Męski Świat Motoryzacja Car Audio Zwortnice - podział bierny i aktywny

Zwortnice - podział bierny i aktywny

Zwortnice - podział bierny i aktywny
[fot: PortalCarAudio]

Budowa nawet podstawowych systemów audio nierozerwalnie związana jest z problematyką podziału pasma akustycznego. Temu celowi służy element zwany zwrotnicą. Od decyzji, jakie zapadną na jej poziomie, zależy dużo więcej niż się nam z pozoru wydaje.



Po co dzielić?

Nie istnieją praktyczne rozwiązania na przetworniki elektroakustyczne potrafiące przetworzyć całość pasma akustycznego przy odpowiednio małej powierzchni membrany. Stąd też producenci głośników dzielą pasmo na części i do odtwarzania każdej z nich produkują specjalistyczne przetworniki. Standardowo spotykamy zestawy dwudrożne, przy czym nie ma znaczenia, czy są to układy współosiowe, czy też komponentowe (oba przetworniki stanowią odrębny element zestawu). W takim zestawie większy z przetworników przeznaczony jest do reprodukcji pasma nisko-średniotonowego, a drugi, mniejszy, najczęściej wykonany jako głośnik kopułkowy, przeznaczony jest do przetwarzania wysokiego zakresu częstotliwości. Rozwinięciem systemu dwudrożnego jest system trójdrożny, który działa podobnie, z tym, że dla zakresu średniotonowego stosuje się oddzielny, trzeci przetwornik. Aby każdy z nich mógł działać prawidłowo i nie ulec uszkodzeniu, potrzebny jest dodatkowy element, którego zadaniem jest dostarczenie do każdego z przetworników tylko określonego zakresu pasma akustycznego. Elementem tym jest zwrotnica głośnikowa.

Rodzaje zwrotnic

Zwrotnice możemy podzielić ze względu na ilość wyodrębnionych pasm na dwudrożne i trójdrożne, a ze względu na elektryczny sposób realizowania podziału: aktywne i bierne.

Podział bierny

Podstawowym problemem, jaki występuje przy projektowaniu, a następnie wykorzystaniu zwrotnic z pasywnym podziałem, polega na tym, że głośnik jako element toru akustycznego posiada charakterystykę dalece nieliniową. Inaczej mówiąc, jego podstawowy parametr, tzn. impedancja (oporność dla prądu zmiennego), w zasadzie może zostać określony tylko dla jednego punktu. Ulega ona silnej zmianie w okolicach rezonansu i na krańcach przenoszonego pasma.
Dobrej jakości głośniki (czyli nie tanie) mogą w swojej konstrukcji zawierać elementy zmniejszające wcześniej wskazane niekorzystne zjawiska. Zwrotnica współpracująca z tak wykonanymi przetwornikami może zawierać mało elementów i wymagane nachylenia zbocza mogą być niskie. Wraz z pogarszaniem się jakości przetworników istnieje potrzeba stosowania coraz większych nachyleń zbocza celem odcięcia niekorzystnych efektów. Najczęściej spotykamy się z dwoma rodzajami zwrotnic. Posiadają one nachylenie 6 lub 12 dB/okt. Najważniejszą zaletą stosowania pasywnego podziału pasma jest to, że wszystkie przetworniki w zestawie są wysterowane z jednego wzmacniacza.

