Полное сопротивление

Тема 9.4. Основные электроакустические показатели диффузорных громкоговорителей

Если рассматривать сопротивление неподвижной звуковой катушки, то оно состоит из активного и индуктивного сопротивлений. Это собственное сопротивление звуковой катушки Z_о. Активное сопротивление зависит от диаметра и длины провода, которым намотана звуковая катушка. Индуктивное сопротивление обусловлено наведением в звуковой катушке ЭДС самоиндукции при изменении тока в катушке. Оно зависит от числа витков катушки и от частоты подводимого к ней напряжения.

При работе громкоговорителя звуковая катушка колеблется в магнитном поле. При этом она пересекает магнитные силовые линии, и в катушке наводится ЭДС индукции, которая по правилу Ленца направлена навстречу приложенному напряжению.

Подвижная система громкоговорителя совершает вынужденные колебания под действием электродинамической силы, равной F = ВlI.

Полное электрическое сопротивление громкоговорителя — важный показатель его работы, так как определяет сопротивление нагрузки для оконечного каскада усилителя. С этой точки зрения рассмотрим зависимость полного сопротивления громкоговорителя от частоты электрических колебаний, подводимых к катушке. Оно является суммой собственного и внесенного сопротивлений. Поэтому проанализируем влияние каждого из них на частотную характеристику.

Индуктивность звуковой катушки невелика. На нижних частотах индуктивное сопротивление катушки мало и катушка обладает активным сопротивлением, не зависящим от частоты. На средних и верхних частотах индуктивное сопротивление возрастает, поэтому увеличивается и собственное сопротивление звуковой катушки.

Внесенное сопротивление зависит от колебательной скорости подвижной системы громкоговорителя, а значит, и от ее механического сопротивления.

На частоте механического резонанса механическое сопротивление минимально и равно активному сопротивлению подвижной системы. Колебательная скорость на этой частоте достигает наибольшего значения, поэтому максимально и внесенное сопротивление. При понижении и повышении частоты колебаний относительно частоты резонанса механическое сопротивление возрастает, колебательная скорость, а следовательно, и внесенное сопротивление уменьшаются. Зависимость внесенного сопротивления громкоговорителя от частоты колебаний выражается резонансной кривой. Подвижная система диффузорных громкоговорителей выполняется так, что частота механического резонанса лежит в области нижних частот (она является нижней граничной частотой диффузорного громкоговорителя). Из этого следует, что полное сопротивление возрастает на нижних частотах вследствие роста внесенного сопротивления и достигает максимального значения на частоте механического резонанса. При дальнейшем повышении частоты колебаний внесенное сопротивление уменьшается и имеет, следовательно, емкостный характер. На верхней частоте происходит электромеханический резонанс из-за равенства внесенного (емкостного) и собственного индуктивного сопротивлений. Полное электрическое сопротивление при этой частоте является чисто активным и определяет величину номинального электрического сопротивления громкоговорителя. Оно несколько превышает сопротивление звуковой катушки постоянному току. При дальнейшем повышении частоты полное сопротивление громкоговорителя увеличивается за счет индуктивного сопротивления звуковой катушки. Таким образом, в рабочем диапазоне частот происходит значительное изменение полного сопротивления громкоговорителя, что является причиной рассогласования его с выходом усилителя и изменения выходной мощности усилителя, т. е. причиной частотных искажений.

Уменьшение мощности, развиваемой на выходе усилителя, менее заметно, если сопротивление нагрузки возрастает по сравнению с номинальным, а не становится меньше его. Кроме того, индуктивное сопротивление громкоговорителя необходимо уменьшать, так как в транзисторных усилителях при больших реактивных сопротивлениях нагрузки значительно увеличиваются токи в момент включения и отключения источников питания, что выводит транзистор из строя.

В конструкции диффузорных громкоговорителей предусматриваются меры для уменьшения искажений, возникающих вследствие изменения полного сопротивления при изменении частоты колебаний.

Неравномерность частотной характеристики полного сопротивления при нижних частотах уменьшается при использовании фазоинвертора. Громкоговоритель и фазоинвертор представляют собой сложную колебательную систему. Минимальное значение механическое сопротивление имеет на частотах, которые определенным соотношением связаны с частотой < 0. Увеличение механического сопротивления на частоте резонанса приводит к уменьшению колебательной скорости подвижной системы и к уменьшению внесенного сопротивления.

Рост индуктивного сопротивления звуковой катушки на верхних частотах уменьшается при использовании короткозамкнутого витка, индуктивно связанного со звуковой катушкой. Этот виток выполняется в виде тонкостенного (толщина стенок 0,3—0,4 мм) медного колпачка, насаживаемого на торец керна. Между звуковой катушкой и короткозамкнутым витком существует индуктивная связь, образующая трансформатор, вторичная обмотка которого состоит из одного витка. В этом витке наводятся вихревые токи, он обладает активным сопротивлением, которое в схеме замещения трансформатора оказывается включенным параллельно индуктивности звуковой катушки. На нижних частотах влияние витка не сказывается, так как индуктивное сопротивление катушки значительно меньше активного сопротивления витка.

При повышении частоты индуктивное сопротивление возрастает и шунтируется приведенным сопротивлением витка, поэтому индуктивность катушки как бы уменьшается при повышении частоты.

Дата добавления: 2014-12-10