Одесский вариант «Английского звука», или по следам «Фильтров…».
Очередной
удачный случай практического применения метода расчёта и настройки фильтров
в акустических системах
Были мы однажды в одной зарубежной стране, в которой, как сказал Поэт
и изобретатель мелкоскопа, ружья кирпичом не чистют. На экскурсии. По мануфактурам
тамошних (а не новосибирских) звуковых дел мастеров. И дёрнул нас нечистый
дать пару-тройку технических советов некоторым членам тамошнего профсоюза
Мотальщиков и Мотальщиц Катушек Индуктивности ихних колонок «Tannoy». Но, слава Богу, не выдали всех
одесско-арнаутских секретов! Однако, рассказанного хватило для того, чтобы
благовоспитанные потомки британских аристократов (?) (они же – паразиты на
теле англицкого индуктивного пролетарьята) всучили нам в подарок два одинаковых
электроакустических объекта из бумажных волокон и пластмассы под названием
«Tannoy – P20». Это такие двухместные скворешни.
Как мы ни противились и как мы не сопротивлялись. Ещё хотели акустического
кабеля на торс каждому накрутить, чтоб на англицкой таможне не заметили. Но
пронесло – не намотали. А спасло то, что у нас с собой был кусочек старинного
телевизионного РК75 в извёсточке (при выезде с Украины в туманный Альбион
у соседа по лестничной площадке срезали: не пропадать же добру, и декларацию
заполнили: «провод из чистого золота – 2 (два) м (метра)»). Послушав наш коаксиал,
потомки аристократов враз перестали предлагать нам всякие нетрадиционные глупости.
Припёрли мы это чудо («Tannoy
– P20») домой. Включили, как водится.
Не впечатлило. Решили передарить (избавиться) их безвозмездно одному «безлошадному»
знакомому. На безрыбье… Правда, Гриша?Я-я? Натюрлих?
Прошли годы (два-три)… Знакомый наш подрос. Сделали мы ему взамен его
«Кенвуда» нормальный усилитель. Из электровакуумных пентодов и тетродов исключительно
в триодном включении и без обратных связей, опять же, как водится. Тут-то
хвалёные зарубежные мотальщики конденсаторов да их работодатели из «Интеллиджент
Сервис» и «Би Два» и осрамились при всём честном парламенте. Звука не было.
В обеих палатах или скворешнях.
Товарищ наш, как особа особо приближённая к Лаболатории решил: в оригинальных
фильтрах чой-то не так. С чего он взял, непонятно. Эти же фильтры на компьютерах
в безэховых камерах оптимизированы! Но наш взращённый в советском дошкольном
учреждении товарищ раскурочил всё напрочь в познавательных целях. А собрать
назад не может. «А-а-а!» - видимо сказали английские парламентёры.
На следующий день, потупив взор и прижав уши, пришёл он к нам за генератором
НЧ сигналов и статьёй про фильтры. Мы конечно всё сразу поняли, но виду не
подали. Статью дали. Генератор тоже. Г3-33. Дали и мост постоянного тока,
ММВ. Чтоб измерил сопротивления головок (динамиков). Ещё через день он явился
с листком бумаги в руках и заявил: буду делать новые фильтры. Каракули на
листке изучили. Решили ничего там не менять.
А ещё через день он принёс в коробке из-под контрабандной лакированной
обуви свои динамики от дарёных колонок (тех самых) и попросил, сглотнув слезу,
помочь ему в его английской беде (не путать с бидэ). И тогда за стеной тихо
заиграла музыка. Это была «Лав стори». Та-ра-та-ра та-ра-та-ра та-ра-ра-рам…
«Не печалься, не кручинься, - задумчиво произнесли мы хором – ступай себе
с миром, поспи там, на рояле». И пошёл наш зайчик, тяжело вздохнув, смотреть
свои беспокойные сны о своём акустическом танноевском бессилии.Нравится – не нравится, а дарёному «Танною» в фильтры не смотрят. Сам
виноват.
Не дожидаясь темноты, мы (лаборанты) в ослепительных оранжевых лучах
заката включили наши замечательные плиборы. Чтоб прогрелись. Минут сорок.
