это и отсутствие дополнительных шумов, всякого рода «выбросов» и «провалов», а также полное отсутствие нелинейных искажений. Единственным недостатком у пассивных фильтров является значительное затухание в полосе пропускания. Но так как сигнал на сабвуфер снимается с выхода усилителя мощности, уже входящего в состав магнитофона или приемника, то этим недостатком можно пренебречь. Фильтр Нижних Частот (ФНЧ) формирует АЧХ следующим образом: пропускает все частоты, начиная с нуля и «обрезая» высокие частоты (ВЧ) на частоте среза. Саму частоту среза легко можно рассчитать по формуле 1 / 2*pi*R*C, где частота в герцах, pi=3.14, сопротивление в Омах, емкость в фарадах. Крутизна среза (спада) фильтра зависит от его «порядка».

Из графиков хорошо видно, что чем выше порядок фильтра, тем больше затухание в полосе пропускания. Для фильтра 2-го порядка оно уже будет 20Дб, т. е. сигнал ослабляется в 10 раз. Но так как чувствительность усилителей для сабвуфера обычно лежит в пределах 50—250 мВ, а сигнал, снимаемый с громкоговорителей, порядка 0.5—5в, то получается идеальное согласование по уровням сигнала. Из опытов было установлено, что для качественного формирования АЧХ вполне достаточно фильтра 2-го порядка. На всех графиках, для оценки затухания на средних частотах 1000 Гц, дана контрольная точка «А». Номиналы конденсаторов на самих схемах фильтров и на готовой конструкции несколько отличаются. Это обусловлено тем, чтобы конструктор сам смог выбрать для своей акустики оптимальный вариант. С достаточной точностью частоты раздела фильтра можно изменить, взяв за основу приведенные выше примеры. Например, чтобы снизить частоту со 100 Герц до 50 Герц, достаточно пропорционально увеличить емкость конденсатора (ов) от 22 нанофарад до 47 нанофарад. Можно также увеличить в 2 раза номиналы резисторов, но не следует забывать, что вход усилителя в этом случае должен быть высокоомный. В противном случае будет дополнительное затухание сигнала в полосе прозрачности.Для выбора нужной АЧХ фильтра и мощности усилителя был применен следующий вид анализа.Гул, имитирующий поездку на автомобиле, был смоделирован при помощи стенда, на котором был установлен работающий двигатель. Было замечено, что наибольшему маскирующему эффекту подвержены именно низкие частоты в диапазоне 5 Гц — 300Гц. Чтобы скомпенсировать эти потери и был выбран необходимый частотный диапазон сабвуфера. Суть метода заключалось в подаче звукового сигнала с частотой качания 0.01 Гц в полосе частот 16 Гц — 16 КГц на стандартную акустику. Те частоты, которые были ослаблены маскирующим действием гула (шума), приходилось корректировать при помощи третьоктавного эквалайзера. Таким образом, удалось сформировать характеристику, необходимую для качественного звукового восприятия. На средних и высоких частотах эти расхождения были не столь значительны, и их удавалось скомпенсировать обычным темброблоком, входящим в состав любой магнитолы. В дальнейшем при проверке, во время поездки на реальном автомобиле, правильность выбора этого метода удачно была подтверждена независимыми экспертами. Загрузка салона была от 1 человека до 5, включая водителя. Некоторые потери низких частот при полной загрузке удалось скомпенсировать регулятором громкости, в самом сабвуфере.Собственно сам сабвуфер состоит из усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1 TDA7240 и входного фильтра нижних частот R1, R2, R3, C1, C2, C3. Резисторы R1 и R2 подключаются к сигнальным проводам правого и левого громкоговорителей автомагнитолы. Далее суммированный сигнал проходит через ФНЧ и через разделительные конденсаторы С3 и С4, поступает на вход усилителя. Регулировка уровня производится при помощи потенциометра Р1. Активация (mute)усилителя осуществляется при помощи ключей на транзисторах Т1 и Т2. Необходимый для этого уровень +8В. — +12В. снимается с используемой магнитолы. Это позволяет при выключении магнитофона выключать и сам сабвуфер автоматически. Если надобности в этом нет, то детали Т1, T2, R4, R5, R6, R7 следует из схемы исключить. R8,R9,C9,C10 — противовозбудные цепочки. Нагрузка (громкоговоритель) подключается к выводам 5 и 7 микросхемы DA1. Так как на этих выводах, относительно «общего» провода есть потенциал, то следует обратить внимание на тщательную изоляцию, как самих проводников, так и динамика. Это следует делать в том случае, если в качестве колонки будут использоваться конструктивные полости самого автомобиля.Вариантов подключения mute великое множество. Выбирается любая точка, где при включении магнитолы появляется +12 Вольт. Это может быть и гнездо для активной антенны и лампочка подсвета шкалы или контакты выключателя питания.... Только желательно в самой магнитоле установить дополнительный резистор величиной 1 — 10 кОм и сигнал активации подавать на сабвуфер через него. Это позволит, в случае случайного замыкания на корпус, избежать порчи аппаратуры.

