Jump to content

Recommended Posts

Posted

Richard H. Small

Проектирование кроссоверной цепи постоянного напряжения

 

 

 

РИЧАРД  Х. СМОЛЛ

Факультет электротехники, Сиднейский университет, Сидней, Северная Шотландия, Австралия

 

 

 

Рассмотрение электроакустического поведения распространенных динамиков громкоговорителей приводит к тому, что общее требование к конструкции кроссоверной цепи - постоянная полная передача напряжения. Обычные пассивные цепи удовлетворяют этому требованию, только если крутизна среза ограничена 6 дБ на октаву. Активные кроссоверные цепи с более крутыми склонами среза могут также могут быть разработаны для выполнения этого требования, но такие цепи не обеспечивают быстрого переход от одного динамика к другому. Независимо от выбранной цепи, используемые динамики должны иметь полезный частотный диапазон, перекрывающийся примерно на четыре октавы.

ВВЕДЕНИЕ

Большинство высококачественных акустических систем, используемых сегодня, относятся к многодрайверному типу. Эти системы содержат два или более динамиков, каждый из которых предназначен для оптимальной работы в ограниченной части частотного диапазона системы. Одним из преимуществ такого подхода является то, что полезный диапазон частот системы может превышать диапазон частот наилучшего широкополосного динамика.

Во-вторых, путем разделения спектр сигнала между несколькими динамиками, можно уменьшить общие искажения модуляции [1] системы.

Важнейшей частью любой многодрайверной акустической системы является: кроссовер , также часто называемый разделительными  фильтрами. Эта схема отвечает за разделение воспроизводимого сигнала на два или более отдельных сигнала на основе частоты; каждый динамик получает определенный диапазон, для воспроизведения которого он предназначен.

В настоящее время широко используются две разновидности кроссоверных схем. Одна из них - пассивная цепь, которая полностью состоит из пассивных компонентов и подключается между одним усилителем мощности и набором динамиков {2], [3]. Другая - активная схема, или электронный кроссовер [4], который подключается перед набором усилителей мощности, по одному на каждый динамик.

Традиционные стандарты производительности кроссоверных схем основаны на простых электрических принципах, без учета электроакустических характеристик динамиков. Наиболее распространенным и знакомым критерием является критерий постоянной полной передачи мощности, который лежит в основе конструкций пассивных цепей с постоянным сопротивлением [5].

Общий критерий разделения электрического сигнала в системе с несколькими динамиками должен учитывать передаточные характеристики динамиков и механизм рекомбинации отдельных акустических выходов. Хотя конкретные передаточные характеристики драйверов зависят от их конструкции, одной важной особенностью, характерной для всех типов драйверов, является линейная стационарная зависимость амплитуды между напряжением питания и излучаемым звуковым давлением [6], [7]. Суммарная мощность двух динамиков, излучающих вместе, определяется путем суперпозиции, т.е. полное звуковое давление в любой точке является линейной суммой двух отдельно излучаемых звуковых давлений,учитывая разность фаз [8].

Чтобы упростить вывод общепринятого критерия эффективности работы схемы кроссовера, сделаны два предположения.

 Первое заключается в том, что динамики установлены так близко друг к другу, что длина пути к любой точке среды отличается менее чем на длину волны на частоте пересечения.

 

fig1.JPG

  • Like (+1) 1
Posted

 Второе - амплитудные и фазовые характеристики динамиков в зависимости от частоты идентичны, (хотя и не обязательно гладко) в области пересечения. Практическое значение этих предположений будет обсуждаться в ближайшее время.

ПЕРЕДАЧА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Проблема проектирования кроссоверной схемы в простейшей форме показана на рис. 1. На рис. 1а один драйвер подключен к источнику напряжения; на рис. 1б два драйвера, идентичные первому, работают от одного источника напряжения через кроссовер. В выражениях передачи верхние черточки обозначают векторные величины, p - (синусоидальное) звуковое давление на фиксированном расстоянии от излучателя(ей), e - (синусоидальное) управляющее напряжение, k - константа чувствительности, а F(w) - амплитудная и фазовая характеристики указанных излучателей. На рис. 1c показано, что система рис. 1b будет излучать такое же звуковое давление, как и одиночный динамик рис. 1a, если кроссоверная цепь удовлетворяет условию, что векторная сумма отдельных передаточных функций напряжения равна единице.

Для общего случая кроссоверной цепи, имеющей полиномиальную форму и полярные графики этих функций.

низкочастотные и высокочастотные передаточные функции напряжения, определяемые Gl(s) и Gh(s), соответственно, требование заключается в том, чтобы

 Уравнение 1.

Подчеркнем, что уравнение (1) является векторной зависимостью. Сумма передаточных функций напряжения цепи должна быть равна единице по амплитуде и нулю по фазе для всех значений частоты. Это условие единства общей передачи напряжения было также выведено из соображений переходных процессов в более ранней работе Эшли [9]. На практике общая передача напряжения может иметь любую постоянную амплитуду. Хотя для удобства анализа будет использоваться единица, полученный критерий эффективности в дальнейшем будет называться передачей постоянного напряжения, а цепи, удовлетворяющие этому критерию,  кроссоверными цепями постоянного напряжения. При выводе формулы (1) предполагается два условия: что динамики установлены близко друг к другу и что они идентичны. Первое условие было сделано исключительно для упрощения вывода, это единственный способ обеспечить равномерное сложение выходов динамиков как для прямого, так и для отраженного звука во всей зоне прослушивания. Если используются большие расстояния между драйверами, то идеального решения проблемы проектирования кроссовера не существует; следовательно, любая попытка улучшить проектирование кроссоверной цепи должна сопровождаться усилиями по достижению предполагаемого близкого расстояния между драйверами.

На практике некоторое расстояние между драйверами неизбежно, и возникающая разница в длине пути вносит нежелательный фазовый сдвиг в акустическое дополнение выходов драйверов. Наиболее серьезные последствия возникают для сигналов одинаковой амплитуды и разности фаз почти 180°, поскольку сложение в этом случае очень чувствительно к небольшим дополнительным фазовым сдвигам. Поэтому любой выбор при проектировании кроссоверов  должен быть в пользу решения, которое дает наименьшую разницу фаз между выходами при сравнимых амплитудах.

Второе условие, на первый взгляд, ограничивает возможность использования полученного критерия эффективности, поскольку драйверы, используемые в системах с несколькими драйверами, редко бывают одинаковыми и часто совершенно разных типов. Однако это условие удовлетворительно выполняется многими практическими комбинациями драйверов, например, двумя прямыми излучателями, каждый из которых работает в своем поршневом диапазоне.

Если различия в передаточных характеристиках двух динамиков могут быть установлены и представлены простой моделью, можно разработать корректирующие цепи для использования с одним или обоими динамиками для получения требуемого сходства отклика. Разделительная цепь плюс эквалайзеры составляют правильную "кроссоверную цепь" для данного конкретного набора

fig1(1).JPG

  • Like (+1) 1
Posted

динамиков. Рассматривая проблему эквализации отдельно, можно спроектировать кроссоверы, имеющие универсальное применение. Если выбранный набор драйверов не может быть выровнен для использования с цепью постоянного напряжения, то эти драйверы не дадут идеальных результатов при любой конструкции цепи.

ОБЫЧНЫЙ ОТКЛИК СХЕМЫ

Способность обычных кроссоверов обеспечивать постоянную передачу напряжения определяется путем исследования характеристик передачи напряжения этих цепей. Поскольку обычные графики зависимости амплитуды от частоты не содержат важной информации о фазе, они

дополнены функциями передачи напряжения в полиномиальной форме и полярными графиками этих функций. Функции низких частот обозначаются Gl, а функции высоких частот - Gh. Форма этих функций упрощена путем принятия нормализованной частотной переменной sn = s/w0, w0 - номинальная частота кроссовера.

На рис. 2 представлены полиномиальные функции и графики для кроссоверных цепей первого порядка (6 дБ на октаву) с постоянным сопротивлением. Та же информация представлена на рис. 3 для цепей второго порядка (12 дБ на октаву) и на рис. 4 для цепей третьего порядка (18 дБ на октаву).

 

fig2.JPG

fig3.JPG

fig4.JPG

  • Like (+1) 1
Posted

Цепи с постоянным сопротивлением приводят к откликам Баттерворта (максимально плоским) для всех случаев.

Важной особенностью представленных пар полиномиальных функций является то, что во всех случаях,

Именно это свойство приводит к симметрии относительно частот кроссовера для пар графиков передачи и симметрия относительно реальной оси для пар полярных графиков.

Другой важной особенностью полиномиальных выражений является то, что числители состоят только из одного члена.

Эта особенность характерна для обычных активных кроссоверов.  Числитель с одним членом является результатом выбора наиболее простой и экономичной схемы, которая дает заданную крутизну среза. Это также является причиной неспособности обычных цепей высокого порядка обеспечить постоянную передачу напряжения, как можно показать путем сложения низкочастотной и высокочастотной функций передачи напряжения для каждой цепи для получения общего отклика. Только обычная конструкция первого порядка обеспечивает постоянную передачу напряжения. В конструкциях более высокого порядка нехватка числителя приводит к тому, что общий отклик не является единым.

Цепь второго порядка имеет ноль на кроссовере; цепь третьего порядка, хотя и имеет постоянную общую амплитуду, демонстрирует полное изменение фазы при переходе.

Отклики более высокого порядка, которые имеют более крутой срез традиционно желательны, поскольку более быстрое затухание за пределами полосы пропускания облегчает требования к полосе пропускания драйверов.

 Поэтому представляет интерес исследовать, можно ли получить крутые склоны среза при передаче постоянного напряжения, и изучить степень, в которой требования к производительности драйвера могут быть таким образом облегчены

ЦЕПИ С ПОСТОЯННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ПЕРЕДАЧИ

Условием постоянной передачи напряжения является то, что полиномиальные функции передачи напряжения цепи в сумме равны единице, уравнение (1). Простейшим способом достижения этого является выбор полинома знаменателя, общего для обеих передаточных функций, а затем разделение членов полинома знаменателя между двумя числителями.

Порядок полинома знаменателя и распределение членов между числителями определяют наклоны среза двух передаточных функций.

Если требуются симметричные отклики с одинаковыми наклонами среза, то уравнение (2) также должно быть выполнено. Это достигается путем выбора полинома со знаменателем, имеющего

симметричные коэффициенты (c0 = cn, c1 = c n-1, и т.д.) и разделив эти коэффициенты поровну между двумя числителями. Влияние этих требований на полярные графики передаточных функций весьма интересно.

