Przyjęło się uwzględniać wpływ RDC cewki zwrotnicy na dobroć QTS głośnika. Czy pomijanie jej reaktancji XL nie jest zbyt dużym uproszczeniem?

Poniżej zmierzę ten wpływ. Do pomiarów użyłem starego głośnika Grundig o impedancji 4 Ω. Charakter impedancji oznaczam w tekście dla uproszczenia jako np. Z = L (indukcyjny) mimo iż formalnie nie jest to do końca poprawne.

Z = ∞

Oto przebieg napięcia na rozwartych zaciskach głośnika po mechanicznym pobudzeniu membrany (uderzenie):

Jak widać, rezonans fR = 42.49 Hz oraz mamy dość długie wybrzmiewanie, czyli dobroć QTS = QMS jest względnie duża.

Z = L

Podłączmy teraz na zaciski głośnika impedancję Z = 600 mΩ + 47 mH (uzwojenie wtórne transformatora sieciowego dające XL = 11.8 Ω @ 40 Hz):

fR wzrosła do 46.27 Hz, a QTS wyraźnie spadła tzn. QTS < QMS. Wzrost fR tłumaczymy zmnieszeniem się indukcyjności zastępczego równoległego obwodu rezonansowego (dodanie równoległej indukcyjności). Spadek QTS wynika z niezerowego prądu tłumiącego drgania własne układu.

Z = C

Podłączmy teraz na zaciski głośnika kondensator C = 400 μF tj. reaktancję XC = -9.9 Ω (podobną jak wyżej, ale z ujemnym znakiem):

Mamy teraz odwrotną sytację do poprzedniej tzn. fR spadła poniżej nominalnej do 36.53 Hz, a QTS jest podobne jak w przypadku Z = L. Spadek fR wynika ze wzrostu pojemności zastępczego równoległego obwodu rezonansowego (dodanie równoległej pojemności), natomiast wytłumaczenie spadku QTS jest analogiczne jak w przypadku Z = L.

Z = 0

Zewrzyjmy teraz pierwotne uzwojenie transformatora emulującego wcześniejszą sytuację Z = L, czyli zaciski głośnika będą widzieć rezystancję nieco większą od 600 mΩ reprezentującą RDC uzwojenia transformatora:

Przy Z = RDC mamy bardzo duże tłumienie rezonansu (mała QTS), dużo większe niż w przypadku Z = L z podobnym RDC.

Wniosek

Niezależnie od charakteru impedancji źródła zasilania głośnika (R, L lub C), QTS zależy od modułu impedancji |Z| tzn. im |Z| mniejsze tym też mniejsze QTS. Wyjaśnienie jest proste - jak wiadomo QTS zależy od QES wyrażającej magnetyczne siły sprzeciwiające się mechanicznym ruchom membrany, które to siły są proporcjonalne do "wstecznie" zaindukowanych prądów cewki. Prądy te zgodnie z prawem Ohma zależą od całej impedancji obwodu, a nie tylko jego rezystancji.

Przy okazji zauważyliśmy, że charakter impedancji źródła nieznacznie wpływa na fR głośnika: L zwiększa, a C zmniejsza fR.

Z powyższego wynika ważna obserwacja, że popełniane jest duże uproszczenie zakładając, że na wzrost QTS ma pływ jedynie niezerowa RDC cewki zwrotnicy – okazuje się, że również, a może przede wszystkim, jej reaktancja (indukcyjność) w punkcie rezonansu głośnika. Przykładowo, dla filtru dolno-przepustowego 300 Hz, 8 Ω, 6 dB/okt cewka może mieć L = 4.2 mH, co przy 40 Hz daje reaktancję ok. 1 Ω, co jest dużo więcej od przeciętnej RDC takiej cewki.

Konieczność uwzględniania |Z| cewki zwrotnicy można też wywnioskować z pracy transformatora głośnikowego wzmacniacza lampowego. Mianowicie stosuje się w nim na tyle duże indukcyjności, aby nie podwyższały dolnej częstotliwości granicznej wzmacniacza. W takich warunkach rezystancja wyjściowa wzmacniacza widziana przez głośnik zdeterminiwana jest dynamiczną rezystancją wyjściową lampy przetransformowaną na wyjście transformatora (bardzo duża dla pentody, mniejsza dla triody). Po odłączeniu lampy rezystancja wyjściowa wzmacniacza znacznie wzrasta - nie ma tu nic do rzeczy RDC jego uzwojenia wtórnego, mimo iż uzwojenie to "zwiera" głośnik.

Polecam też zapoznać się z artykułem Wzmacniacz o ujemnej impedancji wyjściowej, gdzie opisuję, jak zmniejszyć QTS poniżej znamionową QES :-)

© Copyright Krzysztof Kolisz, 2017-07-03