|
|
|
|
|
|
|
Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Poniższy artykuł jest opisem zwrotnicy, którą kiedyś wykonałem w trzech kompletach dla znajomych. Na potrzeby tego artykułu nazwałem ją Alt-18, a sam tekst miał być jedynie opisem, tego co już zostało wykonane i sprawdziło się w praktyce, również w ocenie wspomnianych osób. W tym miejscu dziękuję tym kilku innym osobom, które po wykonaniu tej zwrotnicy przysłały swoje wrażenia odsłuchowe. Cieszę się, że są pozytywne.
W odpowiedzi na liczne zapytania dodam, że nie wykonuję tej zwrotnicy na zamówienie.
Ku mojemu zaskoczeniu poniższą podstronę odwiedziło bardzo wielu internautów. Co więcej, czytając ostatnio fora internetowe natrafiłem na kilka opinii o mojej Alt-18, zarówno pozytywnych jak i negatywnych.
Do konstruktywnej krytyki mógłbym zaliczyć:
Niskiej jakości kondensatory. Tak, ale moje wrażenia odsłuchowe dotyczyły właśnie takiej realizacji. Jeśli ktoś może sobie na to pozwolić, to może użyć lepszych (i droższych) elementów i uzyskać lepsze efekty brzmieniowe. Niestety wówczas wzmocniłaby się krytyka nieopłacalności Alt-18.
Niedobre ułożenie cewek na płytce mogące powodować przenikanie pól magnetycznych. Tak, ale to przenikanie to w praktyce bardzo znikomy przesłuch rzędu 40-50 dB, a w mojej realizacji postawiłem na łatwość montażu (przyklejenia) cewek. Nie ma przeszkód, aby osoba wykonująca tę zwrotnicę ustawiła magnetycznie korzystniej te cewki - projekt nie determinuje ustawienia cewek.
I jeszcze kilka uwag odnośnie tej mniej konstruktywnej krytyki, niestety wystawianej wielokrotnie bez zrozumienia czytanego tekstu, a co gorsza - bez jego przeczytania w ogóle!
Zarzut "suchej teorii nie popartej pomiarami". A przecież na rysunku 6 zamieszczona jest praktycznie zmierzona woltomierzem charakterystyka zwrotnicy. Na końcu zamieściłem też wrażenia odsłuchowe.
Zaznaczam, że ten filtr to nie jest "mój wynalazek" - jest to klasyczny filtr Butterwortha 3 rzędu, znany powszechnie w literaturze. Co najwyżej nowością może tu być zastosowanie w części średniotonowej właśnie tego klasycznego rozwiązania, zamiast wszechobecnej kaskady dolnoprzepustowego z górnoprzepustowym. W innym miejscu ktoś wyraził obawy przed podłączaniem "czegoś takiego" do wzmacniacza. Naprawdę teoria takich filtrów została zamknięta pewnie w latach 50-tych i nie ma już w niej miejsca na spekulacje.
Warto zwracać uwagę na wiek osób piszących na forach internetowych. Często są to bardzo początkujący audiofile, którzy swoją karierę "konstruktorską" zaczynają właśnie od pisania na forach (nawet nie od zadawania pytań), i którzy właśnie są przerażeni "ilością cewek" w Alt-18. A przecież zwrotnice 18 dB/okt z podobną ilością cewek (a jaką inną?) stosuje wiele producentów droższych konstrukcji zestawów głośnikowych. Sam z powodzeniem stosuje je w swoich rozwiązaniach, których przykład zamieszczam na zdjęciach poniżej (zestaw 4-ro drożny z głośnikami basowymi 25 cm w układzie tandemu, który zbudowałem wraz z moim bratem Grzegorzem w ok. 2000 roku).
|
|
|
|
|
|
|
W uzupełnieniu tego przedwstępu podkreślę, że przy zmianie typów głośników konieczny jest dobór kondensatorów w szeregowych gałęziach RC, tak aby impedancja (głośnik || RC) była stabilna w okolicy swojego górnego pasma przenoszenia. Jest to bardzo ważny aspekt dla ostatecznego rezultatu brzmieniowego. Ponadto jeśli tylko jest możliwość wymiany głośnika średniotonowego na typ mogący pracować od 500 Hz lub jeszcze niższej, to dużo korzystniej jest przeliczyć Alt-18 na niższą pierwszą f podziału.
