02.06.03, Анатолий Шихатов

АВТОЗВУК: УСТАНАВЛИВАЕМ САМИ

Однако всем названным здесь решениям присущ один недостаток - пассивные разделительные фильтры на выходе усилителя. В них приходится применять оксидные конденсаторы, негативное влияние которых на качество звучания общеизвестно. Можно, конечно, набрать соответствующие "батареи" из бумажных или полипропиленовых конденсаторов, но габариты и стоимость этих фильтров превзойдут все разумные пределы. Изготовление катушек индуктивности для низкочастотных звеньев кроссовера также являются серьезным испытанием для радиолюбителя. При использовании распространенных обмоточных проводов диаметром 1...1,5 мм трудно получить активное сопротивление меньше 0,5 Ом, что означает ощутимую потерю и без того небольшой мощности встроенных усилителей.
Кроме того, в процессе настройки нередко возникает необходимость изменить частоты раздела полос или уровень сигнала, подводимого к отдельным головкам. Можно, конечно, предусмотреть аттенюаторы, переключаемые емкости и индуктивности, но это сильно усложняет и удорожает конструкцию, особенно для фильтров высокого порядка. Ведущие производители автомобильных АС выпускают несколько моделей "универсальных" кроссоверов с переключаемыми частотами раздела, но, как правило, в них использованы фильтры первого порядка. С целью повышения надежности и удешевления кроссоверов переключатели в них применяют редко, а выбор частоты производят подключением головок к соответствующим клеммам.
Большинства этих проблем можно избежать, если перенести разделительные фильтры с выхода усилителей на их вход и перейти к двухполосному усилению. Для этого не обязательно применять активные фильтры высокого порядка. Даже пассивные фильтры первого порядка на входе УМЗЧ [1] обеспечивают заметно лучшее качество звучания, чем с фильтрами на выходе (при тех же частотах раздела).
Наиболее удобен такой вариант при использовании современной магнитолы с четырехканальными мостовыми усилителями равной мощности и трехполосной фронтальной АС. В этом случае одна пара каналов служит для усиления сигналов в полосе НЧ, а вторая -- в полосе СЧ--ВЧ. Для разделения сигналов СЧ и ВЧ используется пассивный фильтр на выходе усилителя, конструкция которого для этих частот достаточно проста. Кроме того, возможны варианты смешанного подключения, однако для сабвуфера лучше применять отдельный усилитель.
Частота раздела полос зависит от характеристик применяемых головок, а порядок фильтров - от частот раздела (см. ниже). Можно руководствоваться следующем графиком распределения мощности (рис. 20), построенным для равной чувствительности головок [21]. Верхняя кривая соответствует белому шуму, нижняя - усредненному музыкальному сигналу.

Так, при равной или близкой чувствительности НЧ и СЧ головок рекомендуется частота раздела в интервале 250...400 Гц. Чувствительность специализированных СЧ головок обычно выше чувствительности НЧ головок на 3...5 дБ, в этом случае частоту раздела можно сместить в область 500...800 Гц. Окончательно распределение уровней сигнала настраивается фейдером.
Кроме того, при выборе нижней границы полосы СЧ необходимо учитывать частоту основного механического резонанса, которая должна отстоять от рабочей полосы частот минимум на октаву. Если интервал между частотой резонанса и нижней границей полосы СЧ превышает две октавы, можно использовать фильтр первого порядка, а если он меньше, то желательно применение фильтра второго порядка. Для полосы НЧ вполне достаточно фильтра первого порядка.
Перечисленные критерии выбора частот раздела вполне достаточны при проектировании домашней аудиосистемы, но в автомобиле приходится учитывать и специфические особенности акустики салона. В области 300...700 Гц всегда есть риск появления неравномерности АЧХ, причем характер ее зависит от конкретного места установки динамических головок. Для коррекции суммарной АЧХ в салоне автомобиля желательно иметь возможность перестраивать частоту среза хотя бы одной из полос в пределах примерно одной октавы вверх и вниз от номинального значения.
Поскольку приобретение малогабаритных четырехсекционных переменных резисторов, необходимых для перестройки фильтра второго порядка, представляет проблему для многих радиолюбителей, можно ограничиться фильтром первого порядка или перестраивать в фильтре второго порядка только одно звено. При расчете фильтров нужно знать входное сопротивление микросхем УМЗЧ. Как правило, оно составляет 25...35 кОм. Для выбранной структуры фильтров удобнее перестраивать частоту среза канала НЧ.
В качестве примера на рис. 21 и рис. 22 приведены схемы фильтров первого и второго порядка соответственно, спроектированные по этим принципам. В магнитолу их удобнее всего включить вместо разделительных конденсаторов на входе УМЗЧ (для этого они перенесены на выход фильтров). Большинство производителей магнитол указывают на плате функциональное назначение выводов микросхемы УМЗЧ и найти входы нужных каналов и соответствующие им конденсаторы не составит труда. При отсутствии маркировки и документации на микросхему назначение выводов можно определить, поочередно подавая на них сигнал частотой 1 кГц и амплитудой 30...50 мВ от генератора ЗЧ через конденсатор емкостью 0,01 мкФ и прослушивая его на подключенные к выходам динамические головки.

