Мы уже говорили об усилителях звука и регуляторах тембра (см. «ЮТ» № 12 за 2010 г. и «ЮТ» № 1 за 2011 г.). Но даже самый хороший усилитель ничего не стоит без акустической системы (АС), способной достойно воспроизвести звук. С этим обычно и возникают проблемы.

Дело в том, что промышленно выпускаемые «фирменные» АС, в просторечии «колонки», в основном предназначены для домашнего звуковоспроизведения. Эстрадных колонок выпускают мало, производство их полукустарное, стоят они от «очень дорого» до «запредельно дорого» и далеко не всем по карману. Да использовать готовое и неинтересно!

Прежде всего, заметим, что паспортная мощность АС не должна быть меньше мощности самого усилителя, иначе динамики колонки будут перегружаться и искажать звук. Паспортная мощность АС равна сумме мощностей входящих в нее головок, а последняя указывается в названии самой головки на первом месте.

Например: головка 4ГД-35 имеет паспортную мощность 4 Вт. Остальные знаки маркировки: Громкоговоритель Динамический, заводской номер. Для обозначения широкополосных динамиков добавляют букву Ш, низкочастотных — Н, высокочастотных — В. В многополосных АС (обычно бывают двух- и трехполосные) паспортную мощность определяют по мощности низкочастотных (НЧ) головок. Среднечастотные (СЧ) и высокочастотные (ВЧ) головки могут иметь и меньшую мощность, поскольку относительное содержание СЧ- и ВЧ-составляющих в спектре реальных звуковых программ, как правило, меньше, чем НЧ.

Приступая к проектированию АС для музыкальной группы, настоятельно рекомендуем ознакомиться с литературой по этому вопросу. «Юный техник» уже затрагивал эту тему с акцентом на домашнее звуковоспроизведение (см. статью «Получи звучание Hi-End!» в ЮТ № 9 и 10 за 2008 г). Перечитайте ее, поскольку там много сведений о динамических головках и их параметрах, повторять которые здесь не стоит.

Поговорим про АС преимущественно для озвучивания залов большой площади. Лучше всего этот вопрос решен в кинотеатрах.

Если вы рассмотрите трехполосную АС большой мощности, снизу увидите две НЧ-головки с большими диффузорами, сильными магнитами и мягким подвесом, обеспечивающим большой ход диффузора.

Выше — рупор для СЧ-головки, а сверху — маленький рупор ВЧ-головки. Эти рупоры обеспечивают направленность звука в кинозал и увеличивают отдачу головок. Рупор НЧ-головок оказался бы слишком большим, но помогает установка АС в передних углах кинозала, и роль рупора в какой-то мере выполняют стены, пол и потолок. Изготовить подобную АС вряд ли окажется вам по силам, но у нее наряду с достоинствами (широкой полосой частот, большой отдачей и высоким качеством звука) есть и существенный недостаток — АС совершенно неподъемна, и для транспортировки ее с места на место нужен чуть ли не грузовик!

Нам же необходима легкая, но мощная АС, желательно небольших габаритов. Рупоры по этой причине отпадают сразу. Начнем с выбора головок. В принципе, можно найти мощную широкополосную головку с высокой отдачей, вот пример:

75ГДШ-38 (сейчас выпускается под названием 100ГДШ-33).

Полоса воспроизводимых частот, Гц… 50–16 000

Номинальное сопротивление, Ом… 8/16

Паспортная мощность, Вт… 25

Пиковая мощность. Вт… 150

Чувствительность, дБ/Вт/м… 97

Резонансная частота. Гц… 55

Диаметр звуковой катушки, мм… 44

Наружный диаметр, мм… 345

Высота, мм… 140

Широкая полоса в ней достигнута благодаря двум диффузорам: основной, диаметром чуть ли не 1/3 метра, воспроизводит НЧ и СЧ, а малый конус, вклеенный в центре, — ВЧ. По конструкции она очень напоминает старые головки завода «Кинап» — 2А-9, 4А-18 и т. п. (маркировка у них была своя, отличающаяся от стандартной), заслужившие самые лестные отзывы.

Особо надо остановиться на таком параметре, как чувствительность — ведь всегда желательно получить звук погромче (не в ущерб качеству, разумеется) при той же мощности усилителя. Чувствительность — это уровень громкости на расстоянии 1 м от головки при подведении электрической мощности в 1 Вт. Она обычно составляет от 84 до 100 дБ, чаще же от 87 до 92 дБ. По чувствительности 75ГДШ-33 (97 дБ) — отличная головка. Ранее указывали отдачу — звуковое давление, создаваемое головкой на расстоянии 1 м при подводимой электрической мощности в 0,1 Вт. Эти два параметры эквивалентны, и для быстрой оценки параметров головок приводим таблицу соответствия.