Рисунки в pdf:

▼ sab_01_8.zip | Файл 90,71 Kb загружен 300 раз.

Корпус микросхемы TDA7240 соединен с «общим» минусом, поэтому никаких изолирующих прокладок не понадобится. В качестве радиатора может служить металлическое шасси корпуса или кусок дюраля с минимальным размером, как две пачки от сигарет. Провода питания и подключения громкоговорителя обязательно должны быть многожильные и по возможности большей площади сечения. При правильном монтаже и исправных деталях сабвуфер в налаживании не нуждается.

Александр Воробьёв

Игорь Петрович Котов (Datagor)

Россия, Сибирь, г.Новокузнецк

Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.Founder, owner and chief editor of datagor.ru.

Понравилось? Палец вверх!

datagor.ru

Все о сабвуферах в домашнем кинотеатре. Часть 2: Классификация сабвуферов

Существует целый ряд принципов, по которым можно классифицировать все сабвуферы для домашнего кинотеатра, персонального кинозала или комнаты прослушивания. Далее мы перечислим основные из них, в каждом случае указывая преимущества и недостатки каждого вида.

Наличие встроенного усилителя

В зависимости от наличия или отсутствия встроенного усилителя различают Активные и Пассивные сабвуферы.

Активные сабвуферы в настоящее время наиболее распространены и, по большому счету, являются оптимальным выбором для использования в домашнем кинотеатре или кинозале. Активные сабвуферы, попросту говоря, наиболее гибки и удобны в плане инсталляции. Однако они совершенно не обязательно звучат наилучшим образом. Самый простой активный сабвуфер несет на борту усилитель, регулятор частоты раздела кроссовера (LPF или ФВЧ – Low Pass Filter или Фильтр Высоких Частот), переключатель фазы и два типа входных соединений. Наличие встроенного усилителя обуславливает необходимость отдельного шнура питания от розетки 220В до сабвуфера. Регулятор частоты раздела кроссовера позволяет вам ограничить сверху диапазон, который будет воспроизводить сабвуфер. Регулятор (чаще переключатель) фазы позволит вам лучше интегрировать сабвуфер с остальными колонками вашей системы. Он предназначен для инвертирования или плавного изменения фазы аудио сигнала, поступающего на вход сабвуфера. Для его правильной установки вам, скорее всего, придется послушать, как играет система в обоих режимах (0 и 180), и выбрать вариант с наиболее приятным и глубоким басом. Ну, и, конечно же, активному сабвуферу нужно подать сигнал с соответствующего линейного выхода вашего AV ресивера или процессора.

Активные сабвуферы LJAudio и SVSound

Преимущества активных сабвуферов:

Недостатки активных сабвуферов:

Пассивные сабвуферы изначально созданы для использования в паре с внешним усилителем. Усилитель может использоваться как выделенный (наилучший вариант), так и интегрированный (к примеру, можно задействовать свободные каналы AV ресивера). Важный момент состоит в том, что, поскольку сабвуфер изначально требует больше мощности для воспроизведения НЧ-звуков, усилитель должен быть достаточно мощным. В дополнение к этому, если сабвуфер не имеет встроенного фильтра высоких частот (а, как правило, пассивный сабвуфер его не имеет), сигнал должен быть отфильтрован на стороне AV ресивера прежде, чем он попадет на сабвуфер.

