Как сделать компьютерный сабвуфер мощнее
Бабушка, зачем тебе такой большой сабвуфер?
Содержание
Содержание
Басовый диапазон всегда привлекал музыкантов и меломанов своей особенностью: он не столько слышится, сколько ощущается всем телом. Бытовая полочная акустика не в состоянии воспроизвести всего низкочастотного великолепия, для этих целей изобрели сабвуферы. Сегодня их можно встретить повсюду: в домашних аудиосистемах и кинотеатрах, автомобилях и концертных площадках. Эта статья расскажет все, что нужно знать о сабвуферах.
Зачем нужен сабвуфер?
Если характеристик акустической системы недостаточно для получения глубокого насыщенного баса, на помощь приходит сабвуфер. Он позволяет превратить обычную полочную и напольную акустику с небольшими динамиками в полноценную акустическую систему. Саб особенно критичен для тех, кто любит музыку, насыщенную басом — танцевальную электронику и рок-н-ролл. По схожим причинам сабвуферы любят устанавливать в авто, получая дискотеку на колесах. Но и любители классики и джаза не остаются в стороне: для них натуральный динамичный бас также имеет большое значение.
В домашних кинотеатрах без сабвуфера вообще никуда. Львиная доля вау-эффекта от кино приходится на различные взрывы, басс-дропы и музыку с выраженной низкочастотной составляющей. Композитор Ханс Циммер («Начало», «Интерстеллар», «Пираты Карибского Моря» и т. д.) как-то выслал продюсерам несколько минут музыки для одной из сцен и получил от них ответ: мол, у вас там, кроме тишины, ничего нет. На это композитор ухмыльнулся и посоветовал слушать на киношной акустике, а не на бытовых колоночках.
Узнать, справляется ли имеющаяся акустическая система с низкими частотами, очень просто. Достаточно послушать на ней запись синусоиды, идущей по всему слышимому спектру. Чаще всего на бытовых колонках без саба что-то слышно, начиная с 50-80 Гц. Сабвуфер расширит это значение до 20-30 Гц.
В итоге сабвуфер позволяет:
Как устроен сабвуфер?
Почему же обычные колонки не справляются со сверхнизкими частотами, а сабвуфер справляется?
Технически невозможно сделать динамик, который воспроизводил бы все частоты одновременно. Чтобы колонки могли воспроизвести как можно больше частот, их делают многополосными: маленький динамик (твитер) отвечает за высокие, а большой динамик (вуфер) — за средние и низкие. Иногда твитер размещается прямо посреди вуфера, такой тип конструкции называют коаксиальным динамиком. Однако для воспроизведения саб-баса этого недостаточно, поэтому аудиосистему дополняют сабвуфером — этимология этого термина теперь очевидна. Причем сабвуфер обычно нужен лишь один, поскольку бас почти не локализуется человеческим ухом.
Также для сабвуфера нужен индивидуальный корпус, и вот почему. Частота 50 Гц соответствует волне длиной 7 метров, 20 Гц — 17 метров. Произвести волну такой длины может лишь довольно большой объект. Например, струна контрабаса в длину 42 дюйма (106 см), струна современной бас-гитары — 34 дюйма (86 см). Для достоверного воспроизведения звука этих струн диаметр динамика должен быть идентичен по размеру. Разумеется, в бытовых колонках такое сложно себе представить. Хотя в исследовательских целях подобные агрегаты создавались. К примеру, Mitsubishi Diatone D-160 — один из самых больших динамиков, когда-либо изготовленных человеком. Он имел 63 дюйма (около 160 см) в диаметре и умел воспроизводить частоты от 8 Гц! Интересно также, что один из самых крупных сабвуферов для автомобилей, Cadence DCX34W, оснащен диффузором диаметром ровно 34 дюйма, то есть как раз размером с мензуру бас-гитары.
Слушатели отмечают, что с увеличением размера диффузора несколько теряется детальность и динамика на быстрых партиях, поскольку большой мембране нужно время для колебания, но при этом сам бас звучит более натурально. Из этого можно сделать вывод: любителям танцевальной электроники ни к чему гнаться за гигантскими динамиками, а вот почитателям классики и джаза они как раз понравятся за возможность наиболее точно воспроизвести оттенки звучания акустических инструментов.
