Пассивный фильтр против процессора. Подключение "одинаковых" ВЧ с разным импедансом.

Сегодня покажу один занятный эксперимент, связанный с пищалками и активным или пассивным делением полос.

Вы обращали внимание, что зависимость сопротивления пищалки от частоты почти линейная? Нет, конечно это не прямая линия, но разбег значений кратно меньше, чем у большинства "больших" динамиков. И это делается специально, конструктив пищалок этому способствует, и к этому есть смысл стремиться. Почему так - одну из причин рассмотрим в этой статье.

Сравнение зависимости сопротивления от частоты типичного низко/среднечастотного динамика и пищалки

Сегодня рассмотрим две "одинаковые" пищалки с немного разной высотой горба в районе резонанса. Выглядят они идентично:

Подопытные) самые разные пищалки из комплекта урал АК.

А так выглядят их кривые сопротивления:

Немного отличается резонанс, у красного чуть ниже, около 1,5кГц, у синего ближе к 2кГц. Но нас сегодня в первую очередь интересует разница в высоте горба на резонансе.

Высокий горб говорит о том, что у одного из динамиков выше механическая добротность. Если простыми словами, то у этого динамика меньше механических потерь. Поэтому, в достаточно широкой зоне вокруг резонанса такой динамик должен звучать заметно громче своего собрата с плоским и не выдающимся горбом сопротивления на резонансе.

Сравнение АЧХ этих двух динамиков, подключенных напрямую к усилителю. Цвет графиков АЧХ соотвествует цвету кривых сопротивлений на графике выше.

Нужно отметить, что рабочий (высокочастотный) диапазон этих динамиков оказался не таким уж и разным, основная разница на частотах ниже 4кГц. Получается, проблемы нет? Пищалка все равно не должна играть на своем резонансе, фильтр отрежет проблемную область и динамики станут практически одинаковыми! Или нет?)

Проверяем! Подключаем штатный фильтр, смотрим, как изменились графики:

Бледным показаны АЧХ динамиков, подключенных напрямую к усилителю, ярким цветом показаны динамики, подключенные через штатный фильтр (конденсатор 4,7мкФ)

Как видите, проблема не ушла, разница между динамиками всё ещё слишком велика, и находится не так уж глубоко. Горб на частоте резонанса чуть провалился по уровню, но он по прежнему очень заметен.

Что бы понять, что происходит, я добавлю пару измерений этих же динамиков, но с применением активного фильтра (процессор Альп700ый): частота среза 9кГц, 1 порядок (6дБ на октаву) обеспечило аналогичные графики.

Срез аж 9кГц! Высоко)

Как видите, мой тестовый стенд потихоньку включается в работу:) График с процессором выглядит так:

Графики при подключении через процессор показаны теми же цветами, через проц чуть темнее.

Синий график практически никак не поменялся, минимальная разница появилась в районе 2кГц. А вот красный график поменялся значительно, и эта разница пришлась на зону резонанса. Горб от резонанса при использовании процессора заметно ниже!

Догадаетесь, в чем причина этих отличий?

Это особенности работы пассивного фильтра. В нашем случае он максимально простой - просто конденсатор. По сути, это сопротивление, прицепленное последовательно к динамику. На высоких частотах (выше 11кГц) это почти нулевое сопротивление, и вся мощность усилителя отдается динамику, он играет в полную силу. С понижением частоты сопротивление конденсатора растёт, и мощность на динамике падает по двум причинам.

• Во-первых, в цепь с высоким сопротивлением, усилитель будет вкачивать меньше мощности. Просто потому что закон Ома:)
• Во-вторых, конденсатор и динамик делят между собой имеющуюся мощность. Деление происходит в пропорциях, равных отношению их сопротивлений. Чем больше сопротивление - тем больший процент имеющейся мощности берет на себя элемент.

У динамика на частоте резонанса возникает почти двухкратный подъём сопротивления. Это значит, что он на этом достаточно узком диапазоне будет звучать громче! У нас получился механизм локального повышения АЧХ. Что мы и видим в сравнении графика с пассивным фильтром и после процессора.

Ведь при работе с процессором, или с любым активным фильтром динамик напрямую подключен к усилителю, никакого деления мощности не происходит. Спады АЧХ формируются до усилителя, и усилитель отправляет на динамик уже подготовленный сигнал, который полностью воспроизводится динамиком.

Почему же тогда и при применении процессора у нас остался горб на резонансе, пусть и не такой большой, как при применении пассивного фильтра?

Вернитесь к первому графику, к измерению динамика без фильтра: эта фигура есть в его собственной АЧХ. Процессор просто плавно заваливает частоты ниже указанной с заданной крутизной (6 децибел на октаву, начиная с частоты 9кГц и ниже), поэтому форма графика сохранится, просто появляется наклон. В пасскроссе происходят дополнительные процессы, не совсем для нас нужные и интересные:)

Это ещё один довод в пользу процессоров или хотя бы активного деления и поканального деления сигнала)

Но это не единственный способ избавиться от вброса на АЧХ при применении пассивного фильтра. Догадаетесь, как ещё можно бороться с этим явлением?) Пишите в комментарии;)

Очень жду вашей поддержки на Бусти! Файлы измерений уже выложены. Можно самостоятельно посмотреть, как изменились остальные параметры динамиков, подключенных через кроссовер или через процессор. Или измерить добротности динамиков по графикам импедансов:)