 

Пассивные сабвуферы PRO, RBH и JBL

Преимущества пассивных сабвуферов:

Внешний сабвуферный усилитель

Недостатки пассивных сабвуферов:

Направленность излучателя

В зависимости от того, в какую сторону смотрит динамик, сабвуферы можно разделить на:

Излучающие вниз (Down Firing). Этот тип сабвуферов имеет динамик, установленный в нижнюю стенку корпуса и направленный в пол. Сабвуферы данного типа выглядят больше похожими на некую мебель, нежели на акустическую систему. Им не нужен защитный гриль. Играть они могут даже более эффективно, чем их сородичи, потому следует избегать их установки в углах комнат и в непосредственной близости к стенам (касается варианта с одним сабвуфером в системе). Иначе звук может быть слишком гулким.

Down Firing cабвуферы Yamaha и Atlantic Tech

Излучающие вперед (Front Firing). Динамик у этого типа сабвуферов установлен на одной из фронтальных стенок корпуса и направлен параллельно плоскости пола. Сабвуферы данного типа нуждаются в защитном гриле, оберегающем от повреждений динамик, и больше похожи на обычную акустическую систему.

 

Front Firing cабвуферы Earthquake и Rhythmic Audio

Тип акустического оформления

Данная классификация является наиболее обширной и уходит глубоко корнями в раздел Акустика науки Физика. В качестве минимального ликбеза немного расскажем о предназначении и функции какого бы то ни было акустического оформления динамика. Динамик излучает звук не только вперед, но и назад. Фронтальная и тыловая звуковые волны при этом противоположны по фазе. В связи с этим, существует термин “акустическое замыкание” при котором волны с обеих сторон диффузора динамика складываются и (если они целиком противоположны по фазе) гасят друг друга. В теории вы вообще не должны слышать звук от голого динамика, на практике же звук будет, но сильно далеким от оригинала. Корпус (ящик) акустической системы, в который устанавливается динамик, позволяет это замыкание ликвидировать и придать звуковым волнам требуемые параметры по динамике и частотной характеристике.

 Мы опустим дальнейшую теорию и постараемся кратко рассмотреть наиболее часто встречающиеся типы акустического оформления, не забыв рассказать о достоинствах и недостатках каждого из них.

Закрытый ящик (ЗЯ, Закрытый корпус, Sealed Enclosure). Динамик установлен в закрытый воздухонепроницаемый корпус. Такое решение полностью изолирует тыловую звуковую волну динамика от фронтальной.

Достоинства:

Недостатки:

Фазоинвертор (ФИ, Ported, Vented, Bass-Reflex). Динамик установлен в корпус, который имеет тоннель, продолжающийся внутрь в виде трубы, короба или щели на определенную длину. Этот тоннель называется портом фазоинвертора. За счет него внутренний объем ящика сообщается с окружающим пространством. Длина и площадь сечения тоннеля являются критически важными параметрами для корректной работы этого типа акустического оформления. И динамик и порт фазоинвертора работают в тандеме, образую вторую колебательную систему, излучающую (уже в фазе с диффузором динамика) дополнительную звуковую энергию тыловой волны. Динамик, как правило, устанавливается во фронтальную стенку корпуса. Порт фазоинвертора чаще всего располагается на той же стенке, реже на перпендикулярной (в случае вниз смотрящего динамика) стенке корпуса и настраивает аппарат на максимальную отдачу в определенном (редко шире 1-2 октав) диапазоне частот. В этом диапазоне динамик работает с минимальной нагрузкой, колебаниями и искажениями (большую часть звука излучает порт), позволяя сабвуферу переваривать большую максимальную мощность. Выше частоты настройки тоннель становится все менее «прозрачным» для звуковых колебаний, и динамик работает, будто в закрытом ящике. Ниже частоты настройки происходит обратное: инерция порта постепенно сходит на нет, и на самых низких частотах динамик работает практически без нагрузки, как если бы его вынули из корпуса. Амплитуда колебаний быстро возрастает, а вместе с ней и риск выплевывания диффузора динамика или повреждения звуковой катушки от удара о магнит. Это особенность обуславливает необходимость применения в сабвуферах фазоинверторного типа фильтров инфранизких частот (сабсоников).