Первые сабвуферы появились в 70-е годы. До этого была мода делать огромные колонки с большими басовыми динамиками, в итоге аудиосистема занимала половину комнаты. Благодаря сабвуферу появилась возможность делать небольшие колонки, сопровождая их всего одним басовым динамиком в отдельном корпусе. Такая система стала называться трифоник, ее обозначают как 2.1.
Тем не менее, долгое время сабвуфер не был популярен из-за главного недостатка — частотного провала в диапазоне, где заканчивают играть колонки и начинает вваливать саб. В лохматые годы достойный результат можно было найти лишь в дорогих аудиосистемах. Зато с появлением домашних кинотеатров и компьютерного аудио идея обрела вторую жизнь. Во всех системах вида 5.1, 7.1, 9.1 и т. п. та самая цифра «1» после точки — и есть сабвуфер.
Существует несколько типов конструкции саба:
Звучание сабвуфера также зависит от материала его диффузора. Многие признают, что бумажный диффузор звучит более мягко и музыкально, металлический или синтетический — более резко и упруго. Композитный, например, кевларовый, часто применяется в автомобилях благодаря надежности и устойчивости к внешним воздействиям.
Как выбрать сабвуфер?
Для дома
Главное правило — чем больше комната, тем больше сабвуфер:
Некоторые меломаны предпочитают устанавливать сразу два сабвуфера. Это дает следующие преимущества:
Для авто
Автомобильный сабвуфер — настоящий мастхэв для меломана-автомобилиста. Без него качественный звук в машине не получишь. Сабы для авто, главным образом, делятся на активные — со встроенным усилителем, такие как Pioneer TS-WX300A, и пассивные, например, JBL Stage 1200B. Пассивные стоят дешевле, но нужно внимательно смотреть на его мощность и мощность усилителя. Некоторые кулибины изготавливают сабвуфер самостоятельно, покупая лишь сабвуферный динамик и толстую фанеру.
Для студии
Сегодня большинство музыки делается в домашних студиях и сводится на мониторах ближнего поля. Эти мониторы де факто не воспроизводят низкие басовые частоты, поэтому для полноценного мониторинга к ним нужен сабвуфер. Хорошо здесь то, что можно совершенно спокойно использовать студийные мониторы и саб от разных производителей. Для студий выпускают специальные студийные сабы, которые воспроизводят очень точный и быстрый бас с максимально линейной АЧХ.
Критически важной для студии является акустическая обработка помещения, поскольку именно с низкими частотами возникают основные проблемы. Также критично расположение сабвуфера — желательно, чтобы он был равноудален от мониторов. Если такое расположение невозможно, используется два саба.
Для DIY
Для тех, кто умеет держать в руках пилу и молоток, в продаже есть сабвуферные динамики. Их стоимость ниже готовых сабов, а смастерить ящик можно с помощью калькулятора из Интернета. Разумеется, нельзя забыть про усилитель — максимальная мощность динамика при этом должна в два раза превышать максимальную мощность усилителя. В остальном здесь открывается простор для творчества — можно сделать хоть суперсаб с рупорной конструкцией и несколькими динамиками.
Куда поставить сабвуфер?
Есть простой лайфхак, позволяющий быстро найти оптимальное место для саба. Нужно поставить его на кресло или диван, в котором будет сидеть слушатель, и походить по комнате, определив на слух позицию, где бас звучит наиболее громко, детально и глубоко. Это и будет искомой точкой.
Стоит также запомнить:
Как подружить саб и соседей?
С точки зрения соседей, сабвуфер — это смесь отбойного молотка и военного оркестра, призывающего к мобилизации и военным действиям. Дело в том, что басовые волны очень длинные, поэтому остановить их может только нечто толстое и массивное. Тонкие стены российских квартир для этих волн — все равно что листок бумаги для пули. Более того, если стена не несущая, она выступает еще и в роли мембраны, которая отлично улавливает низкочастотные вибрации и передает их всему каркасу дома, особенно в квартиры выше и ниже. Часто это является главной причиной, по которой меломаны отказываются от сабвуфера.