Из приборов были использованы: генератор Г3-33, ламповый вольтметр «Грюндиг
RV-55», измеритель иммитанса
Е7-14 и спектроанализатор СК4-56. А пока грелась измерительная часть, мы занялись
подготовкой части материальной. На свет из пыльных закромов были вытащены
и продуты сжатым воздухом: конденсаторы К73-16 различных номиналов, коробка
с проволочными резисторами С5-16, моток медного эмалированного провода диаметром
2,5мм и один трансформатор ТС-80. Мы уже знали, как «это» будет. И за стеной
теперь гремел победный марш из оперы «Кармен». Помните, там: «Тореадор, смелее
в бой!…Та-ра-та-та…». От трансформатора были оставлены лишь рожки да ножки,
т.е. знаменитые «копыта» - половинки витого магнитопровода. По указанным на
коробке из-под обуви частотам раздела (они на порядок отличаются (*), если
в килогерцах, от номинального обувного типоразмерного ряда) и сопротивлениям
катушек громкоговорителей (которые для удовлетворения требования (*) в килоомы
переводить не надо!), что определил фантастически точно сам хозяин, мы рассчитали
номиналы элементов фильтров и добавочных сопротивлений.
Измеренные на
постоянном токе сопротивления звуковых катушек головок составили: для излучателей
«нижнего регистра» - 4,12 Ом и 4,27 Ом; для излучателей «верхнего регистра»
- 3,44 Ом и 3,70 Ом.
Было принято решение
приводить сопротивления всех излучателей к 4,12 Ом. Реализация «приведения»
выглядит так. Для «басовика» с сопротивлением 4,27 Ом величина сопротивления
добавочного резистора, включенного параллельно звуковой катушке, составила
117 Ом. А для пары «пищалок» величина сопротивленияпоследовательно включенных со звуковыми катушками резисторов составила
0,68 Ом и 0,42 Ом соответственно.
Частоту «раздела»
хозяин АС определил в 4,2 кГц. Мы на всякий случай решили кой-чего тут проверить.
Но акустические эксперименты проводить не стали. Сняли лишь Z-метровую характеристику излучателей,
используя при этом вышеупомянутый спектроанализатор в режиме измерения частотных
характеристик четырёхполюсников. «Басовик» ничего неожиданного не преподнёс.
Зато резонансные «горбы» у «пищалок» оказались несколько выше 2 кГц. Исходя
из этих данных, мы решили выбранную владельцем АС частоту раздела не менять
потому, что фильтрация сигнала оставит эти «горбы» вне пределов рабочего диапазона
«пищалок».
Расчёт значения
ёмкости конденсатора фильтра для излучателей «верхнего регистра» при активном
сопротивлении катушки ГГ 4,12 Ом и частоте «раздела» 4,2 кГц дал величину
в 9,20 мкФ. Порывшись в имеющихся у нас запасах, мы обнаружили, что можем
составить пару батарей конденсаторов (для двух каналов) в 9,29 мкФ (по результатам
замеров). В каждой - два конденсатора из «номинальной группы» 4,7 мкФ х 100
В (К73-16). Поэтому частоту «раздела» мы несколько «подвинули». Получилось
4,16 кГц. Потом, исходя уже из этого значения частоты «раздела», рассчитали
значение индуктивности для фильтра громкоговорителя «нижнего регистра». Получилось
158 мкГн. Плотно обернув половинки магнитопровода от ТС-80 электротехническим
картоном (чтобы не прорезать изоляцию провода острым краем сердечника), намотали
пробную обмотку.Хватило 28 витков.
Намотав «настоящую обмотку», измерили её электрические параметры: индуктивность
составила 157 мкГн, сопротивление постоянному току – 0,02 Ом. Т.к. сопротивление
получившейся катушки составило менее 1% от сопротивления звуковойкатушки излучателя, подгоночные сопротивления в «нижнем регистре» остаются
без изменений. Собрали «на столе» электрический макет будущей пары АС, используя
штатные громкоговорители и НАШИ элементы фильтров. С помощью спектроанализатора
сняли Z-метровую характеристику.
Стало ясно: нужно делать компенсацию реактивности. Хотя бы простейшей цепью
имени Цобеля. Поскольку величины резисторов для двух цепей Цобеля уже известны
(4,12 Ом и 4,27 Ом), нам оставалось лишь подобрать к ним значения ёмкостей
конденсаторов. С помощью того же спектроанализатора в том же режиме снятия
Z-метровой характеристики.
Получилось: две практически одинаковые ёмкости (разница менее одного процента!)
по 7,0 мкФ. Из имеющихся конденсаторов с типономиналом 6,8 мкФ выбрали подходящие
(у нас же Е7-14!), скрипя зубами от удовольствия. Товарищ наш тем временем
проснулся (от скрипа), встрепенулся и захлопотал. На что (на рояльную табуретку)
ему было сурово указано нашим твёрдым лабораторным взором. Получившиеся материальные
реализации (две пары резисторов и конденсаторов) компенсирующих двухполюсников
закрепили прямо на магнитных системах громкоговорителей с помощью силиконового
термоклея и мастики «Герлен». Выводы резисторов и конденсаторов припаяли непосредственно
к клеммам динамиков. Заставили владельца колонок, заскучавшего было у рояля
на ноте «фа» первой октавы, вымазать той же мастикой «корзины» обоих низкочастотных
излучателей. Чтобы не звенело и не скучало.
На всё про всё ушло часа три. Троллейбусы
ещё ходили.
Вручили товарищу весь этот электротехнический
беспредел, но уже в двух (одинаковых) обувных коробках с надписями «Сено»
и «Солома». И сказали: «Смирно! Зайчик, быстро всё паять согласно Уставу,
бегом!»
Прошла ночь и странное адреналиновое утро.
А к середине дня на горизонте появился сильно
возбуждённый товарищ увитый сине-зелёными эльфами. Он что-то сбивчиво говорил,
разводя руками на манер рыбаков. Эльфов разгонял? Мы поняли: всё, получилось!
Потому, что из карманов заячьих брюк торчало то, что было раньше фильтрами
от английских кутюрье. Причём, правый фильтр торчал из левого карамана, а
левый – из правого. Или мы путаем? И что мы увидели на эфемерном английском
гетинаксе? Так называемые «фильтры первого и третьего порядка», отягощённые
непонятными, может быть амплитудными, цепями и электролитическими неполярными
и неприятными конденсаторами. Схема же оригинальных фильтров такова:
Как видите, «порядок» фильтров НЧ секции
определить затруднительно. Может 1uF8+4R7 – цепь Цобеля для катушки
L2? Между прочим, L2 намотана на монолитной железной
болванке, маленько поржавленой. Наверное, токи Фуко тоже участвуют в фильтрации.
Внешний вид не лучше (93ммх70мм):
Наша же схемная мутация выглядит так:
«Компенсацию Цобеля» на ВЧ решили не применять.
Завершая техническую
часть повествования, отметим, что для реализации всех измерений совсем необязательно
обладать такими нечасто встречающимися в радиолюбительской лаболатории плиборами
как спектроанализатори измеритель
иммитанса. Они, конечно, здорово облегчают и ускоряют процессы настройки и
измерений. Но можно обойтись и более простыми измерительными средствами. А
именно: генератор ЗЧ, вольтметр переменного тока и омметр. Требования к этим
приборам и методики измерений описаны в «Фильтрах..», размещённых здесь же
-http://www.sky.od.ua/~eugeny/doc.html
.
В данном практическом
случае мы использовали упрощённую процедуру компенсации реактивности импеданса
излучателей. А также показали, что при таком упрощении необходимо проверять
и по возможности избегать попадания в рабочие регистры «главных» резонансов
подвижных систем излучателей. Обычно динамики «нижнего регистра» проектируются
с учётом такого «попадания», а «верхних регистров» - нет! Однако, в двух случаях
из трёх можно, применяя «полную компенсацию» для «верхнего регистра», отодвинуть
«вниз» границу раздела регистров. А это «лучше» для пользователя (эксперта)
в акустическом-волновом смысле: меньше всяких интерференций.
А теперь – о главном, о звучании!
Не дождавшись от нашего товарища внятных объяснений (кататоническое
возбуждение и эльфы), я (Евгений) решил посетить его. Ну, и «систему» тоже.
Включили систему. Эльфы успокоились. А сами, пока она, система, «грелась»,
попили чайку. На кухне, как водится. Без эльфов и переходных термодинамических
процессов. Затем, несколько волнуясь, вернулись в святая святых – комнату
прослушивания…
Нажали «Play».