Достоинства:

Недостатки:

Большинство представленных на рынке потребительской электроники сабвуферов являются фазоинверторными. Аппараты данного типа позволяют получить самый глубокий и самый громкий бас, пускай местами и за счет качества воспроизведения особо тонких и требовательных к точности музыкальных деталей.

Полосовой громкоговоритель 4-го порядка (Bandpass Vented\Sealed, Бэндпасс, БП). Бэндпасс 4 порядка характеризуется динамиком, фронтальная и тыловая части которого установлены в двух отдельных камерах единого корпуса. Причем тыловая часть динамика находится в закрытом ящике, а фронтальная в ящике с портом (туннелем) либо наоборот. Корпус такого сабвуфера создается, как закрытый ящик, но с добавлением акустического фильтра (порта). Данный фильтр, работая в тандеме с фронтальной звуковой волной динамика, ограничивает полосу пропускания аппарата, попутно поднимая уровень звукового давления в этом частотном диапазоне.

Достоинства:

Недостатки:

Bandpass сабвуферы Lanzar и Sonance

Наиболее часто сабвуферы подобного типа встречаются в автомобильных инсталляциях, нацеленных на участие в соревнованиях по автозвуку в категории максимального звукового давления (SPL).

Полосовой громкоговоритель 6-го порядка (Bandpass Vented). Бэндпасс 6 порядка характеризуется динамиком, фронтальная и тыловая части которого установлены в двух отдельных камерах единого корпуса. Причем и тыловая и фронтальная часть динамика находятся в ящике с портом (туннелем). Каждая камера настраивается на свою расчетную частоту. Результирующая АЧХ по идее должна быть лучше, чем у всех описанных ранее вариантов оформления. Правами на данный тип акустического оформления и секретами принципов расчета корпуса владеет компания Bose. Они объясняют теорию таким образом: «НЧ динамики располагаются между двумя отдельными акустически упругими объемами внутри запатентованного Bose модуля «Acoustimass». Когда диффузор динамика двигается, он возбуждает воздух в камерах. Находящийся в камере воздух, играя роль акустической пружины, взаимодействует с воздухом, находящимся в туннеле, и выдает больше НЧ звука при меньшей мощности усиления. Система более чувствительна и требует меньшей амплитуды колебаний диффузора динамика, что, в свою очередь, рождает меньшее количество искажений. Даже если каким-то образом искажение было создано, благодаря запатентованной технологии оно останется в плену акустических объемов корпуса и никогда не достигнет ваших ушей».

Достоинства:

Недостатки:

EBS (Extended Bass Shelf, Расширенная Басовая Полка). EBS – это разновидность фазоинверторного оформления корпуса динамика. Различие в том, что рабочий объем корпуса нарочно выбирается больше на 25-75% от оптимального расчетного, а порт настраивается на частоту, близкую к резонансной частоте динамика. Как результат мы получаем приличную прибавку в нижней граничной частоте сабвуфера. Если измерить АЧХ такого аппарата, становится видна та самая «Полка», находящаяся сразу выше частоты настройки.

Достоинства:

Недостатки:

Бесконечный экран (Infinite baffle, IB). IB – это разновидность открытого оформления динамика, в котором экран, разделяющий фронтальную и тыловую звуковые волны представляется в виде бесконечной плоскости. Данная конструкция подразумевает монтаж НЧ-динамиков в очень большой изолированный рабочий объем, размеры которого позволяют пренебречь силой сопротивления, создаваемой при сжатии воздуха в других типах оформления. Такой тип оформления не влияет на изменения резонансной частоты динамика, что неминуемо происходит в остальных случаях. Зачастую в качестве «изолированного» объема используют соседнее с комнатой домашнего кинотеатра помещение (подвал, чердак, погреб, кладовку, гараж и т.д.).  В отличие от своих фазоинверторных и закрытых собратьев, IB-сабвуферы отличает отсутствие посторонних призвуков, так часто создаваемых портами фазоинверторов и стенками корпуса ЗЯ. Как говорят сторонники IB: «Слушайте бас, а не корпус (Hear The Bass, Not The Box)».

