АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2015 года по МПК H04R3/12 

Изобретение относится в радиоэлектронной технике, в частности, предназначено для использования в акустических системах.

Важнейший показатель качества акустических систем (АС) - их способность воспроизводить без искажений весь динамический диапазон реальных музыкальных сигналов.

Известна стереофоническая акустическая система по авторскому Свидетельству СССР №1764188, содержащая два громкоговорителя средневысоких частот и один громкоговоритель низких частот, включающие две головки громкоговорителей средневысоких частот и одну головку громкоговорителя низких частот, низкочастотный трансформатор, два конденсатора, причем один из конденсаторов соединен параллельно с головкой громкоговорителя низких частот, две входные клеммы первого и второго каналов, связанные с выходами двух головок громкоговорителей средневысоких частот, общую шину. С целью упрощения конструкции и уменьшения потерь мощности сигнала первый вывод первичной обмотки низкочастотного трансформатора соединен с клеммой первого канала, а второй вывод соединен с шиной и через конденсатор подключен к входам первой и второй головок громкоговорителей средневысоких частот, первый вывод вторичной обмотки низкочастотного трансформатора соединен с клеммой второго канала, а второй вывод подключен к входу головки, громкоговорителя низких частот, выход которой подключен к общей шине. При поступлении на входы 1, 2 сигналов 5 от стереофонического усилителя низких частот, сигналы со входа 2 одновременно поступают на вход низкочастотного фильтра, образованного конденсатором 3 и индуктивностью рассеивания низкочастотного 10 трансформатора 4 (индуктивность обмоток низкочастотного трансформатора становится равной индуктивности рассеивания в результате шунтирования обмоток очень малым выходным сопротивлением стереофонического 15 усилителя низких частот) и на вход громкоговорителя 8 средневысоких частот, элементом фильтра которого является конденсатор 5. Низкочастотные сигналы фильтруются и воспроизводятся головкой 20 громкоговорителя 6, а сигналы средневысоких частот фильтруются и воспроизводятся громкоговорителем 8. Одновременно сигналы с входа 1 поступают на обмотку низкочастотного трансформатора 4 и на вход громкоговорителя 8 средневысоких частот, элементом фильтра которого является конденсатор 5.

Низкочастотные сигналы трансформируются во вторичную обмотку, фильтруются тем же фильтром (конденсатор 3 и индуктивность рассеивания низкочастотного трансформатора 4) и воспроизводятся головкой громкоговорителя 6 (цепь прохождения сигнала - параллельное соединение конденсатора 3 и головки громкоговорителя 6 - выходное сопротивление канала усилителя низких частот - индуктивность рассеивания), т.е. на головке громкоговорителя 6 происходит смешение низкочастотных сигналов от обоих каналов стереофонического усилителя низких частот. Сигналы средневысоких частот с входа 1 фильтруются фильтром средневысоких частот, элементом которого является конденсатор 5, и воспроизводятся громкоговорителем 7 средневысоких частот. Таким образом исключается введение в схему низкочастотного фильтра дополнительной индуктивности, вносящей дополнительные потери мощности сигнала, и тем самым повышается коэффициент полезного действия динамического громкоговорителя и акустической системы в целом и упрощается схема фильтра. Кроме того, применение одного конденсатора как элемента фильтров средневысоких частот для обоих громкоговорителей средневысоких частот взамен двух (каждого для соответствующего громкоговорителя средневысоких частот) тоже упрощает схему стереофонической акустической системы. В конечном результате данное техническое решение уменьшает массогабаритные показатели акустической системы.

Недостатком известной акустической системы является недостаточная помехозащищенность, недостаточный диапазон частот; недостаточное качество воспроизводимого звука.

Известна акустическая система, принятая за прототип, из источника, опубликованного в сети Интернет по адресу: http://www.radiolamps.ru/articles/acoustics/acoustic_8.html.