 Легко показать, что если выполняется уравнение (1), то полярные графики Gl и Gh, будут идентичны по форме и размеру (геометрическое условие конгруэнтности) и будут лежать в положениях так, что если один из них повернуть на 180° относительно точки +1/2, 0 в плоскости графика, то она совпадет с другой. Обратите внимание, что это условие выполняется на рис. 2, где два графика представляют собой одинаковые полукруги, но не на рис. 3 или Рис. 4,

Как видно из предыдущего раздела, условие, налагаемое (2) приводит к тому, что полярные графики передаточных функций симметричны друг другу относительно вещественной оси.

Таким образом, полярные графики симметричных функций постоянного напряжения должны иметь как конгруэнтные формы, так и симметрию по отношению друг к другу относительно реальной оси. Эти одновременные условия создают симметрию относительно линии Re = +1/2 для каждого графика функции.

fig4(1).JPG

fig5.JPG

fig6.JPG

  • Like (+1) 1
Posted

Асимметричные цепи

 

Взяв обычные хараактеристики НЧ части фильтра рис. 3 и 4, легко получить соответствующие характеристики ВЧ части, которые обеспечивают постоянную передачу напряжения, как из полиномиальных функций, так и из полярных графиков. Новые пары функций представлены на рис. 5 и 6. Обратите внимание на идентичные формы полярных графиков для каждой пары функций. В обоих случаях конечный наклон функции высоких частот составляет всего 6 дБ на октаву. Это обусловлено первоначальным выбором Gl, который выходит из точки +1,0 под углом -90° и, таким образом, вынуждает Gh выходить из начала координат под углом +90°.

Симметричные цепи

Второй порядок: Простейшие полиномиальные функции, удовлетворяющие уравнениям (1) и (2) и дающие отклики второго порядка (12 дБ на октаву), следующие

 

Для стабильности коэффициент «а» должен быть больше единицы. Фактический выбор a определяет величину пика в отклике и разность фаз на кроссовере.

Выбор a = 2+3 дает |G(wo)| = 1.0, с разностью фаз 120° между двумя выходами и приблизительно 2 дБ пика в полосе пропускания каждого отклика. Графики этих функций приведены на рис. 7.

fig6(1).JPG

fig7.JPG

  • Like (+1) 1
Posted

Третий порядок: Простейшими удовлетворительными полиномами являются

Для стабильности “a” должно быть больше единицы, а “b” должно быть больше “a+1”: Если |G(w0)| снова выбрано равным единице, отношение между a и 6 фиксируется на a = (2- 3)(b--1). Затем можно найти значение “b” , которое будет достаточно высоким, чтобы пик отклика не превышал, скажем, 3 дБ. Функция Gl(sn) выше была исследована с помощью компьютера для различных комбинаций a и b.

Графики отклика для b = 21 и a = 5,36 показаны на рис. 8.

Общие соображения: Ограничение |G(wo)| на значением единицы не было произвольным. Этот выбор согласуется с желанием избежать разницы фаз при переходе почти в 180°, как объяснялось ранее. При:  wo, Re(G) = +1/2 для всех симметричных функций постоянного напряжения. Поэтому выбор |G(wo)| = 1 дает 2G = +-60°, или разность фаз 120° при переходе. |G(w0)| не может быть уменьшен намного ниже единицы без образования больших пиков в полосе пропускания.

Ограничение пика полосы пропускания также основано на рациональных критериях. (Форма полярных графиков показывает, что пик должен присутствовать во всех откликах цепи постоянного напряжения, кроме первого порядка). Если один драйвер имеет большой избыточный вход, передача постоянного напряжения требует, чтобы ко второму драйверу была приложена большая составляющая вне фазы. Таким образом, большие пики создают нежелательно большие разности фаз на частоте пика. Не менее важными факторами являются мощность усилителей и номинальная мощность драйверов, которые должны быть увеличены пропорционально количеству пиков.

fig7(1).JPG

  • Like (+1) 1
Posted

Особенности цепей постоянного напряжения

Проверка характеристик передачи напряжения различных рассмотренных цепей постоянного напряжения выявляет интересный факт: в каждом случае, асимметричном или симметричном, существует широкая область перекрытия на частоте

 

шкалы шириной около четырех октав между точками -12 дБ соответствующих пар функций. Это общее правило справедливо для всех исследованных откликов; его можно преодолеть, только допустив нежелательно большие пики или разность фаз. Таким образом, крутой наклон конечного среза не помогает существенно уменьшить область перекрытия, где оба динамика должны работать удовлетворительно и иметь близкие характеристики.

 

 

В общем случае симметричных цепей каждый динамик должен быть рассчитан на работу на две октавы ниже номинальной частоты кроссовера - на обоих концах своего диапазона для среднечастотного динамика. В четырехоктавном диапазоне перекрытия характеристики динамиков должны быть близки или должны быть сделаны такими с помощью эквалайзеров.

Если необходимо быстро отключить один из динамиков из-за неконтролируемой неравномерности отклика, это можно сделать, используя несимметричную цепь. Но в этом случае другой динамик должен иметь нормальный отклик на три октавы или более за пределами номинальной частоты кроссовера.

РЕАЛИЗАЦИЯ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Учитывая полиномиальные выражения для желаемого отклика, такие как в предыдущем разделе, цепевые схемы могут быть разработаны с использованием методов синтеза схем [10], [11]. Например, симметричный отклик второго порядка на рис. 7 требует низкочастотной функции Gl(sn) = (1+asn)/(1+asn+as²+Sn³). его функция может быть преобразована в

 

Таким образом, одним из способов синтеза цепевой функции является каскадное соединение полочной цепи с другой цепью, дающей демпфированную пару полюсов, как показано в верхней части рис. 9.

Дополнительная функция высоких частот может быть аналогичным образом сгенерирована каскадной полочной цепью и фильтром высоких частот второго порядка. Однако, если низкочастотная характеристика может быть получена с единичным коэффициентом усиления на низких частотах, то высокочастотная характеристика может быть получена просто с помощью разностного усилителя, подключенного между входом и выходом низкочастотной схемы [12]. Это возможно благодаря свойству постоянного напряжения, уравнение (1). Если низкочастотная характеристика реализована с чистой инверсией фазы, как на рис. 9, то для восстановления высокочастотной характеристики можно использовать суммирующий усилитель, как показано в нижней части рисунка [9, с. 243].

Описанные методы синтеза применимы ко всем функциям, рассмотренным ранее. Все полиномы могут быть разбиты на коэффициенты полиномов первого и второго порядка, а функции отклика затем могут быть синтезированы каскадно с использованием методов из [10] и [11]. Активные цепи первого порядка тривиальны. В простейшем синтезе используются две взаимодополняющие пассивные RC-цепи, при необходимости с буферными усилителями для устранения ошибок нагрузки.

 

Оконечные пассивные цепи

fig8.JPG

fig9.JPG

fig9(1).JPG

Posted

Оконечные пассивные цепи

Ранее было показано, что только разновидность первого порядка

обычных пассивных цепей демонстрирует постоянную передачу напряжения. Отклики постоянного напряжения более высокого порядка не могут быть получены с помощью пассивных цепей, оконеченных драйвером, из-за характера требуемых нулей передаточной функции.

Подходящие пассивные цепи первого порядка представлены на рис. 10. Эффективная работа таких цепей зависит от правильной резистивной заделки, которая, как часто предполагается, обеспечивается динамиками громкоговорителей. На самом деле это предположение обычно неверно и может привести к крайне нежелательным реакциям системы (см. следующий раздел).

Там, где можно обеспечить резистивное согласование, последовательная цепь рис. 10b по своей сути является преимуществом, поскольку допуски в значениях компонентов, как в кроссоверной цепи, так и в согласовании, не влияют на общую реакцию цепи по напряжению. Поскольку динамики подключены последовательно через выход усилителя, сумма напряжений на звуковых катушках всегда должна быть равна управляющему напряжению.

СОГЛАСОВАНИЕ СХЕМЫ И ЭКВАЛИЗАЦИЯ ДРАЙВЕРА

 

Рисунок 11a представляет собой график зависимости импеданса звуковой катушки от частоты для типичного динамика с подвижной катушкой. Пик на частоте 55 Гц вызван механическим резонансом подвижной системы, а возрастающая характеристика выше 2 кГц - самоиндукцией звуковой катушки. Этот драйвер похож на постоянное сопротивление только в ограниченном диапазоне частот 150-1000 Гц.

Окончание кроссоверной цепи постоянного сопротивления с нерезистивными драйверами имеет два эффекта на работу системы: во-первых, импеданс, подаваемый на усилитель, не является резистивным и может нарушить стабильность или реакцию усилителя; во-вторых, может измениться вольтамперная характеристика цепи. )

Что касается импеданса, подаваемого на усилитель, то наиболее распространенной проблемой является снижение нагрузки на цепи кроссовера со стороны динамика (из-за основного резонанса твитера или большой индуктивности звуковой катушки НЧ-динамика) на частоте, когда в цепи кроссовера возникает последовательный резонанс.

 

 

 

 

Последовательный резонанс может возникнуть в последовательной цепи первого порядка и во всех пассивных цепях более высокого порядка. Результатом является необычно низкое входное сопротивление цепи при резонансе, что может вызвать перегрузку и искажения в усилителе или неприятный звон в переходной характеристике системы [13], [14].

fig10.JPG

fig11.JPG

Posted

Отклик напряжения цепи изменяется всякий раз, когда импеданс нагрузки отклоняется от расчетного значения вблизи кроссовера или в полосе пропускания каждого динамика. (В полосе пропускания передача напряжения всегда близка к единице и не чувствительна к изменениям нагрузки).

Обе трудности часто могут быть преодолены с помощью простых эквалайзеров импеданса, размещенных на клеммах звуковой катушки динамика и настроенных таким образом, чтобы кроссоверная цепь имела почти постоянную резистивную нагрузку.

Уравнивание индуктивности звуковой катушки, например, достигается с помощью последовательной RC-цепи.

Если индуктивность звуковой катушки и постоянное сопротивление равны Le и Re соответственно, то необходимые компоненты эквалайзера Req = Re, и Ceq = Le/Re² Сопротивление нагрузки цепи в этом случае равно Re.

На рис. 11b показана эквализация, достигнутая на динамике рис. 11a с помощью такой цепи. Потери в Le делают выравнивание несколько неточным, но изменения импеданса составляют менее 1 дБ.

Электродинамические драйверы, предназначенные для низкочастотного использования, обычно имеют большие значения индуктивности звуковой катушки, чем драйверы, предназначенные для высокочастотного использования. Если частота кроссовера не может быть ниже частоты, на которой импеданс звуковой катушки НЧ-динамика начинает расти, выравнивание импедансов динамиков для поддержания правильной реакции напряжения цепи может не привести к правильному акустическому отклику системы при кроссовере.

Это происходит потому, что движение диффузора динамика является результатом силы, развиваемой током в звуковой катушке; различные значения индуктивности звуковой катушки, таким образом, создают амплитудные и фазовые различия в характеристиках напряжения на подвижке динамиков.

Одним из удовлетворительных решений этой проблемы является изменение конструкции пассивной цепи с включением индуктивности звуковой катушки НЧ-динамика, как было предложено [5, с. 108]. При этом необходимо использовать параллельную цепь, а расчетное значение индуктивности кроссовера уменьшается на величину индуктивности звуковой катушки. Это решение, не требующее эквалайзера импеданса, ограничено случаями, когда индуктивность звуковой катушки меньше требуемой индуктивности кроссовера; также оно не может быть использовано с динамиками, которые имеют специальную обработку диффузора для компенсации влияния индуктивности звуковой катушки.

В системе с активным кроссовером вышеуказанное условие рассматривается как общая проблема выравнивания отклика. Задержка , вызванное большей индуктивностью звуковой катушки, выравнивается с помощью комплементарной опережающей цепи в усилителе.  Обычные неравномерности отклика динамика, если они не слишком серьезны, могут также могут быть исправлены эквалайзерами, установленными в усилителях

[15].

Особая проблема эквализации возникает, когда драйвер с прямым излучатель сочетается с рупорным или электростатическим излучателем.

Проблема заключается в том, что движение мембраны прямого излучателя управляется массой. в то время как у других типов регулируется сопротивлением. Результатом является постоянная разность фаз в 90° между двумя передаточными характеристиками [16]. Эта постоянная разность фаз не может быть точно выровнена, хотя приблизительные цепи могут быть могут быть разработаны для уменьшения системных амплитудных ошибок в области перекрытия.

Posted

МНОЖЕСТВЕННЫЕ КРОССОВЕРЫ

На основе принципов одиночного кроссовера, разработанных ранее, можно создать несколько кроссоверных цепей, демонстрирующих общую постоянную передачу напряжения. Критерием проектирования n-полосной кроссоверной цепи, имеющей функции передачи напряжения G1, G2…Gn является то, что векторная сумма всех функций передачи равна единице, т.е.,

Уравнение (3) может быть выполнено путем простого каскадирования цепей (активных или пассивных), удовлетворяющих уравнению (1).

Для пассивных цепей первого порядка с постоянным сопротивлением метод заключается в замене резистивной нагрузки на одном или каждом выходе первой цепи другой цепью, имеющей собственную резистивную нагрузку. На рисунке 12 показана трехполосная пассивная цепь с использованием двух каскадных однопереходных цепей последовательного типа. Показанная конфигурация обеспечивает минимальные потери (только один индуктор) последовательно с НЧ-динамиком.

 

Обе цепи влияют на выход второй, обеспечивая полосно-пропускающий отклик для среднечастотного динамика и дополнительное снижение низкочастотной отдачи для твитера. Этот "дополнительное снижение" является естественным результатом постоянного передачи напряжения в цепи. Четырехполосные па- сивные кроссоверные цепи легко разрабатываются путем расширения вышеописанной техники.

 

Рисунок 13 иллюстрирует один из многих возможных способов

создания четырехполосной активной кроссоверной цепи путем каскадирования. В данном конкретном подходе используются только три фильтра низких частот. Постоянная передача напряжения обеспечивается за счет техники восстановления разностного усилителя; следовательно, фильтры могут быть любой выбранной конструкции, если только полученные отклики высоких частот подходят для используемых динамиков.

fig11(1).JPG

fig12.JPG

fig13.JPG

  • Like (+1) 1
Posted

ТЕСТИРОВАНИЕ КРОССОВЕРНЫХ ЦЕПЕЙ

 

Любая готовая конструкция кроссоверной цепи может быть проверена на передачу постоянного напряжения достаточно простыми средствами. Такие испытания могут служить либо для оценки работы существующей цепи, либо для помощи в настройке новой цепи.существующей цепи или для помощи в настройке новой цепи.спроектированной.

Активные цепи и пассивные параллельные цепи обычно имеют клемму, общую для всех выходов. В этом случае простое дело подключить различные выходы к суммирующей цепи или суммирующему усилителю. Чувствительным тестом является применение входной сигнал квадратной волны и наблюдать суммарный выход цепи на выходе цепи с помощью осциллографа. Частота квадратной волны настраивается вблизи каждого кроссовера по очереди.Этот тест быстро выявляет любое отклонение от постоянного передачи напряжения.

Постоянную передачу напряжения можно также проверить с помощью синусоидальных волн. Осциллограф с горизонтальным входом и аналогичные вертикальный и горизонтальный усилители могут быть использованы для отображения зависимости выходного сигнала от входного и, таким образом, для одновременной амплитуду и фазу.

Нагрузка, подаваемая на усилитель пассивными цепями, также может быть проверена простым способом. Метод заключается в том, чтобы привести цепь, с ее нагрузкой драйвера, от источника высокого сопротивления источника и наблюдать напряжение на входе цепи

[13, с. 26]. Источником высокого сопротивления может быть либо генератор с высоким выходным сопротивлением, либо усилитель громкоговорителя, имеющий резистор, включенный последовательно с его выходом. Синусоидальный преобразователь может быть использован для получения графика зависимости импеданса от частоты, в то время как преобразователь квадратных волн с индикацией на выходе осциллографа очень чувствительно выявляет любое сопротивление чувствительно выявит любые нарушения импеданса.

ФИЗИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДРАЙВЕРОВ

Как было сказано ранее, очень желательно, чтобы драйверы были установлены вплотную друг к другу, чтобы длина пути от каждого динамика к слушателям или к отражающим поверхностям были равны на максимально возможной площади. Идеальное условие приближается только в некоторых коаксиальных конструкциях, которые обеспечивают почти копланарное расположение звуковых катушек. Это решение недоступно для трех- и четырехполосных систем, использующих отдельные динамики; для этих систем необходимо использовать компромиссный метод монтажа.

В системах с прямым излучателем почти всегда необходимо устанавливать все динамики на одной перегородке, что приводит к тому, что излучающие поверхности более или менее компланарны. Расстояние между динамиками определяют разницу в длине пути в различных направлениях. Поскольку допустимая разница в длине пути связана с длиной волны сигнала, расстояние между динамиками более важно для более высоких частот кроссовера.

Если динамики установлены в вертикальной линии с более высокочастотные в верхних позициях, звуковое сложение будет достаточно равномерным в горизонтальной плоскости на уровне верхних динамиков. Это зона которую обычно занимают слушатели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Проектирование кроссоверных цепей неразрывно связано с проблемой монтажа драйверов.

Для идеальных условий монтажа перекрестные цепи постоянного напряжения обеспечивают точное решение. Наиболее интересной особенностью этих цепей является неизменно широкая область перекрытия. Отклик в области перекрытия должен тщательно учитывать при выборе и установке динамиков для многодрайверной акустической системы.

Для систем с неизбежно большим расстоянием между динамиками, идеальной конструкции кроссовера не существует. Интуиция подсказывает, однако, особенно если учитывается реверберация помещения.в этом случае цепи с постоянной передачей мощности (постоянным сопротивлением) обеспечат наилучшие результаты в среднем.

Наиболее желательной кроссоверной цепью для общего использования представляется простая цепь  первого порядка. Эта цепь обеспечивает как постоянную передачу напряжения, так и постоянную передачу мощности, наименьший фазовый разброс из всех а также экономичность и простоту конструкции.

REFERENCES

 

1. P. W. Klipsch, Modulation Distortion in Loud-

speakers, J. Audio Eng. Soc. 17, 194 (1969).

 

2. J. K. Hilliard, Loudspeaker Dividing Networks,

Electronics 14, 26 (January 1941),

 

3. E. J. Jordan, Loudspeakers (Focal Press, London,

1963), ch. 8.

 

4. N. H. Crowhurst, Electronic Crossover Design,

Audio 44, 19 (September 1960).

 

5. N. H. Crowhurst, The Basic Design of Constant

Resistance Crossovers, Audio Eng. 37, 21 (October

1953).

 

6. L. L. Beranek, Acoustics (McGraw-Hill, New York,

1954), p. 188.

 

7. J. E. Benson, Theory and Design of Loudspeaker

Ene LOSUTCs Proc. IREE Australia 30,°269 (September

1969).

 

8. A. H. Davis, Modern Acoustics (G. Bell and Sons,

London, 1934), p. 6.

 

9. J. R. Ashley, On the Transient Response of Ideal

Crossover Networks, J. Audio Eng. Soc. 10, 241 (1962).

 

10. R. P. Sallen and E. L. Key, A Practical Method

of Designing RC Active Filters, JRE Trans. Circuit

Theory CTY-2, 74 (1955).

 

11. N. Balabanian and B. Patel, Active Realization of

Complex Zeros, IEEE Trans. Circuit Theory CT-10, 299

(1963).

 

12. R. M. Mitchell, Transient Performance of Loud-

speaker Dividing Networks, Audio 48, 24 (January

1964).

 

13. V. Brociner, Problems of Matching Speakers to

Solid-State Amplifiers, Electron. World 77, 23 (January

1967).

 

JOURNAL OF THE AUDIO ENGINEERING SOCIETY

 

  • Like (+1) 1
  • Thanks (+1) 1
Posted

Одно время интерес к последовательным фильтрам пробудил Ричард Смолл (тот самый, который вместе с Невиллом Тилем определил важные электромеханические параметры акустических излучателей). На рубеже 60-х и 70-х годов он сделал доклад об этих фильтрах на сессии Audio Engineering Society (Общества аудиоинженеров). Доклад назывался "Constant-Voltage Crossover Network Design". В нём показано, что в последовательном фильтре сумма напряжения на двух полосовых динамических головках будет всегда равна входному, т. е. напряжению на выходе усилителя; это - основное свойство последовательных фильтров. Кроме того, для таких фильтров первого порядка (и только для них!) ФЧХ всех звеньев взаимно дополняющие, что обеспечивает минимальные искажения АЧХ, уменьшает интерференцию и улучшает локализацию КИЗ. Последовательные фильтры более высокого порядка этого достоинства лишены (а других и не имеют), поэтому практически не применяются. Впрочем, при соответствующем выборе номиналов фильтра первого порядка можно увеличить крутизну спада АЧХ вблизи частоты среза до 9...12 дБ на октаву (рис. 2), но ценой снижения входного сопротивления на частоте разделения [1].

