Отдача за свои деньги:технологии автомобильных динамиков

Недавно мы говорили о разнице между хорошими и отличными динамиками. Короче говоря, когда вы выбираете отличные динамики, вы получаете большую управляемую мощность, потенциал для большей мощности и значительно улучшенную четкость благодаря уменьшению искажений. В этом выпуске журнала Bang for Your Buck мы рассмотрим две технологии автомобильных динамиков, которые уменьшают искажения. Эта статья будет настоящим закулисным взглядом на то, как работают динамики.

Поток тока и магнитные поля

Согласно закону Ленца, при протекании тока по проводнику вокруг проводника создается магнитное поле. В то же время, когда мы перемещаем проводник через магнитное поле, в проводнике создается ток.

На приведенной выше диаграмме показан проводник (выделен серым цветом), по которому протекает ток. Зеленые линии показывают направление магнитного поля вокруг проводника.

В динамике звуковая катушка представляет собой катушку провода, намотанную на бобину или каркас. Ток от нашего усилителя протекает через этот проводник и создает магнитное поле вокруг звуковой катушки. Мы используем это свойство для перемещения динамика в корзину и из нее. Когда полярность магнитного поля такая же, как у неподвижного магнита, аналогичные магнитные поля отталкивают друг друга, и динамик движется вперед. Когда полярность магнитного поля меняется на противоположную, динамик притягивается к магнитному полю и перемещается назад.

К сожалению, когда дело доходит до переменного тока, поведение магнитных полей может работать против вас. Когда полярность тока меняется на противоположную, ему приходится бороться с созданным им магнитным полем. Вы можете думать об этом как об импульсе. Если шарики катятся по полу, требуется энергия, чтобы заставить их изменить направление. Это противодействие изменению протекания тока называется индуктивностью. Электрический импульс сопротивляется желанию создать новое магнитное поле противоположной полярности.

Управление индуктивностью звуковой катушки

Величина индуктивности звуковой катушки динамика определяется несколькими факторами. Размер проводника звуковой катушки, геометрия проводника, количество слоев звуковой катушки и близость звуковой катушки к верхней пластине и полюсному наконечнику — это лишь некоторые из них.

Итак, как индуктивность вызывает искажения в динамике? Как вы можете видеть на диаграмме выше, когда обмотка звуковой катушки (красная) находится в состоянии покоя, она центрируется на верхней пластине (зеленая). По мере того, как диффузор движется вниз, звуковая катушка оказывается рядом с магнитом (синий) и полюсным наконечником (розовый). И наоборот, по мере того, как конек движется наружу, меньшая часть конуса находится вблизи полюса. В традиционной конструкции громкоговорителя изменение близости к стальному полюсному наконечнику вызывает изменение индуктивности. По мере уменьшения индуктивности уменьшается сопротивление протеканию высокочастотного тока и повышается производительность на высоких частотах. Изменения характеристик в зависимости от положения диффузора динамика приводят к искажениям.

На изображении выше показана индуктивность звуковой катушки относительно ее положения в динамике. Красная кривая — график индуктивности обычного динамика. Синяя кривая — это график индуктивности динамика с алюминиевым закорачивающим кольцом в нижней части Т-образного хомута. Как вы можете видеть на изображении выше, без закорачивающего кольца динамик имеет совершенно разные индуктивные характеристики в зависимости от положения конуса. На приведенном выше графике показана частотная характеристика динамика без замыкающего кольца (обозначена красным) и очень похожего динамика. с короткозамыкающим кольцом (синего цвета). Как видно, включение закорачивающего кольца значительно улучшает высокочастотные характеристики динамика. Дальнейшее улучшение линейности может быть достигнуто за счет включения медного колпачка в верхней части Т-образного хомута.