К счастью, есть несколько эффективных способов подружить сабвуфер с квартирой:
Как настроить саб?
Как правило, у сабвуфера есть несколько основных настроек:
Заключение
Сабвуфер открывает целое измерение в музыке. Оказывается, треки могут различаться между собой фактурой баса, а в некоторых направлениях можно даже почувствовать саму форму волны, из которой были сформированы низкие частоты.
Правильно настроенный сабвуфер добавляет музыке глубины и расширяет ее частотный диапазон, но при этом не отвлекает все внимание на себя и не выделяется из общей картины.
Сообщества › Автозвук › Блог › Как построить «правильный» сабвуфер? Учим матчасть.
Снова всем привет. Если вы все еще задаетесь вопросом о том, какой корпус сабвуфера вам нужен, то внимательно прочитайте этот материал. Потому что если вы зададите такой вопрос кому-нибудь (например, здесь, на Drive2), но не уточните, какой бас вы хотите, то получите кучу противоречивых советов и с большой вероятностью разочаруетесь в самой технике, а то и сожжете чего-нибудь к чертям, хотя техника тут будет совсем не причем.
Возьмем для примера конкретный динамик. Я для наглядности выбрал 15-дюймовый RE Audio SX PRO (кстати, про него тут у меня спрашивали, вот как раз в тему и получается). Он громкий (многие ж любят погромче, ага) и универсальный в плане акустического оформления. Смотрим на него параметры Тиля-Смолла (например, тут), и начинаем прикидывать корпус. Я для этого пользую проверенный JBL SpeakerShop с коррекцией АЧХ, рекомендованной еще в начале 2000-х журналом АЗ. Как показала практика, получается довольно близко к жизни. Но сейчас особая точность нам не нужна, важнее показать что получим от того или иного корпуса. Итак, поехали.
Вариант 1. Для требовательных. Нам нужен предельно точный бас, и слушать музыку мы собираемся внутри машины. Параметры позволяют сделать отличный ЗЯ без потери отдачи, объем — всего 40 литров, что для 15-шки на самом деле очень компактно. АЧХ простирается до самых инфранизких частот – бас получите как в хорошем кинотеатре. При долговременной мощности динамика 1кВт и использовании соответствующего усилителя можно получить п-ц какую громкость и нехилое ливеротрясение. И это притом, что бас будет предельно точным и без единого намека на гудение. Мне этот вариант нравится. Но это в салоне. Если же такой саб заставлять играть на открытое пространство, то пропадет глубина баса и такого кайфа уже не получится, Отдача с понижением частоты будет спадать, и если вы начнете компенсировать это простым увеличением громкости, то это приведет к печальным последствиям. Оно вам надо?
Но ничто не дается даром, поэтому смотрим, в чем же мы проиграли. Во-первых, бас в фазике будет не такой четкий и точный, как в закрытом ящике. Кто любит технические термины – импульсная характеристика хреновая. Но если вы не планируете слушать «живую» музыку, где звук должен иметь натуральную связку «атака-затухание», а ограничитесь электронной, то это уже менее критично. Во-вторых, фазик обязательно требует включения на усилителе сабсоника. Обязательно! В идеале – не ниже, чем настройка самого порта. Потому что ниже настройки порта ход диффузора уже ничем не сдерживается, и вы тупо попалите динамик, если ввалите в него дури. Если это произойдет, потом не говорите, что не предупреждал. Не бойтесь, в «мясистости» баса не потеряете, информативный бас гораздо выше 30 Гц, поверьте.
Теперь вернемся к нашему сабу. А давайте попробуем оставить для него прежний объем, но сделаем настройку порта на 55 Гц? Что получим? Понятное дело, снизу отдача резко упадет, зато весь пар устремится в область «среднего» баса. При этом получим акустическое усиление больше, чем на 6 дБ! И это при прямом излучении! Еще немного, и поймете, почему я заостряю на этом внимание. Опять мы «как бы увеличили мощность» нашего усилителя, причем, нехило – в 4 с лишним раза. И, само собой, не забывайте про сабсоник! Настраивайте его никак не ниже 45-50 Гц! Получите ураганное колбасево без риска спалить даже самый надежный динамик в первые же 10 минут.
