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 1 кг (напоминаем, что это килограмм чистейшей меди!).

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.