Юный техник, 2014 № 05 - [21]
Измерьте напряжение на динамике при той же нормальной громкости. Заодно прочитайте на этикетке сопротивление динамика. Его можно и измерить, но тогда придется отпаять один провод. Допустим, у вас получилось 100 мВ и 8 Ом. Мощность Р = U>2/r = 0,01/8 = 0,00125 Вт, или 1,25 мВт. Именно столько (всего-то!) и отдает в среднем ваш УМЗЧ.
Эксперимент ясно показывает, что главное в АС не столько головка (хотя и ее параметры важны), сколько ее акустическое оформление. Абсолютно необходимо разделить звуковые потоки, излучаемые передней и задней сторонами динамика, — они противофазны (когда с одной стороны сжатие воздуха, с другой — разрежение).
Простейший способ — установить головки на отражательной доске больших размеров. Сторона доски должна иметь размер порядка половины длины звуковой волны на низшей воспроизводимой частоте.
Найти длину волны λ просто: λ = v/f, где v — скорость звука 330 м/с, f — частота. Для низшей воспроизводимой частоты 50 Гц λ = 6,6 м, размер доски получается более 3 м. Много, но что делать, физические законы отменить нельзя! Края доски можно загнуть назад, получится знакомый нам корпус радиоприемника (телевизора или АС) с открытой задней стенкой.
Головки на отражательной доске лучше размещать асимметрично, тогда пики и провалы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) несколько выравниваются.
Устанавливать в АС несколько головок, даже разных, имеет смысл по нескольким соображениям: звуковые давления отдельных головок складываются, поэтому отдача АС возрастает при неизменной подводимой мощности. Пики и провалы на АЧХ отдельных головок не совпадают, как не совпадают и механические резонансные частоты, в результате общая частотная характеристика выравнивается.
Схему включения головок надо подобрать так, чтобы выделяющаяся на них мощность была пропорциональна паспортной. Полярность включения головок важна: при подаче на АС постоянного напряжения (например, 1,5 В от одного элемента питания) все диффузоры должны двигаться в одну сторону, что соответствует синфазному включению. Хотя бы одна головка, работающая в противофазе, резко понижает общую отдачу. Если есть возможность изготавливать АС разной конструкции, то несколько головок лучше размещать вертикально, друг над другом, тогда излучение концентрируется в горизонтальной плоскости, на уровне голов слушателей.
ВЧ-головки лучше размещать именно на этой высоте, в середине, а мощные низкочастотные — выше и ниже, поскольку направленность излучения на нижних частотах меньше. Установка колонны в угол комнаты повышает отдачу (рупорный эффект) и позволяет изготавливать лишь одну отражательную доску. В углах у потолка или пола можно попробовать установить треугольные листы фанеры или пластика — «акустические зеркала», отражающие излучение обратной стороны АС к слушателям. Подобные «звуковые колонны» неоднократно использовали любители Hi-End.
Распространено такое заблуждение: если в АС установлены 12 четырехваттных динамиков, то подавать на нее надо 48 Вт. Ничуть не бывало, подайте на эту АС 1 Вт, и она будет звучать громче, чем один четырехваттный динамик при подаче на него 4 Вт. Выигрыш в чувствительности (отдаче) оценивается как 101 gN, где N — число одинаковых динамиков в АС.
Отдача определялась как звуковое давление на расстоянии 1 м при подаче на АС мощности 0,1 Вт. Динамики для определения отдачи устанавливали на специальной калиброванной отражательной доске. Типичное значение отдачи динамиков советского времени 0,2 Па, но были и исключения.
Звуковое давление 0,2 Па соответствует громкости 80 дБ. Такую громкость динамик создает при электрической мощности 0,1 Вт. А при 1 Вт, что на 10 дБ больше, он создаст, соответственно, 90 дБ. Эта цифра и есть его чувствительность.
Но 90 дБ — это разумный предел громкости. Выходит, что мощности УМЗЧ в 1 Вт вполне достаточно? Это действительно так. Откуда же берутся цифры в десятки и сотни ватт?
Любопытно сравнить мощности, требуемые разным динамикам для получения нормальной для неутомительного прослушивания громкости в 60 дБ (см. таблицу). Предполагается, что динамики установлены на стандартной для измерений отражательной доске или в открытом корпусе значительных размеров.
Видим, что никуда не годными оказались маломощные динамики от карманных приемников (верхние строки таблицы). В то же время довольно мощные (5.8 Вт по паспорту) требуют почти в 20 раз меньшей мощности для получения той же громкости (нижние строки). Оно и понятно: для хорошей отдачи нужны сильный магнит, большой диффузор и хорошее заполнение магнитного зазора проводом звуковой катушки.
Незначительная, по современным понятиям, паспортная мощность (менее 10 Вт) смущать не должна. Раньше указывали мощность, при которой динамик может работать непрерывно, без повреждений и перегрева. Теперь в рекламных целях пишут пиковую мощность, так называемую РМРО (Peak Musical Power Output), которую динамик может выдержать лишь в течение долей секунды. Она в десятки раз выше средней.
Куда же девается мощность УМЗЧ? Понятно, что для отсутствия искажений на пиках музыкального сигнала УМЗЧ рассчитывают на РМРО, хотя, повторю, эти искажения и малозаметны. Хуже другое — очень низкий КПД, следовательно, чувствительность и отдача современных АС.