Достоинства:

Недостатки:

Варианты организации IB сабвуферов

Такие сабвуферы вы встретите лишь дома у продвинутых энтузиастов домашнего кинотеатра, которых по праву называют «Bass Head» (Басовая голова). Эти ребята не знают компромиссов и строят сабвуферы, выделяя для них целую смежную комнату, монтируют несколько пар 15-18” динамиков, подводят 3-4 кВт усилительной мощности – все ради достижения того самого эффекта присутствия. И, видимо, не зря, ведь LFE канал саундтрека целого ряда фильмов содержит НЧ-эффекты, опускающиеся вплоть до 5 Гц!

Реальный пример АЧХ IB сабвуфера (красный график)

Пассивный излучатель (ПИ, Passive Radiator, PR). Пассивный излучатель используется всегда в сочетании с активным и служит в качестве замены туннелю фазоинвертора. АС с пассивным излучателем больше всего похожа на АС с фазоинвертором в плане своих акустических характеристик, однако, с возросшей чувствительностью. Пассивные излучатели часто исполняются в виде обычного динамика, у которого отсутствует магнит и катушка, или просто в виде плоской диафрагмы на подвесе. Излучатель должен быть больше или как минимум таких же размеров, как и активный динамик.

Достоинства:

Сабвуферы с пассивным излучателем Paradigm, Definitive Tech и Mirage

Недостатки:

Трансмиссионная линия (ТЛ, Лабиринт, Transmission Line, TL). Динамик устанавливается в корпус, внутри которого организован акустический лабиринт или длинная труба, которую и называют трансмиссионной линией. Длина такого лабиринта зависит от резонансной частоты динамика и материала, из которого изготовлен демпфирующий состав, покрывающий стенки всего лабиринта. ТЛ может сужаться и расширяться или по всей своей длине оставаться с неизменной площадью поперечного сечения, а также иметь целый ряд изгибов и поворотов для уменьшения итоговых размеров корпуса АС. Длина трансмиссионной линии соответствует 1/4 длины волны резонансной частоты динамика. Лабиринт обычно наполнен демпфирующим материалом различного типа, что помогает абсорбировать большую часть энергии обратной звуковой волны и позволяет использовать более короткую ТЛ при сохранении целевой частоты настройки АС.

Достоинства:

Transmission Line сабвуферы PMC и Earthquake

Недостатки:

В домашних кинотеатрах встречается редко. В большинстве своем АС на основе лабиринта – удел энтузиастов Hi-Fi и Hi-End.

Изобарик (Compound, Isobaric) с двумя динамиками. Два динамика устанавливаются вместе в корпус, имеющий замкнутое пространство определенного объема между ними. Динамики должны работать друг с другом в фазе. Объем замкнутого между динамиками пространства должен быть минимальным, насколько это возможно для беспрепятственного хода диффузоров. В процессе моделирования корпуса данного типа берут вдвое меньший внутренний объем ЗЯ, что позволяет исполнить любой сабвуфер вдвое более компактном виде по сравнению с любым другим типом акустического оформления.

Достоинства:

Недостатки:

В настоящее время сабвуферы такого типа встречаются крайне редко и лишь там, где есть большие проблемы с пространством для их установки, а бас требуется скорее четкий, нежели громкий.