2011-04-23
Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Po co reanimować te stare kolumny? I czy w ogóle jest to możliwe? - większość pewnie zadałaby takie pytania. Odpowiadając na te wątpliwości, trzeba zauważyć, że zestawy te mają niemałą paczkę, a najsłabszym ich punktem wydaje się głośnik wysokotonowy i zwrotnica (dwie cewki i dwa kondensatory), która uwłacza godności współczesnego entuzjasty audio. Opisane dalej wrażenia odsłuchowe potwierdziły opłacalność udoskonalenia tych posiadanych już kolumn.
Uściślając, główne wady Altusów można przedstawić jako:
Złe zgranie GDN z obudową, powodujące dudnienie. Rozwiązaniem może być użycie GDN o mniejszej dobroci Q wraz z lepszym wytłumieniem obudowy.
Zbyt wysoko ustawiona pierwsza częstotliwość podziału (ok. 1kHz), co jest podyktowane rodzajem głośnika średniotonowego (zamknięty). Normalnie w zestawach trójdrożnych przyjmuje się 500Hz i niżej. Niestety, mając dany głośnik średniotonowy, nie można zmniejszyć tej częstotliwości podziału.
Tubowy typ głośnika wysokotonowego. Takie rozwiązania stosuje się raczej w sprzęcie nagłośniającym imprezy.
Niezwykle niskiej klasy zwrotnica 4x6dB/okt nie wystarcza do choćby częściowej likwidacji negatywnych skutków wymienionych wyżej wad.
Poniżej opiszę rezultaty tuningu Altusów 110, który polegał na:
wykonaniu zwrotnicy o nachyleniu każdego zbocza 18 dB/okt - nazwałem ją Alt-18 (rys.1),
Rys.1. Wygląd zewnętrzny zwrotnicy Alt-18.
zmianie głośnika wysokotonowego na Vifa PL27TG-35 6ohm (rys.2).
Rys.2. Vifa PL27TG35-06.
Okazało się, że zabiegi te uczyniły kolumnę niepodobną do pierwowzoru (patrz Wrażenia odsłuchowe).
Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Oryginalnie GDN jest filtrowany 6dB/okt, więc przenosi ze zbyt dużym natężeniem średnie tony (1-2 kHz). Niestety nie mają one tu szybkości, ani barwy - zakłócają pracę GDM. Poza tym emitowanie wyższych średnich przez membranę o średnicy aż 25cm pociąga za sobą dużą kierunkowość takiej emisji. Rozwiązaniem jest zwiększenie stromości tego zbocza filtru, by odtwarzaniem średnich zajmował się tylko GDM.
Podobnie, GDM przy odcięciu od dołu 6dB/okt emituje ze zbyt dużym natężeniem swój rezonans leżący w okolicy 600 Hz. Objawia się to w postaci efektu "puszki" - jednego ze składników brzmienia Altusowego. Duża stromość tego zbocza charakterystyki filtra staje się więc kluczową sprawą - nowy filtr tłumi ten rezonans o 17 dB. Dodatkowo okazało się konieczne niewielkie przytłumienie całego GDM.
Stosowanie dużego nachylenia od góry przy GDM nie jest sprawą krytyczną, choć występują podobne, szkodliwe efekty jak w p.1 (niedostateczna szybkość i duża kierunkowość). Użycie dobrego głośnika wysokotonowego, zwiększa sens dużej stromości tego zbocza.