А теперь внимание, фокус. Закрываем багажник и открываем двери. Что получаем? Кто в теме, скажут – акустическое оформление типа бандпасс. Т.е. если мы стоим такие крутые на улице и нас прет от собственного меломанства, то мы слышим не прямое излучение нашего сабвуфера, саб играет в салон, а до нас бас доходит из открытых дверей. Салон в этом случае становится самой настоящей резонансной камерой! И что? А то, что так мы можем получить реально еще большее акустическое усиление! Тут, конечно, многое зависит от самого автомобиля – геометрии салона и дверных проемов, но эффект зачастую получается действительно чувствительным.
Выводы. В общем, что я хотел сказать этим постом. Друзья, если хотите получить нормальный бас, то для начала определитесь что для вас есть «нормальный». Потому что от некоторых постов типа «хочу глубокий мягкий басс» (кстати, «бас» пишется с одной буквой «C», давайте будем грамотнее), а особенно от комментов к ним, чесслово, инфаркт скоро схватит. А ведь заметьте, все варианты, что я вам тут показал – это всего лишь разные варианты оформления одного и того же динамика! Спалить любой саб его неправильным использованием и дурными настройками – дело нехитрое, а вот чтобы использовать все его возможности на полную катушку – придется подумать. В общем, как всегда, учим матчасть.
Активный домашний сабвуфер своими руками
Началось все с того, что полтора года назад купил двенадцатидюймовый низкочастотный динамик с целью собрать автомобильный сабвуфер. Но времени не хватало, и динамик залежался у меня в квартире. И вот полтора года спустя, наконец, решился собрать, но не автомобильный, а активный домашний сабвуфер. В этой статье буду описывать пошаговую инструкцию по расчету и сборке сабвуферов такого типа.
1. Расчет и конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для расчета корпуса сабвуфера нам понадобятся:
1.1.Измерение параметров Тиля-Смолла для громкоговорителя
Обычно эти параметры указываются производителем в паспорте громкоговорителя или на их сайте. Но сейчас большинство громкоговорителей, продающихся на рынках (в том числе и мой громкоговоритель), не имеют указанных этих параметров или не соответствуют им (несмотря на многочисленные попытки, мне так и не удалось найти мой динамик в интернете, а о параметрах Тиля-Смолла уже и речи не могло быть). Поэтому нам придется измерять все самому.
Для этого нам понадобится:
1.1.1. Сначала проверим линейность АЧХ звуковой карты. Существует большое количество программ, которые автоматически измеряют АЧХ в диапазоне 20-20000Гц (при подключенном состоянии выхода наушников к входу микрофона звуковой карты). Но здесь я буду описывать ручной метод измерения АЧХ в диапазоне 10-500Гц (для измерения параметров Тиля Смолла низкочастотного излучателя важен только этот диапазон). Если под рукой не оказался вольтметр переменного напряжения со способностью измерять напряжение порядка 0,1мВ, не расстраивайтесь, можно использовать обычный недорогой мультиметр (Тестер). Обычно такие мультиметры измеряют переменное напряжение с точностью 0,1В а постоянное напряжение с точностью 0,1 мВ. Чтобы измерять переменное напряжение порядка несколько мВ, нужно всего лишь поставить диодный мост перед входом мультиметра и измерять в режиме вольтметра постоянного напряжения в диапазоне до 200мВ.
Сначала подключаем вольтметр к выходу наушников (Или к правому, или к левому каналу).
Отключаем все звуковые эффекты и эквалайзеры, открываем свойства динамиков и ставим уровень громкости на 100%.
Открываем программу NCH Tone Generator, нажимаем “Options”, в “Tone Interval” выбираем “Frequency”, и ставим шаг на 1Гц.
