Сабвуфер своими руками от начального уровня к высокому классу

Ремонт своими руками

В данной статье мы посмотрим, как выполнить сабвуфер собственными руками, не вникая в недра электроакустики, не прибегая к трудным расчетам и тонким измерениям, хотя кое-какие сделать придется все равно. «Без больших трудностей» не означает «тяп-ляп на кирпич, гони, бабка, могарыч». Сейчас на домашнем компьютере можно моделировать очень непростые звуковые системы (АС); ссылку на описание данного процесса см. в конце. Но работа с готовым устройством по наитию даёт то, чего не получишь никаким прочтением и просмотром – интуитивное осознание сути процесса. В науке и технике открытия на конце пера выполняются нечасто; очень часто изыскатель, набравшись опыта, «нутром» начинает понимать, что там к чему, и уж тогда ищет математику, пригодную для описания явления и вывода расчетных инженерных формул. Многие великие с юмором и удовольствием вспоминали собственные первые неудачные опыты. Александр Белл, напр., катушки для собственного первого телефона пытался поначалу мотать голым проводом: он, артист по образованию, просто не знал еще, что проволоку под током необходимо изолировать. Но телефон Белл все же изобрел.

О компьютерных расчетах

Не стоит думать, что JBL SpeakerShop или др. программа расчета акустики выдаст вам единственно допустимый самый-самый разумный вариант. Компьютерные программы пишутся по устоявшимся проверенным методам, но нетривиальные решения немыслимы исключительно в богословии. «Каждый знает, что так делать нельзя. Находится болван, который этого не знает. Он-то и выполняет открытие» – Томас Альва Эдисон.

SpeakerShop возник совсем недавно, разработано это приложение очень со всей серьезностью и то, что пользуются им достаточно активно, абсолютный плюс как разработчикам, так и поклонникам. Но чем-то нынешняя ситуация с ним похожа на историю с первыми фотошопами. Кто юзал еще винду 3.11, помните? – тогда по отделке картинок просто с ума сходили. А после оказалось – чтобы выполнить хороший снимок, необходимо все же уметь снимать.

Что это и для чего?

Сабвуфер (просто – саб) в дословном переводе звучит курьезно: подгавкиватель. По настоящему же это басовый (низкочастотный, НЧ) динамик, воспроизводящий частоты ниже прим. 150 Гц, в особом звуковом оформлении, ящике (коробе) достаточно трудного устройства. Сабвуферы используются и в бытовых условиях, в напольных высококлассных АС и дешевых настольных, установленные и в автомобилях, см. рис. Если выйдет сделать сабвуфер, правильно воспроизводящий басы, смело можно приниматься за любую АС, т.к. воссоздание НЧ, пожалуй, самый жирный из китов, на каких стоит вся электроакустика.

Сабвуферы разного класса в доме и автомобиле

Компактное НЧ-звено АС сделать много сложнее чем СЧ и ВЧ (средне- и высокочастотные) самое первое, из-за звукового короткого замыкания, когда волны звука от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей динамика (головки громкоговорителя, ГГ) гасят друг друга: длины волн НЧ – метры, и без надлежащего звукового оформления ГГ ничто не мешает им здесь же сойтись в противофазе. Второе, спектр искажений звука на НЧ тянется далеко в прекраснее всего слышимую область СЧ. В сущности любая широкополосная АС есть НЧ-звено, в которое установлены СЧ и ВЧ излучатели. Но к сабу уже с точки зрения эргономики предъявляют добавочное условие: сабвуфер для дома обязан быть как можно компактнее.

Примечание: все разновидности звукового оформления НЧ ГГ можно поделить на 2 больших класса – одни гасят излучение с тыла динамика, вторые переворачивают его по фазе на 180 градусов (обертывают фазу) и переизлучают с фронта. Сабвуфер, в зависимости от параметров ГГ (см. дальше) и требуемого вида его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) может быть возведен по схеме того либо другого класса.

