Требования к элементам стереофонических звуковоспроизводящих устройств.

May 26, 2010 by admin Комментировать »

Стереофоническое звуковоспроизведение получило в настоящее время всеобщее признание за более высокую (по сравнению с монофоническим) естествен­ность звучания.

Носителями стереофонической информации являются временная Дт и интен-сивностная AL разности сигналов левого и правого каналов.

clip_image001

Рис. 1. Искажения пространственной панорамы при боковом смещении слушателя

Интенсивностная разность определяется выражением ДL=201g(P2/P1), где Р1 и P2 — звуковые давления, развиваемые левым и правым громкоговорителями, обозначенными В1 и В2 на рис. 1.

При асимметричном расположении слушателя относительно акустических систем левого и правого каналов или при не идентичных характеристиках узлов стерео­фонического комплекса возникают дополнительные временные и интенсивностные разности сигналов. Это приводит к тому, что действительная стереопанорама будет отличаться от исходной (задуманной звукорежиссером), т. е. возникают пространственные искажения.

Появление пространственных искажений сопровождается также рядом других изменений. Прежде всего теряется раздельность восприятия отдельных частей звуковой панорамы, а также нарушается музыкальный баланс в стереопанораме или баланса громкостей.

Последние исследования [3] показали, что при дополнительной разности ДL=3 дБ источник звука смещается на 0,4 м в сторону громкоговорителя, излу­чающего сигнал с большим уровнем, а при ДL=6 дБ — на 0,8 м. Например, при введении дополнительного временного сдвига Дт=0,5 мс при базе 5=1,8 м звук от рояля смещается на 0,5 м в сторону громкоговорителя, излучающего опережающий сигнал. Эти отклонения равносильны перемещению слушателя вдоль линии базы и приводят к искажению пространственной звуковой панорамы (рис. 1). Наиболь­шее смещение от первоначального положения претерпевают источники звука 2, 4, расположенные в средней части панорамы.

Источники звука, находящиеся дальше от центра базы, меньше подвержены пространственным искажениям, так как при формировании этих источников введены большие различия ДL, и Дт.

Для источников, расположенных в позициях громкоговорителей, пространствен­ные искажения практически отсутствуют, так как ДL>20 дБ и Дт>3 мс.

При введении дополнительного временного сдвига Дт=5…15 мс локализация источника звука затрудняется, звучание приобретает гулкость и объемность. Для качественной локализации источника звука величина Дт должна быть меньше 3…4 мс.

Чтобы избежать пространственных искажений стереопанорамы, характеристики усилителей низкой частоты, акустических систем и электропроигрывающих. уст­ройств должны удовлетворять определенным требованиям.

Исследования в этой области [1 — 8] позволили сформулировать ряд требо­ваний к стереофоническим транзисторным усилителям низкой частоты и акусти­ческим системам и обосновать соответствующие технические решения.

Для получения низкого коэффициента гармонических и интермодуляционных искажений транзисторные усилители мощности должны иметь:

расширенный диапазон частот, для чего выходные каскады рекомендуется включать по схеме с общим коллектором и компенсацией по опережению и запаздыванию;

малый коэффициент общей отрицательной обратной связи для обеспечения устойчивости усилителя с расширенным диапазоном частот и ослабления дина­мических искажений;

каскады с местными отрицательными обратными связями и использованием комплементарных пар транзисторов; работающих в режиме класса А;

каскады с гальваническими связями для получения линейной фазочастотной характеристики;

более высокую перегрузочную способность для ослабления динамических искажений.

Для уменьшения временных сдвигов стереофонические усилители должны иметь идентичные фазочастотные характеристики 1ФЧХ), что достигается под­бором радиоэлементов с разбросом не более ±2%.

Коэффициент гармонических искажений в усилителях звуковой частоты не должен превышать 0,05% в диапазоне частот 30..,20 000 Гц.

Акустические системы должны иметь по возможности равномерную ампли­тудно-частотную характеристику (АЧХ) и близкую к линейной фазочастотную характеристику в диапазоне воспроизводимых частот.

