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無線電子工学および電気工学の百科事典 小型音響システムの周波数特性の歪みと「重低音」について。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
独自に音響システム (AS) を構築したことのあるすべての無線アマチュアは、プロジェクトを正確に実行したとしても、設計者の推奨が常に望ましい結果につながるとは限らないことを知っています。 自宅で自家製スピーカーの品質を「耳で」評価する以外に、すべての複雑さまたは単に不可能であるため、設計の作成者は、多くの場合、プロジェクトを評価する方法や使用方法 (配置と接続) の推奨事項を提供しません。スピーカーの）。 次の「傑作」を繰り返した後、作品を仕上げる喜びが過ぎ去ると、つらい評価と結論の期間が始まります。 熱意と一時的な多幸感は、多くの場合、ほとんど失望に取って代わられます。 確かに、「すべてが適切に行われた」ときに、完成したデザインで不十分な作業の理由を探すことはすでに困難です。 それとも、デザインはいいのに、アンプが「そうじゃない」とか、別物とか…。 スピーカー システムの設計に関する記事については、過去のアマチュア無線雑誌を参照してください。 親愛なる著者の皆様、彼らは電気機械変換の物理学や音響などを考慮せずに、ほとんど盲目的にバージョンを作成しました。 間違いなく、自家製スピーカーの多くの設計、産業用スピーカーとダイナミックヘッドを改善する方法が成功しており、注目に値します。 多くのデザインは、高品質のサウンド再生を愛する人にとって、「非常に良くなろうとしている...」という原則に従ってスピーカーを作成または再作成する無限の循環プロセスの良い「学校」になっています。 しかし、著者は彼らの開発（最大）を旧ソ連のAS工場の工業デザインと比較したことに注意してください. 彼らは彼らのプロジェクトをBOSEやJBLなどの企業の製品と比較しようとしますか... 低価格および中価格の輸入スピーカーの購入に対する異議は、次のとおりです。 「とにかくやらないで」のような動機は納得できません。 もちろん、デザインとサウンドが比類のないブランドの音響のサンプルがありますが、それらのコスト（およびすべてのノウハウ）は非常に高くなります。 高品質でモダンなダイナミック ヘッドを実際に使用する機会がある現在でも、自作スピーカー (すでに新しいエレメント ベース) の記述が引き続き見られ、過去数年間の設計エラーを継承しています。 ソース素材の現在のさまざまな選択の中で、スピーカーキャビネット（ボックス）だけを計算して適切に構築できるようです。 実際、AS の量だけが品質の決定的な指標ではありません。 均一な周波数応答の観点から正しく計算された場合でも、音が鳴らないことがあります。 既存のダイナミック ヘッドの主な欠点である、中高域の周波数応答の不均一性を大幅に低減することで、輸入品の XNUMX 分の XNUMX にも劣らず、要求の厳しいリスナーを満足させるスピーカーを構築するために使用できます。 . DIY スピーカー製作の利点は、コストに関係なく (またはほぼそれに近い) 自由に設計して欲しいものを手に入れることができることですが、これは大量生産では達成できません。 したがって、知識を補充して最初からやり直すという感覚は、昔も今もあります。 この資料はスピーカー システムの特定の設計を提供するものではありませんが、スピーカーの低周波セクションの動作のいくつかの側面は実用的な観点から提示されており、十分な精度で繰り返しまたは独立した分析に利用できます。 。 初め。 部屋、あるいはもっと単純にリビングルームの音響は完璧とは程遠いです。 すべてのルール（「黄金分割 0,618:1:1,618」の比率、吸音材の合理的な使用、スピーカーの配置の選択、リスニングポイントの選択など）に従って部屋の音響を改善できない場合。 .)、それなら本当にミニコンプレックスを見て落ち着く必要があります。 それ以外の場合は、次に進みます。 一方で、環境に適切な変更を加えた後でも、部屋ごとに聞こえる音は異なります。 その一方で、私たちはそれぞれ自分の家の特徴を知っており、音の「家」の色付けに慣れています。 私たちの脳は無意識のうちに、聞いたものを元の色に変換し始めます。 したがって、部屋で実際に行う必要があるのは、定在波を最小限に抑え、リバーブレベルを許容可能なレベルにし、共鳴する物体 (表面) を除去または減衰させ、適切なリスニングエリアを構成することです。 XNUMX番。 Hi-Fi ビデオ (FM 録音付き)、テープ レコーダー、PC (MPEG)、コンパクトおよびミニ ディスクなどのデジタル技術に基づく新しい音源の出現により、スピーカーに新しい要件が課せられます。位相と振幅の均一性の向上です。 -周波数特性、広いダイナミックレンジ、最小の相互変調歪み。 スピーカーの歪みの性質は、サウンド再生プロセスの物理学によって決定され、非常に多面的であるため、実際にはすべてのタイプの歪みを除去することはほとんどできません。 ただし、それらのいくつかはアマチュア無線の世界でよく研究されているため、設計プロセスで制御できます。 主なルールは次のとおりです。各種類の歪みは、個別に慎重に削減されます。 三番。 仕事のコスト。 いずれにせよ、優れた「ホーム」スピーカーの製造に費やされる材料とコンポーネントのコストは、可能であれば購入したであろうスピーカーのコストよりもはるかに低くなります。 これは、「自分のために」と呼ばれるデザインに知識を投資することが非常に有益であることを意味します。 最後のこと。 ブランドのスピーカーを購入する場合、メーカー以外の誰も、特定の状況に合わせてその配置と正しい「チューニング」に関する推奨事項を提供しません. 売り手もインターネットもこの情報を持っていません - 同じ店の「専門家」の主観的な意見だけです。 測定された周波数応答と動作周波数帯域の高調波のプリントアウトが添付されている一部のスピーカーモデルを除いて、ほとんどすべてのブランドの音響機器を「豚の中の豚」ベースで購入することを余儀なくされています. ダイナミックヘッドの選択から始めます。 これにより、スピーカーのタイプ、つまり 1,5 ウェイまたは 3,0 ウェイのデザインが決まります。 経験上、自宅で 1,0 ウェイ スピーカー システムを構築するのは非常に難しいと言えます。 調査と実験のコストは、2 ウェイ スピーカーに比べて 4 倍になります。 2 ウェイ スピーカーのダイナミック ヘッドは、音響パワー (感度を考慮した公称パワー) LF-MF から MF-HF まで XNUMX ... XNUMX から XNUMX に基づいて選択してください。 ヘッドの周波数範囲のオーバーラップは少なくとも XNUMX オクターブ (XNUMX 倍) ある必要があります。そうしないと、フィルター セクション周波数の領域でヘッドの位相周波数特性の正確な一致とスムーズな移行を保証することができなくなります。 . LF ヘッドには XNUMX 次、HF ヘッドには XNUMX 次のクロスオーバー フィルターを使用することをお勧めします。 これらの一見些細な要件を満たすのは実際には困難ですが、XNUMX ウェイ スピーカーで同じことを行うよりは簡単です。 ヘッドのペアの選択に影響を与える次のパラメータは、ディフューザーの直径です。 ラジエーターの有効直径 (定義 = Dg/sqrt(2)、Dg は波形の中心で測定されたコーンの直径) が大きいほど、上部動作周波数でのヘッド パターンが狭くなることが知られています。 ダイナミックヘッドの放射指向角と放射波長(l)およびディフューザー有効径Deffを関係付ける式があります。 半空間 (p) への前方への放射は、pi*Deff.D=0,25 [1,6] の条件の下で提供されます。 高周波数では、放射パターンはさらに狭くなります。 たとえば、周波数 6 kHz (このタイプのヘッドの限界、放射軸に沿って測定) の 2GD-13 タイプ (定義 = 7 cm) の低周波ヘッドの場合、放射パターンには開口部があります。 -24 dB レベルで TC/3 程度の角度。 この放射方向は住宅地での使用には適用できません (リスニングエリアの中央に座っているあなたを除いて、誰も何も聞こえません)。 これにより、このヘッドの 1500 ～ 2000 Hz の範囲における LF-HF 帯域の周波数セクションの選択が決まり、TC / 6 程度の放射パターンの開口角が得られます。 コーン直径が小さいウーファーを使用すると、許容クロスオーバー周波数もそれに比例して増加します。 同様の考え方で、RF ヘッドの選択は、放射面の直径が小さい設計 (6GDV-1、6GDV-6、10GDV-2 など) を優先して行う必要があります。 また、文献 [2] で繰り返し引用されている方法に従って、ディフューザーの倍音と寄生共振を低減するために、選択したダイナミック ヘッドを改良することも推奨されます。 私の意見では、唯一お勧めできないのは、あらゆる方法でウーファー自体の品質係数を下げることです。 選択したヘッドの設計パラメータは、音響設計、パワーアンプ (PA) の出力パラメータ、フィルタの電気回路を計算する際に測定して考慮する方がはるかに有益です。 そうしないと、ヘッドの効率が低周波で低下し、スピーカーの均一な音響周波数応答を得るために高周波ヘッドとのマッチング作業がさらに複雑になります。 低周波ヘッドの固有の品質係数を低減する方法の使用には、別の重大な欠点があります。 ダンピングヘッドを取り付けたスピーカーの低周波数での放射位相の歪みは、ダンピングなしのヘッドと特別な補正回路を使用した場合よりも大きくなります。 たとえば、6GD-2、Qts = 0,37 (音響インピーダンス パネルによって減衰) のスピーカーは周波数応答が平坦ですが、50 Hz の周波数での位相シフトは + pi / 2 ですが、Qts = 0,71 (PAS なし) では、 ) PA での周波数応答補正あり - 同じ周波数での位相シフトは + pi / 6 のみです。つまり、 3倍少ない。 次のステップは音響設計の選択です。 スピーカーのクロスオーバーのセットアップを容易にし、部屋にシステムを配置する際により自由度を高めるには、各ヘッドに個別のハウジングを備えたデザインを選択することをお勧めします。 これにより、HF エミッターを LF に対して深さ方向に移動して、フィルター セクションの周波数領域での放射位相を調整することができます。また、HF ヘッドをリング スタンド上の球形ハウジングに設置する場合、音響軸を方向付けることができます。低周波リンクハウジングのどの向きでも、HF ヘッドをリスナーに直接向けることができます。 同じウーファーにいくつのハウジング設計が存在するか。 それらはすべて同じよく知られた方法を使用して計算されているように見えますが、量も種類も大きく異なります。 製造年の異なる 7 つの 6GD-2 ヘッドのパラメータを測定したところ、その結果には本当に驚かれました。 ヘッドFrの共振周波数値は31...55 Hzの範囲にあり、等価品質係数Qts - 0,62...1,38、等価体積Vas - 65から380リットルです。 等価容積が 65 リットルで品質係数が 0,62 のヘッド インスタンスの場合、リビング ルームに許容できる寸法で設計を計算することは可能ですが、300 リットルで Qts = 0,93 の場合、家族や親戚が計算できる可能性は低いでしょう。あなたを理解する。 20GDN-1 から 75GDN-1 までの圧縮ヘッドでは、パラメーターの広がりは小さいことが判明しましたが、その値は技術データシートに記載されているデータとは大きく異なりました。 スピーカーの家庭用デザイン (ケースの壁に使用される材料の厚さ、完成したスピーカーの重量と寸法、部屋に置く際の利便性の点で) に許容されるのは、次の容積のケースです。 30〜45リットル。 さらに、容量が30〜35リットルのケースは、「黄金のセクション」の比率で内部寸法に従って作成する必要があります。 大量のケースは、スペーサーを使用して反対側のサイドパネルを強制的に縫い合わせた床構造の形で作成する必要があります。 本体素材の厚さは16〜25 mmで、内面は厚さ15〜30 mmのリノリウムとフォームマット、または厚さ20〜30 mmの自家製マット（綿ウール+ガーゼ）で接着することが義務付けられています。 ウーファーは前面となる細長いサイドパネルの上端に配置されています。 ほとんどの場合、自由に使える低周波ヘッドを備えたこのサイズの密閉型スピーカーでは、結果として 2 よりも大きな品質係数が得られることは疑いの余地がありません。 共振周波数の領域の周波数応答では、+6 ... +75 dB の「こぶ」が観察されます。 さらに、このようなスピーカーの再生可能周波数の下限は 100 ～ 3 Hz となり、明らかに十分ではありません。 それにもかかわらず、スピーカーの周波数応答におけるこの種の歪みは数学的に完全にモデル化されており [25]、ダイナミック ヘッドの選択によって事前に決定でき、PA などの前に含まれるアクティブ フィルターによって簡単に測定および最小限に抑えることができます。 体型選びについて。 確かに、密閉型スピーカーの方が製造は簡単ですが、ヘッド自体の共振周波数に関係なく、低音域のダイナミック ヘッドの可能性を 40 ～ 50% しか利用できません。 この理由は、ディフューザーストロークの設計制限により、ダイナミックヘッドが共振周波数領域で必要なレベルの音響パワーを発生させることが不可能であり、その結果、大きな非線形歪みと相互変調歪みが発生することにあります。 再生信号の周波数が 80 ～ 30 Hz 未満に低下すると、容積 45 ～ 300 リットルの密閉型スピーカーのほとんどの低周波ヘッドは、同じヘッドによって生成されるレベルの音圧レベルを物理的に提供できなくなります。周波数 2000 ～ XNUMX Hz の公称入力電力で。 周波数が共振周波数（Fs はスピーカー キャビネットの容積におけるヘッドの共振周波数）よりも低くなると、最大音響パワー（周波数応答と混同しないでください）は 24 の傾きでほぼ直線的に減少します。オクターブあたりの dB。 Fs を 30 Hz として、60 Hz の周波数で密閉スピーカーの最大音響パワー レベルを再計算することをお勧めします。1 ワットのヘッドでは 100 W 未満のアナログが得られます。 したがって、「家庭用」小容量スピーカーを作成するには、位相インバーター (FI) を使用する設計のみが許容されます。 FI 同調周波数 Ff に近い再生可能な信号の周波数では、ディフューザ振動の振幅が急激に減少します。 その結果、ディフューザーサスペンションの設計、磁気システムとボイスコイルの境界寸法により、非線形歪みと相互変調歪みが軽減されます。 しかし、ディフューザー剛性不足による非線形歪みは逆に増加します。 これらすべては、いわゆるものの使用を支持するものです。 圧縮ヘッド。 AS が正しく設計されていれば、FI 同調周波数でのヘッドの可動システムの振動振幅は、閉じた場合の同じ周波数での振動振幅よりも 25 ～ 30 分の 0,35 にすることができます。 これは、低周波数では、FI スピーカーの方が、非線形歪みや相互変調歪みが同等の密閉型スピーカーよりもはるかに広いダイナミック レンジを備えていることを意味します。 最も興味深いのは、位相反転器 Ff の同調周波数を選択することです。 自由空間で Ff を頭部の共振周波数に調整する古典的な方法は、ほとんどの場合に正当化されます。 この場合、周波数応答の均一性と、共振周波数に近い（ただし Ff より低くない）周波数でのスピーカーの可能な最大音響パワーとの間で妥協点が得られます。 この場合の低周波ヘッド Qt の等価品質係数は 0,55 ... 0.15 の範囲内である必要があります。 小型スピーカーシステムに 0,65 = 1,5 ... 2 の高品質係数を持つ低域ヘッドを使用する場合、一般に、どのような音量でも均一な周波数特性を得ることが困難または不可能です。 したがって、Ff をヘッド Fp の共振周波数の 3 ～ XNUMX 倍 (より正確には、以下を参照) 低い周波数に調整することをお勧めします。 同時に、周波数 Ff を超えるスピーカーの周波数応答は、同じ音量の閉じたスピーカーの周波数応答を実質的に繰り返します。
Ff が低いほど、周波数特性の類似性が高くなります。 低周波数 Ff では、低周波数での AS 放射の位相歪みと群遅延時間も小さくなります (図 1-4)。 ヘッド 6GD-2、Qts(5=0,62、Fр=31 Hz、Vаs=241 l、SPL=92,3 dB/W*m。さまざまな音響設計の推定データ: 1. 位相インバーター付きスピーカー、最適音量 550 リットル、Ff = 20 Hz 2. 位相インバータ付きスピーカー、容積 32 リットル、Ff = 25 Hz 3. 密閉型スピーカー、最適容積 386 リットル 4. 密閉型スピーカー、容積 32 リットル レベル 108 dB はヘッドによって提供されます定格入力電力 b W で 300 ～ 2000 Hz の広い周波数帯域で。 計算された FI の寸法は次のとおりです: 容量 550 リットルの AU の場合 - 直径 15 cm、長さ 7 cm 容量 32 リットルの AU の場合 - 直径 5 cm、長さ 24 cm 10 cm -15% を使用して、特定の低周波ヘッドに最適な (可能な最小) FI チューニング周波数 (Ffi min) を計算します。 それ以外の場合、これは周波数を決定するための基準であり、定格電力が適用されたときに特定のダイナミック ヘッド (FI 付きスピーカー) が中周波数以上の最大音圧を提供できる周波数から始まります。 Fphi min= 0,8 / SQRT( Dg * sqrt(Ng)) * SPL/Xmax、Ng はスピーカー キャビネットに取り付けられた同じタイプのヘッドの数 Dg はディフューザー (波形の中心) の直径、cm SPL - ヘッドの感度 dB/W*m Xmax はディフューザーの最大変位 (一方向)、cm。 重要なことは、ヘッドによって生成される最大音圧がそれを下回ると急激に減少し始める周波数 Ffi min が、実際には本体の体積にもヘッドの固有共振周波数にも依存しないことです。 したがって、Fphi min 未満の周波数に調整された FI を備えたキャビネットを計算することは意味がありません。非常に大きな音量のスピーカー キャビネットであっても、低周波ドライバーから許容可能な音響リターンを得ることができません。スピーカーの周波数応答が最適である可能性があります。 例: 10GD-34 (25GDN-1-4): Ffi min = 0,8 / sqrt10,5 * 84 / 0,6 = 35 Hz (98dB) 6GD-2: Ffi min = 0,8 / sqrt21 * 91,4、0,5/32 = 104 Hz (10dB) 30GD-20 (1GDN-4-0,8): Ffi min = 16,7/sqrt86 * 0,8/21 = 98 Hz (30 dB) 2GD-75 (1GDN -4-0,8): Fphi min = 21 / sqrt86 * 0,8 / 19 = 105 Hz (XNUMX dB)
「これが重低音の秘密ですか?」と尋ねます。 これらは実際の FI チューニング周波数であり、この周波数まで、これらのヘッドは定格入力電力における中間周波数の圧力に匹敵する音圧を提供できます。 さらに、すべてが簡単です。 1. ヘッドの固有の共振周波数が Ffi min 以上で、品質係数 Qts=0,3...0,5 である場合は、よく知られた方法 [3] に従って FI を使用してケースを計算してください。 ]。 その結果、追加の PA 補正を適用することなく、フラットな周波数応答を備えた最適なスピーカーが得られます。 2. ヘッドが Ffi min 以上の独自の共振周波数と品質係数 Qts=0,6...1,5 を持っている場合、周波数 Ffi min に調整された FI で許容可能な音量のスピーカーを作成する可能性があります。 この場合、スピーカーの平坦な周波数応答は、PA の周波数応答の適切な補正 (Linkwitz 補正器 - 以下を参照) を使用することによってのみ得られます。 3. ヘッド自体の共振周波数 Fp < 0,85 * Ffi min がある場合は、スピーカーに同じタイプのヘッドを 1 つ以上取り付けることを検討し、オプション 2 または XNUMX に従うか、このタイプの使用を完全に放棄することができます。