Podział aktywny

Podstawową różnicą przy podziale aktywnym jest to, że pasmo akustyczne zostaje podzielone na użyteczne dla głośników zakresy już przed wzmacniaczem, przy czym nie ma znaczenia, gdzie te filtry się znajdują. Mogą być one na wyposażeniu wzmacniacza, występować jako odrębne elementy, tzw. Crossovery, mogą być elementami składowymi procesorów dźwięku lub dodatkowym wyposażeniem radioodtwarzacza. Zaletą stosowania układów aktywnych jest znacznie lepsza kontrola nad pracą głośników, gdyż na drodze między wzmacniaczem a przetwornikami nie występuje żaden element dodatkowy (cewka lub kondensator). To pierwsza zaleta. Wyjście wzmacniacza jako źródło stanowi bardzo małą oporność, w związku z tym wcześniej wspomniana zmienna impedancja głośnika nie stanowi dla jego pracy żadnego problemu. Inaczej mówiąc, nieliniowość jego impedancji nie zmienia charakterystyki filtrów i nie ma potrzeby jej linearyzacji. To druga podstawowa zaleta. Układy aktywne są również układami bezstratnymi, tzn. moc wydzielona przez wzmacniacz jest w praktyce w 100% dostarczona do przetworników. To trzecia ważna zaleta.
Jeśli więc podział aktywny posiada tak wiele zalet, to dlaczego nie stosować tylko i wyłącznie tego rozwiązania? Otóż tak się zazwyczaj składa, że stosowanie rozwiązań bezkompromisowych dla jakości odbija się mocno na zasobności portfela. Cena rośnie tym bardziej, im lepszej jakości zestaw chcemy aktywnie podzielić.

W tym miejscu pozwolę sobie na pewną uwagę. Ze względów bezpieczeństwa odradzam bezpośrednie przyłączanie do wyjść wzmacniacza głośnika wysokotonowego. Wiele końcówek mocy podczas załączenia i wyłączenia generuje krótkotrwały impuls o wysokiej amplitudzie. Może on uszkodzić delikatne uzwojenie cewki tego głośnika. Aby temu zapobiec, należy w szereg z głośnikiem włączyć kondensator o pojemności rzędu 20 µF odpowiedniej jakości. Zabezpieczy on również głośnik w przypadku uszkodzenia wzmacniacza, kiedy na jego wyjściu pojawiłoby się napięcie stałe.

Problem podziału basu

Omawiane wcześniej rodzaje zwrotnic pomijały aspekt oddzielnego głośnika lub głośników basowych, bez których trudno sobie wyobrazić pełny zestaw car audio. Tu sprawa wygląda zupełnie inaczej. Zdecydowana większość praktycznych rozwiązań podziału pasma dla głośnika basowego to rozwiązanie aktywne, gdyż w praktyce bardzo trudno skonstruować odpowiedni filtr pasywny, a nawet jeśli jesteśmy w stanie to zrobić, to koszt wykonania okazuje się być szalenie wysoki. Odstępstwem od tego rozwiązania jest zastosowanie dla podziału pomiędzy basem i resztą pasma trimodalnej zwrotnicy pasywnej. Tego typu rozwiązanie ma marginalne zastosowanie, gdyż sami producenci tego rodzaju zwrotnic uczciwie (czasami) podają, że ich użycie dla konstrukcji typu band-pass lub bass reflex jest ograniczone bądź niemożliwe. W praktyce zawodniczej do tej pory zaobserwowano jedynie dwa pojazdy, które wykorzystywały takie rozwiązanie, lecz jeden z nich zrezygnował z dalszych prac w tym kierunku ,obierając technikę mieszaną jako rozwiązanie docelowe przy podziale pasma subbasowego.
JW

Od redakcji:

Treść artykułu jest próbą częściowej odpowiedzi na zapytania docierające do naszej redakcji, a i często powstające nieporozumienia związane z tym tematem. Nie zawsze będzie możliwa pełna odpowiedź na przedstawione złożone zagadnienie. Spośród wszystkich szczegółowych zagadnień redakcja "Auto Hi-Fi" wybierze te najbardziej reprezentatywne i znajdą one finał na łamach gazety. Zachęcamy naszych Czytelników do nadsyłania propozycji tematów kolejnych prezentacji.

Powyższy artykuł wraz ze stosownymi ilustracjami został opublikowany niestety w już nie istniejącym magazynie Auto Hi-Fi & Tuning w 2002r.

Artykuł opublikowany został w niezmienionej formie - źródło
Tagi:

element

Partner:
portalcaraudio.pl
2012-03-20
SKOMENTUJ

  
Podaj czwarty znak kodu 44KVf
Ten artykuł nie ma jeszcze komentarzy. Masz szansę rozpocząć ciekawą dyskusję.