Ещё одно, практически не упоминаемое (но от этого не менее важное) достоинство последовательных фильтров - отсутствие влияния собственной индуктивности звуковых катушек (ЗК) на частоту разделения и суммарную АЧХ. 

Последний штрих - импеданс нагрузки. Согласно канонам расчёта последовательных фильтров, динамические головки должны быть с одинаковым импедансом. Подразумевается, что и отдача у них тоже одинаковая - в противном случае согласующие цепи изменят импеданс. Однако эти ограничения - кажущиеся, если при расчётах для каждого элемента использовать своё значение импеданса: НЧ-головки - для конденсатора, ВЧ-головки - для индуктивности. Получившийся фильтр может иметь непривычные сочетания номиналов, но работать будет не хуже. 

Подведём итоги. Последовательный фильтр не чувствителен к реальному импедансу нагрузки и может применяться в случае различного номинального сопротивления головок. В некоторых случаях он может соперничать по эффективности с классическими фильтрами второго порядка при вдвое меньшем числе деталей. Наконец, даже довольно широкая зона совместного действия головок не ухудшает локализацию КИЗ благодаря постоянному сдвигу фаз между полосами. Поэтому последовательный фильтр идеален для применения с коаксиальными головками, но будет не менее полезен и в случае классических двухполосных АС.

pic2.jpg

  • Like (+1) 3
Posted
37 минут назад, Сергей А сказал:

И еще -

Если источник аналог,  то думаю использование цифровых фильтров сомнительно. Также при 3-х 4- х полосах стерео понадобится к примеру, 3-4 стерео или 6-8 моно  ламповых усилителей ? :)) 

 

Posted

Все не так. Просто 6 усилителей на микросхемах , простенькие. 
Затем сведение фильтров разрабатываемых ак. систем с помощью ПО. Затем , перенос полученных частот среза и порядков фильтров , а также делителей в разрабатываемый пассивный фильтр.  Это позволит упростить и удешевить этих фильтров разработку и построение. 
Достаточно легко можно будет освоить. 
Также можно проверить уже рассчитанные фильтры. 

 

435396CF-32BE-4BAD-86BB-B590A53ED42E.png

Posted
30 минут назад, Сергей А сказал:


Затем сведение фильтров разрабатываемых ак. систем с помощью ПО. Затем , перенос полученных частот среза и порядков фильтров , а также делителей в разрабатываемый пассивный фильтр.  Это позволит упростить и удешевить этих фильтров разработку и построение. 
Достаточно легко можно будет освоить. 
Также можно проверить уже рассчитанные фильтры. 

 

Вроде рассчитывать нужно только две частоты раздела при 3 полоске и одну при 2 полоске.. 

Это ПО предполагает и измерит станцию с микрофронами итп? 

Я хотел переделать существующую АС с параллельного на послед фильтр, как говорят дающий более слитное звучание.

Posted

Я  это ПО не видел , как и сам прибор. Микрофона там нет. Это просто замена фильтрам. Можно сразу на слух делать :)

Подаешь сигнал на вход , задаешь параметры фильтров , усилители все с одинаковым Ку. 
Далее согласуешь , меняешь . И так далее. Получаешь в результате значения применимые к обычным фильтрам. Порядок , частота среза , делитель , не знаю насчет добротности . В любом случае это отличная вещь. Добавить всего 6 ТДАшек на 3-5 Вт. 
 

  • Like (+1) 1
Posted

Вот более практичная статья - есть расчеты удобные и указанна ошибка и правильная коммутация в кроссовере (рис.12):

https://cxem.net/sound/dinamics/dinamic116.php?ysclid=lbojwe7dz17262195

Переделывал другу 3-х полоску АС на квази-второй порядок последовательные фильтры , все довольны ))

 

  • Like (+1) 1
Posted
8 hours ago, sova said:

МНОЖЕСТВЕННЫЕ КРОССОВЕРЫ

..  ..  ..

Рисунок 13 иллюстрирует один из многих возможных способов создания четырехполосной активной кроссоверной цепи путем каскадирования. В данном конкретном подходе используются только три фильтра низких частот..

SOVA, большое спасибо, с интересом почитал ПДФ в оригинале, перевод ваш вполне качественный.

Я именно на такой фильтр переделал трёхполоски Ямахи. Вместо расчётов пользовался моделированием  в VituixCAD, туда можно загрузить таблицы хар-к динамиков, а отсутствующие прога может сконвертировать из графиков. Метод оч.наглядного тыка, результаты сразу же, после прослушивания корректировка потребовалась минимальная.

  • Like (+1) 2
Posted
47 минут назад, Shef сказал:

Я именно на такой фильтр переделал трёхполоски Ямахи. 

И каков слышимый результат?

Posted

Не могу сказать что результат какой-то невероятный.. у этих Ямах штатно СЧ и ВЧ в параллель, ну вот так они сочли правильным. Один из ВЧ оказался дохлый, поэтому решено было переделать. Предпочтение по закупке динамиков было чтоб наиболее подходили по посадочным, и только потом всё остальное. Разумеется, оригинальные фильтры к ним не подошли. Сначала я пробовал обычные фильтры, считал и слушал, но всё было не то.
Потом, поставив софт, понял в чём "не то": НЧ у них довольно своебразный по хар-кам, и очень упорно хочет быть шириком.
Что-то удобоваримое удалось склепать только на именно таком фильтре, "отобрав" у НЧ его шириковские замашки. Если б я такое расчитывал/паял/слушал разные варианты на это ушёл бы год. А с софтом - несколько дней.
Колонки по размеру, скажем, "крупный полочник", звук без чудес. Главное, что удалось выжать - это сбалансированный звук. Я когда их в офис привёз и включил, мой коллега (с муз школой), в первый же раз ухи навострил и говорит: это ты ГДЕ такие колонки взял? Я грю: на (местном) Авито купил.  :smile-06:  На сл.день смотрю: а он в обед ямаховские колонки на "авито" просматривает..

[перед вывозом в оффис]

My_Yamahas.jpg

  • Like (+1) 1
Posted
5 часов назад, qa7 сказал:

Вот более практичная статья - есть расчеты удобные и указанна ошибка и правильная коммутация в кроссовере (рис.12):

https://cxem.net/sound/dinamics/dinamic116.php?ysclid=lbojwe7dz17262195

Переделывал другу 3-х полоску АС на квази-второй порядок последовательные фильтры , все довольны ))

 

В статье смешались кони, люди ....

Какая-то безумная компиляция исходных статей с текущими версиями  сознания. :)

Posted
3 часа назад, Сергей А сказал:

В статье смешались кони, люди ....

Какая-то безумная компиляция исходных статей с текущими версиями  сознания. :)

Да нормально там все с "конями и людями" )) -пару часов посчитать и пересчитать ( порывшись в тумбочке на предмет С и L деталей), послушать и сделать итерацию по частотам раздела для 3 полоски, послушать и сделать еще итерация по гейну в 1-2 полосах делителем в оных.

Или продолжим думать, что ОНИ одинаковые (схемы токов) и...  класть кондер в БП набок и впаивать в плату на длинными ножками (намек на прошлое)? :

dinamic116-15.png

На свой ух добавлю к Shef (история аналогичная, только с JVC )):

1) Последовательные фильтры хорошо сшивают по фазе соседние полосы

2) даже рядом с АС три полосы звучат слитно, нет перетекания снизу-вверх от ВЧ-СЧ-НЧ (типа точечный излучатель, простите за образ))

3) к  пунктам1 и 2   - при неразумном расстоянии между ВЧ, СЧ и МИД излучателями (как в автомобиле) последовательные фильтры хорошо их "сшивают" в целое (опять простите за грех в автопрошлом )))

 

  • Like (+1) 1

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.
  • Клубы

  • Сообщения

    • Наврятли с этой схемы выйдет 12 и даже 10Ватт. Ra  слишком большое ИМХО.Если цель в мощности ,то надо делать выходной трансформатор с Ra 600-800ом.
    • Я ж оговорился, что попросим админа удалить выкладки И если они ошибочные... Думаю админ не откажет... Ну я сам не вникал в расчеты... Пока времени нет свободного... Я так понимаю никому этот вопрос согласующего автотрансформатора не интересен... Тогда закрываю вопрос... Для себя сам поэкспериментирую... принято... 🫡 более данную тему не буду двигать...
    • Предлагаю больше подобное не предлагать, чтоб слово Божие к ... не свести (анек) Для поглядеть надо искать методички для курсовых по преобразовательной технике, ч.1. Или брошюрки МРБ или книжки для детей Борисова, кому чего зайдет.
    • А тема разницы подвижной массы ММ и МС головок и разницы их звучания не раскрыта. Незачет.
    • На 450в: https://meshok.net/item/353644747_Конденсаторы_Nippon_Chemi_Con_450v_470мкф_лот_2шт_б_у?from=lots-on-sale
    • Олег. В тексте распмсана сама очевидность. Без понимания этих основ вообще невозможно заниматься воспроизведением винила. Не мне судить насколько компактно и доходчиво подан материал, но это база, как закон Ома для электротехники. Неужели существуют любители винила,которые не понимаю взаимосвязи гибкости и эффективной массы? Мы же все это в школе изучали. Если не ошибаюсь , то курс физики 6кл. Грузик на пружинке помните? 
    • Чудесный трансформатор, по-моему. На ШЛ50х80 или аналогичном торе. 
    • Предлагаю всем совместно посмотреть на расчеты... Если глупости предлагает нейросеть то попросим администрацию удалить эти вкладки. Если похоже на правду, то я попробую это смоделировать в симуляторе... А может и в железе потом проверим...
    • ПОДРОБНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НАМОТКИ ТОРОИДАЛЬНОГО АВТОТРАНСФОРМАТОРА с секционированием для получения ровной АЧХ --- 1. ПРИНЦИП СЕКЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ РОВНОЙ АЧХ 1.1. Цель секционирования: 1. Уменьшение паразитной ёмкости между началом и концом обмотки 2. Снижение индуктивности рассеяния 3. Улучшение ВЧ-характеристик (расширение полосы пропускания) 4. Снижение искажений на высоких частотах 1.2. Физика процесса: · Большая паразитная ёмкость между крайними точками обмотки образует LC-фильтр с индуктивностью · Это создает резонансный пик и спад на высоких частотах · Секционирование разбивает большую ёмкость на несколько последовательных меньших --- 2. СТРУКТУРА СЕКЦИОНИРОВАНИЯ 2.1. Разбивка обмотки на секции Общее витков: 746. Разбиваем на 4 секции: Секция Диапазон витков Количество витков Назначение S1 0 - 149 149 Низковольтная часть + отвод 4Ω S2 149 - 211 62 Переходная часть + отвод 8Ω S3 211 - 478 267 Высоковольтная часть 1 S4 478 - 746 268 Высоковольтная часть 2 2.2. Порядок расположения секций на сердечнике Для минимальной паразитной ёмкости используем симметричное расположение: Вариант 1 (рекомендуемый для автотрансформатора): ``` Сердечник → Изоляция → S1 → Изоляция → S4 → Изоляция → S2 → Изоляция → S3 ``` Вариант 2 (альтернативный): ``` Сердечник → Изоляция → S1 → Изоляция → S3 → Изоляция → S2 → Изоляция → S4 ``` Логика: Низковольтная часть (S1) и высоковольтная (S4) разделены максимально, что уменьшает ёмкость между началом и концом. --- 3. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ 3.1. Инструменты и материалы Инструмент/Материал Количество/Характеристики Назначение Тороидальный сердечник 130×70×60 мм, Э340/Э350 Основа трансформатора Провод ПЭТ-155 1.1 мм (медь), 1.2 мм (с изол.) Основная обмотка Челнок тороидальный Длина ≥ 500 мм, ширина 40 мм Намотка провода Изоляционные материалы:   - Лавсановая пленка 0.05 мм толщина, ширина 60 мм Межслоевая изоляция - Стеклолента 10 мм ширина Фиксация, изоляция - Кабельная бумага 0.08 мм Межсекционная изоляция Клей/лак:   - Клей БФ-2 или аналогичный 50 мл Фиксация витков - Лак для пропитки 200 мл Пропитка обмотки Измерительные приборы:   - LC-метр Диапазон 1 мГн - 100 Гн Контроль индуктивности - Мегомметр 1000 В Проверка изоляции - Цифровой мультиметр  Контроль сопротивления 3.2. Расчет длины провода для каждой секции Средняя длина витка на тороиде 130×70 мм: 0.314 м Секция Витки Длина провода, м Масса меди, г S1 149 46.8 ~400 S2 62 19.5 ~167 S3 267 83.8 ~715 S4 268 84.1 ~718 Итого 746 234.2 ~2000 3.3. Подготовка челнока 1. Намотать на челнок не менее 250 м провода 2. Проверить свободное прохождение челнока через окно тороида (70 мм) 3. Закрепить начало провода на челноке --- 4. ПОШАГОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НАМОТКИ 4.1. Этап 1: Подготовка сердечника 1. Очистка: Удалить пыль, окалину, обезжирить ацетоном 2. Изоляция сердечника:    · Намотать 2 слоя лавсановой пленки с перекрытием 50%    · Поверх пленки намотать 1 слой стеклоленты    · Прогреть феном для усадки 4.2. Этап 2: Намотка секции S1 (149 витков) 4.2.1. Начало намотки: 1. Отмерить 30 см провода от челнока для вывода 2. Закрепить начало провода на сердечнике с помощью стеклоленты 3. Важно: Вывод должен быть гибким (многожильный провод 1.5 мм², припаянный к обмоточному) 4.2.2. Техника намотки: 1. Равномерное распределение: Наматывать витки равномерно по всему периметру тороида 2. Плотность укладки: Витки должны плотно прилегать друг к другу без зазоров 3. Контроль через каждые 10 витков: Проверять равномерность распределения 4. Фиксация: После каждых 30-40 витков фиксировать клеем БФ-2 (точечно) 4.2.3. Оформление отвода 4Ω (после 149 витков): 1. После намотки 149 витков сделать петлю длиной 15 см 2. Изолировать место отвода фторопластовой трубкой 3 мм 3. Продолжить намотку, но провод не обрезать! 4.3. Этап 3: Изоляция секции S1 1. Межслоевая изоляция: 1 слой лавсана по всей поверхности S1 2. Межсекционная изоляция: 2 слоя кабельной бумаги (0.08 мм) 3. Фиксация: Стеклолента через каждые 3-4 см 4.4. Этап 4: Намотка секции S4 (268 витков) Почему именно S4? Чтобы максимально удалить высоковольтную часть от низковольтной (S1). 1. Продолжить намотку с того же провода 2. Намотать 268 витков поверх изоляции S1 3. Важно: Витки S4 должны располагаться в промежутках между витками S1 4. После намотки сделать метку (но не отвод!) 4.5. Этап 5: Изоляция секции S4 1. Межсекционная изоляция: 3 слоя кабельной бумаги (усиленная) 2. Экран (опционально для лучших ВЧ):    · Медная фольга толщиной 0.05 мм    · Зазор 5 мм (не замыкать в кольцо!)    · Вывод экрана отдельным проводом 4.6. Этап 6: Намотка секции S2 (62 витка) 1. Продолжить намотку с того же провода 2. Намотать 62 витка 3. После 62 витков сделать отвод 8Ω (петля 15 см, изоляция) 4.7. Этап 7: Намотка секции S3 (267 витков) 1. Завершить намотку оставшимися 267 витками 2. Закрепить конец провода на сердечнике 3. Сделать вывод конца обмотки (30 см) --- 5. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА В ПРОЦЕССЕ НАМОТКИ 5.1. После каждой секции: 1. Визуальный контроль: равномерность распределения, отсутствие перехлестов 2. Измерение сопротивления: постоянное сопротивление секции 3. Проверка на КЗ: мегомметром между секцией и сердечником (>100 МОм) 5.2. Контрольные точки (количество витков): Контрольная точка Ожидаемое сопротивление, Ом Допуск После S1 (149 вит) ~0.87 ±0.05 Ом После S2 (211 вит) ~1.23 ±0.07 Ом После S3 (478 вит) ~2.79 ±0.15 Ом После S4 (746 вит) ~4.34 ±0.20 Ом 5.3. Контроль изоляции: Параметр Требование Метод проверки Секция-сердечник 100 МОм (1000 В) Мегомметр Между соседними секциями 50 МОм (500 В) Мегомметр Между S1 и S4 20 МОм (500 В) Мегомметр --- 6. ПРОПИТКА И ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА 6.1. Предварительная пропитка: 1. Прогрев: 80°C в течение 2 часов (удаление влаги) 2. Вакуумирование: 0.1 атм в течение 1 часа 3. Пропитка: погружение в лак при 50°C на 30 минут 4. Стекание: вертикальное положение 1 час 6.2. Сушка: 1. Естественная: 24 часа при 20-25°C 2. Термическая: 6 часов при 80°C, затем 4 часа при 100°C 3. Контроль: после сушки изоляция >500 МОм 6.3. Защитное покрытие: 1. Внешняя изоляция: 2 слоя лавсана, 1 слой стеклоленты 2. Маркировка выводов:    · Начало (0): ЧЕРНЫЙ    · 4Ω (149): КРАСНЫЙ    · 8Ω (211): ЖЕЛТЫЙ    · Конец (746): СИНИЙ 3. Защита выводов: термоусадка разного цвета --- 7. ИЗМЕРЕНИЯ И НАСТРОЙКА 7.1. Измерения после сборки: Параметр Метод измерения Ожидаемый результат Индуктивность LC-метр, 50 Гц 20±2 Гн Сопротивление обмотки DMM 4.34±0.2 Ом Емкость S1-S4 LC-метр, 1 кГц <500 пФ (цель <300 пФ) Индуктивность рассеяния Короткое замыкание вторичной обмотки, измерение на первичной <10 мГн Резонансная частота Генератор+осциллограф 50 кГц 7.2. Тест на насыщение: 1. Подать 44.7 В 15 Гц на полную обмотку 2. Измерить ток холостого хода: <30 мА 3. Форма тока: синусоидальная, без искажений 7.3. АЧХ-тест (в сборе с усилителем): 1. Подключить к OTL-каскаду 2. Подать синус 1 В от генератора 3. Измерить АЧХ:    · -3 дБ на <2 Гц    · -1 дБ на 20 Гц    · -3 дБ на >40 кГц    · Резонансный пик: <1 дБ в области 20-50 кГц --- 8. ОСОБЕННОСТИ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОЙ АЧХ 8.1. Для улучшения НЧ: 1. Плотная намотка - минимальные зазоры 2. Качественная изоляция - минимум воздушных прослоек 3. Отсутствие зазора в магнитопроводе 8.2. Для улучшения ВЧ: 1. Секционирование - как описано выше 2. Витки внавал (не по слоям) - уменьшение межслойной емкости 3. Минимальная длина выводов - особенно высокочастотных 4. Симметричное расположение секций 8.3. Для уменьшения искажений: 1. Равномерное натяжение провода (0.5-1 кг) 2. Отсутствие перегибов и повреждений изоляции 3. Тщательная пропитка - исключение микровибраций --- 9. ТИПИЧНЫЕ ОШИБКИ И ИХ ИСПРАВЛЕНИЕ Ошибка Признак Исправление Неравномерная намотка Разная плотность витков Перемотать секцию Перехлест витков Локальное утолщение Аккуратно разобрать, переложить Повреждение изоляции Низкое сопротивление изоляции Усилить изоляцию в месте повреждения Неправильный отвод Несоответствие сопротивления Переделать отвод, добавить/убавить витки Слабая пропитка Дребезг, микрофонный эффект Повторная вакуумная пропитка --- 10. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБЛЕГЧЕНИЯ НАМОТКИ 10.1. Самодельный станок для намотки тороидов: ``` 1. Основание: ДСП 30×40 см 2. Вращающийся держатель: подшипник, ось с фиксатором 3. Счетчик витков: механический или электронный 4. Натяжитель провода: пружинный с регулировкой ``` 10.2. Приспособления: 1. Шаблон распределения: разметка тороида на 12 секторов 2. Пластиковый упор: для формирования ровных слоев 3. Термофен: для усадки изоляции --- 11. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ СХЕМЫ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ 11.1. Для еще лучших ВЧ (6 секций): ``` S1: 0-75 (начало) S2: 75-149 (отвод 4Ω) S3: 149-211 (отвод 8Ω) S4: 211-350 S5: 350-550 S6: 550-746 (конец) Расположение: S1 - S6 - S2 - S5 - S3 - S4 ``` 11.2. С экранами между секциями: Между каждой секцией - медная фольга (заземленная одним концом). Уменьшает емкость на 30-40%. --- 12. ВРЕМЯ И ТРУДОЕМКОСТЬ Этап Время, часов Примечание Подготовка 2-3 Резка изоляции, подготовка провода Намотка S1 4-5 149 витков, тщательная укладка Намотка S4 6-7 268 витков, аккуратное распределение Намотка S2 2-3 62 витка Намотка S3 5-6 267 витков Контроль, пропитка 4-5 С перерывами на сушку Итого 23-29 Без учета времени на пропитку/сушку Рекомендация: Разбить работу на 3-4 дня по 6-8 часов. --- 13. ПРОВЕРКА ГОТОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА 13.1. Минимальный набор тестов: 1. Мегомметром: все изоляции >100 МОм 2. Индуктивность: 18-22 Гн на 50 Гц 3. Сопротивление: 4.2-4.5 Ом 4. Тест на насыщение: 44.7 В 15 Гц, ток <30 мА 5. АЧХ в сборе: полоса 2 Гц - 40 кГц (-3 дБ) 13.2. Долговременный тест: 1. Нагрузить на резистор 8 Ом 2. Подать 20 Вт (12.65 В действ.) на 2 часа 3. Температура: <60°C 4. После остывания параметры не изменились --- Результат правильной намотки с секционированием: · Ровная АЧХ от 2 Гц до 40-50 кГц · Отсутствие резонансных пиков в звуковом диапазоне · Минимальные фазовые искажения · Высокая стабильность параметров Такой трансформатор обеспечит прозрачный, детализированный звук без окрашивания как на НЧ, так и на ВЧ.
    • ИТОГОВЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ТОРОИДАЛЬНОГО МАГНИТОПРОВОДА 1. ОБЩИЕ ПАРАМЕТРЫ Параметр Значение Примечание Тип усилителя OTL двухтактный на 10×6С19П (5 в плече), класс AB  Выходная мощность 20-25 Вт  Нижняя частота среза < 2 Гц Расчетная ~1.6 Гц Разделительный конденсатор Обязателен (3300 мкФ×160В) Исключает постоянную составляющую Магнитопровод Тороидальный, без зазора  2. МАГНИТОПРОВОД И МАТЕРИАЛЫ 2.1. Тороидальный сердечник · Размеры: Dнар = 130 мм, Dвн = 70 мм, h = 60 мм · Площадь сечения: S_c = 18 см² (0.0018 м²) · Средняя длина магнитной линии: l_c = π × Dср = π × 100 мм = 0.314 м · Объем: V = S_c × l_c = 18 × 31.4 ≈ 565 см³ 2.2. Материал · Трансформаторная сталь: Э340, Э350 или аналогичная · Начальная магнитная проницаемость: μ ≈ 5000 (при малых сигналах) · Динамическая проницаемость при рабочей точке: μ_dyn ≈ 5000 (при B=0.5 Тл) · Максимальная индукция насыщения: B_max ≤ 1.2 Тл 3. НАМОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ 3.1. Провод · Марка: ПЭТ-155 или ПЭТВ-2 · Диаметр по меди: 1.1 мм (точно 1.08-1.12 мм) · Диаметр с изоляцией: 1.2 мм (макс. 1.25 мм) · Сечение меди: 0.95 мм² · Сопротивление: 0.0185 Ом/м 3.2. Число витков и отводы Секция обмотки Число витков от НАЧАЛА Действительное значение Назначение Общий провод (начало) 0 0 Общая точка схемы Отвод 4 Ом 149 149 ± 2 витка Для нагрузки 4 Ом Отвод 8 Ом 211 211 ± 2 витка Для нагрузки 8 Ом Конец обмотки 746 746 ± 5 витков Подключение к лампам Визуализация отводов: ``` Начало (0)     ├── 149 витков → отвод 4Ω     ├── 211 витков → отвод 8Ω     └── 746 витков → конец (к лампам) ``` Между отводами: 0→149 (4Ω), 149→211 (доп. 62 витка), 211→746 (доп. 535 витков) 3.3. Расчетные электрические параметры Параметр Значение Формула/пояснение Индуктивность (L) 20 Гн L = (μ₀×μ×N²×S_c)/l_c Сопротивление обмотки (R_обм) ≈4.3 Ом R = ρ×l_провода/S_Cu Магнитная индукция (B_max) 0.5 Тл B = U/(4.44×f×N×S_c) Частота среза (-3 дБ) ≈1.6 Гц f_c = R_aa/(2πL) = 160/(2π×20) Коэффициент трансформации 4Ω: 0.2, 8Ω: 0.283 K = √(R_н/R_aa) Длина провода ~234 м l = N×l_ср = 746×0.314 Масса меди ~2.0 кг m = ρ_Cu×V_Cu 4. ТЕХНОЛОГИЯ НАМОТКИ 4.1. Подготовка 1. Изоляция сердечника: обмотать стеклолентой или лавсановой пленкой в 2-3 слоя 2. Каркас: не требуется (прямая намотка на тороид) 3. Инструмент: челнок для тороидальной намотки 4.2. Порядок намотки 1. Первые 149 витков: намотать равномерно по всему тороиду, оставить отвод длиной 10-15 см 2. Следующие 62 витка (до 211): продолжать намотку, сделать второй отвод 3. Оставшиеся 535 витков: завершить намотку до 746 витков 4. Фиксация: каждый слой фиксировать лаком или тонкой бумагой 4.3. Контрольные точки · После каждых 100 витков: проверять отсутствие короткого замыкания · Проверка отводов: сопротивление между отводами должно соответствовать расчетному · Индуктивность: измерить на частоте 50-100 Гц (должно быть >15 Гн) 5. СОПУТСТВУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 5.1. Разделительный конденсатор · Ёмкость: 3300 мкФ (мин. 2200 мкФ) · Напряжение: 160 В · Тип: несколько пленочных параллельно или низко-ESR электролитический · Подключение: между началом обмотки и "землей" схемы 5.2. Защита · Предохранители: по 0.5 А в каждом плече выходного каскада · Реле задержки: 30-60 секунд для защиты АС · Термозащита: датчик температуры на трансформаторе (опционально) 6. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 6.1. Электрические параметры Параметр Значение Условия Полоса пропускания 1.6 Гц - 50 кГц (-3 дБ) Нагрузка 8 Ом Неравномерность АЧХ < 0.3 дБ (20 Гц - 20 кГц)  Максимальная мощность 25 Вт (синус) Непрерывный режим Сопротивление обмотки 4.3 Ом (постоянному току)  Выходное сопротивление усилителя ~1.6 Ом (на 8 Ом) С учетом R_обм Демпфирующий фактор ~5 (на 8 Ом)  6.2. Тепловой режим · Ток покоя: отсутствует (благодаря конденсатору) · Нагрев при 25 Вт: 40-50°C (после 1 часа работы) · Критическая температура: 105°C (изоляция провода) · Охлаждение: естественная конвекция 7. ОСОБЕННОСТИ ТОРОИДАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ 7.1. Преимущества 1. Меньшее поле рассеяния (лучшая защита от помех) 2. Более высокая индуктивность при том же объеме 3. Лучшее охлаждение (большая поверхность) 4. Автоматическое экранирование (замкнутый магнитопровод) 7.2. Недостатки 1. Сложность намотки (требуется челнок или специальное оборудование) 2. Трудность создания отводов (особенно в середине обмотки) 3. Высокая межвитковая емкость (может ограничивать ВЧ) 7.3. Рекомендации по намотке · Равномерное распределение по всему тороиду · Плотная укладка без перехлестов · Прокладки между слоями (кабельная бумага 0.05 мм) · Пропитка вакуумным способом после намотки 8. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ 8.1. Уменьшение сопротивления обмотки · Провод 1.2 мм (вместо 1.1 мм): снизит R_обм до ~3.6 Ом · Требует сердечника большего размера: Dнар=140 мм, Dвн=80 мм, h=65 мм 8.2. Повышение индуктивности · Увеличение витков до 850: L ≈ 26 Гн, f_c ≈ 1.2 Гц · Магнитная индукция снизится до: B_max ≈ 0.44 Тл 8.3. Дополнительные отводы Отвод Витки Сопротивление нагрузки 16 Ом 298 Для высокоомной акустики 6 Ом 129 Промежуточное значение 9. ПРОВЕРКА И НАСТРОЙКА 9.1. Измерения после намотки 1. Сопротивление изоляции: >100 МОм (1000 В мегомметром) 2. Индуктивность: на частоте 50 Гц, >15 Гн 3. Индукция насыщения: подать 44.7 В 15 Гц, ток холостого хода <30 мА 4. Симметрия отводов: соотношение витков точно 149:211:746 9.2. Включение в схему 1. Проверка без нагрузки: измерить АЧХ от 1 Гц до 100 кГц 2. Проверка с нагрузкой: резисторы 4 и 8 Ом, мощность 20 Вт 3. Тепловой тест: 2 часа на максимальной мощности, температура <60°C 9.3. Коррекция (если необходимо) · Заниженная индуктивность: добавить 5-10% витков · Высокое сопротивление: перемотать проводом большего сечения · Насыщение на НЧ: увеличить сечение сердечника или число витков 10. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 10.1. Монтаж · Заземление корпуса: обязательно · Изоляция выводов: термоусадка или изоляционные трубки · Разрядные резисторы: параллельно конденсатору (100 кОм 2 Вт) 10.2. Эксплуатация · Не включать без нагрузки (риск пробоя изоляции) · Контроль температуры первых 10 включений · Ежегодная проверка параметров --- КРАТКИЙ ИТОГ НАМОТКИ: 1. Сердечник: тороид 130×70×60 мм, сталь Э340 2. Провод: 1.1 мм по меди, 1.2 мм с изоляцией 3. Намотка: 746 витков равномерно по тороиду 4. Отводы:    · 4 Ом: 149 витков от начала    · 8 Ом: 211 витков от начала 5. Конденсатор: 3300 мкФ×160 В между началом обмотки и землей Ожидаемые характеристики: · Индуктивность: 20 Гн · Нижняя частота: 1.6 Гц (-3 дБ) · Сопротивление обмотки: 4.3 Ом · Максимальная мощность: 25 Вт Такой автотрансформатор обеспечит отличное согласование OTL-выхода с акустикой и высокое качество звучания во всем звуковом диапазоне.
    • ИТОГОВЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И НАМОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ для выходного автотрансформатора OTL-усилителя на 10 лампах 6С19П (5 в плече) --- 1. КОНСТРУКЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ 1.1. Схема включения · Усилитель: двухтактный OTL-каскад класса AB с двухполярным питанием · Трансформатор: понижающий автотрансформатор (без гальванической развязки) · Разделительный конденсатор: обязателен, исключает постоянную составляющую тока · Магнитопровод: БЕЗ ЗАЗОРА (так как нет подмагничивания постоянным током) 1.2. Ключевые параметры · Выходная мощность: 20-25 Вт (на нагрузке 4/8 Ом) · Нижняя частота среза: менее 2 Гц (расчетное значение ~1.3 Гц) · Коэффициент трансформации (по напряжению):   · Для 8 Ом: 0.283:1 (повышение тока)   · Для 4 Ом: 0.200:1 (повышение тока) --- 2. МАГНИТОПРОВОД И МАТЕРИАЛЫ 2.1. Сердечник · Тип: ШЛ50х80 (Ш-образный, ленточный) · Параметры:   · Сечение магнитопровода: S_c = 36 см² (5.0×8.0×0.9)   · Средняя длина магнитной линии: l_c ≈ 0.22 м   · Площадь окна: ~2000 мм² (≈50×40 мм) · Альтернативы:   · Тороидальный сердечник с аналогичными параметрами   · Два сердечника ШЛ40х60, соединённых вместе 2.2. Материал · Трансформаторная сталь: Э340, Э350 или аналог · Требования: высокая начальная магнитная проницаемость (μ > 4000) · Толщина ленты: 0.08-0.12 мм (для уменьшения потерь на вихревые токи) --- 3. НАМОТОЧНЫЕ ДАННЫЕ 3.1. Провод · Марка: ПЭТ-155 (эмаль-плёнка) или ПЭТВ-2 · Диаметр по меди: 1.1 мм (допустимый диапазон: 1.08-1.12 мм) · Диаметр с изоляцией: 1.2-1.25 мм · Сечение меди: 0.95 мм² · Сопротивление на метр: ≈0.0185 Ом/м 3.2. Намотка · Общее число витков: 493 витка (точное значение: 493 ± 5 вит.) · Способ намотки:   · Однослойная или двухслойная с межслоевой изоляцией   · Прокладка между слоями: кабельная бумага 0.05-0.08 мм   · Направление намотки: равномерно по всему каркасу · Заполнение окна: ≈93% (провод: 557 мм² из 600 мм² доступных) 3.3. Отводы (критически важны!) Отвод Количество витков от НАЧАЛА обмотки Для нагрузки Общий провод (начало) 0 витков Общий провод схемы 4 Ом 99 витков Низкоомная акустика (4 Ом) 8 Ом 139 витков Стандартная акустика (8 Ом) Конец обмотки 493 витка Подключение к лампам Визуализация: ``` Начало (0) ---99 вит--- (4Ω) ---40 вит--- (8Ω) ---354 вит--- Конец (493)     │                      │                   │                │     общий                4 Ом                8 Ом          к лампам ``` 3.4. Изоляция и сборка 1. Каркас: текстолитовый или прессшпановый, с усиленной изоляцией 2. Межобмоточная изоляция:    · Между слоями: кабельная бумага 0.05 мм    · Между отводами: дополнительная изоляция (шелк, тефлоновая трубка) 3. Выводы:    · Многожильный провод сечением 1.5-2.0 мм²    · Длина не менее 10 см для удобства монтажа 4. Пропитка:    · Обязательная вакуумная пропитка лаком    · или заливка компаундом (эпоксидным, полиуретановым) --- 4. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНСФОРМАТОРА 4.1. Электрические параметры · Индуктивность (при малом сигнале): 20 Гн (на полной обмотке) · Индуктивность (при максимальной мощности): ~20 Гн (за счет низкой рабочей индукции) · Сопротивление постоянному току полной обмотки: ~0.9-1.2 Ом · Магнитная индукция при 44.7 В, 15 Гц: 0.38 Тл (запас 2.4 раза до насыщения) · Частота собственного резонанса: >50 кГц (зависит от конструкции) 4.2. Параметры согласования Параметр Для 4 Ом Для 8 Ом Коэффициент трансформации (K) 0.200 0.283 Сопротивление, "видимое" лампами 100 Ом 100 Ом Выходное сопротивление усилителя ~0.8 Ом ~1.6 Ом Максимальный ток нагрузки 2.24 А 1.58 А Плотность тока в проводе 2.36 А/мм² 1.66 А/мм² --- 5. СОПУТСТВУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 5.1. Разделительный конденсатор · Ёмкость: 3300 мкФ (минимум 2200 мкФ) · Напряжение: 160 В (минимум 100 В) · Тип:   · Лучше: пленочный (MKP) на 100-160 В, несколько параллельно   · Допустимо: электролитический с низким ESR (например, Nichicon KG) · Подключение: между общей точкой автотрансформатора и "землей" схемы 5.2. Балансировка каскада · Обязательна регулировка тока покоя каждой лампы (или плеча) · Рекомендуется установка предохранителей по 0.5-1 А в каждое плече · Для защиты АС: реле задержки включения на 30-60 секунд --- 6. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 6.1. Ожидаемая АЧХ · Диапазон частот: 2 Гц ... 50 кГц (-3 дБ) · Неравномерность в области 20 Гц - 20 кГц: <0.5 дБ · Фазовые искажения: минимальные (благодаря автотрансформаторной схеме) 6.2. Мощность и искажения · Номинальная мощность: 20 Вт (синус) · Пиковая музыкальная мощность: до 35 Вт · КНИ (THD) на 1 кГц, 10 Вт: <0.5% (определяется в основном лампами) · Демпфирующий фактор (на 8 Ом): ~5 (достаточно для большинства АС) 6.3. Тепловой режим · Нагрев трансформатора: 40-50°C при длительной работе · Не требует принудительного охлаждения · Проверка: после 1 часа работы на максимальной мощности - не более 60°C --- 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 7.1. Порядок намотки 1. Намотать 99 витков от начала 2. Сделать аккуратный отвод (петля с изоляцией) 3. Продолжить намотку 40 витков (с 99 до 139) 4. Сделать второй отвод 5. Намотать оставшиеся 354 витка (с 139 до 493) 7.2. Контроль качества 1. Проверка межвиткового замыкания: тестером на сопротивление (>10 кОм между соседними витками) 2. Измерение индуктивности: на частоте 50-100 Гц, должно быть >15 Гн 3. Проверка на насыщение: подать 44.7 В 15 Гц - ток холостого хода <50 мА 4. Баланс отводов: соотношение витков должно быть точным (±1 виток) 7.3. Монтаж в усилителе · Располагать далеко от сетевого трансформатора и дросселей · Ориентация: под 90° к другим магнитным элементам · Экранирование: при необходимости - медный экран, заземлённый в одной точке --- 8. ВАРИАНТЫ УЛУЧШЕНИЯ (при наличии места) 8.1. Увеличение сечения провода · Провод 1.2 мм (вместо 1.1 мм) - снизит потери на 15% · Потребует сердечника ШЛ60х80 или тороида большего размера 8.2. Дополнительные отводы · Для 16 Ом: ~197 витков (коэффициент 0.4) · Для тонкой подстройки под конкретные АС 8.3. Секционирование обмотки · Разделить на 4 секции: 99 + 40 + 120 + 234 витка · Снизит паразитную ёмкость, улучшит ВЧ-характеристику --- 9. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ 9.1. Безопасность 1. Высокое напряжение! В схеме присутствует до 300-400 В постоянного напряжения 2. Разделительный конденсатор должен быть проверен на пробой перед первым включением 3. Обязательное заземление корпуса и точек средней шины 9.2. Настройка усилителя 1. Сначала настраивайте без автотрансформатора (на резистивную нагрузку) 2. После подключения трансформатора проверьте АЧХ от 10 Гц до 50 кГц 3. Коррекция: небольшие отклонения АЧХ можно скорректировать ООС в усилителе 9.3. Срок службы и надёжность · Расчетный срок службы: более 20 000 часов · Критические точки: качество пропитки, надежность контактов отводов · Рекомендуемая профилактика: раз в 5 лет - проверка параметров, подтяжка контактов --- Данный автотрансформатор обеспечит: · Высокую линейность в звуковом диапазоне · Отличное согласование низкоомного OTL-выхода со стандартной акустикой · Надёжную работу без насыщения магнитопровода · Минимальные фазовые и частотные искажения Удачи в изготовлении и настройке! При точном соблюдении параметров вы получите трансформатор, который станет ключевым элементом высококачественного лампового OTL-усилителя.
    • Дело в том, что на данный момент использую модулятор на 6п3с, не хватает мощности, даже пробовал на двух 6п3с в параллель, в моем  случае модулируется буферный каскад на трех гу 50, один гу требует 4 ватта, А я и не говорю , что именно из этой схемы выжать 12 ватт. на данный момент подбираю(ищу) подходящую для моих  целей . Рассматривается   и такая схема. А Выбрал 6с33с потому, что они у меня есть новенькие в достаточном количестве .
