Przyjęło się uwzględniać wpływ R_DC cewki zwrotnicy na dobroć Q_TS głośnika. Czy pomijanie jej reaktancji X_L 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 f_R = 42.49 Hz oraz mamy dość długie wybrzmiewanie, czyli dobroć Q_TS = Q_MS jest względnie duża.

Z = L

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

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

Z = C

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

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

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

Wniosek

Niezależnie od charakteru impedancji źródła zasilania głośnika (R, L lub C), Q_TS zależy od modułu impedancji |Z| tzn. im |Z| mniejsze tym też mniejsze Q_TS. Wyjaśnienie jest proste - jak wiadomo Q_TS zależy od Q_ES 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 f_R głośnika: L zwiększa, a C zmniejsza f_R.

Z powyższego wynika ważna obserwacja, że popełniane jest duże uproszczenie zakładając, że na wzrost Q_TS ma pływ jedynie niezerowa R_DC 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 R_DC 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 R_DC jego uzwojenia wtórnego, mimo iż uzwojenie to "zwiera" głośnik.

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

© Copyright Krzysztof Kolisz, 2017-07-03