Рис. 1
Строгий тональный баланс и высокая разрешающая способность при сохранении положительной эмоциональной составляющей музыкальных программ разных жанров отличает эту модель", - так характеризуют авторы свою новую конструкцию громкоговорителя.
Помимо описания акустической системы, в статье изложены ответы на часто задаваемые вопросы читателей относительно повторяемости описанных в журнале конструкций AC VERNA.
Высокие технологии в производстве головок громкоговорителей (ГГ) позволили наполнить рынок аудиоаппаратуры большим числом моделей акустических систем (АС). Но если ГГ с диффузорами на основе полимеров воспринимаются в составе аппаратуры домашнего кинотеатра вполне органично, то при высококачественном воспроизведении музыкальных компакт-дисков это не так однозначно. Особенно это касается полосы СЧ (300...4000 Гц), где сосредоточены основные тембры музыкальных инструментов. Основная причина неполноценного звуковоспроизведения многими ГГ СЧ кроется в больших внутренних потерях полимерных и композитных диффузоров. Действительно, ГГ с такими диффузорами обладают многими привлекательными характеристиками - высокая максимальная мощность, низкая частота основного резонанса (65...85 Гц), достаточно линейные графики АЧХ с неравномерностью до ±2дБ в полосе 190...3500 Гц, низкие значения гармонических искажений, отличная макродинамика, слабая окрашенность воспроизводимых программ. Но при этом им практически недоступно высокое тембровое разрешение в малосигнальной зоне без потери тонких нюансов и, как следствие, несоответствующее записи звуковоспроизведение, субъективно описать которое можно как неестественное, "неживое".
Тем не менее некоторым фирмам удается сконструировать ГГ, которые с успехом сочетают в себе положительные качества полимерных и целлюлозных. Они обладают ровным, тонально-сбалансированным звучанием и высокой нейтральностью к воспроизводимому музыкальному материалу, что, как правило, и требуется опытным слушателям.
Именно такие ГГ в качестве средне-частотных и установлены в модели АС 100А-14(фото на рис. 1). Это -динамическая головка POLK AUDIO MW4850 с легким диффузором из композитного материала высокой плотности (масса - около 5 г), мягким подвесом (линейное смещение - 2,5 мм), рабочим частотным диапазоном 80...4500 Гц. В полосе НЧ используется головка SEAS L21RN4x/P (H956) с диффузором, выполненным из алюминия (масса - 40 г); линейное смещение - до 7 мм (максимальное - до 14 мм), резонанс на частоте 24 Гц, номинальная мощность - 100 Вт. В полосе ВЧ, сохраняя выбранный (по материалу диффузора головки НЧ) тональный баланс, применена головка SEAS H883 с куполом из алюминия диаметром 27 мм и магнитной жидкостью в зазоре. Чувствительность головки - не менее 90 дБ, полоса частот - 2300...21000 Гц (по уровню -3 дБ).
Модель 100А-14 разрабатывалась как универсальная (для воспроизведения разных жанров музыкальных программ) для помещений площадью 17... 22 м2 при средней заглушенности, достигаемой при наличии паласа или ковра 3x4 м на полу, "бумажных" обоев, штор средней плотности на окнах, мягкой мебели, открытой форточки или двери, а также декоративных элементов звукопоглощения за спиной слушателей. Предпочтительная установка - на акустически изолированных от пола подставках высотой 45...60 см, в зависимости от расстояния до слушателя.