Закрываем “Options”, ставим уровень громкости на 100%, ставим начальную частоту на 10Гц и нажимаем “Play”. Кнопкой “+” начинаем плавно, шагом 1Гц, повышать частоту генератора до 500Гц.
При этом смотрим на значение напряжения на вольтметре. Если максимальная разница амплитуды находится в пределах 2дБ (1,259 раза), то такая звуковая карта годится для измерения параметров динамика. У меня, например, максимальное значение составляло 624мВ, а минимальное 568мВ, 624/568=1,09859 (0,4дБ), что вполне допустимо.
1.1.2. Перейдем к долгожданным параметрам Тиля-Смолла. Минимум параметров, по которым можно рассчитать и сконструировать акустическое оформление (в данном случае сабвуфер) это:
Для более профессионального расчета понадобится еще больше параметров, такие как механическая добротность (Qms), электрическая добротность (Qes), чувствительность (SPL), и т д.
1.1.2.1. Определение резонансной частоты (Fs) громкоговорителя.
Собираем вот такую схему.
Динамик при этом должен находиться в свободном пространстве как можно подальше от стен, пола и потолка (я повесил его с люстры). Снова открываем программу NCH Tone Generator, настаиваем громкости так, как было описано выше, ставим начальную частоту на 10Гц и начинаем плавно, шагом 1Гц увеличивать частоту. При этом опять же смотрим на значение вольтметра, которое сначала будет возрастать, достигнет максимальной точки (Umax) на частоте собственного резонанса (Fs), и начнет уменьшаться до минимальной точки (Umin). При дальнейшем увеличении частоты напряжение будет плавно возрастать. График зависимости напряжения (активного сопротивления динамика) от частоты сигнала имеет такой вид.
Та частота, на которой значение вольтметра максимальная, и есть приблизительная резонансная частота (при шаге 1Гц). Чтобы определить точную резонансную частоту, нужно в области приблизительной резонансной частоты менять частоту шагом уже не на 1Гц, а 0,05Гц (точность 0,05Гц). Записываем резонансную частоту (Fs), минимальное значение вольтметра (Umin), значение вольтметра на резонансной частоте (Umax) (в дальнейшем они пригодятся для расчета следующих параметров).
1.1.2.2. Определение полной электромеханической добротности (Qts) громкоговорителя.
Находим UF1,F2 по следующей формуле.
Изменяя частоту, добиваемся значений вольтметра соответствующих напряжению UF1,F2. Частот будет две. Одна ниже резонансной частоты(F1), другая выше (F2).
Проверять правильность расчетов можно этой формулой.
Если разница Fs’ и Fs не превышает 1Гц, то смело можно продолжить измерения. Если нет, то надо все сделать сначала. Находим механическую добротность (Qms) по этой формуле.
Электрическую добротность (Qes) находим по этой формуле.
И наконец, определяем полную электромеханическую добротность (Qts) по этой формуле.
1.1.2.3. Определение эквивалентного объема (Vas) громкоговорителя.
Для определения точного эквивалентного объема нам понадобится заранее изготовленный, прочный, герметичный ящик-фазоинвертор с отверстием для нашего динамика.
Объем ящика зависит от диаметра динамика, и выбирается согласно этой таблицы.
И наконец, находим эквивалентный объем (Vas) по этой формуле (где Vb-объем ящика с фазоинвертором).
Повторяем все наши измерения 3-5 раз и берем среднее арифметическое значение всех параметров. Например, если мы получили значения Fs соответственно 30,45Гц 30,75Гц 30,55Гц 30,6Гц 30,8Гц, то берем (30,45+30,75+30,55+30,6+30,8)/5=30,63Гц.
В результате всех моих измерений я получил следующие параметры для моего динамика:
1.2.Моделирование и расчет корпуса (ящика) сабвуфера программой JBL Speakershop.
Существует несколько вариантов акустических оформлений, из которых наиболее распространены следующие варианты.
