Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Здравствуйте!

Вы находитесь на сайте магазина АвтоМедиаАрт.

Мы рады вас видеть и готовы вам предложить качественную автомобильную электронику по привлекательной цене.

 

 

 

Выбор акустики в автомобиль

 

СИЛОВАЯ ПРОВОДКА

 

СИГНАЛЬНЫЕ ЦЕПИ И ПОМЕХИ

 

ТИПЫ АКУСТИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОЛОВОК

 

ПОДКЛЮЧЕНИЕ АС К МАГНИТОЛЕ

 

Большинство создателей автомобильных аудиосистем убеждены, что без мощного усилителя и дорогой АС высокое качество звуковоспроизведения недостижимо. По-своему они правы. Но при грамотном подходе к выбору, размещению и подключению динамических головок хорошего результата можно добиться и со встроенными усилителями магнитолы, используя относительно недорогие головки. Причем вполне возможно добиться достаточно большой громкости. Так, в машине автора этих строк звуковое давление 117 дБ было достигнуто за счет суммарной мощности около 60 Вт. что, как известно, меньше максимальной мощности современных магнитол (80...160 Вт).
      Предлагаемые в статье решения представляют наибольший интерес для начинающих любителей автозвука, поскольку не требуют серьезных затрат времени и средств. Все рекомендации, кроме особо оговоренных случаев, касаются магнитол с четырехка-нальными усилителями мощности. Устаревшие модели магнитол с двухка-нальным усилителем малой мощности здесь рассматриваться не будут.
      Справедливости ради следует отметить, что некоторые из приводимых рекомендаций имеют смысл только при использовании недорогих моделей магнитол и CD-ресиаеров. Многие современные аппараты имеют в своем составе и перестраиваемые фильтры, и эквалайзеры, и другие полезные устройства. Так. CD-ресивер Pioneer DEH-2000R позволяет включить в тракт тыловых каналов ФНЧ с перестраиваемой от 100 до 250 Гц частотой среза и оснащен параметрическим эквалайзером с регулировкой центральной частоты и добротности для каждой из трех полос.
      Многие автолюбители устанавливают динамические головки в двери и заднюю полку с подключением к магнитоле по штатной схеме "фронт— тыл". Аналогичные аудиосистемы встречаются на машинах, прошедших предпродажную подготовку и на подержанных автомобилях. Акустические недостатки этого варианта АС уже были рассмотрены ранее, однако, поскольку он все еще распространен, предложу метод его улучшения, практически не требующий затрат.
      При установке головок в заднюю полку СЧ и ВЧ составляющие сигнала вызывают чрезмерное смещение звуковой сцены назад. Исправить положение можно, ограничив полосу воспроизведения задних громкоговорителей нижними частотами. Так как в этой роли выступают обычно коакси-альные головки, самый простой способ — отключить "пищалки" (их можно на первых порах использовать при модернизации фронтальной АС). Допустимо также применить в качестве тыловых низкочастотные голоаки. Однако остаточный уровень СЧ и ВЧ составляющих сигнала достаточно велик, поэтому для его снижения необходимо применить ФНЧ с частотой среза в интервале 0.8...1 кГц.
      С другой стороны, у большинства распространенных малогабаритных громкоговорителей, используемых в таких установках для фронтальной АС, низкочастотные составляющие сигнала могут привести к перегрузке и искажениям уже при среднем уровне громкости. Очевидно, что для устранения этого дефекта потребуется ФВЧ. Хорошие результаты обычно получают уже с фильтрами первого порядка с частотой среза около 200 Гц.
      Схема одного канала комбинированного фильтра, реализующего обе эти функции, показана на рис. 14. Конденсаторы С1, С2 — любые оксидные, например, К50-24. Если есть возможность, вместо них лучше использовать неполярный оксидный конденсатор емкостью 220 мкФ. Катушка L1 содержит 160 витков провода ПЭВ-2 1,0, ее наматывают на оправке диаметром 25 мм (длина намотки 24 мм). Индуктивность катушки — около 0,6 мГн.