Основные технические характеристики
Номинальное (минимальное) сопротивление, Ом.....8 (3,8)
Рабочая полоса частот, Гц .. .30...21000
Чувствительность, дБ.............85
Частоты раздела, Гц .......380, 2900
Шумовая мощность, Вт,
ном./макс.................50/100
Размеры, мм...........280x730x440
Масса одной АС, кг, не менее ......45
Конструкция громкоговорителей
Корпус модели 100А-14 (его чертеж показан на рис. 2) имеет классические соотношения размеров панелей с учетом двух излучателей в СЧ звене. Минимальной ширины передняя панель, покрытая плотным винилом с рельефным рисунком, и смещенные оси СЧ и ВЧ головок относительно низкочастотной заметно снижают переотражения от излучателей. Слева (и справа - на другом канале) от ВЧ головки расположено отверстие для установки фазоинвертора. Труба имеет внешний и внутренний диаметры 58 и 53 мм соответственно при длине 140 мм.
На задней панели, ближе к геометрическому центру, - отверстие диаметром 40 мм для установки второй трубы длиной 50 мм с внешним и внутренним диаметрами 40 и 36 мм, она служит для коррекции АЧХ в полосе 50... 250 Гц. Ниже расположено прямоугольное отверстие 65x90 мм для панели с тремя парами входных акустических зажимов.
Передние и задние панели составлены из двух слоев ДВП (MDF) средней плотности и фанеры общей толщиной 42 мм. Остальные - двухслойные из ДВП толщиной 20 мм и фанеры 18 мм при общей толщине 38 мм. Склеенные заготовки панелей выдержаны под прессом в течение четырех суток. Задняя панель СЧ бокса выполнена из ДВП толщиной 20 мм и перфорированной ДСП толщиной 18 мм низкой плотности. Внутренняя боковая панель СЧ бокса - ДВП 20 мм, а нижняя образована рамой-распоркой над НЧ ГГ (рис. 2). Рамы-распорки в отсеке НЧ головки, а также те, что расположены позади СЧ бокса, установлены между боковыми и задней панелями корпуса. Рама, расположенная над НЧ головкой, упирается во все вертикальные панели корпуса. На левом чертеже рис. 2 торцевые части боковой панели СЧ бокса и некоторых рам-распорок показаны штриховыми линиями.
Форма, величина объема и перфорация на задней панели СЧ звена, а также установленные на ГГ панели акустического сопротивления (ПАС) позволили в значительной степени сохранить исходную линейность АЧХ головок MW4850 за счет снижения амплитуд внутренних резонансов и переотражений и обеспечить минимальное смещение диффузоров в диапазоне 300...3500 Гц. Последнее качество позволяет быстрее и, значит, точнее следовать (преобразовывать) поступающему сигналу при меньших значениях искажений.
Материалы рам-распорок (ДСП) и места их установок выбраны с учетом увеличения вибропоглощения и необходимой жесткости корпуса для воспроизведения низких частот от 30 Гц. Все панели, в том числе и рамы-распорки, зафиксированы эпоксидным клеем, а крепление усилено шурупами-саморезами, установленными снаружи.
Все внутренние поверхности, за исключением перфорированных в СЧ боксе, в несколько приемов покрыты ПВА до получения высохшего слоя 4...5 мм.
Внутренние поверхности НЧ бокса оклеены натуральным войлоком средней плотности (около 2...2,5 кг/м2) толщиной 17... 19 мм, а углы скруглены по радиусу 20 мм.
СЧ бокс тоже оклеен внутри, но войлоком низкой плотности (1,5...2 кг/м2) и толщиной 12...15 мм, кроме перфорированных панелей. Их отверстия заполнены синтепоном низкой плотности.
В углах НЧ и СЧ боксов вклеены изготовленные из х/б ватина валики-цилиндры диаметром 100 и 50 мм при длине 200 и 100 мм соответственно.
Корпус покрыт миллиметровым шпоном розового дуба и тонирован черным полуматовым полиуретановым лаком. Передние и задние панели оклеены рельефным винилом. ГГ установлены на панели жестко, без демпфирующих колец. По периметру передней и задней панелей наклеены планки из бука сечением 20x3 мм. Фактически толщина планок соответствует толщине винилового покрытия с клеевым слоем. Рамки с декоративной, акустически прозрачной тканью изготовлены из массива бука или дуба сечением 18x18 мм и фиксируются на корпусе посредством пластмассовых штырей, вставляемых в соответствующие гнезда по краям передней панели.
При повторении конструкции, во избежание досадных разочарований по поводу оценки работы АС, в первую очередь следует подобрать ГГ, желательно из одной партии выпуска, и затем придерживаться следующего алгоритма сборки корпусов:
Собранные корпусы необходимо выдержать 6-9 суток в помещении (желательно проветриваемом) при температуре +24...+26°С и минимальной влажности.
Далее можно приступать к покрытию внутренних поверхностей корпусов составом ПВА. Полностью высохшие слои имеют прозрачный цвет. Войлок следует устанавливать по технологии применения клея "Момент", т. е. создав сильное кратковременное давление,затем установить элементы звукопоглощения (поролон и ватин на основе шерстяных волокон в данном случае малоэффективны).
Следует заранее предусмотреть места и способы закрепления групп проводов, идущих от входных зажимов к ГГ.
В конструкции необходимо использовать только высококачественные акустические зажимы, имеющие место под пайку в центральной оси. Их переходное сопротивление контакта не должно превышать 0,01 Ом, и после 200-500 ч работы АС при подводимой мощности 10...20 Вт (15...20% времени работы в начальный период эксплуатации) все паяные соединения необходимо покрыть цапон-лаком или иным нейтральным составом.
Подставки под АС не должны иметь фронтальную панель шире 120... 130 мм. Их конструкция может быть произвольной при достаточной массе и должна обеспечивать виброизоляцию между полом и устанавливаемыми на них корпусами.
Разделительные фильтры
Схема трехполосного разделительного фильтра и соединений в громкоговорителе показана на рис. 3. Катушка L1 содержит 220 витков провода ПЭВ-2 1,12, намотанных на сердечнике из феррита 2500НМ размерами 8x15x85 мм.
Ферритовый сердечник катушки L1 позволяет сохранить чувствительность низкочастотной головки и пропускать без искажений сигнальный ток до 20 А частотой до 10 кГц. Катушки L2, L3 намотаны тем же проводом на каркасах диаметром 40 и высотой 28 мм и содержат 196 и 290 витков соответственно. Катушка L4 содержит 140 витков провода ПЭВ-2 0,8, намотанных на каркасе диаметром 14 и высотой 18 мм. Слои изолированы тонкой фторопластовой лентой. Конденсаторы - К73-16 на напряжение 160 В, резисторы - безындукционные С5-16В мощностью 8 Вт. Провода к акустическим зажимам - медные посеребренные многожильные в изоляции из мелкодисперсного стекловолокна и фторопласта. Монтаж фильтров выполнен без соединительных проводов.
Целесообразно выполнить подстройку параметров фильтров (элементы L2- L4, С25-С34) в пределах отклонений не более 5...7 % от указанных значений, а также длины трубы фазоинвертора. Но заниматься этим следует лишь спустя 150...250ч наработки, т.е. после стабилизации электромеханических и электроакустических характеристик ГГ.
Выбор фильтров третьего порядка в полосах СЧ и ВЧ - в данном случае компромисс между инструментальными и субъективными оценками звуковоспроизведения системы в целом. Следует отметить, что замена головок MW4850 на другие может потребовать применение фильтров иного порядка.
При повторении конструкции вместо головок POLK AUDIO MW4850 возможно использовать SEAS H1152 или SEAS Н149. В этом случае потребуется некоторая коррекция параметров разделительного фильтра и изменение плотности ПАС для этих головок.
Результаты оценочных прослушиваний
При воспроизведении музыкальных программ самых разных жанров звучание отличается строгой тональностью и высокой микродинамикой.
Звучание сложных симфонических программ признано полностью "пропорциональным" записанному на носителе, в том числе с сольными партиями вокала, фортепиано и скрипки.