Что же делать, если мощных головок нет, зато можно найти устаревшие динамики мощностью 3…6 Вт от выброшенной бытовой радиоаппаратуры?

Будем строить так называемый групповой излучатель! В нем на одной передней панели АС (отражательной доске) размещают от четырех до десятка однотипных головок. Все они должны работать синфазно, создавать единую акустическую волну. Такое решение все чаще используют и производители «фирменной» аппаратуры (см. фото). Две подобные стереоколонки, поставленные рядом или одна на другую и соединенные вместе, образуют весьма эффективный групповой излучатель из четырех динамиков.

При совместной работе нескольких диффузоров увеличивается их эффективная площадь, колеблющаяся «присоединенная» масса воздуха, и в результате возрастает отдача. На низких частотах увеличение чувствительности оценивают в 6 дБ для четырех головок, 8 дБ для шести и 9 дБ для восьми. Одновременно расширяется полоса эффективно воспроизводимых частот в области более низких, примерно на треть или половину октавы, по сравнению с полосой пропускания одиночной головки в том же корпусе.

Кроме того, двух абсолютно одинаковых головок не бывает, они обязательно имеют разные резонансные частоты, пики и провалы на частотной характеристике. При совместной работе общая частотная характеристика АС выравнивается.

В печати сообщают также, что глубину корпуса группового излучателя допустимо уменьшить в 1,5…2 раза по сравнению с глубиной АС с одной головкой.

Другими словами, АС может быть изготовлена достаточно плоской и ее можно поставить на полу у стены или даже повесить на стену.

Как соединять головки?

Это зависит от их сопротивления Rг и того сопротивления нагрузки R, которое нужно усилителю. При параллельном соединении N однотипных головок общее сопротивление АС уменьшается в те же N раз (рис. 1).

При последовательном соединении головок R увеличивается в N раз (рис. 2).

На практике часто применяют смешанное соединение (рис. 3), позволяющее подобрать нужное значение R, изменяя число последовательно включенных головок в группе и число параллельных групп.

В другом варианте головки сначала параллельно соединяют в группы, затем группы — последовательно. На схеме (рис. 3) при этом добавляется соединение, показанное штриховой линией. Полярность включения головок очень важна: при подаче на АС постоянного напряжения (например, от гальванического элемента) все диффузоры должны двигаться в одну сторону, что соответствует синфазному включению. Хотя бы одна головка, работающая в противофазе, резко понижает отдачу. На схемах одноименные выводы головок помечены точками.

Можно ли использовать разные головки? Разумеется, только схему включения головок надо подобрать так, чтобы выделяющаяся на них мощность была пропорциональна паспортной. Это хорошая задачка на знание закона Ома и правил последовательного и параллельного соединения сопротивлений!

На фото показан пример последовательного соединения двух динамиков 4ГД-28. Вполне возможно применение головок типа 4ГД-4, 4ГД-35 или 4ГД-36.

Если основными использовать низкочастотные 6ГД-2, то полезно добавить еще несколько высокочастотных «пищалок», например 2ГД-36 (2 Вт, 8 Ом). Их следует подключать через конденсатор, емкость которого подсчитывается по формуле:

С = 1/2πFR,

где F — частота раздела, R — сопротивление высокочастотной группы.

Например, при F = 6 кГц (наивысшая частота, воспроизводимая НЧ-головками) и R = 4 Ом емкость получается равной 3,3 мкФ.

Эскиз корпуса группового излучателя на 6 четырехваттных головок 4ГД-4, заимствованный из старой радиолюбительской литературы, показан на рисунке 4.

Приведенные размеры не обязательно выдерживать точно. Все стенки вырезают из древесноволокнистой плиты (ДСП), скрепляют любым подходящим клеем и шурупами для прочности. Возможные щели замазывают пластилином. Передняя панель изготовлена из двух половин, состыкованных под тупым углом для увеличения жесткости и некоторого расширения диаграммы направленности звука на высоких частотах. Асимметрия расположения динамиков относительно краев корпуса полезна — она сглаживает частотную характеристику. Задней крышки не требуется.

В заключение приведем любительскую фотографию легкого группового излучателя, установленного (для сравнения) поверх «фирменной» тяжелой АС с одним мощным динамиком.

В. ПОЛЯКОВ , профессор