Bardzo ważną rzeczą jest strome odcięcie głośnika wysokotonowego, eliminując jego rezonans i zniekształcenia na tonach średnich. Jednocześnie głośnik wysokotonowy powinien "schodzić" możliwie nisko. Poprzednie nachylenie 6dB/okt to stanowczo za mało! Takim wymaganiom może sprostać jedynie filtr górno-przepustowy (FGP) wyższego rzędu (np. 18dB/okt), co jest już powszechnie realizowane w firmowych konstrukcjach.
Próby po zainstalowaniu już samej zwrotnicy, bez wymiany głośnika GDWT, dały zauważalną poprawę jakości brzmienia tego głośnika. Oczywiście sugeruję wymianę głośnika tubowego na kopułkowy.
Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Rodzaj: trójdrożna Butterwortha 3-go rzędu.
Częstotliwości podziału: 1 i 5,5 kHz.
Nachylenie zboczy: 4 × 18 dB/okt.
Tłumienie zwrotnicy: 0,5dB.
Względne tłumienie dla głośnika średniotonowego: 4dB.
Moc: 100W/8ohm (powyżej 5,5kHz 6ohm).
5 cewek powietrznych i 1 na rdzeniu ze sproszkowanego żelaza PERMITE 75.
Wymiary: 205 × 170 mm.
Zoptymalizowana do zestawu Altus 110 + Vifa PL27TG-35 6ohm, ale może współpracować z innymi zestawami tej serii, do podanej wyżej mocy (głównie starsze modele np. Altus 140).
Możliwość pracy z całkowicie innymi trójdrożnymi zestawami, poprzez ewentualny dobór kondensatorów w kompensatorach zmian impedancji poszczególnych głośników i/lub elementów dzielnika sekcji średniotonowej (rys.4). Zalecana szczególnie do trójdrożnych zestawów z zamkniętymi głośnikami średniotonowymi.
Głośnik wysokotonowy 6 lub 8 ohm. Możliwość konfiguracji poprzez równoległe podłączenie z wysokotonowym 8ohm, rezystora dopasowującego do filtra górno-przepustowego o projektowej Robc = 6ohm (rys.4).
Tu jest dokładna Dokumentacja zwrotnicy Alt-18
Już w tym miejscu podkreślę, że przy projektowaniu filtrów o nachyleniu 18dB/okt, podobnie jak przy 6dB/okt, nie koryguje się częstotliwości granicznych - dla sąsiednich filtrów powinny być one równe. Również podobnie jak przy 6dB/okt, w 18-tce nie odwracamy polaryzacji głośników.
Inaczej jest dla zwrotnicy 12dB/okt - konieczne jest niewielkie wzajemne rozsunięcie tych częstotliwości granicznych oraz odwrócenie polaryzacji jednego z głośników. Jednak mimo tych zabiegów, nigdy nie osiągniemy idealnie liniowego przebiegu charakterystyki 12-tki w okolicy f granicznych. Niemniej zafalowanie jest tu dość małe, teoretycznie ±0,5dB.
Opisane podobieństwo 18dB/okt i 6dB/okt, wynika z identycznej różnicy faz sąsiednich filtrów przy ich częstotliwościach granicznych (pomijając nieistotny tu fakt, że rzeczywista różnica faz dla 18dB/okt wynosi 360-90=270st, a dla 6dB/okt 90st). Stosując się do powyższych uwag, w obu zwrotnicach 6 i 18dB/okt, w okolicy częstotliwości podziału, teoretycznie osiągamy idealnie liniowy przebieg charakterystyki przenoszenia (brak jakiegokolwiek zafalowania).
Jednak już w kwestii tzw. odpowiedzi impulsowej w dziedzinie czasu, nie ma analogicznego podobieństwa 18-tki i 6-tki - kiedy po zsumowaniu napięć wyjściowych u(t) np. FDP i FGP filtrów 6dB/okt otrzymamy wierną kopię napięcia wejściowego, taka operacja w 18-tce (i oczywiście w 12-tce) da dodatkowo przebiegi aperiodyczne. Jednak aspekt ten nie nabiera tu jeszcze znaczenia, wobec dużo gorszych analogicznych parametrów głośników i pomieszczeń odsłuchowych.
Pomijając oczywiste korzystne większe nachylenie, powyższe cechy skłaniają do bliższego zainteresowania się filtrami 18dB/okt.
Rys.3. Schemat poglądowy zwrotnicy Alt-18. FSP jest "prawdziwie" środkowo-przepustowym filtrem typu T, a kompensatory zmian impedancji oraz dzielnik po FSP, pozwalają na eksperymenty z różnymi głośnikami.
Rys.4. Konfiguracja zwrotnicy. Normalnie zoptymalizowana do zestawów Altus 110 + Vifa PL27TG-35 6ohm (dla Vify wylutowujemy jedynie wskazany rezystor).
W zwrotnicy Alt-18 zastosowałem FSP "prawdziwie" środkowo-przepustowy filtr typu T, a nie kaskadowe połączenie FDP i FGP (rys.3). Daje to dwie korzyści:
Projektową. Do takiego układu stosują się wzory, które ściśle wyliczają FSP na dane wartości fd i fg, niezależnie od szerokości pasma. W układzie kaskadowym, dla węższych pasm pojawia się błąd wyliczenia.
Funkcjonalną. Układ ten, szczególnie dla węższych pasm, osiąga korzystniejszy (mniejszy) od kaskady wsp. prostokątności, który określa się jako stosunek pasm B-60dB/B-6dB i który w idealnym przypadku jest równy 1. W przypadku filtra Butterwortha, objawia się to w postaci lepszego tłumienia w najbliższym sąsiedztwie pasma (wklęsły kształt w tym obszarze), ostrzejszych krawędzi charakterystyki oraz jej bardziej płaskiego przebiegu w paśmie przepustowym. Przy dostatecznie wąskim paśmie, charakterystyka kaskady ulega znacznemu zdeformowaniu, natomiast "prawdziwego" FSP zbliża się do prostokąta.
Obie powyższe zalety nabierają znaczenia przy węższych pasmach, kiedy to w skrajnym przypadku kaskada traci zastosowanie. Dla omawianej zwrotnicy, zalety "prawdziwego" FSP nieznacznie zaczynają się ujawniać (rys.5). Trzeba bowiem przyznać, że GDM pracuje tu w koniecznym, dość wąskim paśmie. Oczywiście rozróżnienie "prawdziwy - nieprawdziwy" nie odnosi się do FDP i FGP z osobna - te są zawsze "prawdziwe".
Rys.5. Fragment teoretycznej charakterystyki częstotliwościowej zwrotnicy Alt-18. Widać dokładne krzyżowanie się krzywych przy tłumieniu 3dB oraz ostrzejsze od pozostałych filtrów, krawędzie FSP. Również daje się zauważyć lekko wklęsły kształt FSP w sąsiedztwie pasma.
Pozostał jeszcze jeden czynnik wyróżniający filtry 18dB/okt. Otóż z teorii filtrów analogowych wynika, że wraz ze wzrostem rzędu filtra, wzrasta wrażliwość jego charakterystyki na tolerancję elementów składowych. Dlatego np. 18-tkę trudno jest już zrobić z typowych, pojedynczych kondensatorów - trzeba składać z dwóch egzemplarzy. W związku z tym liczba elementów składowych Alt-18 jest większa od 12-tki więcej niż 1,5 razy. Jest to też barierą dla producentów gotowych zwrotnic.
Na rysunku 6 przedstawiam rzeczywistą charakterystykę egzemplarza zwrotnicy Alt-18. Została ona zmierzona przy znamionowych rezystancjach obciążenia poszczególnych filtrów, czyli dla przypadku idealnego zgrania wartości elementów kompensatorów zmian impedancji głośników. Przy niewłaściwym ich doborze, charakterystyka ulega zdeformowaniu, objawiającemu się w postaci zbyt dużego tłumienia lub podbicia na krańcach pasma, dochodzących w skrajnych przypadkach do ±3dB.
Rys.6. Rzeczywista charakterystyka zwrotnicy Alt-18 dla tolerancji L 5% i C 10%. Ze względu na tłumienie sekcji średniotonowej, linie przecinają się w innych punktach niż na rys.5 (zbliżenie się tych punktów w kierunku środka pasma FSP).
Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Przede wszystkim praktycznie wyeliminowanie brzmienia "Altusowego". Końcowy rezultat brzmieniowy można w skrócie określić jako możliwość odtwarzania szerokiego wachlarza odcieni barw dźwięku. Kiepskie nagrania są na prawdę przytłumione, natomiast dobre - odtwarzane bardzo analitycznie. Zwiększyła się przestrzeń. Słychać jedna kolumnę, a nie trzy głośniki.
Ze względu na zastosowanie głośnika wysokotonowego o mniejszej niż GDWT efektywności (91dB) oraz wyciszenie GDM, subiektywnie daje się odczuć zwiększenie basu.
Jednocześnie odnosi się wrażenie zmniejszenia zjawiska "zbasowanej mowy", co można wytłumaczyć zmniejszeniem się stanów nieustalonych GDN, spowodowanych przerywanym pobudzaniem średnimi tonami, co jest charakterystyczne np. dla niskiego, męskiego głosu. Jak wiadomo, stan układu drgającego po zaniku pobudzenia, jest określony jego częstotliwością rezonansową i dobrocią.
Wspomniana wyżej "puszka" nie jest już słyszalna.
By doprowadzić Altusy 110 do ostatecznego "ładu", należy jeszcze popracować nad stłumieniem rezonansów obudowy pamiętając, że układ Bass-Reflex wytłumia się tylko na ściankach, pozostawiając wolną przestrzeń.
Zestaw rewelacyjnie odtwarza wokal, mowę oraz wszelkie instrumenty strunowe i werble. Tonsilowski GDM ma dobre parametry impulsowe i sprawuje się bardzo dobrze pod warunkiem odtwarzania ściśle określonego zakresu częstotliwości. Po raz kolejny przekonuję się, że zmniejszenie współczynnika prostokątności FSP (zwiększenie rzędu filtra), przyczynia się do poprawy analityczności dźwięku (przy oczywistym założeniu niedoskonałości głośników).
Ustawienie się na osi odsłuchu polepsza wyrazistość, a nie, jak poprzednio - w niewielkim stopniu efekt "megafonu". Wynika to ze zmniejszenia się kierunkowości zestawu w tym zakresie tonów.
Ze względu na dużą stromość zwrotnicy, wysokie zależą wyłącznie od zastosowanego głośnika wysokotonowego. W przypadku Vify uzyskuje się dobra selekcję pomiędzy tonami średnio-wysokimi, a najwyższymi rejestrami.
W przypadku pozostawienia oryginalnego GDWT, również uzyskuje się znaczną poprawę brzmienia. Wydaje się to nie możliwe, ale ten tubowy po wymianie zwrotnicy gra dużo lepiej! Przede wszystkim znikają jego rezonanse na średnich tonach. Tymczasowo, takie rozwiązanie może dać dużo satysfakcji.
Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Gdyby ktoś się zdecydował na pozostawienie tubowego wysokotonowego GDWT, to również w takim przypadku Alt-18 wnosi znaczne korzyści. Nabiera wówczas znaczenia strome nachylenie FGP, które powoduje stłumienie rezonansu GDWT przy 2,5 kHz aż o 20dB! Na rys. 7 przedstawiam propozycję wykonania tłumika 6dB dla tego typu głośnika.
Rys.7. Tłumik 6dB.
Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Ostatecznie po wielu próbach odsłuchowych doszedłem do następujących wniosków:Przedwstęp - Wstęp - Cel wykonania nowej zwrotnicy - Charakterystyka zwrotnicy Alt-18 - Wrażenia odsłuchowe - Współpraca z GDWT - Podsumowanie - Linki
Tonsil - zestawy
Hi-Fi
Tonsil -
głośniki
© Copyright Krzysztof Kolisz, 2003-03-12