      Этот же вариант подключения (при размещении всех излучателей спереди) иногда применяют и для компонентной фронтальной АС. В этом случае придется регулировать тональный баланс не только регуляторами тембра, но и соответствующим распределением мощности усилителей, что отчасти компенсирует отсутствие эквалайзера. Если имеется готовый комплект двухполосной АС, проще всего использовать штатный кроссовер, разделив входы ФВЧ и ФНЧ для подключения к фронтальным и тыловым каналам соответственно (так называемый bi-amping). При самостоятельном изготовлении АС расчет фильтров производят по любой известной методике, например [7]. Предпочтение следует отдать фильтрам первого порядка — они вносят минимальные фазовые искажения и потери, просты в изготовлении и настройке.
      При частоте раздела 5. ..7 кГц, характерной для малогабаритных ВЧ головок, в таком включении наилучшим образом проявят себя магнитолы с неравным распределением мощности между фронтальными и тыловыми каналами (например, 2x7 Вт — "фронт" и 2x25 Вт — "тыл"). Этому условию отвечает ряд недорогих аппаратов: CD-ресивер ТСН-77 (LG Electronics), магнитолы Daewoo AKF-4087X. AKF-4237X, AKF-4377X, AKF-8017X, Prology KX-2000R, ARX- 975 1/52, обновленный "Урал" (модели 206, 207, 208). С целью упрощения фильтр для НЧ головки можно и не использовать, поскольку естественный спад АЧХ большинства из них начинается именно в этой области частот. Правда, головки с диффузором диаметром более 13 см могут работать и в зонном режиме излучения, но это приводит к неравномерности спада АЧХ на высших частотах.
      У магнитол же с каналами равной мощности, те из них, которые работают на "пищалки", используют не более трети своей мощности. В этом случае есть смысл подумать о снижении частоты раздела до 1.5...3 кГц, но тогда потребуются ВЧ головки с низкой частотой основного резонанса и ФВЧ высоких порядков. Стоимость их немалая, поэтому трехполосная фронтальная АС может оказаться даже дешевле.
      В качестве низкочастотного звена трехполосной АС при монтаже "в двери" желательно использовать автомобильные широкополосные или низкочастотные головки диаметром 16 см или эллиптические 6x9 дюймов. Автомобильные головки меньшего размера редко способны обеспечить полноценное воспроизведение частот ниже 100...120 Гц. Для корпусных громкоговорителей "под сиденья" можно использовать отечественные голоаки 25ГДНЗ-4 (с фазоинвертором) и 25ПДН4-4 (в закрытом корпусе). В качестве СЧ-ВЧ звена на первом этапе вполне подойдут коаксиальные головки диаметром 7,5... 13 см.
      В таком варианте лучшая частота раздела между полосами НЧ и СЧ-ВЧ — около 350 Гц. При этом катушка L1 должна содержать уже 240 аитков провода ПЭВ-2 1,0. Ее наматывают на оправке диаметром 25 мм (длина намотки — 24 мм). Индуктивность катушки — 1,8 мГн. Емкость конденсаторов С1, С2 нужно уменьшить до 220 мкФ или взять неполярный емкостью 100 мкФ.
      В более совершенной разнесенной трехполосной АС применяют отдельные излучатели СЧ и ВЧ. Как упоминалось ранее, это снимает ряд компоновочных ограничений и позволяет наилучшим способом использовать каждую головку. ВЧ излучатели в такой системе обычно работают при относительно высокой частоте раздела (5...10 кГц) и поэтому не требуют применения сложных фильтров. Для первых экспериментов вполне подойдут "пищалки", изъятые ранее из коаксиальных головок, но лучше взять для этой цели специальные малогабаритные ВЧ головки. Доступные СЧ головки с "мягким" диффузором диаметром до 10 см или широкополосные в этой полосе можно использовать только с ФВЧ, не ограничивая полосу частот сверху, поскольку их АЧХ в рабочем диапазоне частот достаточно равномерна и плавно спадает на высоких частотах. Головки большего диаметра, как уже отмечалось, обладают значительной неравномерностью АЧХ. Головки с диффузорами высокой жесткости часто имеют в области СЧ несколько резонансов, создающих при звуки, поэтому для них необходимы полосовые фильтры.
      Для исправления локальных дефектов АЧХ головок в рабочей полосе частот профессиональные студии иногда применяют кроссоверы с корректирующими LCR-звеньями. Их настройка должна сопровождаться обязательными измерениями АЧХ по звуковому давлению.
      Несколько проще обстоит дело с демпфированием резонанса ВЧ головки, расположенного достаточно близко к рабочей полосе частот [17]. Для этой цели применяется последовательный LC-контур. подключенный параллельно головке и настроенный на частоту ее основного механического резонанса. Резистор R1 выполняет сразу несколько функций,. Прежде всего он стабилизирует импеданс нагрузки, одновременно улучшая условия работы и усилителя, и фильтра. При установке резистора увеличивается также глубина режекции. Этим резистором возможно подстроить АЧХ на высоких частотах. Нужно, однако, иметь в аиду, что его сопротивление входит в нагрузку ФВЧ и влияет на частоту среза.

