Forum Replies Created
-
Posts
-
Tikiuosi radome atsakymą į klausimą – jei parinktume tokio paties stiprumo magnetus ar būtų skirtinga įtaka to paties stiprio magnetiniame lauke judančiai ritei?
To paties stiprumo laukas yra tik viena dedamoji. Jei kobalto būtų į valias, 1930-aisiais pradėti gaminti Alnico magnetai būtų geriausi. Galbūt kažkada 3D spausdintuvais galėtume patys tokius magnetus pasigaminti bet…
1950 m. atsiradę feritai leido padidinti garsiakalbių gamybą. Feritai nelaidūs srovei, todėl nėra vidinių nuostolių dėl sukūrinių srovių. Atsparūs išsimagnetinimui, prieš surenkant garsiakalbius ruošiniai gali būti įmagnetinami be didelių nuostolių. Feritus sunkiau apdirbti (reikalingi deimantiniai įrankiai), pasižymi didesne parametrų priklausomybe nuo temperatūros.
Samario-kobalto (SmCo) ir neodimio-geležies-boro (NdFeB) presuojami magnetai parametrais tiesiog puikūs, taip pat gali būti įmagnetinti prieš sumontuojant, bet reikalingi labai galingi įmagnetintojai. SmCo turi palyginti aukštą Kiuri tašką, bet į sudėtį įeinantis kobaltas neleidžia šių magnetų atpiginti. NdFeB ne tokie trapūs, palyginti pigūs, bet Kiuri taškas žemas (~300 °) ir turi prastą temperatūrinį stabilumą. Šie magnetai neatsparūs rūdijimui, todėl įvelkami į metalo foliją.High-Quality Horn Loudspeaker Systems knygoje radau ir nufotografavau pagrindinių magnetinių medžiagų grafikus, parodančius kokios tai skirtingos medžiagos. Deja, kuri jų geriausia atsakyti nėra paprasta.
Alnico, feritų ir neodymio magnetų įmagnetinimo kreivių pirmieji du kvadrantai.
Grafikuose matome kokia skirtinga magnetų koercetyvinė jėga ir kaip stipriausių neodymio magnetų savybės priklauso nuo temperatūros – pasiekus 250 ° šio tipo magnetai gali negrįžtamai pavirsti paprasto metalo gabaliukais.Magnetinių medžiagų parametrai priklauso nuo temperatūros. Garsiakalbių ritės dirba didelių srovių režime, todėl motorai labai įkaista. Gitarinių kolonėlių garsiakalbių ritės įkaista iki 200-300 °, bet tas pats arba dar blogiau žemiausius dažnius atkuriančiose buitinėse AS ir studijiniuose monitoriuose. Dėl ritės varžos padidėjimo sumažėja į garsiakalbį paduodama galia, atsiranda garso kompresavimas, bet dar pavojingesnis yra magnetinių medžiagų Kiuri taško pasikeitimas. Garsiakalbiuose su neodymio magnetais gali nutikti taip, kad garsiau paleidus įrašą garsiakalbis “išsijungs” negrįžtamai, nes bus pasiektas Kiuri taškas ir magnetas taps paprastu metalo gabaliuku. ?
Alnico darbo temperatūra siekia 500 °, feritų yra žemesnė, bet prasčiausia situacija su magnetais iš retųjų žemės elementų. Pastarieji pasižymi beveik idealiais magnetiniais parametrais, bet prastas temperatūrinis atsparumas stabdo panaudojimą aukštos klasės muzikos atkūrimo sistemose. Gera proga paminėti, kad rinkoje atsiranda unikalios konstrukcijos garsiakalbių su 2 ritėmis ir neodimio magnetais.
Paveikslėlyje diferencialinis JBL 2262HPL:
Viena didžiausių garsiakalbio iškraipymų atsiradimo priežasčių yra magnetinio lauko netiesiškumas. Sukurti stacianarų vienalytį magnetinį lauką paprasta, bet garsiakalbio ritėje atsiradus srovei laukas pakinta ir atsiranda iškraipymai. Rite tekant kintamai signalo srovei atsiranda kintamas magnetinis laukas, histerezė išsiderina, ritėje indukuojama kitokia negu signalas srovė ir garsiakalbis pradeda spinduliuoti iškreiptą garsą. Dėl atsiradusio kintamojo magnetinio lauko magnetiniame grandyne taip pat atsiranda sukūrinės (Fuko) srovės. Kadangi garsiakalbių magnetolaidžiai turi mažą varžą, aukštesniuose dažniuose sukūrinės srovės išauga. Buvo nustatyta, kad motoruose su ferito magnetais kintamojo magnetinio lauko sukuriami iškraipymai yra žymiai didesni negu su Alnico.