Направление на звуки ниже 150 Гц человек различает очень плохо, благодаря этому в обыкновенной жилой комнате саб можно поставить в общем где угодно. СЧ-ВЧ АС (сателлиты) акустики с сабвуфером получаются очень небольшими; их размещение в комнате возможно выбрать хорошим для этого помещения. Современное жилище избытком площади и хорошей своей акустикой, говоря мягко, не выделяется, и «приткнуть» в нем правильно хоть несколько хороших широкополосных колонок возможно совсем не всегда. Благодаря этому изготовление сабвуфера собственноручно дает возможность не только сэкономить очень большую сумму денег, но и получить все же чистый, верный звук в данной вот хрущевке, брежневке или сегодняшнем новострое. В особенности продуктивен сабвуфер в системах полнообъемного звука, т.к. устанавливать 5-7 колонок на полную полосу каждая это уж слишком и для самых «навороченных» клиентов.

Басы

Воссоздание басов тяжело не только технически. Узенький в общем то НЧ участок всего спектра волн звука неоднороден по собственному психофизиологическому влиянию и разделяется на 3 области. Чтобы по правилам выбрать басовый динамик и сделать короб для сабвуфера собственными руками, необходимо знать их границы и значение:

  • Верхний бас (UpperBass) – 80-(150…200) Гц.
  • Усредненный бас или мидбас (MidBass) – 40-80 Гц.
  • Глубокий бас или подбас (SubBass) – ниже 40 Гц.

Верха

Технически воссоздание верхних басов трудностей не представляет, но, самое первое, спектр искажений звука на верхнем басе тянется в прекрасно слышимые СЧ дальше всего. Второе, самый специальный басовый динамик по верхам воспроизводит частоты до 500-1000 Гц. «Просочившиеся» к нему после расфильтровки «хвостики» СЧ будут излучаться из одной точки и подпортят стереоэффект либо объемный эффект. Чтобы убрать звуковое соединение (звуковую связь) стереоканалов по СЧ в сабвуфере электрической расфильтровкой, необходимы фильтры с крутизной спада АЧХ в полосе непропускания 40 дБ на октаву и более. Однако сберечь при этом линейной фазочастотную характеристику (ФЧХ) фильтра довольно не просто и современными цифровыми способами, а нелинейность ФЧХ вызывает искажения, плохо различимые конкретно на слух, но резко ухудшающие субъективное восприятие звука; Hi-Fi совсем не сводится только к формальным показателям. Благодаря этому хороший сабвуфер должен делать так же и звуковую расфильтровку на верхних басах, подавляя паразитное СЧ излучение динамика до его выхода наружу.

Середина

На мидбасах важная задача при разработке сабвуфера – обеспечить в небольшом объеме ящика самую высокую отдачу ГГ, указанную форму АЧХ и ее самую большую равномерность (гладкость). АЧХ, в сторону низких частот близкая к квадратной, даёт мощный, но жестковатый бас; АЧХ, одинаково падающая – чистый и светопрозрачный, но слабее. Подбор той либо другой зависит от характера прослушиваемого: рокерам необходим звук «злее», а для классики нежнее. В обоих случаях большие провалы и всплески на АЧХ искажают субъективное восприятие при де-юре похожих техпараметрах звука.

Глубина

Подбас определяющее действие на тембр (окраску) звука музыкальных инструментов имеет исключительно для духовых органов в конкретно для них выстроенных залах. Крепкие подбасовые элементы свойственны для звуков природных и техногенных катастроф, крепких взрывов и голосов некоторых видов животных (львиный рык). Более 90% людей подбасы или абсолютно не слышат, или слышат невнятно. Напр., если благодаря своему принципу разные по собственному характеру звуки жаркого урагана и ядерного взрыва процедить от всего, помимо подбасов, то по ним навряд ли кто разберет, что там в действительности творится. Благодаря этому домашний сабвуфер практически всегда улучшают на мидбас, а остаток подбаса, какой выйдет, прячет свои шумы помещения. Для чего он, к слову, очень подходящ и чем крайне полезен.

