Sistemas de alto-falantes multibanda. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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As altas exigências impostas aos alto-falantes modernos só podem ser atendidas por sistemas de alto-falantes multidirecionais com dois, três ou mais drivers, cada um dos quais reproduz apenas uma parte correspondente do espectro do sinal de banda larga fornecido ao alto-falante. Dependendo do número de bandas de reprodução, os sistemas acústicos podem ser de duas, três vias, etc. Os mais difundidos na prática amadora são os sistemas acústicos de duas e três vias. Alto-falantes com um grande número de bandas são usados ​​por profissionais.

Os filtros crossover são parte integrante de qualquer sistema de alto-falantes multibanda, garantindo que apenas as frequências do sinal sejam alimentadas em cada cabeçote dinâmico para o qual se destina a ser reproduzido. O número total de filtros é igual ao número de cabeçotes. Dependendo da banda de frequência para a qual o cabeçote se destina a ser reproduzido, existem cabeçotes dinâmicos de baixa, média e alta frequência. As frequências de corte recomendadas para filtros crossover são 500 Hz, 1, 2, 3, 4, 8 kHz.

A escolha dos valores para as frequências de corte da separação de bandas depende das propriedades de frequência das cabeças dinâmicas e dos valores de sua potência nominal. Na fig. 1 mostra as curvas de potência dos cabeçotes de baixa, média e alta frequência dependendo da frequência de corte da separação de banda em relação à potência de um cabeçote de banda larga capaz de reproduzir potência igual à potência de saída do VLF, para o qual o sistema acústico multibanda destina-se a trabalhar em conjunto. A linha tracejada indica a potência da cabeça de alta frequência do sistema de três vias.

Figura.1

Como pode ser visto a partir da fig. 1, em uma alta frequência de separação (2-4 kHz), a potência da cabeça de baixa frequência deve ser igual à da cabeça de banda larga, enquanto a potência da cabeça de alta frequência de um sistema bidirecional e o sistema de três vias de frequência média pode ser de apenas 25 a 15%. Em uma baixa frequência de cruzamento, a potência das cabeças de baixa e média frequência (ou alta) deve ser 82 e 60% da potência da cabeça de banda larga, respectivamente.

Teoricamente, em relação aos programas de som padrão, a potência das cabeças de média e alta frequência poderia ser reduzida em 1,5-2 vezes em comparação com os dados da Fig. 1. Mas isso não deve ser feito, pois é necessário ter uma reserva da potência nominal dos cabeçotes em caso de funcionamento do ULF com sobrecarga ou sua autoexcitação. Se isso não for feito, as cabeças de alta e média frequência podem falhar.

Filtros crossover de XNUMX bandas

Na fig. A Figura 2 mostra diagramas esquemáticos dos filtros de link único (a) e link duplo (b) mais simples e também fornece sua característica de amplitude-frequência para uma mudança de oitava na frequência do sinal (c). Os filtros de link único contêm um capacitor e um indutor cada, proporcionando uma inclinação de atenuação além da frequência de cruzamento de 6 dB/oitava, ou seja, com cada aumento na frequência do sinal duas vezes maior que a frequência de cruzamento, o sinal é atenuado em 6 dB. (4 vezes a potência).

Figura.2

Os filtros de dois estágios contêm dois capacitores e dois indutores de classificações diferentes, conforme mostrado na fig. 2, b. Eles são mais complexos que o link único, mas fornecem o dobro da inclinação da característica de atenuação além da frequência de cruzamento de -12 dB/oitava. A diferença nas características desses filtros pode ser vista na Fig. 2, c.

Dependendo dos valores nominais das resistências das cabeças dinâmicas R, a frequência de separação de banda F, as capacitâncias dos capacitores C e as indutâncias das bobinas L podem ser determinadas pelas fórmulas conhecidas:

onde C é a capacitância do capacitor, F; L-indutância da bobina, H; Frequência de separação da banda F, Hz; R-resistência da bobina de voz da cabeça, Ohm.

Ao calcular os parâmetros dos elementos dos filtros de separação de seção única de acordo com o esquema da fig. 2,a, é conveniente usar os dados do nomograma mostrado na Fig. 3a, que mostra as dependências das indutâncias das bobinas e capacitâncias dos capacitores sobre a frequência de separação das bandas e a resistência das bobinas de voz de cabeças dinâmicas (4, V e 16 Ohm). Se as dimensões da estrutura da bobina e a quantidade de enrolamento são conhecidas, o número de voltas pode ser calculado usando uma fórmula que leva em consideração as dimensões mostradas na Fig. 3b:

onde n é o número de espiras do enrolamento; Z-indutância da bobina, H; d é o diâmetro médio da bobina, cm; largura do b-enrolamento, cm; c é a espessura média do enrolamento, cm.