Тип акустического оформления выбирается исходя от параметров Тиля-Смолла громкоговорителя. Если Fs/Qts 100, то исключительно в Vented box или Band-pass или Closed box. Если 50
Сначала скачиваем и устанавливаем программу JBL Speakershop. Эта программа написана для Windows XP и не работает в Windows 7. Чтобы заставить программу работать в Windows 7, нужно скачать и установить виртуальную машину Windows Virtual PC-XP Mode (скачать можно с официального сайта Microsoft), и запустить установку JBL Speakershop через нее. Открывать JBL Speakershop тоже нужно через виртуальную машину. После открывания программы видим вот такой интерфейс.
Нажимаем “Loudspeaker” и выбираем “Parameters—minimum”, в открытом окне пишем, соответственно, значение резонансной частоты (Fs), значение эквивалентного объема (Vas), значение полной электромеханической добротности (Qts) и нажимаем “Accept”.
При этом программа предложит два оптимальных (с наиболее ровной АЧХ) варианта, один в закрытом оформлении (Closed box), другой в Vented box (ящик с фазоинвертором). Нажимаем “plot”(и в области Vented box и в области Closed box) и смотрим на график АЧХ. Выбираем то оформление, АЧХ которого наиболее подходит к нашим требованиям.
В моем случае это Vented box, поскольку на низких частотах (20-50Гц) у Closed box спад амплитуды намного больше, чем у Vented box (Рисунок выше).
Если объем ящика в оптимальном варианте устраивает, то можно построить ящик с таким объемом и насладится звучанием сабвуфера. Если нет (при слишком больших объемах), то нужно задать свой объем (чем ближе к оптимальному объему, тем лучше) и рассчитать оптимальную частоту настройки фазоинвертора.
Для этого в области Vented box нажимаем “Custom”, в открывшемся окне пишем свой объем ящика, нажимаем “Optimum Fb” (при этом программа рассчитает оптимальную частоту настройки фазоинвертора, при котором АЧХ акустического оформления будет наиболее линейной) а потом “Accept”.
Нажимаем “Box” и выбираем “Vent…”, в открывшемся окне в области “Custom” пишем диаметр трубы (Dv), который будем использовать в качестве фазоинвертора. Если будем использовать два фазоинвертора, то ставим точку на “Area” и пишем суммарную площадь сечения труб.
Не забываем рассчитать минимальный диаметр трубы фазоинвертора по этой формуле, где Ds-диаметр динамика (от центра подвеса) (мм), Xmax-максимальный ход подвижной системы (мм), Fb-частота настройки фазоинвертора (Гц).
Нажимаем “Accept” и в области “Custom” на строке Lv появится длина трубы фазоинвертора. Теперь, когда мы знаем внутренний объем ящика, диаметр и длину трубы фазоинвертора, то смело можно перейти к конструированию акустического оформления, однако если уж очень хочется узнать оптимальное соотношение сторон ящика то можно нажать “Box”, выбрать “Dimensions…”.
1.3.Конструирование корпуса (ящика) сабвуфера
Для получения высококачественного звучания необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить корпус акустического оформления. После определения внутреннего объема ящика, длины и диаметра трубы фазоинвертора, можно смело поступить к изготовлению корпуса сабвуфера. Материал ящика должен быть достаточно прочным и жестким. Наиболее подходящий материал для корпусов акустических оформлений большой мощности является двадцатимиллиметровый МДФ. Стены ящика крепятся друг к другу саморезами, а щели между ними намазываются герметиком или силиконом. После изготовления ящика делаются отверстия для ручек, и приступают к отделке внешней поверхности. Все неровности выровняются с помощью замазки или эпоксидной смолы (в замазку я добавляю немножко клея ПВА, что предотвращает появление трещин со временем и снижает уровень вибраций). После высыхания замазки поверхности нужно отшлифовать до получения идеально ровных стен. Готовый ящик можно как покрасить, так и покрыть самоклеющейся декоративной пленкой, или просто приклеить плотную ткань. Изнутри к стенам ящика клеится звукопоглощающий материал, состоящий из ваты и марли (в моем случае я приклеил ватину). В качестве фазоинвертора можно использовать пластиковую канализационную трубу или бумажную стержень от разных рулонов, а так же готовый фазоинвертор который можно купить почти в любом музыкальном магазине.
Корпус активного сабвуфера состоит из двух отсеков. В первом отсеке располагается собственно громкоговоритель, а во втором вся электрическая часть (формирователь сигнала, усилитель, блок питания……). В моем случае я расположил блок сумматоров и блок фильтров в отдельном отсеке от блока усилителя мощности, блока питания и блока охлаждения. Изнутри к стенам отсека блока сумматоров и блока фильтров приклеил фольгу, которую подключил к земле (GND). Фольга предотвращает воздействие внешних полей и уменьшает уровень шумов.
Если будете использовать мои печатные платы, то эти отсеки должны иметь следующие размеры.
2. Электрическая часть активного сабвуфера
Перейдем к электрической части активного сабвуфера. Общая схема и принцип работы устройства представляется этой схемой.
Устройство состоит из четырех блоков, собранных на отдельных печатных платах.
Сначала звуковой сигнал поступает в блок сумматоров (Summators), где происходит суммирование сигналов правого и левого каналов. Потом поступает в блок фильтров (Subwoofer driver), где идет формирование сигнала сабвуфера, что включает в себя регулятор громкости, subsonic filter (фильтр инфра низких частот), bass booster (увеличение громкости на определенной частоте) и Crossover (фильтр нижних частот). После формирования сигнал поступает в блок усилителя мощности (Power amplifier), а потом в громкоговоритель.
Обсудим эти блоки по отдельности.
2.1.Блок сумматоров (Summators)
2.1.1.Схема
Сначала рассмотрим схему сумматоров, приведенную на рисунке ниже.
Звуковой сигнал с внешних устройств (компьютер, CD-плеер……..) поступает в блок сумматоров, который имеет 6 стерео входов. 5 из них представляют собой обычные линейные входы, отличающийся друг от друга только типом разъема. А шестой это высоковольтный вход, к которому можно подключать выход динамиков (например, музыкальный центр или автомагнитола, которые не имеют линейного выхода). Каждый вход имеет отдельный сумматор на операционных усилителях, смещающий сигналы правого и левого каналов, что предотвращает поступление звукового сигнала с одного внешнего устройства в другую, при этом дает возможность одновременно подключать к сабвуферу несколько внешних устройств. А также имеются выходы (5 выходов, 6-ой просто не поместился на плате, поэтому и не поставил), которые дают возможность подать тот же сигнал, который поступает в сабвуфер, к входу широкополосной стерео системе. Это очень удобно, когда источник звука имеет только один выход.
2.1.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (5шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные), но если уж очень хочется, можно поставить специальные аудио конденсаторы (конденсаторы, предназначенные для использования в высококачественных аудио системах). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Катушки L1-L4 содержат 20 витков, намотанных медным проводом с диаметром 0,7мм, на стержне гелевой ручки (3мм). Также использованы разъемы типов RCA, 3.5mm audio jack, 6.35mm audio jack, XLR, WP-8.
2.1.3.Печатная плата
Печатная плата изготовлена по лазерно-утюжной технологии. После пайки деталей печатную плату следует покрыть цапонлаком, чтобы избегать от окисления меди. Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
2.1.4.Фото готового блока сумматоров
Питается блок сумматоров от двухполярного источника питания напряжением ±12В. Входное сопротивление составляет 33кОм.
2.2.Блок фильтров (Subwoofer driver)
2.2.1.Схема
Рассмотрим схему драйвера сабвуфера, приведенную на рисунке ниже.
Суммированный сигнал с блока сумматоров поступает в блок фильтров, который состоит из следующих частей:
Регулирование громкости происходит на двух уровнях. Первый при входе сигнала в блок фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока сумматоров, второй при выходе сигнала с блока фильтров, который уменьшает уровень собственных “шумов” блока фильтров. Регулируется громкость с помощью переменного резистора VR3. После первого уровня регулирования громкости сигнал поступает в так называемый “бас бустер”, представляющее собой устройство, которое увеличивает амплитуду сигналов определенной частоты. То есть, если частота настройки бас бустера вставлен, например на 44Гц, а уровень усиления на 14дБ, то АЧХ имеет такой вид (Ряд1).