Подбас в машине

Эффект маскировки шумов в особенности нужен в тесном и зашумленной автомобильном салоне, благодаря этому автосабвуферы оптимизируются на подбас. Порой ради этого любители Hi-Fi на скорости отдают сабу весь багажник, ставя туда 15”-18” динамики-монстры на 150-250 Вт высокой мощности, см. рис. Однако вполне приличный сабвуфер в автомобиль можно создать и не жертвуя полезным объемом в кузове, см. дальше.

Мощный сабвуфер в автомобиле

Примечание: пиковую мощность динамика нередко отождествляют с шумовой, что ошибочно. На высокой мощности звук искажен, но еще внятен, т.е. различим по смыслу. Шумовая мощность определяется как данная, на которой динамик будет работать конкретное время (в большинстве случаев 20 мин.), не перегорая и не повреждаясь механически. Звук при этом очень часто бессвязный хрип, отчего данная мощность и названа шумовой. Однако в некоторых видах звукового оформления шумовая мощность динамика может быть ниже высокой, см. дальше.

Какой необходим динамик?

Полный расчет звукового оформления выполняется по т. наз. показателям Тиля-Смолла (ПТС). Потому как мы решили истратить время и труд на настройку саба, нам из них нужно будет только полная добротность головки на ее своей резонансной частоте Qts, т.к. именно по ней подбирается хороший вариант звукового оформления. В зависимости от величины Qts динамики разделяют на 4 группы:

  • Qts<0,5 – «равнодушные» сверхнизкодобротные. Достаточно дорогие, слишком низкая отдача, но способны воссоздавать подбасы аж до 20-15 Гц. Настройка сабвуфера с подобными без звукомерной камеры и специализированной измерительной техники не представляется возможной, т.к. резонансный пик не выражен.
  • 0,5
  • 0,7<1 – среднедобротные. По сочетанию всех параметров, в т.ч. ценовых, оптимальны для домашнего сабвуфера, оптимизированного на мидбас.
  • Qts>1 – высокодобротные. Высокая отдача, небольшая стоимость, жёсткий звук в неоптимальном оформлении. Тяжело получить гладкую АЧХ. Компактные, выпускаются диаметром (в меньшую сторону) до 6” (155 мм). Идеальны для сабвуфера настольного или к телевизору (не к домашнему кинотеатру!).

Измерения

В спецификациях изготовителя на динамики Qts может быть отмечена как Qп или же просто Q, но есть там абсолютно не всегда, а в общедоступных базах данных вроде WinISD полно ошибок. Благодаря этому нам быстрее всего придется определять значение Qts дома.

Подготовка

В первую очередь подбираем и готовим для звуковых измерений комнату. В ней должно быть побольше оконных занавесей, штор, ковров на стенах и пол, мягкой мебели. Жёсткие горизонтальные поверхности (стол) необходимо покрыть чем-то пушистым; будет не лишним и набросать сплошь и рядом намного больше подушек. Очень сильно портят звуковое поле углы, в т.ч. жёсткой мебели со стенками, их нужно чем-то завесить, напр., одеждой на плечиках. Дальше подсоединяем к динамику длинные провода и подвешиваем в геометрическом центре потолка (под люстрой, если она есть) фронтальной стороной диффузора вниз на высоте от пола в 2/3 потолочные высоты.

Схемы измерений показателей динамиков дома

Сейчас необходимо собрать схему измерений, как показано вверху на рис. Нижняя схема нам еще понадобится чтобы провести измерения импеданса (полного сопротивления) динамика Z. От в большинстве случаев применяемой любителями измерительной схемы без преобразователя электрической энергии эта выделяется вполне профессиональной точностью: в расхожих схемах на диодах моста теряется ок. 1,5 В даже при входном сопротивлении тестера 10 МОм. Действие этой схемы основано на том, что импеданс преобразователя электрической энергии и R2, с одной стороны, много больше импеданса ГГ; со второй – много меньше выходного сопротивления усилителя мощности звуковой частоты, и на том, что самый паршивый цифровой мультитестер на пределе 200 мВ имеет входное сопротивление более 1 МОм. Но, если измерительный сигнал подается от генератора звуковой частоты (ГЗЧ) с обычным 600-омным выходом, эта схема чтобы провести измерения Z негодна.