Kita svarbi iškraipymų dedamoji atsiranda dėl ritės induktyvumo pasikeitimo kai ritė pasislenka iš centrinės padėties. Induktyvumo moduliacija gali siekti 20 %, atsiranda žymūs akustinio signalo frontų pasikeitimai ritei esant viduje arba magnetinio lauko išorėje. Dėl to atsiranda ypatingai pavojingi intermoduliaciniai iškraipymai. Su šia problema kovojama didinant magneto centro dalies ilgį arba naudojant užtrumpintų vijų (Faradėjaus) žiedus. Garsiakalbių motoruose kyla dar kitokių iškraipymų, kurių dabar nelieskime.
Garsiakalbiuose Alnico V magnetai pradėti naudoti apie 1943 m. Daug prisidėjo tuo metu ten dirbęs J. B. Lansing. Vėliau savo vardu (JBL) įkurtoje firmoje šiam inžinieriui teko tobulinti garsiakalbių su feritais konstrukciją. Buvo nustatyta iš kur atsiranda iškraipymai ir surasti būdai juos sumažinti.
Paveikslėlyje įprastos konstrukcijos su Alnico V ir su ferito magnetais išmatuota garsiakalbių dažninė bei netiesiniai iškraipymai:
Magnetizmo pasaulis sunkiai aprėpiamas, todėl konkretaus atsakymo – kurie garsiakalbių magnetai geriausi nėra. Radijo siųstuvų magnetronų arba specialių linijinių variklių magnetų kaina nesvarbu, todėl Alnico būtų geriausia medžiaga. Garsiakalbių reikia daug, o lemiamą reikšmę kainoje turi brangiausias komponentas – magnetas. 1934-aisiais geležies su kobaltu magnetų jėga BH siekė 12,8 kJ/m³, o 1948 Alnico magnetinio lauko indukcijos ir magnetinio lauko stiprio sandauga padidinta iki 60 kJ/m³. Tokie Alcomax magnetai nebuvo brangūs, bet 1970 m. prasidėjo Zairo krizė ir kobalto kaina pašoko 20 kartų. Reikėjo vis daugiau garsiakalbių, todėl konstruktoriai dėmesį sutelkė į pigią medžiagą – feritus.
Bario feritų magnetų galia dvigubai mažesnė (30 kJ/m³), bet feritai palyginti pigūs. Feritų magnetinė indukcija tokia žema, kad reikalingas didelis magneto plotas. Magnetą teko iškelti už garsiakalbio ritės į išorę, atsirado parazitinė garsiakalbių magnetų sklaida, bet kartu tai buvo išsigelbėjimas. Dabar sukurta tiek magnetinių medžiagų, kad visokių Magnadur, Ceramag, Feroba į sunkvežimį nesutalpintume. ?Techniškai didžiausias galimybes suteikia elektromagnetai. Smagu, kai keičiant srovę pakinta elektromagneto parametrai ir išgirstame kitokį garsas. Surasime sakančių, kad garsas priklauso nuo elektromagneto maitinimo šaltinio lygintuvo, kad geriausia muzika iš gazotronų. Kitiems geriausia yra ritė iš sidabro arba suvyniota senoviniu laidu.
AS darbas gerai ištirtas, kiekvienam kolonėlių tipui žinomi optimalūs garsiakalbių parametrai, todėl elektromagnetų dinaminės ypatybės pakeisti motoro jėgą nėra svarbios. Kadangi žinomi optimalūs motoro parametrai, patogiau naudoti garsiakalbius su nuolatiniais magnetais.
1 pav. magnetinių medžiagų histerezės kilpa, o mums įdomiausias yra antrasis grafiko kvadrantas.
