Фильтрация частотных полос
Фильтрация частотных полос
Для подачи к каждому излучателю своей полосы частот используется два метода — применение фильтров и раздельных усилителей. Поскольку высококачественные усилители дороги и громоздки, чаще применяются хорошо известные LC-фильтры высоких и низких частот (для СЧ-динамиков применяют и полосовые фильтры). Они часто называются кроссоверами.
Построение фильтров для звуковых колонок осложняется рядом обстоятельств. Прежде всего, надо отметить, что излучатели в колонке имеют низкое омическое сопротивление (от 2 до 16 Ом) и потребляют большие токи (до нескольких ампер и выше). Это существенно усложняет реализацию катушек индуктивности для фильтров. Применение магнитных материалов в них не всегда возможно, поскольку катушки с сердечниками из таких материалов оказываются нелинейными индуктивностями. Катушки же без сердечников громоздки и тяжелы, к тому же в них используется дорогостоящая ныне толстая медная проволока. Вес катушки фильтра НЧ-динамика без сердечника может превышать
Емкости конденсаторов фильтров велики, так что и конденсаторы громоздки. В высококачественных фильтрах применение малогабаритных электролитических конденсаторов нежелательно из-за их нелинейной емкости. Так что подбор компонентов под фильтры дело непростое, и не случайно многие фирмы особо подчеркивают качество компонентов фильтров в своих высококачественных колонках.
Качество фильтров обычно оценивают их порядком. Дабы не вникать в тонкости теории фильтров, отметим лишь, что в простейших из них порядок определяется числом реактивных элементов — катушек индуктивности и конденсаторов. Так что простой Г-образный LC-фильтр (с одной катушкой индуктивности и одним конденсатором) имеет второй порядок. Порядок определяет крутизну спада АЧХ — 6 дБ/октаву для каждого порядка. Из-за сложности фильтры выше 3—4 порядка в звуковых колонках практически не применяются. Этозначит, что крутизна спада АЧХ за пределами рабочей полосы частот не превышает 18—24 дБ/октаву. Этого вполне достаточно, чтобы, скажем, передать на СЧ-динамик только средние частоты и практически отсечь от него сигналы с частотами, близкими к частоте его резонанса.
Существует имеющее достаточные основания мнение, что фильтры могут ухудшить качество звучания из-за свойственных им колебательных процессов: в конце концов, простой LC-фильтр — это тот же колебательный контур. Однако в правильно спроектированном фильтре с волновым сопротивлением, согласованным с сопротивлением динамика, возникновение колебательных процессов почти исключено (почти, потому что сопротивление динамиков не постоянно на разных частотах). Тем не менее разработчики высококачественных колонок стараются избегать применения фильтров слишком высокого порядка и нередко фильтруют только сигналы, подаваемые на СЧ- и ВЧ-динамики. Это делается и с целью избежать подъема или провала АЧХ на смежных частотах фильтров при их неточном расчете и изготовлении.
Считается, что влияние фильтров друг на друга может ослабляться, если каждый динамик с фильтром подключается к общему усилителю своей парой проводов. Такое включение получило название Bi-witing. Колонки с таким
включением имеют соответствующее число пар клемм, и к ним прилагаются короткозамыкающие перемычки, позволяющие объединить клеммы.
Заметного улучшения качества звучания можно ожидать от питания излучателей от отдельных усилителей. При этом также приходится выводить провода от всех излучателей или их групп — например, НЧ и ВЧ. Такое включение получило название Bi-amping. При нем резко уменьшаются нелинейные, модуляционные и интермодуляционные искажения не только у звуковых колонок, но и у самих усилителей. Однако из-за дороговизны и громоздкости такое решение применяется редко. Приятным исключением являются разработки фирмы Panasonic, успешно применяющей такое техническое решение даже в своих малогабаритных магнитолах и музыкальных центрах. По этому пути пошли и некоторые другие фирмы, например, Sharp.
Применение такого приема легко заметить, осмотрев провода, идущие от колонок. Обычные колонки (с фильтрами) имеют двухпроводный кабель или два зажима для его подключения. Они удобны тем, что их можно подсоединить к любому усилителю. Колонки, рассчитанные на работу с раздельными усилителями, имеют большее число проводов - например, четыре при работе с двумя усилителями. Стационарные колонки такого типа имеют две или несколько пар клемм.