Испытание АС показало, что с усилителем, работающим в классе А+, заметно улучшается качество воспроизведения. Это особенно проявилось при воспроизведении грамотно записанных классических программ - АС как бы растворялись, появилась глубокая и широкая панорама симфонического оркестра, тембры обрели настоящую телесность и естественность даже в самых сложных треках - соло женского вокала и фортепиано. Выявилась масса музыкальных подробностей и нюансов, которые "проглатывались" очень дорогими усилителями. При этом звучание тракта отличалось редкой целостностью и органичностью, так как не была потеряна положительная эмоциональная составляющая, - неотъемлемый аспект действительно высококачественного воспроизведения.
Авторы выражают признательность С. Агееву, Г. Лазаренко, Г. Крылову за полезные консультации.
Вместо послесловия - о повторении конструкций AC VERNA
Помимо описания модели 100А-14, автор считает возможным дополнить его ответами на ряд вопросов по конструированию, поступающих автору, и осветить ряд аспектов по конструкциям моделей VERNA.
Автор не занимается продвижением на российский рынок аудиопродукции каких-либо фирм. Изделия, применяемые в моделях VERNA, подбираются исключительно для решения задач, поставленных заказчиком. В ряде случаев оказывается возможным использование ГГ советского и российского производства.
Модели AC VERNA, описанные в журналах "Радио", - не сложные для повторения и относятся к среднему уровню по качеству звуковоспроизведения и сложности акустического оформления. Тем не менее модели серии А успешно конкурируют с промышленными образцами высоких ценовых категорий. Практическую помощь в изготовлении корпусов при повторении конструкции оказывают местные цеха или мастерские по ремонту и изготовлению мебели.
Новые высокотехнологичные разработки вариантов акустического оформления, не имеющие аналогов среди промышленных образцов и позволяющие поднять качество воспроизведения на более высокий уровень, применяются лишь при индивидуальном изготовлении или при отправлении заказчику пакета документации для самостоятельной сборки. Пакет содержит чертежи и описания пооперационной сборки модели в масштабе 1:2, разработанной для конкретного помещения и с учетом индивидуальных предпочтений заказчика. Также высылаются описания по доработке головок СЧ (по необходимости), электрические схемы разделительных фильтров (или собранные комплекты), алгоритмы тонкой настройки и рекомендации по расположению громкоговорителей АС. Публикации подобных разработок в печати не планируются.
В разделительных фильтрах-кроссоверах моделей VERNA не применяется коррекция ФЧХ и АЧХ. Во-первых, по мнению автора, нет однозначно положительной оценки такой коррекции при субъективных прослушиваниях. Во-вторых, в моделях VERNA этому служат акустические оформления, которые не столько выравнивают АЧХ, сколько "стабилизируют" (сохранение макро- и микродинамики) СЧ ГГ в зоне сопряжения с ВЧ ГГ. В-третьих, в моделях VERNA не применяются ГГ, имеющие большие (более 4...6 дБ) значения неравномерности АЧХ. Платы с разделительными фильтрами в моделях серии А размещены в отдельных небольших корпусах (для каждой АС). Это позволяет максимально эффективно расположить элементы вибро- и звукопоглощения в НЧ и СЧ боксах и оперативно реализовать "активную АС".
Применение в разделительных частотных фильтрах отечественных конденсаторов К73-16 продиктовано их положительными (субъективно) "звуковыми" свойствами.
Неуместны претензии по качеству воспроизведения (звучания) описанных в журнале конструкций, если повторяющий необоснованно изменяет размеры акустического оформления и их пропорциональные соотношения, производит замену ГГ, частоты раздела фильтров и др.