Процедура

От компьютера с программой эмуляции ГЗЧ измерительный сигнал подается с выхода звуковой карты. «Гонять» его необходимо в границах 20-100 Гц вначале с дискретом (шагом) 10 Гц. Если резонанса ГГ не видно, она для сабвуфера негодна. Или реализатор вас бессовестно обманул, продав за 100 руб. равнодушную ГГ стоимостью от $200.

Резонансные кривые и формулы для расчета полной добротности головок громкоговорителя

Когда границы резонансного пика установлены, «проходим» его уже с дискретом 1 Гц и строим АЧХ. Если ГГ высоко- или среднедобротная ближе к верхней границе Qts, выйдет график вроде того, что на поз. I рис. В данном случае:

  • По ф-ле (1) на поз. II находим U(F1,F2);
  • Согласно графика находим F1 и F2;
  • По ф-ле (2) проверяем, сходится ли вычисленная частота своего резонанса в пустом пространстве F’s с измеренной Fs. Если расхождение более чем на 2-3 Гц, см. ниже;
  • По ф-ле (3) находим механическую добротность Qms, потом по ф-ле (4) электрическую Qes и, напоследок, по ф-ле (5) искомую полную добротность Qts.

Если же добротность ГГ ближе к невысокой или таковая, что вообще-то прекрасно, резонансная кривая будет ощутимо несимметричной, а ее пик плоским, размытым, поз. III, либо же проверка по ф-ле (2) не сойдется и при повторных измерениях. В данном случае согласно графика находим точки самого большого наклона касательных к вогнутым «крыльям» пика А1 и А2; математически в них вторая производная от описывающей резонансную кривую функции может достигать предела. За Umax тогда берем, как и раньше, его значение на верхушке пика, а за Umin – вычисленное по ф-ле на поз. III новое значение U(F1,F2).

Структура системы

Померяли? Динамик подходит? Не нужно спешить подбирать оформление. Вначале необходимо подобрать структурную схему всей системы озвучивания, т.к. на ее электронную часть может пасть доля затрат не меньшая, чем на хороший басовый динамик. Система озвучивания с сабвуфером может быть выстроена по одной из отпечаток. схем, см. рис.

Структурные схемы систем озвучивания с сабвуферами

Примечание: эквалайзер и фильтр инфранизких частот ФИНЧ (рокот-фильтр) во всех схемах включаются до входов стереоканалов.

Поз. 1 – система с пассивной расфильтровкой по мощности. Плюс – не требуется отдельный басовый усилитель, подсоединяется к любому УМЗЧ. Очень большие минусы, первое, обоюдное электрическое просачивание каналов в сабвуфере по СЧ: для LC-фильтров, сводящих его к подходящей величине, потребуется приличный чемодан, который для приобретения их элемент придется раньше где нибудь на треть наполнить наличными средствами (в 100 рублевых купюрах). Второе – выходные сопротивления фильтров невысоких частот ФНЧ одновременно с входным ГГ динамика создают тройник, и каждый канал УМЗЧ в теории четверть мощности будет расходовать на то, чтобы греть соседа с его ФНЧ. По настоящему – больше, т.к. на мощности и потери в фильтрах значительны. Все таки, система с расфильтровкой по мощности применима в сабвуферах ограниченной мощности с независимыми излучателями звука, см. дальше.

Поз. 2 – пассивная расфильтровка на отдельный басовый УМЗЧ. Потерь мощности нет, взаимовлияние каналов слабее, т.к. характеристические сопротивления фильтров – килоомы и десятки килоом. сейчас практически не используется, т.к. собрать активный фильтр на микросхемах оказывается много дешевле и проще, чем мотать катушки пассивных.

Поз. 3 – активная аналоговая расфильтровка. Сигналы каналов складываются примитивным резисторным сумматором, поступают на аналоговый активный ФНЧ, а с него на басовый УМЗЧ. Взаимовлияние каналов ничтожно и в традиционных условиях прослушивания неприметно, затраты на элементы невелики. Идеальная схема для самодельного сабвуфера начинающего любителя.