Детали в конструкции фильтра можно использовать любые, желательно малогабаритные, поскольку свободного места внутри магнитолы немного. Рекомендуемые постоянные резисторы - МЛТ-0,125, конденсаторы -- группы К73, сдвоенные переменные резисторы - СП2-6в, СП3-4дМ, СП3-23, СП3-33, счетверенные - СП3-33. Монтаж может быть как навесной, так и печатный - все зависит от возможностей радиолюбителя. Общий провод фильтров необходимо соединить с общим проводом магнитолы, лучше всего -- на минусовом выводе конденсатора фильтра питания (в магнитоле это оксидный конденсатор самой большой емкости, обычно 4700 мкФ и больше).
Регулятор частоты среза нужно разместить так, чтобы иметь к нему доступ. В съемных моделях магнитол его можно вывести "под шлиц" или с утопленной рукояткой на заднюю, верхнюю или боковую панель. В магнитолах со съемной или откидной панелью управления удобнее вывести регулятор на переднюю панель, чтобы доступ к нему был оперативным (рис. 23). Как правило, слева от ЛПМ есть место, достаточное для установки регулятора (зона монтажа). В CD-ресиверах "транспорт" занимает почти всю ширину корпуса, но малогабаритный переменный резистор вполне можно разместить и в них.

После того, как все компоненты системы установлены и смонтированы, остается последний этап.

 