2 pav. parodo kokie skirtingi iš geležies lydinių išlietų, feritinių ir iš retųjų žemės elementų išpresuotų magnetų parametrai.Žymiai daugiau muzikos įrašų plokštelėse. Į plokštelę galima įrašyti labai plačią dažnių juostą, tačiau įrašų studijų paruoštose master-juostose dažninė būna iki 20 kHz. Iki 20 kHz sutelpa visa muzika, o ir sceninių mikrofonų dažninė pasibaigia žemiau 20 kHz. Plokštelių įrašymo RIAA standartas numato 20 Hz – 20 kHz dažnių juostą, o patefonų testavimo plokštelėse taip pat būna įrašyti 20 Hz – 20 kHz signalai. Mano patirtis sako, kad kokybiškai atkurinti iki 17-20 kHz GAS yra labai geras instrumentas įrašams klausyti ir nėra reikalo leisti pinigų garso pabloginimui. ☺
Renkantis patefonui galvutę verta pasidairyti į profesionalias galvutes, kur pamatysime gerą kokybės, parametrų ir ilgaamžiškumo balansą. Neturintiems aukštos klasės AS, neverta rinktis galvutę su kuo platesne dažnine, nes gali atsirasti IMD. Net jei plokštelėje nebuvo aukščiausių dažnių, subraižymai ir nešvarumai signalo spektrą paslinks į ultra-AD, be reikalo bus sužadinamos AD garsiakalbių intermoduliacijos ir garsas su “geresne” galvute gali būti prastesnis.Protingai pasirinkus galvutę, patefonas yra geras analoginis filtras IMD sumažinti ir nesvarbu, kad plokštelės seniai įrašomos iš skaitmeninių magnetofonų.
Ieškant atsakymų į klausimą – kodėl muzikos mylėtojai nemėgsta skaitmeninio garso, akcentuočiau didelę tikimybę rastis klausą erzinantiems intermoduliaciniams iškraipymams aukščiausiose muzikos oktavose. Jei garso signalas turi dažnius membranų lūžių zonoje, IMD neišvengiami ir garsas iš CD bus ne toks malonus, kaip naudojant patefoną ar magnetofoną su apribota dažnine. Ypatingai GAS su plačiajuosčiais, nes šie garsiakalbiai dirba 7-8 oktavų zonoje, turi labai lengvas ir gležnas membranas. Plačiajuosčiai su švilpukais geriau atkuria aukštesnius dažnius, tačiau tai bene didžiausią netiesiškumą turintys elektromechaniniai keitikliai. Klausant ramią kamerinę muziką ar lengvą džiazą plačiajuosčiai skamba gerai, bet sudėtingesnio spektro muzika arba pagarsinus, būtinai atsiranda IMD. Štai kodėl pirmajame temos poste (filmuke) reiklus muzikos mylėtojas nemėgsta skaitmeninio garso, jo fonotekoje daugiausia senieji džiazo ir klasikinės muzikos įrašai juostose. Maskvietis džiaugiasi AER plačiajuosčiais, bet uždėjus kažkokį crescendo, atsukus garsiau Deep Purple arba Slayer, kolonėlės garso nebesuvaldytų.
Garso sistemai su plačiajuosčiais labai svarbu parinkti tinkamą signalo šaltinį. Studijiniai magnetofonai yra tinkamiausias šaltinis, nes aukščiau 20 kHz dažninė staigiai krenta. Vinilo plokštelės ir lempiniai stiprintuvai taip pat yra „natūralūs“ AD filtrai, leidžiantis sumažinanti IMD. Signalo iš CD dažninė platesnė, didesnis dinaminis diapazonas ir mažesni iškraipymai, todėl šiam šaltiniui reikalingos itin aukštos kokybės kolonėlės. Sukūrus berilio ir deimanto membranas, breakup zona nukeliavo toli į ultra-garsą, bet jei naudojamas kažkoks hai-res įrenginys, vėl atsiranda pavojus girdimiems intermoduliacijoms rastis ir garsas gali būti prastesnis už CD arba LP.
Studijinių magnetofonų dažninė pasibaigia ties 20 kHz ir tai yra geras analoginis filtras kolonėlių intermoduliaciniams iškraipymams sumažinti:
Revox profesionalaus magnetofono dažninė.
Studijiniai juostiniai magnetofonai yra geras signalo šaltinis, bet gausios fonotekos iš juostų nesurinksi.
Studijinių 2 takelių magnetofonų parametrai maždaug tokie:
Ilgai tikėjau, kad The Beatles vėl kurs ir koncertuos. Vėliau supratau savo meilės aklumą ir susitaikiau su mintimi, kad nieko keisti nereikia.
Kelios smagios Bitlų nuotraukos vyresniosios kartos melomanams.
Polas M. lygina marškinius kai dar buvo nedidelė žvaigždutė.