Os dados da Fig. 3, a, b também podem ser usados ​​no cálculo de filtros de separação com dois links (ver Fig. 2, b). Nesse caso, a capacitância dos capacitores diminui e a indutância aumenta 2 vezes, o que levará a um aumento no número de voltas do enrolamento em 1,4 vezes.

Ao fabricar elementos filtrantes de separação, deve-se ter em mente o seguinte. Os capacitores devem ser não polares, ou seja, não eletrolíticos. Estes podem ser capacitores de papel, metal-papel ou cerâmica. Se não houver capacitor da capacitância necessária, ele poderá ser composto por vários capacitores de capacitância menor, escolhendo seu número para que a capacitância total seja igual ao valor necessário. Recomenda-se o uso de capacitores com variação de capacitância não superior a ±10% do valor nominal.

Figura.3

O enrolamento dos indutores deve ser realizado com o fio mais grosso possível da marca PEV-2, para que a perda ativa de potência do sinal nos filtros de separação seja mínima. Em média, o enrolamento é realizado com um fio com diâmetro de 0,5 a 1 mm, e quanto maior a potência de entrada, mais grosso deve ser o fio. Esta é uma grande desvantagem dos sistemas acústicos multibanda - em filtros crossover volumosos, de 10 a 25% da potência fornecida ao alto-falante é perdida. A este respeito, os sistemas eletroacústicos com ULF multibanda têm vantagens claras.

Filtro de banda dupla para... cabeça única

Que o leitor não pense que foi feito um erro de digitação. Está tudo correto. Este é um filtro ajustável projetado para enfatizar as frequências baixas e altas em um alto-falante contendo apenas uma cabeça dinâmica.

Figura.4

Seu diagrama de circuito é mostrado na Fig. 4,a, característica amplitude-frequência - na Fig. 4b. Usando o resistor variável R1, você pode ajustar a atenuação do sinal em uma frequência média de cerca de 1 kHz a um nível de -16 dB em relação às frequências de 0,1 e 10 kHz. O princípio de funcionamento do filtro é baseado na utilização de um circuito ressonante em série composto por um indutor L1 de 1 mH e dois capacitores eletrolíticos C1 e C2 conectados em série de 50 μF cada. A conexão back-to-back de capacitores permite que você use dois capacitores eletrolíticos como um não polar. Um resistor variável desvia o circuito ressonante, afetando assim a resposta amplitude-frequência do filtro como um todo.

Um filtro ajustável conectado entre um alto-falante com um único cabeçote de banda larga Gr1 com impedância de 8 ohms e ULF contribui para uma melhoria significativa na qualidade do som do alto-falante quando operando em um nível baixo de potência de entrada. O filtro, por assim dizer, leva em conta a característica fisiológica do ouvido humano para reduzir sua sensibilidade nas frequências baixas e altas em relação às médias à medida que o volume do som diminui. Obviamente, o filtro de acordo com o esquema da Fig. 4, e o mais adequado para dispositivos eletroacústicos simples que não possuem controles eficazes de volume e tom.

Filtros crossover de três bandas

O diagrama esquemático do filtro crossover de duas seções de três bandas mais simples e sua característica de amplitude-frequência são mostrados na fig. 5, a e b. As frequências de cruzamento são respectivamente 750 Hz (entre o inferior e o médio) e 7 kHz (entre o meio e o superior). A inclinação das recessões das características de amplitude-frequência fora da largura de banda -12 dB / outubro. Dependendo da escolha das capacidades do capacitor e das indutâncias da bobina, o filtro pode trabalhar com cabeças de baixa, média e alta frequência com resistência de bobina de voz de 4, 8 e 16 ohms. Neste caso, somente cabeçotes com a mesma resistência podem ser usados ​​em uma instalação.

Figura.5

Na fabricação de um filtro crossover de três bandas de acordo com o esquema da Fig. 5, e os dados sobre indutores e capacitores são retirados da Tabela. 1. Ao selecionar capacitores e fabricar bobinas, deve-se orientar-se pelas recomendações dadas na descrição dos filtros crossover de duas bandas, e também utilizar o nomograma e o desenho mostrados na fig. 3, a, b.

Como mostra a prática de rádio amador, o uso de sistemas de alto-falantes de duas e três vias equipados com os filtros de crossover mais simples melhora significativamente a qualidade do som em comparação com alto-falantes que usam apenas um cabeçote de banda larga. Ao mesmo tempo, o uso máximo dos recursos dos sistemas multibanda requer um design acústico especial das cabeças e a correção de suas características.

Tabela 1

Literatura

1. V. Vasiliev. Projetos de rádio amador estrangeiros. M.Rádio e comunicação. 1982

Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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