Акустическая система (АС), выбранная за прототип, была разработана для обеспечения высокой верности воспроизведения звука с расширенным динамическим диапазоном. Принципиальная схема акустической системы представлена на фиг.1. В качестве низкочастотных (НЧ излучатели) излучателей выбраны две головки 75ГДН-3. Функции среднечастотных излучателей (СЧ излучатели) выполняют две головки 20ГДС-1-4. Для описанной АС с позиций согласования отдачи НЧ и СЧ звеньев выбраны параллельно включенные головки с последовательным резистором в схеме разделительного фильтра для выравнивания отдачи относительно НЧ звена. В ВЧ звене (высокочастотное звено) работают две головки 6ГДВ-4-8, включенные последовательно. Они эффективно воспроизводят высшие звуковые частоты, начиная с 3000…3500 Гц, что упрощает их согласование с СЧ излучателями. Наиболее эффективное демпфирование и снижение искажений излучателей НЧ достигается при охвате комплекса электромеханической обратной связью (ЭМОС). В связи с этим параметры разделительных фильтров АС (фиг.1) выбирались не только из соображений надлежащего выделения полос, но и с учетом их влияния на действие ЭМОС (емкости конденсаторов С1-С2-С3, включение резистора R1). Дополнительно снизить искажения позволяют сдвоенные НЧ излучатели. Такой способ можно рекомендовать как усовершенствование предложенной конструкции АС, особенно если введение ЭМОС затруднено.

Недостатком фильтра для акустической системы, выбранного за прототип, является недостаточная помехозащищенность, недостаточный диапазон частот, недостаточное качество воспроизводимого звука.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, - повышение точности воспроизведения звука; мощности акустической системы; стабильности технических характеристик.

Заявляемый результат достигается тем, что акустическая система содержит связанные с положительным и отрицательным входами системы низкочастотный, высокочастотный и среднечастотный излучатели, входы системы предназначены для подключения усилителя, конденсаторы с первого по шестнадцатый, сопротивления с первого по шестое и индуктивность, первый вывод низкочастотного излучателя через соединенные параллельно индуктивность и третий конденсатор соединен с положительным входом системы, второй вывод низкочастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, параллельно низкочастотному излучателю подключены соединенные последовательно первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно пятое сопротивление и тринадцатый конденсатор, а также двенадцатый конденсатор, параллельно второму конденсатору подключены соединенные последовательно четвертый и пятый конденсаторы, параллельно которым, в свою очередь, подключен шестнадцатый конденсатор, общий вывод первого и второго конденсаторов через соединенные последовательно третье сопротивление, четвертое сопротивление и переключатель соединен с положительным входом системы, соединенные последовательно девятый и восьмой конденсаторы с одной стороны соединены с положительным входом системы, а с другой стороны - с общим выводом третьего и четвертого сопротивлений, первое сопротивление с одной стороны соединено с положительным входом системы, а с другой стороны соединено с общим выводом первого и второго конденсаторов, соединенные последовательно шестой и седьмой конденсаторы соединены с одной стороны с общим выводом третьего и четвертого сопротивлений, а с другой стороны - с общим выводом первого и второго конденсаторов, соединенные параллельно второе сопротивление и десятый конденсатор соединены с одной стороны с общим выводом восьмого и девятого конденсаторов, а с другой стороны - с общим выводом шестого и седьмого конденсаторов, одиннадцатый конденсатор соединен с одной стороны с общим выводом шестого и седьмого конденсаторов, а с другой стороны - с первым выводом низкочастотного излучателя, первый вывод высокочастотного излучателя через пятнадцатый конденсатор соединен с положительным входом системы, второй вывод высокочастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, первый вывод среднечастотного излучателя через шестое сопротивление соединен с положительным входом системы, второй вывод среднечастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, параллельно среднечастотному излучателю подключен четырнадцатый конденсатор.

Заявляемая акустическая система содержит фильтр низких частот, образованный соединенными параллельно индуктивностью и третьим конденсатором, а также соединенными последовательно первым и вторым конденсаторами; фильтр средних частот, образованный шестым сопротивлением и четырнадцатым конденсатором; фильтр высоких частот, образованный пятнадцатым конденсатором.

Указанные фильтры в заявляемой системе выполняют стандартную функцию - разделения сигнала по частотам.

Помимо традиционного технического решения, связанного с использованием фильтров для разделения сигнала по частотам, заявляемая акустическая система содержит схему, предназначенную для равномерного распределения нагрузок на каждый излучатель, а также для выравнивания частоты сигнала на каждом излучателе.

Указанная схема образована первым, вторым, третьим, четвертым сопротивлениями, четвертым, пятым, шестым, седьмым, восьмым, девятым, десятым и одиннадцатыми конденсаторами.

Элементный состав заявляемой акустической системы и характер связей между элементами обеспечивает качественное распределение нагрузок (соответственно - частот) на каждый излучатель системы. Четкое распределение нагрузок на каждый излучатель позволяет исключить «забивание» одного излучателя частотами другого излучателя.

Четкое распределение частот позволяет более точно подобрать параметрические характеристики каждого элемента системы, позволяет более точно прогнозировать качество работы системы, т.к. в заявляемой системе, как установлено автором опытным путем, отсутствует влияние «чужих» частот на каждый излучатель. Кроме того, включение схемы распределения нагрузок на каждый излучатель позволяет (за счет выравнивания сигнала по частоте) более полно извлекать звук во всем диапазоне частот, т.е. максимально использовать резерв.

Заявляемая акустическая система поясняется чертежом.

На фиг.2 представлена принципиальная схема заявляемой акустической системы.

Заявляемая акустическая система содержит связанные с положительным и отрицательным входами системы низкочастотный (НЧ), высокочастотный (ВЧ) и среднечастотный (СЧ) излучатели, входы системы предназначены для подключения усилителя. Первый вывод низкочастотного излучателя НЧ через соединенные параллельно индуктивность L и третий конденсатор С3 соединен с положительным входом системы; второй вывод низкочастотного излучателя НЧ соединен с отрицательным входом системы; параллельно низкочастотному излучателю НЧ подключены соединенные последовательно первый С1 и второй С2 конденсаторы, соединенные последовательно пятое сопротивление R5 и тринадцатый конденсатор С13, а также двенадцатый конденсатор С12; параллельно второму конденсатору С2 подключены соединенные последовательно четвертый С4 и пятый С5 конденсаторы, параллельно которым, в свою очередь, подключен шестнадцатый конденсатор С16, общий вывод первого и второго конденсаторов (С1 и С2) через соединенные последовательно третье сопротивление R3, четвертое сопротивление R4 и переключатель Пр соединен с положительным входом системы; соединенные последовательно девятый С9 и восьмой С8 конденсаторы с одной стороны соединены с положительным входом системы, а с другой стороны - с общим выводом третьего R3 и четвертого R4 сопротивлений; первое сопротивление R1 с одной стороны соединено с положительным входом системы, а с другой стороны соединено с общим выводом первого С1 и второго С2 конденсаторов; соединенные последовательно шестой С6 и седьмой С7 конденсаторы соединены с одной стороны с общим выводом третьего R3 и четвертого R4 сопротивлений, а с другой стороны - с общим выводом первого С1 и второго С2 конденсаторов; соединенные параллельно второе сопротивление R2 и десятый конденсатор С10 соединены с одной стороны с общим выводом восьмого С8 и девятого С9 конденсаторов, а с другой стороны - с общим выводом шестого С6 и седьмого С7 конденсаторов; одиннадцатый конденсатор С11 соединен с одной стороны с общим выводом шестого С6 и седьмого С7 конденсаторов, а с другой стороны - с первым выводом низкочастотного излучателя НЧ; первый вывод высокочастотного излучателя ВЧ через пятнадцатый конденсатор С15 соединен с положительным входом системы, второй вывод высокочастотного излучателя ВЧ соединен с отрицательным входом системы; первый вывод среднечастотного излучателя СЧ через шестое сопротивление R6 соединен с положительным входом системы, второй вывод среднечастотного излучателя СЧ соединен с отрицательным входом системы; параллельно среднечастотному излучателю СЧ подключен четырнадцатый конденсатор С14.

Фильтр низких частот образован конденсатором С3, индуктивностью L, конденсаторами С1 и С2; фильтр средних частот образован конденсатором С14 и сопротивлением R6; фильтр высоких частот образован конденсатором С15.

Схема распределения нагрузки между излучателями образована конденсаторами С4-С13, С16; сопротивлениями R1-R5.