スピーカーの低周波セクションのヘッドの数。 低周波ヘッドを「強制的に」100% で動作させる他の方法は、ケース内に低周波ヘッドを配置し、FI ポート (ポート) を介して放射する 1 または 4 ボリュームのスピーカーを構築することです。 このようなACを家庭で計算するのは非常に困難です。 位相反転器の設計について少し説明します。 管状 FI の標準設計は、次の条件を満たさなければなりません。パイプ材料に剛性と共鳴倍音が存在しないこと、FI の穴 (パイプ) の直径は、管状 FI の直径の 5/6 以上を選択する必要があります。低周波ヘッドコーン。 FI はダイナミック ヘッドと同様に音の振動の発生源であるため、FI パイプは追加の倍音を生成すべきではありません。 PHI パイプの壁を鉛筆で軽くたたきます。 「鳴る」場合は、FIパイプの外面をゴム、リノリウムでXNUMX層に接着するか、石膏、絶縁テープ（粘着テープではない）でXNUMX〜XNUMX層に巻きます。 スピーカーのフロント パネルにある FI ホールは、低域ヘッドの端から 10 ～ 15 cm 以内に配置する必要があります。 原則として、FI 出力はスピーカー キャビネットの任意の側面または背面に配置できます。 スピーカーが家具セクションの間のスペース、または側面または背面からの放射を制限する壁またはその他のオブジェクトの近くに設置されている場合にのみ、FI ホールをフロント パネルに配置する必要があります。 FI パイプの長さを計算するときは、パイプの内縁が AU ケースの反対側の壁の内面から少なくともその直径の距離にある必要があると想定されます。 この条件が満たされない場合は、より小さい直径の FI が再計算されます。 FI 0,71 個の代わりに、計算された XNUMX 個の AI の内径 XNUMX の XNUMX 個を使用できます。 パイプの端を丸くするのも便利です。 スピーカーキャビネットに吸音材を充填します。FIエリアを除き、15 g /リットルを超えないようにしてください。 スピーカーの音質に影響を与えるもう 100 つの種類の歪みは、音波の回折損失です。 このタイプの歪みは 800 ～ 6 Hz の周波数領域で発生し、特定の周波数以下でスピーカーによって生成される音圧が徐々に低下します。 このタイプの歪みはよく知られているという事実にもかかわらず、アマチュア無線関連の文献におけるその説明は、明らかに外国の記事をロシア語に最初に翻訳した際に誤って記載されていました。 このタイプの歪みは、「さまざまな形式のスピーカー キャビネットの周波数応答の歪み」として説明されています [2]。 ただし、スピーカーを「壁の中に」配置する場合、キャビネットのどのような形状であっても回折歪みは小さくなる可能性があります。 実際、スピーカーの壁の内面に吸音材を貼り付けると、スピーカーの内面をほぼ球面にすることができます。 このような AU の AX の動作は原理的に変わりますか? いいえ。 ポイントはこれです。 低周波数では、スピーカーから発せられる波長はスピーカー自体の物理的寸法よりもはるかに大きいため、音波はスピーカーのハウジングの周りを伝わります。 空間XNUMXpi(周囲)に放射されます。 高周波では、放射される波長がスピーカーのフロントパネルのサイズよりも小さいため、放射は前方、つまり前方にのみ可能です。 ハーフスペースへ[4]。 したがって、スピーカーに一定の電力が供給され、ダイナミック ヘッドの水平方向の AH (200 ～ 500 Hz の領域では、まれに低周波ヘッドに異常が見られます) を使用すると、特定の周波数から開始し、放射軸に沿ったシステムの AH は +6 dB のレベルまで増加します。 AC の最も滑らかな動作は、AC の設計に鋭い外部エッジがない場合に観察されます (図 5)。 標準的なハウジングの場合、回折歪みの AX には極小値と極大値がありますが、周波数が増加すると、放射軸に沿った AU の反動は依然として 2 倍に増加します (図 b)。 スピーカー出力が（理想的に）3 dB 増加する平均周波数 (Hz) は、次の経験式を使用して Hz 単位で計算できます: Fd=115/W、ここで、W はメートル単位のスピーカーのフロント パネル幅です。 +6 dB の回折損失による歪み量は、スピーカーをリビングルームではない自由空間に設置した場合にのみ発生します。 スピーカーを包み込むような低周波の音波は、通常スピーカーが設置されている壁にある程度反射してリスナーに到達します。 したがって、実際に測定された損失値は 3 ～ 4 dB です。 回折歪みの存在は、メーカーが提供する産業用スピーカーの音響特性によって確認できます (図 7-9)。
プリアンプとパワーアンプの間のサウンド再生パスに最も単純な補正チェーン R4C4R5 を含めることで、これらの AX 歪みを補正するのは非常に簡単です (図 10)。 抵抗の比 R4=R5/2 (補正値は約 3,5 dB) とその定格 (kOhm) を選択したら、次の式を使用して静電容量 C4 をマイクロファラッドで決定します: C4=130/(R5*Fd)。