Тяни/Толкай (Push/Pull) с двумя динамиками. В закрытый корпус с единым внутренним объемом устанавливаются два динамика особым способом. Оптимальным считается вариант, когда динамики устанавливаются в одной плоскости корпуса, причем один направлен наружу, а второй направлен внутрь. Подключение к усилителю осуществляется в противофазе, когда в реальности работа диффузоров динамиков получается синфазной. Нечетные гармоники, согласно теории Венса Дикесона (Vance Dickason) самоустраняются. А если верить фирме, M&K, специализирующейся на производстве Push/Pull сабвуферов, такой подход позволяет избавиться даже и от четных гармоник. Так или иначе, гармонические искажения рожденные аномалиями динамика и его составных частей, сокращаются за счет аналогичных инвертированных аномалий второго динамика. Звук, как говорят сторонники данного вида оформления, получается настолько натуральным и естественным, насколько это возможно за счет коррекций, вносимых динамиками друг в отношении друга. Часто встречается вариант Push/Pull дизайна, когда оба динамика смотрят наружу, что выглядит более эстетично и привычно. Хотя в этом случае эффект сокращения искажений выражен слабо, все остальные плюсы подхода сохраняются. Размер корпуса должен быть вдвое большим, нежели чем при его расчете для одного динамика. Система получается более чувствительной (на 3 дБ) по сравнению с ЗЯ половинного объема и одним динамиком на борту при полностью аналогичной кривой АЧХ. Сабвуфер становится способен выдержать вдвое большую мощность.

Достоинства:

Недостатки:

Push/Pull сабвуферы от Blue Sky, MK Sound, а также 3D DIY модель

Компании, достигшие совершенства в производстве сабвуферов по технологии Push/Pull, такие как MK Sound и Ken Kreisel (основатель MK), сегодня предлагают превосходно выглядящие сабвуферы и АС, обладающие непревзойденными характеристиками и звучанием. Это подтверждается использованием их продукции в ведущих киностудиях Голливуда и звукозаписывающих студиях Лондона. Добавим лишь то, что Кен Крейсел является изобретателем сабвуферов как таковых и систем типа «сателлит-сабвуфер».

Размер громкоговорителя (динамика)

Очень часто сабвуферы делят на классы согласно размеру (чаще диаметру) рабочей поверхности диффузора установленного динамика. Применяемые в строительстве сабвуферов динамики (вуферы) имеют, как правило, наибольшие размеры, т.к. они должны двигать большое количество воздуха для создания низкочастотных звуковых волн. Для получения того же уровня громкости на частоте на одну октаву ниже (например на 30 Гц вместо 60 Гц) вам потребуется в четыре раза больше мощности. Чем ниже резонансная частота динамика, тем меньшей частоты звуки способен воспроизвести громкоговоритель с заданным уровнем искажений. Резонансная частота динамика (обозначается Fs) определяется комбинацией массы его подвижных частей (диффузора, защитного колпачка, катушки и ее основания) и гибкости подвеса. При нормальных условиях нам потребуется более мощный усилитель, чтобы «раскачать» динамик сабвуфера, нежели обычную акустическую систему. Однако важно помнить, что хотя вы и должны иметь усилитель с запасом по мощности, чтобы избежать искажений (клипинг), основной задачей все же является согласование сабвуфера с основными акустическими системами. На любом уровне громкости сабвуфер не должен выделяться и локализироваться, а лишь невидимо расширять границу звучания системы вниз по кривой АЧХ.

Самыми распространенными размерами динамиков для использования в сабвуферах являются 8″, 10″, 12″, 15″ или 18″ (речь о диаметре круглого диффузора). Несмотря на то, что 18″ сабвуфер способен воспроизвести бас самой низкой частоты и на максимальной уровне громкости, самый большой динамик далеко не всегда является наилучшим выбором для оптимального воспроизведения басовых нот. Большие вуферы сложнее контролировать и настраивать. В наши дни на рынке присутствуют 10″ сабвуферы, способные двигать столько же воздуха, сколько могли переместить старые 15″ модели. Это стало возможным благодаря очень длинноходному диффузору 10″ динамика, спроектированному с учетом сохранения параметров линейности на протяжении всего своего рабочего хода, и высокомощному цифровому усилителю класса D, способному как следует раскачать такой вуфер в корпусе небольших размеров.

Наглядная демонстрация работы длинноходного 10″ динамика в сабвуфере SVSound PB1000

<– Назад к началу статьи о сабвуферах         Читать дальше о правильной расстановке сабвуферов –>

cinemalounge.ru


Смотрите также