И тут что-то произошло. (Теперь пишу, оглядываясь на предыдущие прослушивания
этой «системы»). Пропала «тухлость», музыканты на огромной сцене вконец распоясались,
некоторые из них норовили пройтись со своими тромбонами и арфами не только
за окном, но и за спиной у нас, ошарашенных зрителей! Стали «слышны»
материалы из которых изготовлены музыкальные инструменты, да и сами инструменты
перестали вязнуть в манной каше. Барабан – это же Страдивари! А не надувная
подушка безопасности от автомобиля великобританского федерального канцлера.
А гитара… это же ГИТАРА, а не строй балалаек волобуевского деревообрабатывающего
завода. В общем, сильно полегчало. Очень сильно.Нужно отдать должное английским трудящимся
и заправилам капиталистического колонкостроения: динамики оказались действительно
парными, т.е. при проверке на возможность согласованной работы в однотипных
и диапазонных парах (см. «Фильтры…») всё оказалось очень и очень хорошо. Конечно,
химический тембр целлулоидных диффузоров остался. Но куда смотрела родная
украинская Таможня и экологи, когда мы ввозили этот источник звукового яда
на девственно чистую Родину?! Однако, мухи - отдельно, котлеты - отдельно.
Эти специфические призвуки материалов, из которых изготовлены динамики, совершенно
не мешают внимать главному – музыке и звучат как бы отдельно, не вмешиваясь
ни в «тембры», ни в «пространство», ни в «студию». Удивительный факт. Дифференциаллиссимо!
И ещё. По результатам клинических испытаний Метода наш учёный
совет в расширенном составе (два с половиной человека) принял решение: рекомендовать
вышеназванный Международной Электротехнической Комиссии к обязательному применению.
Во всемирном масштабе. Особо обратить внимание на применение Метода в сигнализации
на транспорте: локомотивные и судовые гудки. Для лучшей локализации пешеходами
движущихся объектов. Противопоказания: на воздушном транспорте не применять!
При нашей Лаболатории
открыто Бюро по приёму в настройку по рекомендуемому Методу судовых и локомотивных
колокольчиков, склянок, звонков, ревунов, сирен и свистков. Автомобильные
гудки, фа-фа и кукарачи не предлагать. Стоимость услуг уточняется.
Приложение.
Звуковоспроизводящий
тракт:
Проигрыватель
компакт-дисков – PioneerPD-S801. Из оригинальной начинки
остались лишь транспорт и устройство управления и индикации. Корпус – деревянный,
многослойный. Полностью изменены цепи питания. «Внешний» тактовый генератор.
ЦАП – CS4390 с оригинальным решением цепей питания и выходного трансформатора.
Реализован максимально возможный ("там") короткий тракт.
Усилитель.
Двухкаскадный однотактный ламповый (6Ж4 (изд. 1962г, новые)+6П3 (изд. 1950г
и 1952г, б/у), обе в триодном включении). Трансформаторные каскады ("разделительные"
конденсаторы отсутствуют) усиления, батарейное смещение ("катодные"
конденсаторы и резисторы отсутствуют). ООС отсутствует. Внешний блок питания.
Тестируемые
колонки «TannoyP-20»
с переделанными фильтрами.
Кабели к АС - самодельные многожильные (из 24 жил провода МГТФ-0,2мм.кв.),
рандомизированный по направлению включения жил. Межблочники - РК-75 (см.
выше).
Музыкальный материал:
McCoy
Tyner – “Land of giants”. Telarc Jazz/2003. CD-83576
King
Crimson – “Thrak”. Virgin Records (excl. licensed by R.Fripp)/2002. CDVKCX13
Uriah
Heep – “The Magician’s Birthday”. Sanctuary Copyrihgts Ltd/1972(2001). CMTCD173
Frank
Zappa – “Civilisation Phaze III”. Zappa Records/1994. CDDZAP56
Frank
Zappa – “The Best Band You Never Heard In Your Life”. Rykodisk/1991. RCD10653/54
Nusrat
Fateh Ali Khan & Michael Brook – “Night Song”. Real World Records/1995.
CD RW 50
