Трансформаторный аттенюатор для акустики

[Сергей Шабад]

При построении акустической системы (АС) инженеры сталкиваются с необходимостью выровнять чувствительность головок, работающих в разных полосах. Делается это стандартным путем с помощью резистивных делителей напряжения или потенциометров. В особых случаях HiEnd с помощью специальных потенциометров L-Pad. Когда речь идет не просто о HiEnd, а о бескомпромиссной по звучанию АС с точки зрения полной и точной передачи красоты звучания натуральных музыкальных инструментов и певческих голосов, их тембров и эмоционального содержания, то после инженерной разработки необходима тщательная субъективная (т.е. не инструментальная) экспертная оценка. В результате, резистивные делители и различные потенциометры безоговорочно уступают место трансформаторным регуляторам. Здесь разница в звучании столь же разительна в пользу трансформатора, как после замены резистора на трансформатор между каскадами или в регуляторе громкости.
Предлагаемый мною Трансформаторный аттенюатор для высокочастотной или среднечастотной полосы (от 500 Гц, 25 Вт) АС намотан на хорошо звучащем винтажном железе Телефункен. Трансформатор помещен в алюминиевый корпус, окрашенный порошковой краской в заводских условиях в черный цвет. Там же установлены входные и выходные 4 мм. разъемы под коннекторы "банан", лопатки или просто зачищенный провод. Регулировка осуществляется в пределах 10дБ с шагом 1 дБ: -9дБ -8дБ -7дБ -6дБ -5дБ -4дБ -3дБ -2дБ -1дБ 0дБ (нормальный уровень) +1дБ. Во вложении фото. Цена $500 за стереокомплект.

[Сергей Шабад]

Уже давно столкнулся с очень интересным эффектом от применения этого аттенюатора: он улучшает качество звучания высоких частот по сравнению с резистивным аттенюатором. Почему?

Мы все сторонники принципа наикратчайшего пути прохождения сигнала, т.е.:
1. Приоритет при разработке того или иного устройства должен быть отдан тому техническому решению, которое проще. Но все же и в этом принципе есть ограничения.
Например, при выборе порядка фильтров акустических систем, казалось бы, предпочтение должно быть отдано "нулевому" или отсутствующему фильтру перед фильтром даже первого порядка, не говоря уже о фильтрах более высоких порядков: просто берем и соединяем, например, три динамика, НЧ, СЧ и ВЧ параллельно и будет супер! В крайнем случае пустим твитер через конденсатор, т.е. ВЧ фильтр первого порядка.
Действительно, сравнивая такую конфигурацию на слух со сложнейшими фильтрами "профессиональных" производителей акустических систем мы обнаружим явное преимущество в звучании: появится свежесть, открытость, появится воздух и атмосфера и т.д. Можно ли еще улучшить звучание, ведь предел краткости прохождения сигнала достигнут!

[Сергей Шабад]

Оказывается, звучание можно не просто улучшить, а поднять его на совершенно новый уровень. Дело в том, что возведя принцип краткости пути сигнала в абсолют, мы пренебрегли двумя другими важнейшими принципами построения АС:
2. В каждой полосе частот многополосой АС, должна работать только одна катушка динамика своего канала. Между прочим, последнее сообщение Анатолия Марковича на нашем сайте перед его кончиной содержало именно этот принцип. Вот это сообщение, последний пост АМЛа >>>
Например, если вы проектируете трехполосую систему, имеющую басовый динамик, среднечастотный и высокочастотный, то наиболее правильно, с точки зрения следования двум указанным принципам (краткости пути сигнала и единственности катушки) следует поступить так: СЧ динамик подключить напрямую к усилителю, а на границах диапазона воспроизводимых им частот, на частотах естественного спада, на частотах, где уровень составит -3 дБ, "подпереть" его НЧ и ВЧ динамиками, причем подключить их через простейшие из возможных, фильтры. Почему не фильтры 1-го порядка, а простейшие из возможных? Потому, что здесь начинает играть роль третий принцип:
3. Катушки всех динамиков, для устранения резонансов, должны работать от источника с близким к нулевому сопротивлению на нулевой частоте.
И если НЧ динамик мы подключим через последовательную индуктивность (НЧ фильтр 1-го порядка), сопротивление которой на нулевой частоте близко к нулю, то здесь все в порядке со всеми тремя принципами. А вот с ВЧ динамиком нас ожидает неприятный сюрприз!
Дело в том, что ВЧ-фильтр 1-го порядка представляет собой включенную последовательно с динамиком емкость. А как хорошо известно, сопротивление конденсатора на нулевой частоте равно бесконечности. Это приводит к электрическому раздемпфированию подвижной системы и, как следствие, к механическим резонансам мембраны, что на слух проявляет себя как преувеличенно подчеркнутые сибилянты, приводит к резкости и неестественности звучания шумовых музыкальных инструментов (тарелки, мокасины, мараки, бубны, колокольчики и т.п.) и т.д.
И здесь нас может выручить только чудо...
И такое чудо свершилось! Дело в том, что на частотах выше 5-7 кГц, слух уже не отличает фильтр первого порядка от фильтров более высоких порядков, в частности 2-го. Именно фильтр 2-го порядка заканчивается параллельной ВЧ-динамику индуктивностью, т.е. "закорачивает" динамик на нулевой частоте.
И так исходя из следованиям трем вышеуказанным принципам и учитывая чудесное спасение, оказанное особенностями нашего слухового восприятия высоких частот, мы получили следующую конфигурацию трехполосой АС, причем бескомпромиссной: СЧ-динамик напрямую к усилителю, басовый динамик через индуктивность, твитер через ВЧ-фильтр второго порядка.
Мы получили наипростейший из возможных фильтр: середина 0-го порядка, бас 1-го порядка, ВЧ - 2-го порядка.
Я пишу это исходя как из теории, так и из практики: ничего лучшего по звучанию, чем такая конфигурация, не приходилось слышать ни АМЛу, ни мне!