      Для СЧ головок этот метод демпфирования малопригоден, поскольку частота их основного механического резонанса составляет обычно 110... 150 Гц. Индуктивность и емкость корректирующего контура получаются слишком большими. Исключение составляют только купольные СЧ головки, для которых эта частота значительно выше — 350...450 Гц.
      Приведенные способы подключения АС предполагают использование усилительных каналов магнитолы, однако перечень вариантов таких способов отнюдь не исчерпан. Они бывают, например, комбинированными, когда используются особенности построения мостовых усилителей, которые имеют все современные магнитолы.
      Рассмотрим варианты подключения двух- или трехполосной АС к магнитолам Sony 1253/1853 и аналогичным [18]. УМЗЧ этих моделей можно использовать как двухканальный мостовой с максимальной мощностью 2x25 Вт или как четырехканальный с обычным подключением нагрузки и "виртуальной землей". Мощность при этом составляет 4x6 Вт. Возможен и третий вариант, разработанный автором. На рис. 16 приведена схема для одного канала.

      В этом случае НЧ головка ВА1 подключается по мостовой схеме, а коаксиальная или среднечастотная ВА2 (и высокочастотная ВАЗ в трехполосной АС) — по обычной. Необходимые при этом разделительные конденсаторы С2, СЗ одновременно выполняют роль ФВЧ первого порядка. Поляризующие напряжения обеспечиваются усилителем, поэтому можно применить доступные полярные оксидные конденсаторы. При таком включении регулятор фейдера используется для установки тонального баланса. С учетом выбранных частот раздела — 440 Гц и 4 кГц — и разной чувствительности головок (у низкочастотных она обычно на 2...4 дБ ниже) баланс достигается в близком к среднему положении регулятора.
      Зависимость подводимой к головкам мощности от положения движка фейдера показана на рис. 17. В процессе регулирования мощность на мостовой нагрузке снижается максимально на 6 дБ (в 4 раза), поскольку в крайних положениях регулятора возбуждение головок сводится к обычному (оставшееся без сигнала плечо усилителя выполняет роль "виртуальной земли"). Следует учитывать, что в зоне совместного действия головок они оказываются соединенными параллельно, но, поскольку на этих частотах уже сказывается рост импеданса нагрузки из-за индуктивности звуковой катушки, реально перегрузка усилителя не возникает. Эксплуатация такой системы в течение года подтвердила ее высокую надежность. Таким же образом используются и мостовые усилители двухканапьных магнитол с фейдером на выходе, который следует отключить, чтобы регулятор не оказывал влияния на частоту среза фильтров.