Когда вы покупаете отличные динамики, ищите колпачки, уменьшающие индуктивность, на всех динамиках (сабвуферы, среднечастотные драйверы и твитеры), а на более крупных динамиках (сабвуферы и среднечастотные драйверы), где есть место в узле двигателя, ищите наличие замыкающего кольца.

Сравнение значений индуктивности

Если мы не можем определить, имеет ли динамик конструкцию, которая смягчает изменения индуктивных характеристик, можем ли мы просто взглянуть на технические характеристики? Они наверняка дают подсказку. 6,5-дюймовый низкочастотный динамик без колпачка или короткозамыкающего кольца может иметь индуктивность от 0,7 до 1,1 мГн (миллигенри), тогда как динамик с этими технологиями будет ближе к 0,1 или 0,2 мГн. С точки зрения звучания, при прочих равных условиях проектирования драйвер с меньшей индуктивностью будет иметь лучшие характеристики на высоких частотах и ​​производить меньше искажений.

Нелинейность подвески динамика

Назначение крестовины (также известной как демпфер) состоит в том, чтобы удерживать звуковую катушку в центре воздушного зазора между верхней пластиной и полюсным наконечником и помогать возвращать диффузор в исходное положение при отключении аудиосигнала.

Выбор идеальной жесткости демпфера (податливости) для данной массы диффузора и желаемой резонансной частоты является одним из самых важных балансирующих действий, связанных с проектированием динамика. Если крестовина слишком жесткая, резонансная частота динамика может быть слишком высокой для желаемого применения, и его эффективность может пострадать.

Доступны различные материалы, а также различные размеры и различная геометрия. Паук – это пружина. Некоторые пауки предназначены для линейного соответствия, а некоторые - прогрессивные. Что еще более важно, из-за различий в высоте обмотки звуковой катушки и конструкции корзины некоторые крестовины имеют смещенную монтажную кромку. Это называется чашевидный паук. Эта чашка или распорка позволяет крестовине прикрепляться к формирователю звуковой катушки над обмоткой, а затем соединяться с шасси, удерживая звуковую катушку вертикально по центру в магнитном зазоре.

На приведенном выше графике показана податливость подвески двух разных 6,5-дюймовых динамиков в зависимости от положения диффузора. На графике, выделенном красным цветом, показана совместимость динамика с чашеобразной крестовиной. Вы можете видеть, что при ходе внутрь 6,5 мм подвеска на 25 процентов жестче, чем при ходе наружу 6,5 мм. На синем графике показан динамик аналогичного размера с плоской крестовиной. Хотя общее соответствие различно, поведение в прямом и обратном направлениях почти идентично.

Что искать в пауке

В конечном счете, мы хотим, чтобы крестовина оказывала одинаковое усилие на конус и звуковую катушку при движении вперед или назад из исходного положения. Величина силы не должна меняться в зависимости от направления движения конуса. Представьте себе искажение, создаваемое динамиком, воспроизводящим синусоидальную волну, когда диффузор не перемещается так далеко назад при заданной величине тока, как он движется вперед. Поэтому старайтесь избегать динамиков, в которых используются чашевидные пауки.

Услышать лично о различных технологиях автомобильных динамиков

В следующий раз, когда вы отправитесь в местный магазин аксессуаров для мобильных устройств, чтобы послушать новые колонки, выберите две совершенно разные ценовые категории и послушайте одну и ту же часть песни на каждой колонке. Слушайте их на достаточно высоком уровне громкости и встаньте напротив комнаты. Переключайтесь туда и обратно, пока не определите различия.

Затем добавьте третий вариант динамика по цене и характеристикам где-то посередине. Проведите такое же сравнение с этим новым динамиком и дорогими динамиками. После того, как вы прослушали динамики, попросите посмотреть образец каждого из них и посмотреть, сможете ли вы соотнести некоторые из конструктивных характеристик, которые мы обсуждали, с их работой. Это не только отличный способ прослушать продукты, но и узнать, чем одна технология или конструкция автомобильных динамиков лучше другой.