[Сергей Шабад]

А теперь представим себе такую ситуацию: пусть вам удалось подобрать по диапазону и по чувствительности НЧ-динамик и СЧ-динамик, например 100дБ 18" басовик и 100дБ 10" среднечастотник. А вот ВЧ-динамик, твитер, оказался с чувствительностью, ну например 106дБ. С таким разбросом, когда твитер будет звучать в четыре раза громче, чем средние и басы мириться нельзя. Выход только один, спроектировать цепь затухания для твитера. А вот здесь уже имеется два варианта:
1. Стандартный подход - применить резистивный делитель, постоянный или переменный, т.е. аттенюатор L-pad.
2. Изысканный подход - применить трансформаторный аттенюатор.

Уже несколько лет я рассылаю эти трансформаторные аттенюаторы по разным странам мира и всегда получаю восторженные отзывы. В чем же дело? Может быть я обладаю особым, мирового уровня мастерством по изготовлению таких аттенюаторов? Или я их заряжаю особой ВЧ энергией, которой теперь наслаждаются меломаны в разных точках Земного шара? Конечно лестно так было бы думать, но на рынке существуют и другие варианты таких аттенюаторов, например от Fostex ($1000 за пару, на минуточку). И о них тоже прекрасные отзывы. В чем же дело? Почему применение трансформаторного аттенюатора улучшает звучание ВЧ динамика?
Оказывается дело не во мне, а в нулевом сопротивлении на нулевой частоте, которые создают эти трансформаторные аттенюаторы для твитера. Не только мы с вами исповедуем принцип наикратчайшего пути сигнала, но и многие меломаны по всему миру. И они, как и многие из нас применяют на ВЧ фильтр 1-го порядка. Но у нас есть наследие от Лихницкого, а у них - нет! И никто не обратил их внимание на то, что применение фильтра 1-го порядка приводит к раздемпфированию подвижной системы твитера.
А вот трансформаторный аттенюатор позволяет применить такой наипростейший фильтр 1-го порядка, с одной стороны и задемпфировать подвижную систему твитера - с другой, не говоря уже и об его основной задаче - выравнивание чувствительности с точностью до 1 дБ.

Вот собственно и весь секрет!
Ну может быть за исключением еще пары секретов, свойственных именно моему аттенюатору...

[apegad]

Можно сделать ещё проще - каждому динамику по усилителю.

[Сергей Шабад]

Сообщение от apegad

Можно сделать ещё проще - каждому динамику по усилителю.

В этом случае происходит несоблюдение принципа №1, выбор наиболее простого из возможных технического решения.

[apegad]

Наоборот - упрощение..
Избавляемся от посредников между усилителем и динамиком..

[Сергей Шабад]

Сообщение от apegad

Наоборот - упрощение..
Избавляемся от посредников между усилителем и динамиком..

Нужно просто посчитать количество деталей от входа усилительного устройства до динамиков в первом и во втором решении, и выбрать то решение в котором деталей меньше.

[apegad]

Сообщение от Сергей Шабад

Нужно просто посчитать количество деталей от входа усилительного устройства до динамиков в первом и во втором решении, и выбрать то решение в котором деталей меньше.

В варианте, когда у каждого динамика индивидуальный усилитель - количество деталей всегда будет одинаковым..

[Слава]

Сообщение от apegad

В варианте, когда у каждого динамика индивидуальный усилитель - количество деталей всегда будет одинаковым..

Ну разве шариков в состоянии видеть разницу?
Собака она и есть собака