Поз. 4 – полная цифровая расфильтровка. Канальные сигналы подаются на HDMI сплиттер Р, раздиляющий любой из них как минимум на 2 равносильных исходному. По одному сигналу из пары подается на СЧ-ВЧ УМЗЧ (возможно, конкретно, без ФВЧ), а прочие соединяются в сумматоре С. А дело все в том, что при резисторном сложении на нижних частотах мидбаса и в подбасе возможно электрическое взаимное действие сигналов в ФНЧ, несколько искажающее суммарный басовый. В сумматоре сигналы складываются цифровым или аналоговым способом, исключающим их взаимовлияние.

С сумматора общий сигнал подается на цифровой ФНЧ с вмонтированными аналого-цифровым (АЦП) и цифро-аналоговым (ЦАП) преобразователями, а с него – на басовый УМЗЧ. Качество звука и развязка каналов – максимально предполагаемые сегодня. Расходы на микросхемы для этого хозяйства оказываются посильными, но работа с ИМС требует уже некоторого радиолюбительского опыта, и еще большего – если приобретается не готовый комплект (что намного дороже), а элементы системы выбираются собственноручно.

Оформление

На рис. даны намного более употребительные схемы звукового оформления домашних сабвуферов. Лабиринты, рупоры и др. не удовлетворяют требованиям компактности. Зеленым выделены схемы, предпочтительные для начинающих, жёлтым – осуществимые ими, а красным – неподходящие. Кто поопытнее, может изумиться: 6-й бандпасс – для чайников? Не бойтесь, эту хорошую басовую акустику на трубах можно настроить за выходные. Если знать, как.

Типы звукового оформления сабвуферов

Щит

Оформление сабвуфера в виде звукового экрана (щита, поз. 1) дома выполнимо, если ГГ установлены в облицовка стен, т.к. их размеры сопоставимы с длинами подбасовых волн. Отсюда положительное качество – с подбасом никаких трудностей, только бы динамики его тянули. Другое – максимальная компактность, саб полезной площади совсем не занимает. Однако есть и серьезные минусы. Первый – значительный объем строительных работ. Второй – звуковой экран совсем не влияет на АЧХ ГГ. «Горбатая» – так и петь будет, благодаря этому устанавливать на щит можно лишь не дешёвые низкодобротные и равнодушные динамики. Подминус, так сказать – их отдача мала и щит ее расширить совсем не способен.

Закрытый ящик

Большой плюс закрытого ящика (поз. 2) – глубокое демпфирование ГГ; для дешевых с высокой отдачей высокодобротных динамиков это единственно подходящий вид звукового оформления. Но данный плюс за собой влечет и минус: с глубоким демпфированием шумовая мощность ГГ нередко оказывается ниже высокой, конкретно у дорогих мощных головок. Катушка уже дымится, но хрипов все еще не слышно. Необходим указатель перегрузки, но очень простые без отдельного электрического питания портят сигнал.

Не меньше жирный плюс – максимально гладкая плавно падающая АЧХ и как правило – намного более чистый и живой звук. Из-за этой причины выпускаются высококлассные мощные ГГ высокой добротности конкретно для установки в закрытые ящички или бандпассы 4-го порядка (см. дальше).

И еще нежданный плюс – во время установки в закрытый ящик не НЧ-СЧ, а особых басовых динамиков паразитное СЧ излучение фактически не присутствует. СЧ «басовики» излучают в мембранном режиме, а глубокое демпфирование подавляет мембранный эффект.

Минус – из всех АС равного объема у закрытого ящика очень высокая невысокая воспроизводимая частота, т.к. он увеличивает резонансную частоту динамика и не способен увеличить его отдачу на частотах ниже нее. Т.е. по компактности сабвуфер в закрытом ящике проходит с большой натяжкой. До определенной степени сделать меньше данный недостаток можно, наполнив ящик синтепоном: он прекрасно поглощает энергию волн звука. Термодинамический процесс в ящике тогда из адиабатического переходит в изотермический, что равнозначно повышению его объема в 1,4 раза.