計算例： 1. スピーカー前面パネル幅: 25 cm 2. 周波数 Fd= 115/0,25=460 Hz を決定します。 3. R5=4,7 kΩ、R4=4,7/2=2,4 kΩ を選択します。 4. С4=130/(4,7 *460)=0,062 µF (62 nF) 覚えていないだけです。 このような修正を一部の話者に適用すると、後者は「つぶやき」始める可能性があります。 これはごく普通のことです。 一般的な低周波ヘッド上に構築されたほとんどの小音量スピーカーの結果として得られる品質係数は、明らかに 0,71 よりも高くなります。 高品質サウンド再生のファンなら誰でも、高さ 0,4 ～ 0,7 メートルのスタンドにスピーカーを設置する場合、特に壁から 0,3 ～ 0,6 メートル離す場合、スピーカーの出力レベルが顕著に低下することに気づくでしょう。ウーファー。 この場合、トーンコントロールを使って直感的に低周波数の信号レベルを +3 ... + 5 dB 上げてみると、何が観察されますか? そうです、より「真実の」音、そしておそらく「つぶやき」です。 この場合の低周波アンプのトーンコントロールは音波の回折による歪みのみを低減します。 ところで、このように部屋の長い壁に沿ってスピーカーを配置するのは、スピーカーの周波数応答に対する室内音響の影響を最小限に抑えるという点で最も最適です。
ここで、図 7 ～ 9 に示す AX スピーカーを想像してください。これらの「家庭用」スピーカーの設計者がパッシブ フィルターを使用してこの種の歪みを補償した場合を考えてください。 AS「コルベット」と「ベガ」は「つぶやく」でしょうが、「エストニア」はしません。 ちなみに、最初のものは密閉ケースで作られた「エストニア」と「ベガ」で、AIは40〜45 Hzに調整されています。 これらのスピーカーの AH を分析すると、次のことがわかります。 15AC-111 "Vega" - AU で使用される低周波ヘッドの高い品質係数により、AX は 80 ～ 90 Hz の周波数で 2 倍上昇します。 3 dB (スピーカーの品質係数は 1,3)。 いずれの場合も、「ブツブツ」が観察され、アクティブ フィルターによる AH の補正が必要です。 40 Hz に調整された AI の使用は最適 (35 Hz) に近いですが、AH を補正するためではなく、ウーファーの最大音響パワーを提供するというまったく別の目的に使用する必要があります。 • 35AC-021 "エストニア" - ほぼ最も均一な AH ですが、AI を 45 Hz の周波数に設定すると、ベースヘッドの潜在能力を最大限に活用できません。 ケースの体積を 15 ～ 20% 増やし、AI チューニング周波数を 21 ～ 27 Hz に下げると有益です。 75AC-001 "コルベット" - 180 Hz の周波数では 3 dB の低下はありませんが、90 ～ 95 Hz の周波数では 3 dB の上昇があり、結果として得られるスピーカーの品質係数 (1,3 に相当) によって引き起こされます。ケースの体積が小さいため、-1,4。 低周波におけるスピーカーの音響パワーは、高品質の低周波ヘッド 100GDN-3 によってのみ提供されます。 AI および AH コレクターを使用することをお勧めします。 したがって、スピーカーの結果の品質係数が 1,1 ... 2 である場合、つまり、 AX AU では、1 ～ 6 Hz の領域で +60 ～ 110 dB の上昇があり (「ブツブツ」の明らかな兆候)、AU の音量は同等の音量より少なくとも 2 ～ 3 分の 10 です。つまり、リンクウィッツ変換回路に従ってアクティブ フィルターに AX 補正を適用することが理にかなっています。回路の例を図に示します。 4（R4C5RXNUMXを除く）。
AX 補正と同時に、この回路は共振周波数以下の領域で信号位相の局所補正を行い、スピーカーの位相歪みを低減します。 補正器の AH と PFC を図に示します。 11と図。 12. 特性は、容積 32 リットルのスピーカーの品質係数について計算され、1,8 Hz の周波数で 98 に相当します。これにより、500 ～ 32 Hz (-3 dB) の音圧に関する水平音響特性が得られます。結果の品質係数は 0,71 になります (ウーファー ヘッド 6GD-2、Qts=0,62、Fр=31 Hz)。 コレクタの AX は、密閉スピーカーの AX の同様の低下を補償するために、低周波数領域でオクターブあたり 12 dB 増加します。 ただし、これらの周波数においてのみ、閉じた AS の過負荷容量は低くなります。 したがって、周波数 Ffi min に調整された AI を備えた AU に対してこのような AH 補正を使用するのが最適です。 完成した（または建設中の）原子力発電所についてこれを判断するのは非常に簡単です。 まず、フェーズインバーターの開口部を密閉して密閉し、密閉されたスピーカーキャビネット内の低周波ヘッドの抵抗モジュールを測定します。 抵抗係数の最大値によって、スピーカー キャビネット内の低域ヘッド Fs の共振周波数が決まります。 次に、AI の穴を開けて、再び頭部の抵抗モジュールを測定します。 AI Ff の共振周波数は、抵抗係数の最小値によって決定されます。 