      Естественно, по предложенной схеме можно включить нагрузку и для более современных магнитол. Все сказанное выше останется в силе, только исчезнет возможность регулировать соотношение мощностей фронтальной АС. Например, более мощные усилители уже упоминавшихся моделей с каналами разной мощности выполнены по мостовой схеме, а менее мощные — по обычной. В таком варианте можно применить смешанное подключение фронтальных головок к тыловым каналам, а тыловую АС для "подзвучки", не требующей большой мощности, подключить к фронтальным каналам по обычной схеме или схеме Хаффлера (с разностным сигналом). Положения фейдера "фронт—тыл" поменяются местами, но в эксплуатации это практически не существенно.

Помимо смешанного подключения головок к усилителю одного канала, уже давно используется мостовое включение нагрузки между левым и правым каналами. Подобным образом можно организовать суммарный канал для подключения сабвуфера или отдельной НЧ головки. Такая схема подключения в англоязычной литературе получила наименование "mixed mono" ("смешанное моно"). Однако для читателей "Радио" она не будет чем-то принципиально новым [19, 20].

      Рассмотрим схему подключения к АС усилителя с двумя мостовыми выходами каналов. Динамические головки ВА1, ВА2 образуют громкоговорители левого и правого стереоканалов. Они условно показаны широкополосными. Низкочастотная головка ВАЗ подключена между выходами усилителей левого и правого каналов, при этом сигналы суммируются и головка воспроизводит монофонический сигнал.
      В этой схеме подключения обязательно наличие двух ФВЧ для стереоканалов и ФНЧ для суммарного канала. Их задача — исключить параллельную работу головок и перегрузку усилителя. Обычно для стереоканалов используются фильтры первого порядка (С1, С2), для суммарного — второго (C3L1) или третьего. Расчет их производится обычным способом. Частоту раздела и порядок ФНЧ выбирают в пределах 80...200 Гц в зависимости от места размещения низкочастотной головки. Если она размещена в задней части салона, частоту раздела следует выбирать как можно ниже, а порядок — выше, чтобы избежать воспроизведения сабвуфером "голосового" диапазона. Однако это требует изготовления относительно больших катушек индуктивности. Использовать в их конструкции ферромагнитные магнитопроводы нежелательно, поскольку искажения, вызванные неизбежным намагничиванием сердечника, значительно ухудшают качество звучания.
      Для магнитол с четырехканальным мостовым усилителем, которым снабжены практически все современные "модели, приведенные варианты включения АС можно комбинировать различным образом. Например, используя одновременно "низкочастотное моно" и обычную (не мостовую) схему подключения, по получившейся схеме можно подключить сабвуфер и "пищалки" или тыловые АС (с ограничением полосы частот), а оставшиеся каналы использовать для фронтальной АС. Поскольку в таком варианте используются инвертирующие и неинвертирующие выходы УМ 34, обратите внимание на полярность подключения головок. Словом, вариантов много — была бы фантазия.