Еще важный недостаток – в закрытом ящике разрешено делать только пассивный сабвуфер, т.к. электроника в нем сильно греется даже помещенная в отделенный отсек. Если вам попадутся старые АС 10МАС-1М, погоняйте их на половинной мощности с 30 минут и потрогайте рукой корпус – тёплый будет.

ФИ

Фазоинвертор (ФИ) с трубой (поз. 3) совсем недавно был едва ли не достаточно популярным типом звукового оформления, однако на данный момент вытесняется глубокими щелями (см. ниже). Основное положительное качество ФИ – способность расширить отдачу ГГ на частотах ниже резонансной; для начинающего любителя – возможность постройки «на глазок» и настройки на слух изменением длины трубы. Еще – по размеру ФИ на мидбас можно «обжать» едва ли не до габаритов динамика, но это, все таки, и все. Минусы – устанавливать в ФИ можно лишь низкодобротные ГГ, т.к. его своя АЧХ благодаря своему принципу с провалом. АЧХ ФИ в сторону частот ниже невысокой воспроизводимой падает очень круто, благодаря этому в сабвуфере выжать из ФИ сколько-нибудь подходящий подбас или невозможно, или размеры ФИ окажутся сравнимы с такими закрытого ящика. Паразитные СЧ ФИ подавляет максимум частично, т.к. в нем ничто не мешает динамику источать их с фронта. Пытаться расширить эквивалентный объем ФИ шумоизолирующим заполнением нельзя, т.к. через порт (внешнее устье трубы) проходят воздушные потоки и термодинамика ФИ абсолютно не та, что у закрытого ящика. Это, к слову, касается всех АС, в которых внутренний объем сообщается с атмосферой.

Примечание: во всем равнозначен ФИ пассивный излучаетель (ПИ) – взамен трубы с портом ставят басовый динамик без магнитной системы и с грузиком взамен катушки. «Безнастроечных» методик расчета ПИ нет, потому и в товарном производстве ПИ редкое исключение. Если у вас завалялся сгоревший басовый динамик, можете эксперементировать – настройка выполняется изменением веса груза. Но имейте в виду – активным ПИ лучше не делать по такой же причине, что и закрытый ящик.

О глубоких щелях

Акустику с глубокими щелями (поз. 4, 6, 8-10) отождествляют то с ФИ, то с лабиринтом, но в действительности это самостоятельный вид звукового оформления. Положительных качеств у глубокой щели масса:

  • Правильный расчет на компьютере возможен непрофессиональный дома.
  • Обшитая звукопоглотителем, полноценно поглощает паразитные СЧ.
  • Правильно рассчитанная, на мидбасе функционирует как звуковой затвор (четвертьволновый лабиринт, ЧВ-лабиринт) с большим затуханием.
  • Из-за причины в пред. пункте возможно звуковое демпфирование и повышение эквивалентного объема поглощающим заполнением.
  • На подбасах будет работать как полуволновый лабиринт (ПВ-лабиринт), делая больше отдачу ГГ.
  • Возможно построение АС с глубокой щелью под ГГ с любым значением добротности.

Недостаток у глубокой щели только один, и то для начинающих: ненастраиваема после сборки. Как сделано, так и петь будет.

Об антиакустике

Лишняя звукопоглощающая обшивка сабвуфера

Любые резонирующие пустоты в АС с выходом в атмосферу заполнять синтепоном нельзя. Напр., на случай на рис. с правой стороны показатель повышения объема будет где нибудь 1,15-1,30, но какой точно? Определить без особых измерений готовой АС невозможно. Однако глушить сабвуфер в середине совсем нужно для подавления паразитных СЧ и призвуков от вибрации корпуса. Классически это делали войлочной обивкой, однако сейчас есть поверхностные антиакустики много лучше. Первый – карпет, которым зашивают салон и багажник автомобиля, он специально разработан для этого. А настоящая замена войлока – тонкий (бельевой) флис пушистой стороной в середину пустоты.

Бандпассы

BandPass если перевести проход полосы, так называют АС без прямого излучения звука в пространство. Это означает, что АС типа бандпасс не излучают СЧ вследствие внутренней звуковой его отфильтровки: динамик ставят в перегородку между резонирующими полостями, сообщающимися с атмосферой портами труб или глубоких щелей. Бандпасс – своеобразное для сабвуферов звуковое оформление и для полноценно разных АС не используется.

Бандпассы делят по величине порядка, а порядок бандпасса равён числу его своих резонансных частот. Высокодобротные ГГ ставят в бандпассы 4-го порядка, где просто организовать звуковое демпфирование (поз. 5); низко- и среднедобротные – в бандпассы 6-го порядка. Ощутимой разницы в качестве звука между теми и теми, наперекор популярному убежденности, нет: уже на 4-м порядке достигается сглаживание АЧХ на НЧ до 2 дБ и менее. Разница между ними для любителя по большей части в проблемы настройки: чтобы точно настроить 4-й бандпасс (см. дальше) придется двигать перегородку. Что же касается бандпассов 8-го порядка, то еще 2 резонансные частоты у них получаются вследствие звукового взаимные действия тех же 2-х резонаторов. Благодаря этому 8-е бандпассы порой называют бандпассами 6-го порядка класса В.

Примечание: идеализированные АЧХ на НЧ для некоторых видов звукового оформления показаны на рис. красным. Зеленым пунктиром – совершенная АЧХ с точки зрения психофизиологии слуха. Откуда видно, что работы в электроакустике еще хватает и хватает.

Амплитудно-частотные характеристики одной и такой же головки громкоговорителя в различном звуковом оформлении

Автосабвуферы

Автомобильные сабвуферы ставят в большинстве случаев или в грузовой отсек, или под сиденье водителя, или за спинку заднего сиденья, поз. 1-3 на рис. В первом варианте короб забирает нужный объем, в другом саб работает в тяжёлых условиях и может быть повреждён ногами, в третьем – не всякий пассажир сумеет терпеть мощный бас прямо возле ушей.

Автомобильные сабвуферы

Сейчас автомобильный сабвуфер очень часто делают типа стелс (stealth), вмонтированным в нишу заднего крыла, поз. 4 и 5. Подбаса хорошей мощности добиваются, используя особые автодинамики диаметром 12” с жёстким диффузором, мало склонным мембранному эффекту, поз. 5. Как выполнить сабвуфер для автомобиля путем отформовки крыльевой ниши, см. отпечаток. видео.

Видео: автомобильный савбуфер «стелс» собственными руками

Легче просто напросто может не быть

Весьма простой сабвуфер, который не требует отдельного басового усилителя, можно создать по схеме с независимыми излучателями звука (ИЗ), см. рис. Практически это две канальных НЧ ГГ, помещенные в единый длинный корпус, устанавливаемый в горизонтальном положении. Если длина короба сравнима с расстоянием между сателлитами или шириной экрана телевизора, «расплывание» стерео мало ощутимо. Если же прослушивание сопровождается просмотром, то и совсем неприметно благодаря непроизвольной зрительной коррекции локализации источников звука.

Схемы сабвуферов с независимыми излучателями

По схеме с независимыми ИЗ можно создать замечательный сабвуфер для компьютера: ящик с динамиками помещают в дальнем верхнем углу под столешницей. Полость под ней – резонатор, настроенный на очень невысокую частоту, и от не очень большой коробочки режется внезапно хороший подбас.

ФИ для сабвуфера с независимыми ИЗ можно высчитать в спикершопе. При этом эквивалентный объем Vts берут в два раза больше против измеренного, резонансную частоту Fs в 1,4 раза ниже, а полную добротность Qts в 1,4 раза больше. Материал короба, как и сплошь и рядом дальше – МДФ от 18 мм; на мощность сабвуфера от 50 Вт – от 24 мм. Но лучше поместить динамики в закрытый ящик, его в этом случае можно создать без расчета: длину по в середине берут по месту установки в границах от 0,5 м (для компьютера) до 1,5 м (для большого телевизора). Поперечное сечение короба по в середине определяется исходя из диаметра диффузора динамиков:

  • 6” (155 мм) – 200хдвести миллиметров.
  • 8” (205 мм) – 250х250 мм.
  • 10” (255 мм) – 300хтриста миллиметров.
  • 12” (305 мм) – 350х350 мм.