通常、検出された最小値の上下の周波数では、ヘッドのインピーダンス係数に顕著なピークがあります。 Ff が Fs 以上の場合、いずれにしても AI AS は正しく構成されていません。 Ff が Ffi min よりも高い場合は、Ff の目的の減少の XNUMX 乗に比例して AI パイプの長さを増やし、AI を周波数 Ffi min に調整します。 計算された長さのAIパイプがAUケースに物理的に設置できない場合は、より小さい直径のパイプが使用されます。 AUに既存のものと同様の別のAIを搭載すると、AIのチューニング頻度が下がるという意見があります。 この意見は間違っています。 実際、AI 調整周波数は sqrt2 倍に増加し、同時に AI 内部の空気速度が減少します。これは場合によっては役に立ちます (さらに、パイプの直径が小さいほど剛性が高くなります)。 つまり、同一の MT を 2 台設置することは、内径がペアの一方の MT の管径の sqrtXNUMX 倍で、同じ長さの MT を XNUMX 台使用することに相当します。 次に、周波数 Ffi min に調整された AI を使用して、AU の周波数 Fs でのウーファーの結果の品質係数を決定する必要があります。 家庭では、音圧によるスピーカーの周波数応答の直接測定によってこれを行うことはほとんど不可能です。 専用のソフトウェアを使用して PC 上で計算して AC 値を取得する方がはるかに簡単で正確です。 ただし、数学的モデリングのどの方法にも、特定のダイナミック ヘッドの最大 10 ～ 30 個の既知のパラメーターが含まれており、これも家庭で測定するのが困難です。 私は、スピーカーの品質係数を約 10 ～ 15% の精度で決定する非常に簡単な方法を提案します。これには、さらに、エレクトレット マイク (IEC-3) と、10 ～ 10000 のフラットな周波数応答を備えたプリアンプが必要になります。ヘルツ。 FI AS 穴 (存在する場合) を再度閉じて密閉します。 その後、マイクを低周波ヘッドのディフューザーから 2 ～ 5 mm のすぐ近く、ディフューザーの中心から半径の 2/3 の距離に配置します。 AC 電圧計がマイクアンプの出力に接続され、AF ジェネレーターからの信号が (フラットな周波数応答で PA を介して) ヘッドに供給されます。 ヘッドに供給される電力は 0,1 ～ 0,5 W を超えてはなりません。 ジェネレーターの周波数を 500 Hz から 20 Hz に変更することで、スピーカーの周波数応答が構築されます。 彼らは、Fs 領域に「こぶ」が存在し、この周波数より 12 dB/オクターブ下の周波数応答の傾きが存在することを確信しています。 Fs に近い、または Fs をわずかに上回る周波数での最大出力電圧と、500 Hz の周波数での出力電圧の比を求めます。 結果の値は二乗されます。 結果は、FI を備えたスピーカーの品質係数の値と等しくなります。 この段階でウーファーの品質係数を下げる方法 (PAS、PA の負の出力インピーダンスなど) の支持者は、密閉型スピーカーの場合の吸音材の量 (PAS 設計、Rout PA) を選択できます。値) を使用して、品質係数の目的の値を取得します。 15 ～ 23 g / リットル [7] を超えない大量の吸音材を使用する場合、FI と FI の間にワイヤーフレームを使用して 3 ～ 5 リットルの空きスペースを「整理」することが望ましい低域ヘッド。 特定のスピーカー キャビネットに設置された低周波ドライバー (既知の測定パラメーターを使用) の品質係数を計算または決定できる人にとっては、既存の標準的な方法が推奨されます。 閉じた AS (Fs) でのヘッドの品質係数と共振周波数の測定結果は、FI が周波数 Fphi min に調整されている場合にのみ、補正器の定格 (図 10) を選択するために使用できます。周波数 Fs の少なくとも 2 倍低い。 RC 修正段階の評価を決定します。 オペアンプは 157UD2 を推奨します (ステレオバージョンのコレクタの場合、オペアンプ補正回路はユニティゲイン用です)。 補正器の要素の計算はかなり複雑であるため、スピーカーの品質係数と周波数Fs = 1 Hzのさまざまな値に対するRC値のコンピューター計算の結果を表80に示します。 周波数 Fs の他の値の場合、コンデンサの静電容量定格は次の式に従って単純に再計算されます: C1'= 80 C1/P'z。