    • Нейросеть пишет что.... Расчётная индуктивность ~15-20 Гн Более чем достаточно.  345 витков столько генрей вряд ли наберут 😀 А так в принципе по Ктр всё хорошо. Лампы будут видеть примерно 100 ом.  Ещё, нейросеть, не указала сколько будет активное сопротивление всей намотки (345 витков) 
    • Продам пару трансформаторов Tango nn-7
    • Дополнительно...рассуждения нейросети... И попытки вырулить в верном направлении ... ************************ Отличное и очень важное уточнение! Вы абсолютно правы. Добавление разделительного конденсатора радикально меняет требования к магнитопроводу. Давайте посчитаем этот вариант. 1. Анализ вашего предложения Да, вы полностью правы по всем пунктам: 1. Разделительный конденсатор (блокировочный, output coupling capacitor) исключит протекание постоянной составляющей тока покоя через обмотку автотрансформатора. 2. При двухполярном питании в идеально сбалансированном двухтактном каскаде постоянная составляющая напряжения на выходе (между точками подключения к лампам) стремится к нулю. На практике будет небольшой разбаланс (десятки милливольт), но конденсатор его полностью отсечёт. 3. Магнитопровод можно (и нужно!) делать БЕЗ НЕМАГНИТНОГО ЗАЗОРА. Это огромное преимущество, потому что:    · Резко возрастает индуктивность намагничивания (L) при том же числе витков.    · Упрощается конструкция и сборка сердечника.    · Уменьшаются потоки рассеяния. Итог: Мы проектируем обычный силовой/аудио трансформатор (автотрансформатор), работающий только на переменном токе, без постоянного подмагничивания. --- 2. Расчёт ключевых параметров трансформатора 2.1. Определение минимальной индуктивности (L_min) Самое важное для НЧ-характеристики. Зададимся нижней частотой среза f_low = 15 Гц (-3dB). Формула для коэффициента передачи напряжения автотрансформатора на НЧ: K(f) = 1 / √(1 + (Z_prim / (2πfL))²), где Z_prim - сопротивление, приведённое к первичной обмотке (со стороны ламп). Для f_low хотим ослабление не более -3dB, т.е. K(f) = 0.707. 0.707 = 1 / √(1 + (Z_prim / (2π*15*L))²) Решаем относительно L: 1 + (Z_prim / (2π*15*L))² = 2 (Z_prim / (2π*15*L))² = 1 Z_prim / (94.25 * L) = 1 L_min = Z_prim / 94.25 Чему равно Z_prim? Это сопротивление, которое "видит" первичная обмотка со стороны ламп. В нашем случае это R_aa_opt ≈ 160 Ом (из предыдущих расчётов). L_min = 160 / 94.25 ≈ 1.7 Гн Это минимальная индуктивность. Для хорошего запаса по НЧ (особенно учитывая, что автотрансформатор) возьмём L_цель = 5...10 Гн. --- 2.2. Расчёт числа витков Используем формулу индуктивности тороидального/Ш-образного сердечника без зазора: L = (μ0 * μ * N² * S_c) / l_c, где: · μ0 = 4π*10^-7 Гн/м · μ - начальная магнитная проницаемость материала (для хорошей трансформаторной стали/пермаллоя μ = 5000...15000) · N - число витков · S_c - сечение магнитопровода, м² · l_c - средняя длина магнитной силовой линии, м Выбираем сердечник: Для мощности 20-25 Вт и низких частот нужен достаточный объём. Возьмём ШЛ32х50 (ширина 32мм, высота 50мм). · S_c = 3.2 см * 5.0 см * 0.9 (коэфф. заполнения) ≈ 14.4 см² = 1.44*10^-3 м² · l_c для ШЛ32х50 ≈ 0.15 м · μ возьмём для качественной стали 3412 (Э340) - μ = 8000 Выразим N: N = √( (L * l_c) / (μ0 * μ * S_c) ) Для L = 5 Гн: N = √( (5 * 0.15) / (4π*10^-7 * 8000 * 1.44*10^-3) ) N = √(0.75 / (1.2566*10^-6 * 8000 * 1.44*10^-3)) N = √(0.75 / (1.2566*10^-6 * 0.01152)) N = √(0.75 / (1.4476*10^-8)) N = √(5.18*10^7) ≈ 7200 витков?! Вывод: Получить 5 Гн на сердечнике ШЛ32х50 без зазора невозможно (получится огромное число витков, не помещающееся в окно). Формула верна, но мы забыли про максимальную индукцию (B_max). --- 2.3. Расчёт числа витков через ограничение по магнитной индукции Это правильный подход для трансформатора без постоянного подмагничивания. Формула: N = (U * 10^4) / (4.44 * f * B_max * S_c), где: · U - действующее напряжение на обмотке, В · f - минимальная частота, Гц · B_max - максимальная магнитная индукция, Тл · S_c - сечение сердечника, см² Параметры: · U на полной обмотке (со стороны ламп) = 44.7 В (из расчёта для 8 Ом, 20 Вт) · f = 15 Гц (задаём нижнюю частоту) · B_max для хорошей стали при f=15 Гц можно взять 0.8...1.0 Тл. Возьмём консервативно 0.9 Тл · S_c = 14.4 см² N = (44.7 * 10^4) / (4.44 * 15 * 0.9 * 14.4) N = 447000 / (4.44 * 15 * 0.9 * 14.4) N = 447000 / (4.44 * 15 * 12.96) N = 447000 / (4.44 * 194.4) N = 447000 / 863.136 ≈ 518 витков Это реалистичное число! Проверим индуктивность, которую дадут 518 витков: L = (μ0 * μ * N² * S_c) / l_c L = (4π*10^-7 * 8000 * (518)² * 1.44*10^-3) / 0.15 L = (1.2566e-6 * 8000 * 268324 * 1.44e-3) / 0.15 L = (1.2566e-6 * 8000 * 386.4) / 0.15 (упрощая) L ≈ (3.88) / 0.15 ≈ 25.9 Гн Отлично! 26 Гн на низких частотах - это огромный запас. --- 3. Расчёт толщины провода (УПРОЩЁННЫЙ, так как нет постоянного тока) Теперь нет ограничения по нагреву от постоянного тока покоя. Основной критерий - заполнение окна и сопротивление обмотки. Параметры окна сердечника ШЛ32х50: · Высота окна: 50 мм · Ширина окна: ~16 мм (полная ширина 32мм минус толщина керна) · Площадь окна: S_okn = 50 * 16 = 800 мм² · Полезная площадь (коэффициент заполнения 0.3 для провода круглого сечения): S_use = 800 * 0.3 = 240 мм² Нам нужно уместить 518 витков: S_1витка = S_use / N = 240 / 518 ≈ 0.463 мм² - это площадь сечения провода с изоляцией. Для провода ПЭТ-155: · d_изол = √(4 * S_1витка / π) = √(4 * 0.463 / 3.14) ≈ √0.59 ≈ 0.768 мм · Медная жила такого провода будет около 0.65-0.68 мм (изоляция ~0.05 мм с каждой стороны) Сечение меди: S_Cu = π*(0.66/2)² ≈ 0.342 мм² --- 3.1. Проверка по току и плотности тока Максимальный ток (в режиме 4 Ом): I_max = 2.24 А (действ.) Плотность тока: j = I_max / S_Cu = 2.24 / 0.342 ≈ 6.55 А/мм² Это слишком много! Для трансформатора без принудительного охлаждения допустимо 2.5-3.5 А/мм². Пересчитываем: Нужно S_Cu = I_max / j_доп = 2.24 / 3.0 ≈ 0.747 мм² Диаметр меди: d_Cu = √(4*0.747/π) ≈ √0.951 ≈ 0.975 мм Диаметр с изоляцией: ~1.08 мм Площадь, занимаемая одним витком: S_1вит_изол = π*(0.54)² ≈ 0.916 мм² Необходимая полезная площадь окна: S_need = 0.916 * 518 ≈ 475 мм² Это больше, чем наша S_use = 240 мм²! Вывод: сердечник ШЛ32х50 слишком мал. --- 4. Подбор сердечника и окончательный расчёт Нужен сердечник с бóльшим окном. Попробуем ШЛ40х60: · Высота окна: 60 мм · Ширина окна: ~20 мм · S_okn = 60 * 20 = 1200 мм² · S_use = 1200 * 0.3 = 360 мм² · S_c (сечение): 4.0 * 6.0 * 0.9 = 21.6 см² Пересчитаем число витков для нового S_c: N = (44.7 * 10^4) / (4.44 * 15 * 0.9 * 21.6) N = 447000 / (4.44 * 15 * 19.44) N = 447000 / (4.44 * 291.6) N = 447000 / 1295.1 ≈ 345 витков Теперь проверим провод: Мы хотим провод с d_Cu = 1.0 мм (S_Cu = 0.785 мм², j = 2.24/0.785 = 2.85 А/мм² - отлично) d_изол ≈ 1.12 мм S_1вит_изол = π*(0.56)² ≈ 0.985 мм² S_need = 0.985 * 345 ≈ 340 мм² S_use = 360 мм² - подходит с небольшим запасом! --- 5. Параметры разделительного конденсатора Ёмкость: Определяется нижней частотой среза. Формула: C = 1 / (2π * f_low * R_нагр), где R_нагр - минимальное сопротивление нагрузки (4 Ом). C = 1 / (6.28 * 15 * 4) ≈ 1 / 376.8 ≈ 2650 мкФ С учётом того, что за трансформатором следует индуктивность, можно взять 2200-3300 мкФ. Напряжение: Конденсатор должен выдерживать максимальное напряжение на обмотке + запас. Максимальное напряжение на лампах: ~±70 В пик, т.е. ~140 В пик-пик. Действующее: ~50 В. С запасом: конденсатор на 100-160 В. Тип: Лучше использовать несколько плёночных конденсаторов (например, MKP) параллельно, либо один высококачественный электролитический с низким ESR. --- 6. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Параметр Значение Комментарий Схема OTL с двухполярным питанием, разделит. конденсатор  Выходная мощность 20-25 Вт (на 4/8 Ом)  Автотрансформатор Понижающий, без зазора  Сердечник ШЛ40х60 (или аналогичный) Минимальный размер Материал Трансформаторная сталь Э340, Э350 Высокая μ Число витков (полных) 345 витков  Отвод для 8 Ом 98 витков от общего (345 * 0.283) K=0.283 Отвод для 4 Ом 69 витков от общего (345 * 0.2) K=0.2 Провод 1.0 мм по меди (ПЭТ-155, ~1.12 мм с изол.) j≈2.85 А/мм² Расчётная индуктивность ~15-20 Гн Более чем достаточно Разделительный конденсатор 2200-3300 мкФ x 100-160 В Плёночный или низкоESR электролит Ожидаемая АЧХ 15-20 Гц ... 30-50 кГц (-3dB)  Преимущества данного решения: 1. Сердечник без зазора - проще в изготовлении, выше индуктивность. 2. Меньше нелинейных искажений от магнитопровода. 3. Конденсатор защищает АС от возможного постоянного напряжения при разбалансе. 4. Более предсказуемые и повторяемые параметры трансформатора. Недостатки/риски: 1. Добавляется ещё один элемент (конденсатор), который может вносить искажения. 2. Нужен качественный, дорогой конденсатор большой ёмкости. 3. На очень низких частотах (<10 Гц) может наблюдаться небольшой спад из-за конденсатора. Рекомендация: Если делаете впервые - этот вариант предпочтительнее и безопаснее. Он более прощает ошибки в балансировке каскада и даёт лучшие низкочастотные характеристики при разумных габаритах трансформатора.
  • Forum Statistics

    • Total Topics
      10.1k
    • Total Posts
      110.6k
×
×
  • Create New...