В самом худшем случае (подстольный компьютерный саб на 6” динамиках) объем короба будет 20 л, а эквивалентный с заполнением – 33-34 л. При мощности УМЗЧ до 25-30 Вт на канал этого будет достаточно, дабы получить приличный мидбас.

Фильтры

LC-фильтры в этом случае лучше применять типа K. Для них необходимо больше катушек, однако в любительских условиях это несущественно. У K-фильтров небольшое затухание в полосе непропускания, 6 дБ/окт на звено или 3 дБ/окт на полузвено, зато полностью линейная ФЧХ. Также, при работе от источника напряжения (каковым с высокой точностью считается УМЗЧ), K-фильтр мало чувствительный к переменам импеданса нагрузки.

На поз. 1 рис. даны схемы звеньев K-фильтров и расчетные формулы для них. R для НЧ ГГ берется равным ее импедансу Z на частоте среза ФНЧ 150 Гц, а для ФВЧ равным импедансу сателлита z на частоте среза ФВЧ 185 Гц (формула [1] на поз. 6). Определяются Z и z по схеме и формуле на рис. выше (со схемами измерений). Схемы работы фильтров даны на поз. 2. Если вам больше по вкусу докупить конденсаторов, а не мотать катушки, аналолгичные по показателям можно составить из П-звеньев и полузвеньев.

Данные и схемы для производства фильтров обычного сабвуфера с независимыми излучателями

Затухание ФНЧ в полосе непропускания 18 дБ/окт, а ФВЧ 24 дБ/окт. Такое откровенно нетривиальное соотношение оправдано тем, что сателлиты разгружаются от НЧ и дают звук чище, а отраженный от ФВЧ остаток НЧ отправляется на НЧ динамики и выполняет басы глубже.

Данные к расчету катушек фильтров даны на поз. 3. Располагать их необходимо взаимно перпендикулярно вследствие того что K-фильтры работают без магнитной связи между катушками. Во время расчета задаются размерами катушки и по найденной в порядке расчета фильтра индуктивности определяют кол-во витков. Потом при помощи коэффициента укладки находят диаметр провода в изоляции, он должен выйдет не меньше 0,7 мм. Выходит мало – увеличиваем размеры катушки и пересчитываем.

Настройка

Настройка данного сабвуфера сводится к выравниванию громкостей басовиков и сателлитов на соотв. частотах среза. Для этого сначала готовят комнату к звуковым измерениям, как описано выше, и тестер с мостом и преобразователем электрической энергии. Дальше потребуется конденсаторный микрофон. Для компьютерного придется сделать какой-либо микрофонный усилитель (МУС) с подачей смещения на капсюль, т.к. простая звуковая карта не может одновременно принимать сигнал и эмулировать ГЗЧ, поз. 4. Если найдется конденсаторный микрофон с вмонтированным МУС, хотя бы старый МКЭ-101, прекрасно, его выход подсоединяют прямо к первой (меньшей) обмотке преобразователя электрической энергии. Процедура измерений несложна:

  1. Микрофон крепят напротив геометрического центра сателлитов на расстоянии в горизонтальном положении 1-1,5 м.
  2. Отключают от УМЗЧ сабвуфер и подают сигнал 185 Гц.
  3. Записывают показания вольтметра.
  4. Ничего не меняя в комнате, отключают сателлиты, подсоединяют саб.
  5. Подают на УМЗЧ сигнал 150 Гц, записывают показания тестера.

Сейчас следует рассчитать выравнивающие резисторы. Равняют громкости, приглушая более громкие звенья по последовательно-параллельной схеме (поз. 5), т.к. нужно сберечь постоянными по модулю найденные раньше значения Z и z. Расчетные формулы для резисторов даны на поз. 6. Мощность Rг – не меньше 0,03 от мощности УМЗЧ; Rд – любая от 0,5 Вт.