Автор считает нецелесообразным и обсуждения "анализов и выводов" по работе той или иной модели VERNA, выполненные на основе компьютерных программ. Во-первых, что нередко, паспортные данные ГГ не всегда полностью соответствуют инструментальным проверкам в безэховой (звукозаглушен-ной) камере, во-вторых, новые ГГ после приработки в течение 100...400 ч ( для разных материалов диффузоров и подвесов нужно разное время) несколько изменяют свои основные характеристики, а это сложно поддается прогнозированию. Но самое главное - смоделированная на компьютере АС может быть "замечательной" только для самого компьютера. В программу невозможно заложить алгоритм однозначно единственного и правильного преобразования электрического сигнала в звуковые колебания, в конечном итоге именуемыми Музыкой. Также нельзя не отметить, что большинство "комнатных" компьютерных замеров проводятся с использованием неаттестованных измерительных приборов, что не позволяет корректно говорить даже об основных характеристиках ГГ, тем более строить выводы о качестве АС.
В описаниях моделей VERNA намеренно отсутствуют графики АЧХ. Автор считает, что для повторения важнее предоставить подробное описание конструкции, особенностей акустического оформления НЧ и СЧ головок, применяемых в АС, полезных доработках, например, СЧ головок, сведений о действии и частотах раздела фильтров, а также краткое изложение результатов контрольных субъективных проверок.
Известно, что две разные АС, имеющие очень схожие основные характеристики и графики АЧХ, будут вызывать различные эмоциональные ощущения у слушателей. Также известно, что график АЧХ не в полной мере показывает устойчивость (полное сохранение воспроизведения слабых обертональных составляющих реального сигнала) двух- или трехполосной АС, особенно в областях разделения частот. Это крайне важно для правильного воспроизведения расположенных по глубине виртуальной сцены музыкальных инструментов, что является одной из главных составляющих высококачественного воспроизведения музыкальных программ. По мнению автора, решение только одной этой задачи важнее линеаризации АЧХ. Тем более, что график АЧХ, полученный в звукозаглушенной камере, будет значительно отличаться от графика, снятого в конкретном помещении. Но на стадии разработки АС существуют методы, позволяющие заметно снизить влияние помещения на воспроизведение.
Сочетание в одной АС ГГ с диффузорами из различных материалов нередко для трехполосной системы, поэтому, помимо инструментальных измерений, контрольные прослушивания проводятся особенно тщательно.
Все ГГ, установленные в моделях VERNA, проходят строгий инструментальный (в звукозаглушенной камере) контроль на предмет проверки паспортных данных и соответствия конкретным применениям. В ряде случаев проводятся доработки в основном СЧ-ГГ, направленные на снижение влияния частоты основного резонанса и уменьшение неравномерности АЧХ в предполагаемом для использования диапазоне частот.
При разработке АС для домашнего кинотеатра (для помещений площадью! 8...50 м2) учитываются и высокие требования, предъявляемые опытными слушателями для высококачественного воспроизведения музыкальных программ. Учитывается также, что в качестве усилителей часто применяются AV-ресиверы, по-разному справляющиеся с функциями высококачественного воспроизведения.
Оценочные прослушивания проводятся в несколько этапов. В них принимают участие опытные слушатели и музыканты-профессионалы. Источники сигналов - проигрыватели компакт-дисков SONY CDP-XB930, ТЕАС WRDS-8 и проигрыватель виниловых грампластинок PIONEER PL640 (головка AUDIO TECHICA АТ-95, предусилитель-корректор с распределенной пассивной коррекцией и выходным каскадом, работающим в классе А, - разработчик Г. Крылов). Усилители мощности - известные читателям УМЗЧ ВВ (автор Н. Сухов) и усилитель мощности класса А+ (автор А. Сырицо), а также некоторые модели зарубежного производства ценовой категории 3500...6000 долл. США. Музыкальные программы включают записи симфонических оркестров с сольными партиями фортепиано, вокала, клавесина; электронные композиции (Isao Tomita, Япония), а также фрагменты джазовых и роковых произведений.
Автор: А. Демьянов, А. Сырицо, г. Москва