Ряд2— частота настройки=44Гц, уровень усиления=9дБ,
Ряд3— частота настройки=44Гц, уровень усиления=2дБ,
Ряд4— частота настройки=33Гц, уровень усиления=3дБ,
Ряд5— частота настройки=61Гц, уровень усиления=6дБ.
Частота настройки бас бустера вставляется при помощи переменного резистора VR5 (в пределах 25…125Гц), а уровень усиления резистором VR4 (в пределах 0…+14дБ). После бас бустера сигнал поступает в фильтр инфранизких частот (subsonic filter), который представляет собой фильтр, срезающий нежелательные, ультранизкие сигналы, которые уже не слышимы для человека, но могут сильно перегрузить усилитель, тем самым уменьшая действительную выходную мощность системы. Частота среза фильтра регулируется с помощью переменного резистора VR2 в пределах 10…80Гц. Если, например, частота среза вставлена на 25Гц, то АЧХ имеет следующий вид.
После фильтра инфранизких частот сигнал поступает в фильтр нижних частот (crossover), который срезает верхние, ненужные для сабвуфера (средние + высокие) частоты. Частота среза регулируется при помощи переменного резистора VR1 в пределах 30…250Гц. Крутизна затухания составляет 12дБ/октава. АЧХ имеет такой вид (при частоте среза 70Гц).
2.2.2.Компоненты
В качестве операционных усилителей использованы TL074 (2шт.), TL072 (1шт.) и NE5532 (1шт.). Резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт или выше (номиналы сопротивлений показаны на схеме). Все электролитические конденсаторы имеют номинальное напряжение 25 Вольт или выше (номиналы емкостей показаны на схеме). В качестве неполярных конденсаторов можно использовать керамические или пленочные конденсаторы (лучше пленочные). Дроссели в цепи питания операционных усилителей предназначены для подавления “шумов”, поступающих с блока питания. Также использованы три сдвоенных (50кОм-2шт., 20кОм-1шт.) и два счетверенных переменных (50кОм-6шт.) резисторов. В качестве счетверенных переменных резисторов можно использовать два сдвоенных.
2.2.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
2.2.4.Фото готового блока фильтров
Питается блок фильтров от двухполярного источника питания напряжением ±12В.
2.3.Блок усилителя мощности (Power amplifier).
2.3.1.Схема
В качестве усилителя мощности используется усилитель Энтони Холтона с полевыми транзисторами в выходном каскаде. Статей описывающих принцип работы, сборку и настройку усилителя в интернете очень много. Поэтому я ограничусь вложением схемы и моей версии печатной платы.
2.3.2.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи. Питается блок усилителя мощности от двухполярного источника питания напряжением ±50…63В. Выходная мощность усилителя зависит от напряжения питания и числа пар полевых транзисторов (IRFP240+IRFP9240) в выходном каскаде.
2.4. Блок питания и блок охлаждения (Power supply)
2.4.1.Схема
2.4.2.Компоненты
В качестве трансформатора питания можно использовать как готовый, так и самодельный трансформатор мощностью приблизительно 200Вт. Напряжения вторичных обмоток показаны на схеме.
Диодный мост Br2 рассчитан на ток 25А. Конденсаторы C1…C12,С29…С31 должны иметь номинальное напряжение 25В. Конденсаторы C13…C28 должны иметь номинальное напряжение 63В (при напряжении питания ниже 60В), или 100В (при напряжении питания выше 60В). В качестве неполярных конденсаторов лучше использовать пленочные конденсаторы. Все резисторы рассчитаны на мощность 0,25Вт. Терморезистор R5 намазывается термопастой и прикрепляется к радиатору усилителя. Рабочее напряжение вентилятора 12В.
2.4.3.Печатная плата
Файлы печатной платы в формате *.lay и *.pdf можно скачать в конце статьи.
3.Заключительный этап сборки сабвуфера
Автор: Григорян Гор (cd4028)