Работа системы начинается при замыкании переключателя Пр. Сигнал с усилителя поступает на входы акустической системы. В фильтрах низких частот, средних частот и высоких частот происходит разделение поступающего на вход системы сигнала по частотам. Схема распределения нагрузки обеспечивает выравнивание частот и напряжения, а также обеспечивает удержание характеристик в заданных параметрах. При отклонении напряжения на выводах конденсатора С12 от заданных параметров корректировка напряжения осуществляется через схему, состоящую из конденсатора С13, а также сопротивления R5.

Автором опытным путем установлено, что заявляемая акустическая система обеспечивает четкое по частотам воспроизведение звука в диапазоне частот от 30 до 21000 герц, в то время, как известные технические решения обеспечивают воспроизведение звука в диапазоне частот от 50 до 16000 герц.

Подбор параметров элементов схемы осуществляется опытным путем до достижения баланса звука в каждом диапазоне частот, в том числе с учетом исключения отрицательного влияния статического электричества на пластинах конденсаторов.

Таким образом, заявляемая акустическая система позволяет за счет полного использования резерва системы осуществлять воспроизведение звука в более широком диапазоне частот, чем известные системы; позволяет повысить коэффициент полезного действия системы; повысить уровень помехозащищенности; снизить возможность влияния окружающих систему электромагнитных полей.

Изобретение относится к акустической технике. Акустическая система содержит низкочастотный, высокочастотный и среднечастотный излучатели, входы системы предназначены для подключения усилителя, конденсаторы с первого по шестнадцатый, сопротивления с первого по шестое и индуктивность. Первый вывод низкочастотного излучателя через соединенные параллельно индуктивность и третий конденсатор соединен с положительным входом системы, второй вывод низкочастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы. Параллельно низкочастотному излучателю подключены соединенные последовательно первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно пятое сопротивление и тринадцатый конденсатор, а также двенадцатый конденсатор. Первый вывод высокочастотного излучателя через пятнадцатый конденсатор соединен с положительным входом системы, второй вывод высокочастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, первый вывод среднечастотного излучателя через шестое сопротивление соединен с положительным входом системы, второй вывод среднечастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, параллельно среднечастотному излучателю подключен четырнадцатый конденсатор. Технический результат - повышение качества звучания. 2 ил.

Акустическая система, содержащая связанные с положительным и отрицательным входами системы низкочастотный, высокочастотный и среднечастотный излучатели, входы системы предназначены для подключения усилителя, конденсаторы с первого по шестнадцатый, сопротивления с первого по шестое и индуктивность, первый вывод низкочастотного излучателя через соединенные параллельно индуктивность и третий конденсатор соединен с положительным входом системы, второй вывод низкочастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, параллельно низкочастотному излучателю подключены соединенные последовательно первый и второй конденсаторы, соединенные последовательно пятое сопротивление и тринадцатый конденсатор, а также двенадцатый конденсатор, параллельно второму конденсатору подключены соединенные последовательно четвертый и пятый конденсаторы, параллельно которым, в свою очередь, подключен шестнадцатый конденсатор, общий вывод первого и второго конденсаторов через соединенные последовательно третье сопротивление, четвертое сопротивление и переключатель соединен с положительным входом системы, соединенные последовательно девятый и восьмой конденсаторы с одной стороны соединены с положительным входом системы, а с другой стороны - с общим выводом третьего и четвертого сопротивлений, первое сопротивление с одной стороны соединено с положительным входом системы, а с другой стороны соединено с общим выводом первого и второго конденсаторов, соединенные последовательно шестой и седьмой конденсаторы соединены с одной стороны с общим выводом третьего и четвертого сопротивлений, а с другой стороны - с общим выводом первого и второго конденсаторов, соединенные параллельно второе сопротивление и десятый конденсатор соединены с одной стороны с общим выводом восьмого и девятого конденсаторов, а с другой стороны - с общим выводом шестого и седьмого конденсаторов, одиннадцатый конденсатор соединен с одной стороны с общим выводом шестого и седьмого конденсаторов, а с другой стороны - с первым выводом низкочастотного излучателя, первый вывод высокочастотного излучателя через пятнадцатый конденсатор соединен с положительным входом системы, второй вывод высокочастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, первый вывод среднечастотного излучателя через шестое сопротивление соединен с положительным входом системы, второй вывод среднечастотного излучателя соединен с отрицательным входом системы, параллельно среднечастотному излучателю подключен четырнадцатый конденсатор.