Kurs_V20.pdf

K U R S

Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów

W głośnikowym żywiole, część 20

Obudowa pasmowo–przepustowa (band–pass)

Za pomocą programu (Boxcalc) pokażemy, jakie charakterystyki

można uzyskać z obudową pasmowo – przepustową zamkniętą,

w porównaniu do obudowy bas – reﬂeks iobudowy zamkniętej,

dla określonego typu głośnika, a dokładnie dla dwóch typów

głośników.

sowanego do obliczenia obudowy

zamkniętej, objętość 19,8 litra jest

potrzebna do uzyskania dobroci Q tc

=0,71. Potwierdzi się to również

dla kolejnych modeli, że wartość Q tb

mówi nam o wartości, do jakiej wzra-

sta dobroć głośnika Q ts na skutek

zamknięcia go w komorze zamkniętej

układu. Można się domyślać, że im

niższa wartość Q tb , tym lepiej dla

charakterystyk impulsowych, ale obję-

tość komory zamkniętej, a także obję-

tość komory z otworem, będzie szybko

wzrastać wraz z obniżaniem Q tb . Rów-

nocześnie będziemy przesuwać zakres

przetwarzanych częstotliwości w dół.

Drugi model, D2, wymaga już 50–

–litrowej komory zamkniętej i 31–litro-

wej komory z otworem. Jak widać, po-

większanie komory zamkniętej wywo-

łuje powiększenie komory z otworem,

chociaż wcale nie proporcjonalne. Oto

w modelu K2 mamy aż 174–litrową

komorę zamkniętą, i 45–litrową komorę

z otworem. Również wymagana często-

tliwość rezonansowa (komory z otwo-

rem) ulega stopniowemu obniżaniu.

Ponieważ uczciwe porównanie

z obudowami zamkniętą i bas – re-

ﬂeks wymaga ustalenia pewnego pu-

łapu objętości, jaki bierzemy pod

uwagę, skupmy na początek uwagę

na charakterystykach uzyskiwanych

w pierwszym wariancie, którego cał-

kowita objętość (obydwu komór) się-

ga 40 litrów. SLS8 możemy popraw-

nie zastosować również w obudowach

z otworem i zamkniętej o takiej wła-

śnie objętości.

W przypadku obudowy zamknię-

tej otrzymujemy zestaw charaktery-

Ważne pytanie: głośniki o jakich

parametrach T–S są najlepsze do obu-

dowy pasmowo – przepustowej? We-

dług niektórych źródeł, w obudowie

pasmo – przepustowej można stoso-

wać głośniki o bardzo różnych war-

tościach Q ts , a więc również o warto-

ściach wysokich (nawet powyżej 0,5),

typowych dla obudów zamkniętych.

Jednak lepsze charakterystyki impul-

sowe będą osiągane, gdy Qts będzie

miał niższą wartość, typową dla gło-

śników pasujących do bas – reﬂeksu

(z przedziału 0,2–0,4). Ponadto wysoki

współczynnik Q ts będzie wymagał dla

prawidłowego dostrojenia większych

objętości. Ale z drugiej strony, jak

w każdej obudowie, współczynnik EBP

(f s /Q ts ) będzie determinował dolną czę-

stotliwość graniczną – im niższy, tym

lepiej, więc przy niezbyt niskiej czę-

stotliwości rezonansowej, niska dobroć

nie pozwoli „zejść” w pobliże grani-

cy pasma akustycznego. Do krótkich

ćwiczeń wybraliśmy więc następujące

głośniki: Peerlessa SLS8 (brał on już

udział w naszych ćwiczeniach z obu-

dową zamkniętą), który reprezento-

wać będzie dość wysoką wartość Q ts

(0,51), oraz Scan – Speaka 21W8555–

–01, z niskim Q ts (0,26).

Głośnik niskotonowy Peerless

SLS8, o średnicy 20 cm, ma nastę-

pujące parametry:

F s [Hz] 34

Q es 0,56

Q ms 5,84

Q ts 0,51

V as [dm 3 ] 38

R e [V] 5,5

S d [cm 2 ] 204

X lin [cm] 1,7

M oc [W] 150

Dzięki długiej cewce, SLS–8 osią-

ga duże maksymalne wychylenie li-

niowe, i znaczne wychylenie objęto-

ściowe. Częstotliwość rezonansowa

nie jest jeszcze bardzo niska, ale

wraz z wysoką dobrocią otrzymujemy

niski współczynnik EBP, pozwalający

osiągać niską częstotliwość graniczną.

Jak na głośnik 20 cm, objętość ekwi-

walentna jest niewysoka, co jednak

nie przesądzi o możliwości stosowania

małych obudów, ponieważ może prze-

szkodzić temu wysoki Q ts .

Program Boxcalc proponuje dla

każdego głośnika trzy podstawowe

warianty strojenia band – passu (cho-

ciaż może obliczyć charakterystyki

dla dowolnych zadanych parametrów

obudowy). Model B2 charakteryzuje

się dobrocią Q tb =0,71, model D2 – to

Q tb =0,58, a K2 to Q tb =0,5.

Model B2 wymaga najmniejszej

obudowy, składającej się w tym przy-

padku z komory zamkniętej (V c ) 19,8

litra i komory z otworem (V v ) 18,3

litra. Warto zwrócić uwagę, że we-

dług tego samego programu, zasto-

Rys. 97. SLS–8 Vb=40 dm 3 , Qtc=0,6, fc=45 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) cha-

rakterystyka wytrzymałości

Elektronika Praktyczna 6/2005

K U R S

Rys. 98. SLS–8 Vb=40 dm3, fb=30 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) charakterysty-

ka wytrzymałości

Rys. 99. SLS–8 Vc=19,8 dm 3 , Vv=18,3 dm 3 , fb=55 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa,

c) charakterystyka wytrzymałości

styk przedstawiony na rys. 97 .

W objętości zamkniętej 40 litrów

osiągamy niską dobroć Q tc =0,6, bar-

dzo dobrą odpowiedź impulsową,

charakterystykę wytrzymałości, któ-

ra spada z nominalnego poziomu

150 W do (nadal wysokiego) poziomu

ok. 100 W dopiero w zakresie infra-

sonicznym (poniżej 20 Hz). 6–decy-

belowy spadek charakterystyki prze-

twarzania pojawia się przy 38 Hz.

W przypadku obudowy bas – re-

ﬂeks, z częstotliwością rezonansową

f b =30 Hz, otrzymujemy zestaw rys. 98 .

40–litrowy bas – reﬂeks może

zaoferować znacznie niżej sięgającą

charakterystykę przetwarzania, niż

obudowa zamknięta – spadek 6–de-

cybelowy to doskonały wynik. Poja-

wia się jednak gorsza charakterystyka

impulsowa, a także wyraźny spadek

wytrzymałości poniżej 24 Hz – przy

20 Hz pozostaje nam 45 W, w zakre-

sie infrasonicznym ok. 30 W. Nie

jest to jeszcze sytuacja bardzo groź-

na, ale w przypadku instalacji subwo-

oferowej przyda się ﬁltrowanie.

miast charakterystyka impulsowa wy-

gląda nietypowo, oscylacja jest bar-

dzo nieregularna.

Aby „dogonić” charakterystykę

przetwarzania z 40–litrowego bas – re-

ﬂeksu, czyli przesunąć spadek –6dB

aż do 36 Hz, trzeba by zastosować

wariant D2, czyli obudowę o całko-

witej objętości ponad 80 litrów.

W tej sytuacji jednak, niezależ-

nie od kłopotliwej objętości obudowy

(dwa razy większej niż dla poprawne-

go strojenia bas – reﬂeksu, dającego

podobną dolną częstotliwość granicz-

ną), cała charakterystyka przetwarza-

nia systemu przesuwa się w dół ska-

li (częstotliwość rezonansowa układu

jest niższa), spadek –6 dB na „gór-

nym” zboczu leży przy 72 Hz, co

zwiększa wymagania wobec sekcji ni-

sko – średniotonowej. Ponadto słabnie

charakterystyka wytrzymałości – spada

od 30 Hz w dół, poniżej 20 Hz usta-

Obudowa pasmowo –

przepustowa

Spadek –6 dB na dolnym zboczu

osiągamy przy ok. 30 Hz – a więc le-

piej niż w obudowie zamkniętej, ale

słabiej niż w bas – reﬂeksie. Spadek

na drugim zboczu notujemy przy

100 Hz, a więc nie dalej niż tutaj,

przetwarzanie musi przejąć kolejny

głośnik, nisko – średniotonowy, pra-

cujący w „normalnej” obudowie. Spo-

dziewaną przewagę nad obudowami

zamkniętą i bas – reﬂeks, obudowa

pasmowo – przepustowa osiąga na

charakterystyce wytrzymałości, która

biegnie niemal równo na poziomie

znamionowych 150 W w całym ba-

danym zakresie, aż do 10 Hz. Nato-

Rys. 100. SLS–8 Vc=50 dm 3 , Vv=31 dm 3 , fb=43 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c)

charakterystyka wytrzymałości

Elektronika Praktyczna 6/2005

K U R S

Rys. 101. 21W8555–01 Vb=30 dm3, Qtc=0,5, fc=41 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa,

c) charakterystyka wytrzymałości

Rys. 102. 21W8555–01 Vb=30 dm3, fb=28 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka impulsowa, c) cha-

rakterystyka wytrzymałości

la się na poziomie 70 W, to jednak

nadal znacznie lepiej niż w obudowie

bas – reﬂeks, chociaż już gorzej, niż

w obudowie zamkniętej. Charakterysty-

ka impulsowa nadal ma długą i niere-

gularną, ale już niższą oscylację.

Głośnik niskotonowy Scan – Spe-

ak 21W8555–01, o średnicy 22 cm,

ma następujące parametry:

F s [Hz] 19

Q es 0,27

Q ms 4,8

Q ts 0,26

V as [dm 3 ] 136

R e [V] 5,5

S d [cm 2 ] 220

X lin [cm] 1,3

M oc [W] 100

W parametrach T–S głośnik ten

charakteryzuje się niskim Q ts i bardzo

niskim f s , dzięki czemy doskonale

nadaje się do obudów bas – reﬂeks,

w których zdolny jest osiągać niskie

częstotliwości graniczne wraz z dobrą

odpowiedzią impulsową, współczynnik

EBP niższy od 100 uzasadnia tak-

że stosowanie obudów zamkniętych.

Duża amplituda liniowa daje głośni-

kowi wysoką wytrzymałość w różnych

obudowach, ale bardzo niski rezonans

będzie prowokował do dużych wychy-

leń w większych objętościach.

Tym razem najmniejszy wariant

obudowy band – pass, czyli według

modelu B2, określa objętość komory

zamkniętej na 12 litrów, a komory

z otworem na 16,5 litra, czyli całko-

wita objętość jest bliska 30 litrów.

Jednocześnie w obudowie zamkniętej

o objętości 30 litrów 21W8555–01

traﬁa w dobroć Q ts =0,5, a w obudo-

wie bas – reﬂeks o takiej objętości

możemy zrealizować strojenie we-

dług modelu QB3.

W przypadku obudowy zamknię-

tej otrzymujemy zestaw charaktery-

styk przedstawiony na rys. 101 .

Dobroć 0,5 to oczywiście dosko-

nała odpowiedź impulsowa, spadek

–6 dB odnotowujemy przy 41 Hz,

ale te dobre rezultaty zostają oku-

pione spadkiem mocy, w ramach

której głosnik pracuje liniowo – po-

cząwszy od ok. 36 Hz, ze znamio-

nowego poziomu 100 W „zjeżdża-

my” do ok. 50 W niedaleko 20 Hz.

Bas – reﬂeks z częstotliwością

rezonansową f=28 Hz to wyniki

przedstawione na rys. 102 .

Charakterystyka przetwarzania prze-

suwa spadek –6 dB w pobliże 30 Hz,

jednocześnie odpowiedź impulsowa,

jak na bas – reﬂeks, jest bardzo do-

bra. Liniowa praca utrzymuje się na

poziomie 100 W niemal do samych

20 Hz, ale poniżej już szybko spada

w sposób naturalny dla bas – reﬂek-

su. Warto jednak zauważyć, że pod

tym względem lepszą kondycję utrzy-

Rys. 103. 21W8555–01 Vc=12,1 dm3, Vv=16,4 dm3, fb=61 Hz, a) charakterystyka przetwarzania, b) charakterystyka im-

pulsowa, c) charakterystyka wytrzymałości

Elektronika Praktyczna 6/2005

K U R S

mywał SLS–8, dzięki wyższej często-

tliwości rezonansowej f s .

ka, co pozwala dostarczyć do niego

większą moc. Łatwiej uzyskać niższą

częstotliwość graniczną, niż w przy-

padku obudowy zamkniętej, z kolei

dla zbliżenia się pod tym względem

do możliwości obudowy z otworem,

trzeba użyć większej obudowy. Cha-

rakterystyki impulsowe są na pewno

gorsze niż w obudowie zamkniętej,

w najlepszym razie nie gorsze niż

w bas – reﬂeksie. Górna częstotliwość

graniczna najczęściej będzie znajdo-

wała się poniżej 100 Hz, co wymaga

współpracy z wytrzymałym głośnikiem

nisko – średniotonowym.