同様に、コンデンサ C2 と C3 の静電容量が再計算されます。 コンデンサの静電容量を変更しないで、同じ方法で抵抗 V1 ～ VZ を再計算できます。 唯一の制限は、抵抗器 B2 の抵抗値が 2 kΩ 未満であってはいけないことです。 高周波におけるオペアンプの主な負荷です。 補正器が PA の前 (音色ブロックの前) にオンになっている場合、音圧に関するシステムの実際の周波数応答は、より低い動作周波数に対して ± 2 dB の許容差で水平になります (表に示されています)。から Fphi min < F (-ZdB))、スピーカーの等価品質係数は 0,71、1 です。 RC 定格は 1,6% の精度で選択する必要があります。 AC 値が 4 以上 (表 5 の 6-7-1-30 行) の場合、補正器は 20-13 Hz (16-20-24-XNUMX dB) の周波数で周波数応答が大幅に増加します。 。 補正器の出力から取得した実際の信号による MIND と AS の明らかな過負荷を防ぐために、MIND の入力でカットオフ周波数が 30 ～ 35 Hz の一次ハイパス フィルターを使用することをお勧めします (またはトーンブロック）。 これは、PA の入力にコンデンサを交換 (または取り付け) することで実行できます。コンデンサの静電容量は nF 単位で、式 5000 / Vin. を使用して計算されます。 - PA (またはトーンブロック) の入力インピーダンス、kOhm。 示された 3 つの方法で周波数応答が補正されたスピーカーの音は、あなたを喜ばせるだけでなく、驚かせるでしょう。 最終的には、低音域で音の色付けが完全になくなったことを感じるでしょう。「ブツブツ」という音自体はなくなります。 アンプのベーストーンコントロールが最終的に本来のとおりに効果的に機能するようになります。 低音域のトーンコントロールの深さは± 5 ～ XNUMX dB あれば十分です。 スピーカーのより低い動作周波数での音圧リターンは、適用された低周波ダイナミック ヘッドで可能な最大値になります。
ヘッドとスピーカーの特性のモデリングと直接測定 (計算結果を確認するため) は、校正済みサウンド カード (周波数応答 15 ～ 17000 Hz ±0,2 dB) を備えた Intel Pentium III クラスのマルチメディア PC を使用して実行されました。 JBL、Blaupunkt、Peerless のプログラムのデモ版 (信号発生器エミュレーター、ホワイト ノイズ周波数応答メーター、1/2 ～ 1/12 オクターブ ピンク ノイズ スペクトラム アナライザー、密閉スピーカーのパラメーターを計算するプログラム、 (FI 付きスピーカーなど) ソフトウェア設定により、周波数分解能が 0,3 Hz 未満に設定されます。 さらに、60 ～ 10 Hz の範囲でわずかな歪みがある PA 40000 W と、30 ～ 15000 Hz ±1,0 dB の範囲で既知の周波数応答を持つエレクトレット マイク (プリアンプ付き) を使用しました。 結論の正しさは次のように実験的に検証されました。 「その機会に」密閉型スピーカー「Bifrons」を入手（ハンガリー、ブダペスト、工場「BEA6」、1975年以降、容積36リットル、綿毛12g/リットルを充填した無垢材製の多層ボディ、9（！）ブロードバンド） BEA6 HX-125-8 タイプのヘッド (それぞれ公称電力 12 W、共振周波数 68 ～ 71 Hz、Qts = 1,02 ... 1,08) は、クラシック音楽、ジャズを完璧に再現します。 ロックや現代の電子音楽を聴くようになるとすぐに、スピーカーはすぐにその位置を「失い」ました（これは定格電力108 W、感度88 dB / W * mの場合です）。 HX-125-8 ヘッドのパラメータを測定し、PC でスピーカーをモデリングすると、工場設計のすべての欠点が明らかになりました。 閉じた設計では、これらのスピーカーは、10MAS-1が60 Hzの周波数で発生するパワーを実際に出すことさえできませんでした（周波数応答は110 Hzから低下し始めました）。 9 つのスピーカーの 38 つを XNUMX Hz に調整された FI (写真参照) に交換すると、驚くべき結果が得られました。 スピーカーが鳴った。 スピーカーの音の性質の変化として、変更の前後でスピーカーの周波数応答を測定した結果を比較することはそれほど重要ではありません（周波数応答は実際には変更されていません-それらは「雑食性」になっています"。 室内オーケストラや合唱団の録音でも、今までにない軽やかさ、深み、透明感が現れました。 さらに、35 ～ 200 Hz の領域でのシステムの周波数応答は、PA 入力でオンにされるアクティブ フィルターによって修正されました。 周波数応答の補正と、最も重要な位相応答のおかげで、スピーカーは非常に忠実に低音域を再現し始めました。 スピーカーの音を表現する際に、「正確さ」「弾力性」「パワー」「エモーショナル」などの形容詞を使用できるようになりました。 たとえば、ピンク・フロイドのアルバム「ザ・ウォール」でヘリコプターが入ってくる音を再生すると、部屋のすべてが振動し始めました。 これは、10 Hz からの周波数で正直な 40 ワットによって「作成」されました。 これらの改善の後、スピーカーはホームシアターシステムで価値のある「主導的な」位置を占めました（私を信じてください、サブウーファーは無関係になりました）. 警告！ PA の最大出力がスピーカーの低域ヘッドの定格出力の 1 倍以上を超える場合は、次の式を使用して計算できる電流用のヒューズでスピーカーを過負荷から保護することをお勧めします。ヘッド、 Rg - 直流に対するヘッド抵抗。 出版物: cxem.net
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