Акустические системы для стереофонического звуковоспроизведения обычно имеют очень узкую зону стереоэффекта. Для слушателей, расположенных сбоку от оси симметрии системы, звучание становится монофоническим. Этот недостаток можно ослабить расширением зоны стереоэффекта. Иными словами, изменением характеристик направленности громкоговорителей оказывается возможным ком­пенсировать действие на орган слуха возникшей временной разности и разности уровней при асимметричном расположении относительно левого и правого гром­коговорителей.

Характеристика направленности излучения среднечастотного громкоговорителя на частотах 3000….5000 Гц может быть. улучшена, если диаметр диффузора громкоговорителя не превышает 80 мм [3]. Дальнейшее улучшение обеспечивается постановкой акустических линз.

Другим недостатком акустической системы является то, что громкоговорители имеют большие искажения и неравномерности АЧХ по звуковому давлению, осо­бенно в области низших частот звукового диапазона, где подвижная магнитная система колеблется с большой амплитудой. Причинами искажений обычно являются выход звуковой катушки за пределы магнитного зазора и нелинейность упругой подвески диффузора.

Большей равномерности АЧХ, уменьшения амплитуды перемещения подвижной системы и соответственно снижения нелинейных и интермодуляционных искажений можно добиться изменением добротности подвижной системы громкоговорителя, т. е. степени ее демпфирования. Управлять демпфированием можно изменением выходного сопротивления усилителя звуковой частоты с иомощью положительной обратной связи по току нагрузки или датчика скорости (ускорения), установленного на диффузоре. Степень демпфирования будет выше, если громкоговоритель имеет более высокое звуковое давление и легкий диффузор.

При большой неравномерности АЧХ громкоговорителя (±15 дБ) по звуковому давлению вводятся дополнительные интенсивностные разности звучания сигналов в диапазоне звуковых частот по каналам. Эту разность можно уменьшать эква­лайзером, но для этого нужно определить действительные АЧХ обоих громкого­ворителей, что очень затруднено. К тому же при уменьшении неравномерности АЧХ по звуковому давлению эквалайзером вводятся дополнительные временные сдвиги сигналов по каналам стереоусилителя.

Определенного выравнивания ФЧХ громкоговорителя можно достигнуть расположением акустических центров динамических головок в одной плоскости [5]. Однако указанная мера часто оказывается недостаточной, так как фазовые сдвиги зависят от скорости распространения звуковых волн по поверхности диффузора. Наилучшие результаты дает выдвижение вперед низкочастотного громкоговорителя по отношению к ереднечастотному, а среднечастотного — по отношению к высо­кочастотному.

Электропроигрывающее устройство — это третий важный узел звуковоспроиз­водящего комплекса.

Искажения в Электропроигрывающее устройство вносят головка звукоснимателя, тонарм и механический узел. Головка звукоснимателя должна иметь эллипсную иглу, так как форма эллипса в большей степени приближена к форме резца для пластинки, чем сфера.

Существенно меньшие искажения при звуковоспроизведении механической запи­си вносят многорадиусные игры (например, так называемая S-игла), которые также улучшают надежность следования тонарма по канавке пластинки и повы­шают переходное, затухание между стереоканалами на высоких частотах [6]. Более высокое качество звучания обеспечивает магнитодинамическая головка звуко­снимателя, так как у нее интермодуляционные искажения меньше, чем у электро­магнитной головки.

Для снижения искажений, вызываемых тонармом, необходимо подавление резонансов, так как на резонансной частоте резко возрастает механическое сопро­тивление звукоснимателя.

Подавление резонансов осуществляется механическим демпфированием тонарма, демпфирование в области низших частот — гибкой связью между трубкой тонарма и противовесом посредством резиновой муфты.

Высокочастотный резонанс демпфируется заполнением трубки тонарма дре­весной массой или углеродистыми нитями толщиной примерно 1-10~~? мм, пропи­танными эпоксидной смолой без отвердителя (декремент затухания пропитан­ных углеродистых нитей более трех). Коэффициент детонации движущегося механизма электропроигрывающего устройства (диска) не должен превышать 0,1%, а уровень помех от вибраций движущего механизма — 60 дБ, измеренный по взвешенной характеристике, или — 40 дБ — по широкой характеристике [7].

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты