Zwrotnica Alt-18 dla Altusa 110

Ten dość stary artykuł m.in. dotyczy i zawiera moje prywatne opinie nt. kolumn głośnikowych Altus zaprojektowanych w firmie Tonsil w okresie PRL. W szczególności nie dotyczy on Altusów zaprojektowanych i produkowanych obecnie (rok 2019), co do których się nie wypowiadam. Na Audio Video Show w Warszawie zauważyłem jednak spory postęp.

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 i zdecydowanie na korzyść Alt-18 w porównaniu do zwrotnicy oryginalnej.

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:

1. Niskiej jakości kondensatory. Tak, ale moje wrażenia odsłuchowe dotyczą właśnie takiej realizacji. Jeśli ktoś może sobie na to pozwolić, może użyć lepszych (i droższych) elementów uzyskując jeszcze lepsze rezultaty brzmieniowe. Niestety wówczas wzmocniłaby się krytyka opłacalności Alt-18.
2. Niedobre ułożenie cewek na PCB 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 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!

1. Zarzut "suchej teorii nie popartej pomiarami". A przecież na rysunku 6 zamieszczona jest praktycznie zmierzona woltomierzem charakterystyka częstotliwościowa zwrotnicy. Na końcu zamieściłem też wrażenia odsłuchowe. Na dzień dzisiejszy wykonało tę zwrotnicę sporo osób, które również mogą podzielić się swoimi wrażeniami – zachęcam do skontaktowania się z nimi, chociażby przez internetowe fora.
2. Zaznaczam, że ten filtr to nie jest "mój wynalazek" – jest to klasyczny filtr Butterwortha 3-go 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.
3. Wiele osób jest przerażonych "ilością cewek" w Alt-18. A przecież zwrotnice 18 dB/okt, czy Linkwitz-Rileya 4-go rzędu, stosuje wiele producentów w swych droższych konstrukcjach. Sam z powodzeniem stosuję 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 bratem Grzegorzem w ok. 2000 roku). Oczywiście do tego muszą zaistnieć przesłanki, które w przypadku Altusów są wyjątkowo mocne, ale o tym dalej.

Już teraz 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 (również mocowo), korzystniej jest przeliczyć Alt-18 na niższą pierwszą f podziału, do czego polecam mój programik Filtr18.zip.

2011-04-23

Wstęp

Po co reanimować te stare kolumny? I czy w ogóle jest to możliwe? Większość osób 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 (jedynie dwie cewki i dwa kondensatory). Opisane dalej wrażenia odsłuchowe potwierdziły opłacalność udoskonalenia tych posiadanych już kolumn.

Uściślając, główne wady Altusów można przedstawić jako:

1. Złe zgranie GDN z obudową powodujące dudnienie. Rozwiązaniem może być użycie GDN o mniejszej dobroci Q_TS wraz z lepszym wytłumieniem obudowy.
2. Zbyt wysoko ustawiona pierwsza częstotliwość podziału (ok. 1 kHz), co jest podyktowane za małą obudową i mocą GDM. Normalnie w zestawach trójdrożnych przyjmuje się 500 Hz i niżej. Niestety mając ten GDM + jego mała komora, nie za bardzo można już zmniejszyć tą częstotliwość podziału. Podobnie druga częstotliwość podziału (ok. 8 kHz) jest za wysoko ustawiona, ale nie jest to zasadniczym problemem tych zestawów.
3. Tubowy typ głośnika wysokotonowego zasilanego przez najprostszą zwrotnicę (patrz niżej). Głośniki tubowe są bardzo trudne w aplikacji, nieliczni to potrafią.
4. Niezwykle prosta zwrotnica 4 x 6 dB/okt bez jakichkolwiek obwodów stabilizujących impedancje głośników.

Poniżej opiszę rezultaty tuningu Altusów 110, który polegał na:

• wykonaniu zwrotnicy Butterwortha o nachyleniu każdego zbocza 18 dB/okt – nazwałem ją Alt-18 (rys. 1),

• zmianie głośnika wysokotonowego na Vifa PL27TG-35 6 Ω (rys. 2).

Okazało się, że zabiegi te uczyniły kolumnę niepodobną do pierwowzoru (patrz dalej Wrażenia odsłuchowe).

Dlaczego właśnie Alt-18?

Poniżej wyliczam powody, dla których zdecydowałem się na zwrotnicę o nachyleniu 18 dB/okt, a nie 12 lub 6 dB/okt:

1. Oryginalnie GDN jest filtrowany 6 dB/okt przy częstotliwości odcięcia 1 kHz, więc przenosi ze zbyt dużym natężeniem średnie tony 1–2 kHz. Niestety z powodu dużej masy membrany nie mają one tu szybkości, ani barwy – zakłócają pracę GDM. Poza tym emitowanie wyższych średnich tonów przez membranę o średnicy aż 25 cm pociąga za sobą dużą kierunkowość takiej emisji. Rozwiązaniem jest zwiększenie stromości tego zbocza filtru, by odtwarzaniem tonów średnich zajmował się tylko GDM, a nie wraz z typowo basowym głośnikiem. Gdyby ta częstotliwość podziału leżała dużo niżej, zbocze to mogłoby mieć mniejsze nachylenie. Przykładowo dla 500 Hz spróbowałbym 12 dB/okt, a dla 300 Hz 6 dB/okt.
2. Podobnie GDM przy odcięciu od dołu 6 dB/okt emituje ze zbyt dużym natężeniem swój (wraz ze zbyt małą komorą) silny rezonans leżący w okolicy 600 Hz. Objawia się on w postaci efektu "puszki" – jednego ze składników "brzmienia Altusowego". Duża stromość tego zbocza charakterystyki częstotliwościowej filtra staje się więc sprawą kluczową – nowy filtr tłumi ten rezonans o 17 dB. Dodatkowo okazało się konieczne niewielkie przytłumienie całego GDM. Z punktu widzenia GDM możnaby rozważać filtrację niższego rzędu, gdyby głośnik ten dobrze przetwarzał już od co najmniej 500 Hz.
3. Stosowanie dużego nachylenia od góry przy GDM nie jest sprawą krytyczną, choć występują podobne szkodliwe efekty jak w p.1 (słaby wykres wodospadowy i duża kierunkowość). Użycie dobrego głośnika wysokotonowego zwiększa sens dużej stromości tego zbocza. Ponadto w Altusach oryginalnie jest za wysoka druga częstotliwość podziału ok. 8 kHz, co zmusza do przetwarzania tego obszaru przez GDM nie mającego w tym zakresie dobrej charakterystyki wodospadowej.
4. Bardzo ważną rzeczą jest strome odcięcie głośnika wysokotonowego eliminujące jego rezonans i zniekształcenia na tonach średnich, w szczególności dotyczy to głośników tubowych. Poprzednie nachylenie 6 dB/okt to niezbyt korzystne rozwiązanie. Tym wymaganiom może sprostać FGP wyższego rzędu np. 18 dB/okt (co jest często stosowane w markowych konstrukcjach), jednocześnie pozwalający pracować głośnikowi od nieco niższej częstotliwości podziału poprawiając szybkość względem GDM.
5. Przy przeciwnych polaryzacjach sąsiednich głośników zwrotnica Butterwortha 3-go rzędu jest zwrotnicą najwyższego rzędu będąc jako całość filtrem wszechprzepustowym APF (all-pass filter) jeszcze 1-go rzędu (APF1). Oznacza to, że cała kolumna fazowo zachowuje się jak ze zwrotnicą rzędu 2-go, choć z gorszą charakterystyką kierunkową.

Przyjmując oryginalne nie za dobre rozwiązanie w postaci zwrotnicy 4 x 6 dB/okt (zapewne powody ekonomiczne) wydaje się, że w takich warunkach dobór częstotliwości podziału dokonany przez Tonsil był optymalny:

1. Nie można zejść z pierwszą częstotliwością podziału poniżej 1 kHz, gdyż zbyt wyraźnie zaznaczy się rezonans GDM na 600 Hz, a moc całego zestawu spadnie z powodu zbyt małej mocy GDM.
2. Nie za bardzo można już mniejszyć drugą częstotliwość podziału poniżej 8 kHz, gdyż zbyt mało byłyby tłumione rezonanse i zniekształcenia tubowego GDWT na średnich tonach (już oryginalnie są zdecydowanie za słabo tłumione).

Dla stosowania zwrotnic o nachyleniu zaledwie 6 dB/okt muszą być spełnione określone warunki. Jeśli dysponujemy głośnikami poprawnie przenoszącymi (włącznie z dobrym wykresem wodospadowym) pasmo częstotliwości z zapasem co najmniej 1–1.5 oktawy poza częstotliwości podziału w paśmie zaporowym filtra, możemy stosować fazowo idealną filtrację 6 dB/okt, w przeciwnym razie trzeba użyć filtru wyższego rzędu. Niestety w Altusach nie ma sprzyjających okoliczności (głośników) na zwrotnicę 6 dB/okt – przepuszcza ona zakresy źle przetwarzane przez poszczególne głośniki (niemające dostatecznego zapasu poprawnie przetwarzanego pasma), charakteryzujące się również zniekształceniami fazy wynikającymi ze słabych wykresów wodospadowych tych głośników w tych obszarach. Z grubsza rzecz ujmując, w tym przypadku Alt-18 niejako przesłania swoją nieidealną charakterystyką wodospadową dużo gorsze analogiczne wykresy samych głośników, które przy filtrach 6 dB/okt przechodzą ze zbyt słabym tłumieniem. Osoby, które wykonały tę zwrotnicę potwierdzają zdecydowaną przewagę Alt-18 nad oryginalną 4 x 6 dB/okt.

Powyższemu przyświeca zasada, zanim zabierzesz się za aspekty fazy, posprzątaj "śmiecie" tj. kwestie amplitudowe i "wodospadowe" charakterystyk samych głośników.

Próby po zainstalowaniu już samej zwrotnicy, bez wymiany głośnika GDWT, dały zauważalną poprawę jakości brzmienia tego głośnika. Oczywiście sugeruję wymianę głośnika tubowego na kopułkowy.

 Charakterystyka zwrotnicy Alt-18

• Rodzaj: trójdrożna Butterwortha 3-go rzędu.
• Częstotliwości podziału: 1 i 5.5 kHz.
• Nachylenie zboczy: 4 × 18 dB/okt.
• Tłumienie zwrotnicy: 0.5 dB.
• Względne tłumienie dla głośnika średniotonowego: 4 dB.
• Moc: 100 W / 8 Ω (powyżej 5.5 kHz 6 Ω).
• 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 też z innymi zestawami tej serii, do podanej wyżej mocy.
• Możliwość pracy z całkowicie innymi trójdrożnymi zestawami przez ewentualny dobór kondensatorów w kompensatorach zmian impedancji poszczególnych głośników i/lub elementów dzielnika sekcji średniotonowej (rys. 4). Zalecana szczególnie do trójdrożnych zestawów z zamkniętym głośnikiem średniotonowym lub o zbyt małej objętości jego komory.
• Głośnik wysokotonowy 6 lub 8 Ω. Możliwość konfiguracji poprzez równoległe podłączenie z wysokotonowym 8 Ω, rezystora dopasowującego do filtra górno-przepustowego o projektowej R_obc = 6 Ω (rys. 4).

Filtr Butterwortha cechuje się najbardziej płaską charakterystyką amplitudową w paśmie przepustowym i stromym nachyleniem w paśmie zaporowym. Ogólnie, dla zwrotnicy nie jest to sprawa pierwszorzędna, gdyż istotna jest równomierność charakterystyki amplitudowej, a najlepiej też fazowej, czyli charakterystyki Bodego, ale dla całej zwrotnicy, traktowanej jako wektorowa suma napięć wyjściowych wszystkich jej dróg. Wydaje się jednak, że w przypadku głośników o względnie wąskim paśmie dobrego brzmienia, filtry Butterwortha mogą być dobrym rozwiązaniem.

Przy projektowaniu zwrotnicy Butterwortha o nachyleniu 18 dB/okt, podobnie jak przy 6 dB/okt, nie koryguje się częstotliwości granicznych poszczególnych jej dróg – dla sąsiednich filtrów powinny być one sobie równe. Również, podobnie jak przy 6 dB/okt, w 18-tce z punktu widzenia charakterystyki amplitudowej wzajemna polaryzacja sąsiednich głośników może być dowolna. Zawsze zwrotnice te dają idealnie płaski przebieg tej charakterystyki. Do kwestii polaryzacji za chwilę wrócimy, bo ogólnie nie jest ona obojętna.

To podobieństwo zwrotnic Butterwortha 18 dB/okt i 6 dB/okt wynika z identycznej bezwzględnej różnicy faz sąsiednich filtrów przy ich częstotliwościach granicznych, pomijając w kwestii charakterystyki amplitudowej nieistotny fakt, że bezwzględna różnica faz na wykresie niezawijanym (unwrapped) dla 18 dB/okt wynosi aż 135° − (−135°) = 270°, a dla 6 dB/okt tylko 45° − (−45°) = 90°. Taki sam wynik będzie po odwróceniu wzajemnej polaryzacji głośników.

Inaczej jest w zwrotnicy Butterwortha 12 dB/okt – konieczne jest tu niewielkie wzajemne rozsunięcie częstotliwości granicznych poszczególnych dróg oraz odwrócenie polaryzacji sąsiednich głośników. Jednak mimo tych zabiegów nigdy nie osiągniemy idealnie płaskiego przebiegu charakterystyki amplitudowej. Niemniej zafalowanie jest tu dość małe, teoretycznie ±0.5 dB. Dla takiego nachylenia naturalniejszym rozwiązaniem jest zwrotnica Linkwitz-Rileya 2-go rzędu (LR2) dająca idealnie płaski przebieg charakterystyki amplitudowej (podobnie LR4 dla 24 dB/okt).

Powyższe pojęcie „idealnie płaski” odnosi się do zwrotnic 2-drożnych. W przypadku zwrotnic 3 i więcej drożnych, w praktyce trzeba dodać niewielkie zafalowanie (na poziomie ułamków dB) charakterystyki amplitudowej zwrotnicy wynikające z różnic dobroci (pasma) sąsiednich filtrów oraz wpływu pasm zaporowych pozostałych dróg kolumny. Jednak istnieją sposoby na eliminację też tych zafalowań.

Niestety już w kwestii charakterystyki fazowej, a co za tym idzie odpowiedzi impulsowej w dziedzinie czasu, nie ma analogicznego podobieństwa zwrotnic Butterwortha 18 i 6 dB/okt. Kiedy po wektorowym zsumowaniu napięć wyjściowych np. FDP i FGP 6 dB/okt (napięcie wyjściowe zwrotnicy) otrzymamy wierną kopię napięcia wejściowego, taka operacja w 18-tce (i oczywiście też np. w 12-tce) da dodatkowe szybko gasnące oscylacje. Jednak aspekt ten może nie mieć aż tak dużego znaczenia wobec dużo gorszych analogicznych parametrów obudów i ew. pomieszczeń odsłuchowych.

Powróćmy jednak do kwestii wzajemnej polaryzacji sąsiednich głośników w zwrotnicy Butterwortha 18 dB/okt, a więc też Alt-18. Jak zostało to już zaznaczone, polaryzacja ta nie ma wpływu na przebieg charakterystyki amplitudowej całej zwrotnicy, ale ma wpływ na przebieg jej charakterystyki fazowej, a w związku z tym i opóźnienia grupowego oraz odpowiedzi w dziedzinie czasu. Otóż, odwrócenie wzajemnej polaryzacji głośników poprawi w okolicy f granicznych przebieg fazy i opóźnienia grupowego, ale może pogorszyć charakterystykę kierunkową kolumny w płaszczyźnie pionowej.

Z powodu wysokich częstotliwości podziału w Alt-18 (1 i 5.5 kHz) zmiany opóźnienia grupowego t_g tej zwrotnicy w funkcji częstotliwości w najgorszym przypadku tj. w okolicy 1 kHz i zgodnych polaryzacjach głośników, nie przekraczają 700 µs (wówczas Alt-18 jest filtrem APF2 @ Q = 1). Przy przeciwnych polaryzacjach spadają one do około 300 µs, czyli są tak małe jak w zwrotnicy LR2 (wówczas Alt-18 jest filtrem APF1). Mamy więc 2-krotny spadek zmian t_g, ale nawet te większe są trudne do słuchowego uchwycenia (dla porównania w obudowie Bass-Reflex zmiany t_g sięgają kilkunastu ms). Jak wiemy, słuchowa percepcja zniekształceń fazowych obiektu dla sygnałów skokowych jest mniej więcej proporcjonalna do wielkości i szybkości zmian opóźnienia grupowego tego obiektu w funkcji częstotliwości. Gdyby zaprojektować Alt-18 z niższymi częstotliwościami podziału, zmiany t_g byłyby proporcjonalnie większe – poniżej 500 Hz powoli traci sens w tej zwrotnicy opcja zgodnych polaryzacji głośników.

Natomiast zmiana charakterystyki kierunkowej w płaszczyźnie pionowej jest związana z istnieniem w tej zwrotnicy odchylenia głównego listka promieniowania kolumny przy częstotliwości podziału filtrów (przy założeniu dookólnych charakterystyk samych głośników). Normalnie płaska charakterystyka amplitudowa zwrotnicy jest w kolumnie mierzona na osi prostopadłej do jej przedniej ścianki (on-axis), a więc nie na tym głównym listku. Natomiast ów listek dla zgodnych polaryzacji głośników oraz ogólnie GDW umieszczonym ponad GDN daje wzmocnienie 3 dB pod kątem +15° (powyżej on-axis) oraz co istotne – teoretycznie pełne wygaszenia, z których najważniejszym jest to pod kątem −15° (poniżej on-axis). Wzmocnienie listka może korzystnie poprawiać rzeczywiste charakterystyki kierunkowe samych głośników dla osoby stojącej, a więc odsłuchującej z miejsca powyżej on-axis.

Niestety, po odwróceniu wzajemnej polaryzacji głośników (wystarczy odwrócić GDM w Alt-18) sytuacja się niekorzystnie odwraca. Listek przechodzi w dół, a wygaszenie w górę. Podobne problemy kierunkowe mają prawie wszystkie zwrotnice. Jedynie zwrotnice Linkwitz-Rileya mają listki skierowane zawsze zgodnie z on-axis, ale ten typ zwrotnic można budować praktycznie tylko dla rzędów 2 i 4.

Warto poeksperymentować polaryzacją GDM i wybrać optymalniejsze dla siebie rozwiązanie (opóźnienie grupowe vs chka kierunkowa), gdyż w praktyce fale akustyczne rzadko sumują się i odejmują tak idealnie jak na papierze.

W zwrotnicy Alt-18 jako FSP zastosowałem "prawdziwie" środkowo-przepustowy filtr typu T, a nie kaskadowe połączenie FDP i FGP (rys. 3). Daje to dwie korzyści:

1. Projektową. Do takiego układu stosują się wzory, które ściśle wyliczają FSP na dane wartości f_d i f_g niezależnie od szerokości pasma. W układzie kaskadowym dla węższych pasm pojawia się błąd wyliczenia.
2. Funkcjonalną. Układ ten, szczególnie dla węższych pasm, osiąga korzystniejszy (mniejszy) od kaskady wsp. prostokątności (kształtu), który określa się jako stosunek pasm B_−60dB / B_−6dB i który w idealnym przypadku spada do wartości 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. Trzeba jednak zaznaczyć, że bardziej stromy filtr zwrotnicy nie musi być zaletą samą w sobie, gdyż przy względnie szerokopasmowych głośnikach łagodniejsze filtrowanie może być słuchowo korzystniejsze.

Obie powyższe cechy nabierają znaczenia przy węższych pasmach i wyższych rzędach filtrów, kiedy to w skrajnym przypadku kaskada traci zastosowanie. W Alt-18 cechy "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".

Pozostał jeszcze jeden czynnik wyróżniający filtry 18 dB/okt. Otóż z teorii filtrów analogowych wynika, że wraz ze wzrostem rzędu filtra wzrasta wrażliwość jego charakterystyki amplitudowo-fazowej na tolerancję elementów składowych. Dlatego np. 18-tkę trudno jest już zrobić z typowych pojedynczych kondensatorów – często trzeba składać z dwóch egzemplarzy. W związku z tym liczba elementów składowych Alt-18 może być większa od 12-tki więcej niż 1.5 razy. Jest to też ekonomiczną barierą dla producentów gotowych zwrotnic.

Na rys. 6 przedstawiam rzeczywistą charakterystykę amplitudową zmontowanego 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 ta ulega zdeformowaniu objawiającemu się w postaci zbyt dużego tłumienia lub podbicia na krańcach pasma, dochodzących w skrajnych przypadkach do ±3 dB.

Wrażenia odsłuchowe

Przede wszystkim praktycznie wyeliminowanie "brzmienia Altusowego". Końcowy rezultat brzmieniowy można w skrócie określić jako możliwość odtwarzania szerokiego wachlarza odcieni barw dźwięku. Kiepskie nagrania są naprawdę przytłumione, natomiast dobre – odtwarzane bardzo analitycznie. Zwiększyła się przestrzeń. Słychać jedną kolumnę, a nie trzy głośniki. Jednym słowem, zestawy grają teraz bardziej koncertowo niż imprezowo.

 Basy 

Ze względu na zastosowanie głośnika wysokotonowego o mniejszej niż GDWT efektywności (91 dB) oraz wyciszenie GDM, subiektywnie daje się odczuć zwiększenie natężenia 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.

 Średnie 

Zestaw rewelacyjnie odtwarza wokal, mowę oraz wszelkie instrumenty strunowe i werble. Tonsilowski papierowy 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.

Zachęcam też do słuchowego poeksperymentowania z polaryzacją GDM.

 Wysokie 

Z powodu dużej stromości filtrów zwrotnicy, wysokie tony 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 niemożliwe, ale ten tubowy po wymianie zwrotnicy gra dużo lepiej. Przede wszystkim znikają jego rezonanse na średnich tonach. Tymczasowo takie rozwiązanie może dać dużo satysfakcji.

Współpraca z GDWT

Gdyby ktoś się zdecydował na pozostawienie tubowego wysokotonowego GDWT, to również w takim przypadku Alt-18 wnosi znaczne korzyści. Nabiera wówczas znaczenie strome nachylenie FGP, które powoduje stłumienie rezonansu GDWT przy 2.5 kHz aż o 20 dB. Na rys. 7 przedstawiam propozycję wykonania tłumika 6 dB dla tego typu głośnika. W przypadku użycia tego tłumika w ostateczności można zrezygnować z gałęzi RC w torze GDWT, choć jej pozostawienie (na zaciskach GDWT z odpowiednią wartością C dla tego głośnika) w dalszym ciągu poprawia sytuację.

Podsumowanie

Ostatecznie po wielu testach odsłuchowych doszedłem do następujących wniosków:

• Warto było ulepszyć posiadane już Altusy.
• Z pewnością zaprezentowana zwrotnica Alt-18 może być punktem wyjścia do jeszcze lepszego projektu zestawu, bazującego na optymalniejszej obudowie i głośnikach.

Dokumentacja zwrotnicy Alt-18

Schemat ideowy

Schemat montażowy

Spis elementów

PCB – bottom

Uwagi

• Można oszczędzić kilka zł zastępując kondensatory C₁₄ i C₁₅ jednym mniejszym.
• W spisie zaznaczyłem gwiazdkami elementy podlegające doborowi w zależności od typów użytych głośników.
• PCB zalecam wykonać na miedzi o grubości co najmniej 70 µm. Wymiar PCB: 205 × 170 mm.

FAQ zwrotnicy Alt-18

Ostatnio otrzymuję wiele emaili z pytaniami na temat Alt-18 oraz Altusów. Zdecydowałem się więc na zamieszczenie małego FAQ tylko o Alt-18.

Zwrotnica

Jaki jest sens stosowania nachylenia 18 dB/okt dla głośnika basowego?

Wynika to ze zbyt wysokiej pierwszej częstotliwości podziału (1 kHz). Przetwarzaniem średnich nie powinien zajmować się głośnik typowo basowy z ciężką membraną, dokładnie opisałem to wcześniej. Aspekt ten jest bardzo niewygodny dla firm, ponieważ wiąże się z wykonaniem kosztownych dużych cewek.

Cewki

Jak wykonać cewki nie dysponując miernikiem L?

Na początku trzeba oszacować liczbę zwojów wg. ogólnie dostępnych w internecie wzorów, tabel i wykresów. Następnie podczas nawijania należy kontrolować indukcyjność metodą techniczną na przykład wg. poniższego schematu.

1. W PC trzeba uruchomić generator m.cz. z miernikiem częstotliwości (programy ogólnie dostępne).
2. Na wyjście PC dołączyć zwykły wzmacniacz m.cz. mogący wysterować głośniki.
3. Na wyjściu wzmacniacza zestawić układ filtru dolnoprzepustowego RL_x (patrz rysunek). Wartość R niekrytyczna, ale znana z dokładnością 1%. Około 8 Ω.
4. Następnie ustawić taką f₀ generatora, aby była spełniona zależność (1).
5. Teraz można obliczyć dokładną wartość L_x ze wzoru (2) i w razie potrzeby skorygować liczbę zwojów. Zalecana tolerancja cewek 5%.

Jaka powinna być średnica drutu dla poszczególnych cewek?

Co najmniej: GDN – 1.2 mm, GDM – 1 mm, GDW – 0.8 mm.

Kondensatory

Czy nie występuje zbyt duży dysonans pomiędzy klasą zwrotnicy, a zastosowanych w niej kondensatorów?

Projekt abstrahuje od typu (klasy) użytych elementów. Zamieszczona praktyczna charakterystyka pomiarowa oraz opis wrażeń odsłuchowych dotyczy właśnie tej realizacji (wiele kondensatorów elektrolitycznych). Według moich doświadczeń efekt z zastosowania lepszych kondensatorów stanowi może 20% efektu przejścia z 12 dB/okt na 18 dB/okt. Jeśli komuś zależy na zastosowaniu lepszych elementów, może to zrobić i uzyskać jeszcze lepszy rezultat brzmieniowy.

Czy napięcie przebicia dla kondensatorów nie jest za niskie?

Nie, dla 100 W / 8 Ω dla niektórych kondensatorów jest już bez zachowania marginesu.

Inne

Jak najprościej zmierzyć charakterystykę |Z(f)| głośnika?

Można to zrobić w poniższym układzie pomiarowym:

gdzie |Z| = R · U_Z / U_R.

Zaletą tej metody jest możliwość pomiaru "daleko" poza zakresem częstotliwościowym woltomierza, gdyż impedancja jest tu wyrażona przez stosunek zmierzonych napięć, a nie ich wartość bezwzględną.

Jaka jest cena części składowych zwrotnicy?

W mojej realizacji same elementy wraz z cewkami wyniosły w detalu ok. 180 zł/parę (2003 rok).

Czy mógłbym zamówić u Pana wykonanie Alt-18?

Niestety nie wykonuję tych zwrotnic na zamówienie.

Historia artykułu
2003-03-12: powstanie
2003-10-20: dokumentacja
2011-04-23: przedmowa
2014: korekta po przejściu na Joomla (ostatni stat. HTML)
2022-09-22: opis wpływu zmiany polaryzacji głośników oraz niewielkie korekty
2023-12-08: dopiski i korekta po przejściu z J3 na J5

© Copyright Krzysztof Kolisz 2003