      Однако всем названным здесь решениям присущ один недостаток — пассивные разделительные фильтры на выходе усилителя. В них приходится применять оксидные конденсаторы, негативное влияние которых на качество звучания общеизвестно. Можно, конечно, набрать соответствующие "батареи" из бумажных или полипропиленовых конденсаторов, но габариты и стоимость этих фильтров превзойдут все разумные пределы. Изготовление катушек индуктивности для низкочастотных звеньев кроссовера также являются серьезным испытанием для радиолюбителя. При использовании распространенных обмоточных проводов диаметром 1...1.5 мм трудно получить активное сопротивление меньше 0,5 Ом, что означает ощутимую потерю и без того небольшой мощности встроенных усилителей.
      Кроме того, в процессе настройки нередко возникает необходимость изменить частоты раздела полос или уровень сигнала, подводимого к отдельным головкам. Можно, конечно, предусмотреть аттенюаторы, переключаемые емкости и индуктивности, но это сильно усложняет и удорожает конструкцию, особенно для фильтров высокого порядка. Ведущие производители автомобильных АС выпускают несколько моделей "универсальных"кроссоверов с переключаемыми частотами раздела, но, как правило, в них использованы фильтры первого порядка. С целью повышения надежности и удешевления кроссоверов переключатели в них применяют редко, а выбор частоты производят подключением головок к соответствующим клеммам.
      Большинство этих проблем можно избежать, если перенести разделительные фильтры с выхода усилителей на их вход и перейти к двухполосному усилению. Для этого не обязательно применять активные фильтры высокого порядка. Даже пассивные фильтры первого порядка на входе УМЗЧ [1] обеспечивают заметно лучшее качество звучания, чем с фильтрами на выходе (при тех же частотах раздела).
      Наиболее удобен такой вариант при использовании современной магнитолы с четырехканальными мостовыми усилителями равной мощности и трехполосной фронтальной АС. В этом случае одна пара каналов служит для усиления сигналов в полосе НЧ, а вторая — в полосе СЧ—ВЧ. Для разделения сигналов СЧ и ВЧ используется пассивный фильтр на выходе усилителя, конструкция которого для этих частот достаточно проста. Кроме того, возможны варианты смешанного подключения, однако для сабвуфера лучше применять отдельный усилитель.
      Частота раздела полос зависит от характеристик применяемых головок, а порядок фильтров — от частот раздела (см. ниже). Можно руководствоваться следующим графиком распределения мощности, построенным для равной чувствительности головок [21]. Верхняя кривая соответствует белому шуму, нижняя — усредненному музыкальному сигналу.

      Так, при равной или близкой чувствительности НЧ и СЧ головок рекомендуется частота раздела в интервале 250.. .400 Гц. Чувствительность специализированных СЧ головок обычно выше чувствительности НЧ головок на 3...5 дБ, в этом случае частоту раздела желательно сместить в область 500.. .800 Гц. Окончательно распределение уровней сигнала настраивается фейдером.
      Кроме того, при выборе нижней границы полосы СЧ необходимо учитывать частоту основного механического резонанса, которая должна отстоять от рабочей полосы частот минимум на октаву. Если интервал между частотой резонанса и нижней границей полосы СЧ превышает две октавы, можно использовать фильтр первого порядка, а если он меньше, то желательно применение фильтра второго порядка. Для полосы НЧ вполне достаточно фильтра первого порядка.
      Перечисленные критерии выбора частот раздела вполне достаточны при проектировании домашней аудиосистемы, но в автомобиле приходится учитывать и специфические особенности акустики салона. В области 300...700 Гц всегда есть риск появления неравномерности АЧХ. причем характер ее зависит от конкретного места установки динамических головок. Для коррекции суммарной АЧХ в салоне автомобиля желательно иметь возможность перестраивать частоту среза хотя бы одной из полос в пределах примерно одной октавы вверх и вниз от номинального значения.
      Поскольку приобретение малогабаритных четырехсекционных переменных резисторов, необходимых для перестройки фильтра второго порядка, представляет проблему для многих радиолюбителей, можно ограничиться фильтром первого порядка или перестраивать в фильтре второго порядка только одно звено. При расчете фильтров нужно знать входное сопротивление микросхем УМЗЧ. Как правило, оно составляет 25...35 кОм. Для выбранной структуры фильтров удобнее перестраивать частоту среза канала НЧ.

      В качестве примера на рис. 21 и рис. 22 приведены схемы фильтров первого и второго порядка соответственно, спроектированные по этим принципам. В магнитолу их удобнее всего включить вместо разделительных конденсаторов на входе УМЗЧ (для этого они перенесены на выход фильтров). Большинство производителей магнитол указывают на плате функциональное назначение выводов микросхемы, и найти входы нужных каналов и соответствующие им конденсаторы не составит труда. При отсутствии маркировки и документации на микросхему назначение выводов можно определить, поочередно подавая на них сигнал частотой 1 кГц и амплитудой 30...50 мВ от генератора 34 через конденсатор емкостью 0,01 мкФ и прослушивая его на подключенные к выходам динамические головки.

      Детали в конструкции фильтра можно использовать любые, желательно малогабаритные, поскольку свободного места внутри магнитолы немного. Рекомендуемые постоянные резисторы — МЛТ-0,125, конденсаторы — группы К73, сдвоенные переменные резисторы — СП2-6в, СПЗ-4дМ, СПЗ-23, СПЗ-33, счетверенные — СПЗ-33. Монтаж может быть как навесной, так и печатный — все зависит от возможностей радиолюбителя. Общий провод фильтров необходимо соединить с общим проводом магнитолы, лучше всего — на минусовом выводе конденсатора фильтра питания (в магнитоле это оксидный конденсатор самой большой емкости, обычно 4700 мкф и больше).
      Регулятор частоты среза нужно разместить так, чтобы иметь к нему доступ. В съемных моделях магнитол его можно вывести "под шлиц" или с утопленной рукояткой на заднюю, верхнюю или боковую панель. В магнитолах со съемной или откидной панелью управления удобнее вывести регулятор на переднюю панель, чтобы доступ к нему был оперативным. Как правило, слева от ЛПМ есть место, достаточное для установки регулятора (зона монтажа)

      В CD-ресиверах "транспорт" занимает почти всю ширину корпуса, но малогабаритный переменный резистор вполне можно разместить и в них.
      После того, как все компоненты системы установлены и смонтированы, остается последний этап.     

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Шихатов А. Звук в автомобиле. — Радио. 1999, № 2, с. 15—17.

2. Конференция по автозвуку на сервере "Блюзмобиль": http://www.bluesmobil. com/ wwwboard/wwwboard. html      

3. Конференция по автозвуку на сервере "Автомобили в России": http://www.auto. ru/ wwwboards/music/  

4. Шихатов А. Адаптивный тыловой канал системы пространственного звучания. — Радио, 1999. NO 9, с. 14—16.
      5. Рекомендаций по выбору диаметра проводов питания http://www. caraudio. ru/ inf ores/GAUGE. htm
      6. Эфрусси М. Расчет громкоговорителей. — Радио. 1977. № 3, С. 36, 37: № 4. С. 39, 40.42.
      7. Справочная книга радиолюбителя-конструктора под ред. Н. И. Чистякова (Массовая радиобиблиотека, вып. 1195). — М.: Радио и связь. 1993.
      8. Программа BlauBox (DOS) http://www. caraudio. ru/infores/sott/blau.exe
      9. Программа BoxPlot (DOS) http://www. caraudio. ru/infores/soft/boxplt2.zip
      10. Программа JBL SpeakerShop (WIN) http://www.caraudio. nj/infores/soft/jblspkrshp.zip
      11. Программа Speaker Workshop (WIN) http://www. audua.corn/spkrnome.htm

 

  12. Пикерсгмль А. Усилитель и акустический агрегат. — Радио, 1959, № 8. с. 48—52.
      13. Линовицкий М. http://www.bluesmobil. com/shikhman/letters/fiberr.htm
      14. Джалалов В. http://www.bluesmobil.  com/s27.htm
      15. Перцев К. http://www.redline. ru/ -kika/ tipo/audio/doors.html
      16. Елютин А. http://www.caraudio. ru /articles/tmpdoors/
      17. Жбанов В. О демпфировании динамических головок. — Радио. 1987, № 4, с. 31—34.
      18. Шихатов А. Автомобильные магнитолы. — Радио, 1999, № 7, с. 16—18.
      19. Захаров А. "Мелодия-101-стерео" с общим низкочастотным каналом. — Радио, 1987, № 4, с. 34. 35.
      20. Сапожников М. УМЗЧ с однополярным источником питания. — Радио. 1999, NO 6.C.16. 17,21.


 

АвтоМедиаАрт г.Липецк, 34 продажа автоэлекроники, низкие цены Как нас найти схема проезда АвтоМедиаАрт г.Липецк, 34 продажа автоэлекроники, низкие цены