Главный критерий при настройке - получение не плоской, а максимально гладкой АЧХ. Из практики известно, что звучание автомобильных аудиосистем даже при безупречно плоской АЧХ в ряде случаев неприятно режет слух на высоких частотах. По-видимому, это объясняется особенностью человеческого слуха, по-разному воспринимающего прямые и отраженные сигналы. Измерительный же микрофон не способен их разделить. Опытным путем установлено, что наиболее естественное и выразительное звучание в автомобиле достигается в том случае, когда АЧХ по звуковому давлению имеет небольшой (2...3 дБ) подъем на частотах ниже 150...200 Гц и такой же спад на частотах выше 3...7 кГц. Точные значения частотной коррекции зависят от акустических свойств конкретного салона и определяют их экспериментально.
Измерить АЧХ системы можно двумя способами. Первый из них предполагает использование источника белого или розового шума и анализатора спектра звукового диапазона частот. Этот способ требует минимального времени, а результаты измерений весьма наглядны. К сожалению, из-за высокой стоимости оборудования он практически недоступен любителям, но широко применяется в процессе настройки АЧХ в специализированных установочных студиях. Как вариант, для измерения АЧХ можно использовать ПК со звуковой платой и программу - анализатор спектра [22], но при отсутствии калиброванного измерительного микрофона точность измерений вряд ли будет удовлетворительной. Впрочем, если отказаться от измерения абсолютного уровня звукового давления, ограничившись только оценкой относительной неравномерности АЧХ (что, собственно, нас и интересует), - этот метод вполне пригоден. Следует лишь учитывать, что далеко не все звуковые платы могут одновременно работать на ввод и вывод, а микрофон (с учетом возможной неравномерности АЧХ) должен нормально работать при звуковом давлении вплоть до 110 дБ. Измерения проводят при стандартном уровне, равном 90 дБ, что на слух соответствует громкости немного выше средней.
Другой способ, хотя и более дешевый, но несравненно более трудоемкий - измерение АЧХ по точкам. Для этого потребуется источник тестовых сигналов (компакт-диск с записью третьоктавной сетки частот или генератор сигналов) и измеритель звукового давления. К сожалению, и этот прибор дефицитен (правда, стоит он не намного дороже китайского мультиметра). Однако его вполне заменит микрофон с известной АЧХ и милливольтметр. Качество измерений практически не пострадает, но придется учитывать АЧХ самого микрофона и оценивать только неравномерность АЧХ. При этом способе также используют ПК со звуковой платой, что позволяет применить сколь угодно мелкую сетку частот, вплоть до скользящего тона. Программное обеспечение для подобных измерений вы найдете в Интернете [23].
После анализа полученной АЧХ можно сделать заключение о необходимости частотной коррекции. Провалы и пики в области средних и высоких частот шириной не более 0,5 октавы и величиной до 4...5 дБ мало заметны на слух, бо'льшая неравномерность воспринимается как изменение тембровой окраски. В большинстве случаев "детальная" коррекция в этом диапазоне не требуется. Обычно обходятся интегральной коррекцией регулятором тембра ВЧ. Допустимая локальная неравномерность АЧХ в области нижних частот меньше -- 2...3 дБ, но провалы АЧХ менее заметны на слух, чем пики. Неравномерность АЧХ в этой области воспринимается на слух как разная громкость звучания отдельных нот на пассажах.
В зависимости от характера дефектов выбирают метод коррекции. При небольших погрешностях вблизи частот раздела полос прежде всего нужно попытаться слегка разнести или, наоборот, перекрыть их, чтобы скомпенсировать подъемы и провалы АЧХ. Но возможности этого метода ограничены, поэтому для коррекции АЧХ на других участках необходим эквалайзер.
Участки с неравномерностью до 6...8 дБ подлежат коррекции с помощью эквалайзера. Более глубокая коррекция может быть заметной на слух, свидетельствуя, прежде всего, о серьезных просчетах в проектировании системы. Как правило, подавление пиков менее заметно на слух, чем "подтягивание" провалов, требующее к тому же запаса мощности (каждые 3 дБ соответствуют удвоению мощности сигнала в полосе коррекции). К сожалению, использование внешнего эквалайзера обычно возможно только с внешним усилителем мощности, так как практически во всех магнитолах отсутствует вход усилителя мощности. Однако радиолюбитель может ввести соответствующие изменения в конструкцию магнитолы, воспользовавшись приведенными выше рекомендациями по подключению фильтров.
Для коррекции большого количества локальных дефектов АЧХ необходим 15-полосный (2/3 октавный) или 30-полосный (третьоктавный) графический эквалайзер. Поскольку взаимное влияние регулировок слишком велико, для получения гарантированного результата процесс настройки требует постоянного контроля АЧХ. При отсутствии анализатора спектра трудоемкость настройки многократно возрастает, поэтому в любительских установках многополосные графические эквалайзеры пока широкого распространения не получили - это прерогатива профессионалов.
Если ограничиться устранением только наиболее заметных специфических погрешностей АЧХ, возникающих в салоне автомобиля, количество полос регулирования в области средних и высоких частот можно сократить. Известны модели автомобильных эквалайзеров на пять-семь полос, выполненные по такому принципу, в том числе и встроенные в магнитолу. Их легко отличить от остальных по уплотненной сетке частот в области НЧ (три-четыре полосы) и редкой (две-три полосы) на ВЧ. В этом случае вполне допустимо установить коррекцию с приемлемой точностью, не прибегая к постоянному контролю АЧХ, что делает этот вариант более пригодным для любителей. В первом приближении можно установить на эквалайзере "зеркальную" АЧХ по отношению к измеренной, однако все же лучше произвести контрольные измерения.
В тех счастливых случаях, когда коррекция требуется только в трех-четырех полосах, удобнее использовать параметрический эквалайзер, который позволит выбрать центральную частоту и ширину полосы регулирования (добротность) для каждого регулятора. Это позволит произвести регулировку только в необходимых частотных полосах, не затрагивая другие участки. С точки зрения минимального вмешательства в сигнал этот класс эквалайзеров вне конкуренции, но он пока не получил широкого распространения. К сожалению, среди автомобильных эквалайзеров полных параметрических (с регулируемой добротностью) - считанные единицы. Гораздо больше моделей предлагается с фиксированной добротностью, но их возможности несколько меньше. Распространение эквалайзеров этой группы также сдерживается необходимостью объективного контроля результатов настройки.
Некоторые магнитолы и CD-ресиверы высокого класса имеют в своем составе электронный эквалайзер с анализатором спектра и в состоянии автоматически скорректировать большинство погрешностей АЧХ по входящему в комплект измерительному микрофону. Это идеальное решение для меломана, не имеющего измерительной аппаратуры.
Описанный порядок создания аудиосистемы (выбор концепции, установка, измерения, выбор оптимального метода коррекции, настройка) предназначен для истинных ценителей, не ограниченных фактором времени. При профессиональной установке нередко предварительное измерение АЧХ не проводят вовсе, а в систему изначально устанавливают графический эквалайзер. Его регулировкой при контроле АЧХ анализатором спектра достигается необходимая коррекция, которая уточняется после экспертного прослушивания тестовых фонограмм. Степень реализации задуманного зависит при этом от профессионального уровня установщика и отведенного ему времени на работу. Во всяком случае, теперь читателю должно быть ясно, что за два часа "правильный" звук в машине ну никак не получается...
 

Информация взята с сайта"12V-club.ru. Все об автоэлектронике"