Techninio komentaro pabaigai siūlau perskaityti kas apie intermoduliacinius iškraipymus parašyta aukščiau paminėtame vadovėlyje.
Subjektyvių ir objektyvių garso kokybės vertinimų skyriuje (271-310 psl.) pirmiausia apžvelgiama svarbiausia GAS dalis – garsiakalbiai. 9.2.4 skyrelyje nagrinėjami intermoduliaciniai iškraipymai, iš kur paėmiau pastraipą ir paryškinau kelis teiginius:
– IMD labai priklauso nuo signalo lygio, nuo muzikos spektro pločio, nuo signalo crest factor dydžio ir kitų parametrų;
– kuo signalas sudėtingesnis, tuo intermoduliacinius iškraipymus kuria daugiau signalo dedamųjų, viskas persipina taip, kad garsas būna prastesnis;
– klausant ramesnę muziką arba mažesnės sudėties orkestro įrašų, kolonėlių garsas gali būti geras, bet gali tapti nepakenčiamas orkestrui užgrojus aukščiausiais registrais (crescendo) arba klausant elektro gitarų.
P. Newell ir K. Holland knygoje Loudspeakers for music recording and reproduction yra elektrodinaminio garsiakalbio darbą atvaizduojantis paveikslėlis. Šį kartą tai ŽD garsiakalbio membrana, bet tie patys procesai vyksta plačiajuosčių ir kupolinių garsiakalbių membranose, tik aukštesniuose dažniuose.
Tam tikroje, palyginti siauroje dažnių juostoje membrana dirba kaip vientisas spinduliuotuvas vadinamame stūmoklio režime. Nuo tam tikro dažnio membranos darbo vientisumo nelieka ir prasideda rezonansai. Kylant dažniui membranų lūžių zona (break-up mode) tęsiasi, o iškraipymai vis didėja. Pateiktame pavyzdyje pirmasis membranos išilginis rezonansas nutinka 940 Hz dažnyje ir garso amplitudė pašoka. Pasiekus 1100 Hz rezonanso fazė pasikeičia ir amplitudė sminga žemyn. Prie 2150 Hz membranoje atsiranda skersiniai rezonansai ir “lūžinėjimai” bei atspindžiai membranoje tęsiasi, kol viskas susiplaka į garso košę. Dažniui didėjant, membranos spinduliavimo efektyvus plotas mažėja, kol pasiekia ritės diametro dydį. Prie dar aukštesnių dažnių ritės masė būna per didelė virpėti ir viskas užtyla.
Kolonėlių filtrais stengiamasi kuo geriau nufiltruoti žemųjų dažnių garsiakalbių membranų lūžių zoną, bet AD garsiakalbių darbas aukščiausiųjų dažnių zonoje neribojamas.Pagrindiniai IMD iškraipymų mažinimo būdai būtų:
– reikia naudoti AD garsiakalbius, kurių break-up modes prasideda aukščiau 20 kHz (berilis, deimantas). Arba naudoti mažesnio diametro AD garsiakalbius;
– naudoti garsiakalbius su didelio akustinio slopinimo membranomis (pvz. konusinius su popieriaus membranomis), atitinkamai parenkant signalo šaltinį ir stiprintuvą, kad būtų kuo mažiau sužadinama lūžių zona;
– apriboti aukščiausiųjų oktavų signalo spektrą. Pastarasis būdas universaliausias, todėl plačiai naudojamas profesionaliose GAS.Prieš pratęsiant stabtelkime prie techninių dalykų.
Nufotografavau J. Eargle vadovėlio Loudspeaker Handbook puslapį, kuriame parašyta apie AD garsiakalbių iškraipymus dėl breakup modes membranų lūžių aukščiausiose muzikos oktavose.
Vadovėlyje parodyta kupolinių aukštadažnių dažninė ir iškraipymai, bet analogiška, tik dar prastesnė situacija su plačiajuosčiais.
Iškraipymų grafikas rodo, kad reikėtų nufiltruoti aukštesnius kaip 6 kHz dažnius, bet tada kolonėlės skambėtų dusliai. Pasirenkamas kompromisas – AD moduliai paliekami dirbti be aukščiausias muzikos oktavas ribojančių filtrų, gamintojai deklaruoja plačią dažninę, o mažiau patyrę klausytojai džiaugiasi skaidriu garsu. Arba turi naudoti aparatūrą su siauresniu dažnių spektru, rinktis kokių įrašų klausyti.