Obudowy pasmowo – przepusto-

we były w swoim czasie dość popu-

larne w konstrukcjach subwooferowych

– gdzie duża wytrzymałość w zakresie

podakustycznym ma duże znaczenie.

Ale dla rozwiązania tego problemu

wystarczy prostszy środek, zwłaszcza

w konstrukcji aktywnej (ze zintegro-

wanym wzmacniaczem) – elektryczny

ﬁltr subsoniczny. Również elektryczne,

regulowane ﬁltrowanie dolnoprzepu-

stowe, konieczne w subwooferach ak-

tywnych, spycha zaletę „samoﬁltrowa-

nia” akustycznego systemu pasmowo

– przepustowego na margines, tym

bardziej, że ﬁltrowanie elektryczne re-

zonansów pasożytniczych i tak byłoby

rekomendowane. Również w typowych

biernych zespołach głośnikowych moż-

na wykonać skuteczne elektryczne ﬁl-

trowanie subsoniczne, a wąskie pasmo

pracy obudowy pasmowo – przepusto-

wej bardzo ogranicza swobodę konﬁ-

gurowania zespołu. Wobec tylu wątpli-

wości trudno jest przypisać obudowie

pasmowo – przepustowej jakąś bardzo

wyraźną, mająca praktyczne znacznie

zaletę i przewagę nad innymi obudo-

wami, tym bardziej bilans wad i zalet

wypada niekorzystnie. Trudno więc

dziwić się, że obudowy pasmowo

– przepustowe są spotykane bardzo

rzadko, chociaż te najlepiej zaprojekto-

wane mogą działać bez zastrzeżeń.

Jedną z najbardziej znanych ﬁrm,

która przez wiele lat projektowała ko-

lumny z obudową pasmowo – przepu-

stową (nie był to jednak prosty wa-

riant „zamknięty”), jest brytyjski KEF.

W pewnym okresie wszystkie mode-

le serii referencyjnej miały obudowy

tego typu („Coupled Cavity”). Jednak

kilka lat temu, kiedy całą serię Refe-

rence wymieniono na nową, wszyst-

kie obudowy pasmowo – przepustowe

zniknęły, ustąpiły miejsca typowym

bas – reﬂeksom. Spytałem jednego

z szefów ﬁrmy, jaki był powód ta-

kiego radykalnego posunięcia. W od-

powiedzi usłyszałem, że od strony

technicznej i brzmieniowej rozwiązanie

było doskonale dopracowane, ale fakt,

że głośniki niskotonowe były schowa-

ne wewnątrz obudowy, był kłopotliwy

z marketingowego punktu widzenia...

klient nie widział wszystkiego, za co

płaci. To również może być powód

słabnącej popularności obudowy tego

typu wśród producentów.

Otwór i tunel dla obudowy pa-

smowo – przepustowej obliczamy we-

dług tego samego wzoru, co dla bas

– reﬂeksu. Wszelkie wskazówki doty-

czące położenia otworu, jego kształ-

tu, wyproﬁlowania krawędzi wylotu,

itp., pozostają aktualne. W praktyce

wykonanie odpowiedniego tunelu dla

obudowy pasmowo – przepustowej

zwykle nie nastręcza problemów, bo

dość wysokie częstotliwości rezonan-

sowe układu nie wymuszają dużych

długości tuneli. Gdyby jednak tak się

zdarzyło, to i w przypadku tego typu

obudów można skorzystać z pomocy

membrany biernej.

Andrzej Kisiel

Obudowa band – pass B2

Wszystkie problemy z wytrzyma-

łością amplitudową likwidujemy za

pomocą małej obudowy pasmowo

– przepustowej. Poziom 100 W jest

utrzymany aż do 10 Hz. Charaktery-

styka przetwarzania ma spadek –6 dB

przy ok. 34 Hz – a więc nieco wyżej

niż w bas – reﬂeksie, ale nadal jest

to dobry wynik, zwłaszcza wobec

umiarkowanej objętości obudowy.

Głośnik o innych parametrach

wywoła oczywiście inne charaktery-

styki, porównanie między obudową

zamkniętą, bas – reﬂeks apasmowo –

przepustową może inaczej akcentować

różnice między nimi, ale ogólne za-

leżności, wykazane w tym przykładzie,

nadal będą funkcjonować. Podsumo-

wując, najważniejsze wnioski dotyczą-

ce obudowy pasmowo – przepustowej

zamkniętej są następujące:

Podstawą zaletą jest skuteczniejsze

niż w obudowie zamkniętej i bas – re-

ﬂeks, ograniczenie amplitudy głośni-

Elektronika Praktyczna 6/2005

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: