Nivaga больше не Enygma – 2

[Марков Николай]

Заново проведённый анализ последовательного фильтра от Ниваги для 35АС-018 - к вашему вниманию во вложении.
(Старая статья с ошибкой суммирования полос тут NIVAGA больше не ENYGMA)

Полностью переделанная версия. Старая версия тут https://ldsound.info/nivaga-bolshe-ne-enygma/ . Родная схема 35АС-018_М-Nivaga имеет вид:

Особенности работы Мультисима в статье 35 AC-015 – анализ фильтров с применением Мультисима. Активные сопротивления катушек заданы как RL1 = 0,4 Ома, RL2 = 0,3 Ома, конденсаторов – RC1 = 0,1 Ома и RС2 = 0,3 Ома.

Схемы замещения:
НЧ - https://ldsound.club/threads/sxemy-zameschenija-dinamikov.475/post-15941 , помещён в ЗЯ, поднимающий его резонансную частоту до 45 Гц, отдача 86дБ/Вт.
СЧ - https://ldsound.club/threads/sxemy-zameschenija-dinamikov.475/post-16549 , в боксе, поднимающем его резонанс до 160 Гц, с большим количеством ваты внутри бокса, отдача 90дБ/Вт.
ВЧ – как в https://ldsound.info/25-as-121-romantic-filters-analysis-of-factory-filters-part-1/ , отдача 92дБ/Вт.
АЧХ полос фильтра по напряжению (не по звуковому давлению!):

​

ФНЧ дал крутизну спада в полосе задержания 10дБ/октаву, почти 2-й порядок. ФВЧ имеет крутизну 4дБ/октаву и почти не фильтрует. Полоса пропускания ФСЧ (150…10к по уровню -3дБ; 100…14к по -6дБ относительно полки) шире, чем может воспроизвести данный СЧ динамик в родном боксе. Соответственно, СЧ и ВЧ динамики будут перегружены составляющими с частотами, близкими к их резонансным, при мощности, как минимум на порядок меньше номинальной. Применение ПАС в окнах корзины СЧ динамика в данной схеме недостаточно эффективно: амплитуда колебаний диффузора, конечно, уменьшится, но разгрузки по мощности на НЧ не будет (всего -0,7 дБ).
ЧХ входного импеданса хорошая:

Просуммируем уровни полос по напряжению. В общем случае это неправильно, поскольку звуковое давление по фазе сильно не совпадает с приложенным к динамику напряжением. Но я сделаю это как раз для демонстрации возможной ошибки из-за подобного суммирования (и выводов на его основе). Отдачу ВЧ динамика я временно сделал равной нулю, чтобы он не мешал. Суммарная АЧХ фильтра по напряжению для обоих полярностей СЧ динамика:

Учитывая, что ниже 160 Гц отдача СЧ полосы резко падает, полоса совместной работы пары - 120…1000 Гц. ФЧХ напряжений на НЧ (красная кривая) и СЧ (фиолетовая) динамиках:

С точки зрения разницы фаз напряжений (70° в центре и 100° на краях) правильным следовало бы считать включение СЧ динамика плюсом вверх, к ВЧ звену, как на родной схеме. А по токам?
ФЧХ токов в НЧ (красная кривая) и СЧ (фиолетовая) динамиках:

75ГДН имеет на частоте 160 Гц электромеханический резонанс, а 20ГДС – механический. Поэтому выше 160 Гц ток в первом отстаёт по фазе от напряжения (появляется и растёт индуктивная составляющая импеданса), а во втором – опережает (появляется ёмкостная составляющая, модуль импеданса с ростом частоты до 400 Гц падает). Крое того, ЗЯ есть ФВЧ 2-го порядка, и необходимо учесть вносимый им сдвиг фазы звукового давления (+90° на частоте резонанса 160 Гц), приблизительно изображённый голубой кривой. (Влиянием положений акустических центров (АЦ) динамиков друг относительно друга пренебрегаю ввиду низкой частоты раздела.) В результате получаем разницу фаз по звуковому давлению 120° посередине стыка и до 160° по его краям, что требует изменения фазы СЧ динамика на противоположную! Ручное суммирование с правильным подключением СЧ динамика даёт следующее (красные точки):

Суммарная АЧХ - приблизительная, ограничена участком 80…1000 Гц и не учитывает личные неравномерности АЧХ динамиков, но даёт понятие об общем положении дел. Баффл-эффект от корпуса 35АС-018 также добавит 1,5…2дБ на участке 500…1000 Гц. Таки следует ожидать тембральный перекос до +3дБ на стыке, как прогнозировал Чалов Денис? АЧХ пиалообразных 20ГДС-ов имеет крутой срез выше 5 кГц (надеемся, что у конкретного 20ГДС-3 нет пика +6…9дБ перед срезом, как у 20ГДС-1, иначе вообще хана))), значит, в районе 6…10 кГц будем иметь провал глубиной 3 дБ.
С высокими частотами вообще интересная тема. При заявленных паспортных 92дБ/Вт и 16 Омах, отдачи 6ГДВ-7 без аттенюатора должно впритирку хватать для работы с 75ГДН-3-4, как это и имеет место в 35АС-018. Но в схеме видим аттенюатор на -3дБ. Зачем?

Общий вывод: для данного комплекта динамиков схема Nivaga не позволяет реализовать возможности СЧ и ВЧ динамиков и представляет скорее спортивный интерес. Фаза включения СЧ динамика - неправильная.
Достаточно наигравшись в симуляторе, пришёл к следующему:
1. Изменение в НЧ или ВЧ звене изменяет также АЧХ на СЧ.
2. Изменение в СЧ звене меняет всю АЧХ.
3. Изменения номиналов не способны устранить недостатки фильтра.
4. Изменение АЧХ при подборе номиналов плохо предсказуемо.
5. Не хватает элементов для управления формой АЧХ.
6. ФВЧ, собранный по принципу последовательного фильтра, недееспособен, если у ВЧ динамика высокая резонансная частота.
Сравнение с параллельным фильтром минимально возможных порядков под этот комплект динамиков:

ФНЧ – «полторашный», равен по крутизне первому порядку, ФСЧ – чисто первого порядка, в динамик СЧ обязательно установить ПАС в окна корзины (учтено в схеме), ФВЧ – второго порядка. АЧХ фильтра:

Проверка по фазам токов, с коррекцией фазы звукового давления на резонанс СЧ дина и на положение АЦ (совместная работа – 160…1600 Гц) даёт 120…160° разницы, или чёткое противофазное включение:

Входной импеданс в норме:

Но вернёмся к нашему барану и прибавим ему пару конденсаторов:

Вот что получилось:

Частоты раздела по звуковому давлению - около 600 Гц и 6 кГц, СЧ полоса сверху ограничена не фильтром, а свойствами СЧ динамика. Резонанс ВЧ головки подавлен на 12 дБ (относительно 20 кГц), а крутизна ската таки дотянула до 12дБ/октаву – на пределе допустимого с точки зрения амплитуды смещения подвижной системы при номинальной мощности АС. Резонансная частота СЧ динамика подавлена на 15дБ (относительно среднего уровня), крутизна ската - 6дБ/октаву, не ахти, но может быть. Замечание относительно низкой эффективности применения ПАС в окнах корзины СЧ динамика остаётся в силе.
Анализ фаз звуковых давлений, основанный на ФЧХ токов, в области совместной работы (160…1600 Гц) даёт разницу фаз 160…210°, красивая противофаза:

Импеданс приятный:

Всё же, несмотря на существенный прогресс, я не могу рекомендовать этот вариант для повторения. Последовательный фильтр не позволяет без симулятора и измерительной аппаратуры (а иногда - и с ней) подстроиться под особенности АЧХ динамиков, он страшно жёсткий в этом смысле.
Здесь https://ldsound.club/threads/s90e-polomat-vsjo.1172/post-91273 я получил ровную суммарную АЧХ на участке 200…2000 Гц с последовательным фильтром без дополнительного конденсатора в составе ФСЧ, потому что оба динамика имели небольшой провал от 400 до 800 Гц. Но оставить так в финале не решусь, перейду на параллельный фильтр…
Примечание: полярность ВЧ динамика относительно СЧ перепроверять на реальной АС!

 

[KSV]

Шедеврально и академично в лучшем смысле этого слова. Завидую.
Я втихаря радуюсь что подтверждаются мои практические опыты: последовательные фильтры хороши в теории, а на практике весьма непростые и рекомендовать их начинающим конструкторам - садизм.
При настройке фильтров ощущение того что руки связаны: одно тронул, плывёт и другое, измерить динамики с фильтрами по отдельности - сложно.
Поэтому я один раз попробовал и получил, как мне кажется, хороший результат, но делать ещё одну трёхполоску, не решаюсь. Двухполоску - возможно. Возможен и комбинированный вариант последовательного и параллельного фильтра.
Интересно было бы послушать и сравнить доработанный фильтр для 35АС-018.

 

[Святослав_]

Шедеврально и академично в лучшем смысле этого слова. Завидую.
Я втихаря радуюсь что подтверждаются мои практические опыты: последовательные фильтры хороши в теории, а на практике весьма непростые и рекомендовать их начинающим конструкторам - садизм.
При настройке фильтров ощущение того что руки связаны: одно тронул, плывёт и другое, измерить динамики с фильтрами по отдельности - сложно.
Поэтому я один раз попробовал и получил, как мне кажется, хороший результат, но делать ещё одну трёхполоску, не решаюсь. Двухполоску - возможно. Возможен и комбинированный вариант последовательного и параллельного фильтра.

Если есть привычка строить фильтры по электрическому напряжению, то процедура не сложнее настройки параллельного фильтра.
Сначала расчет, в качестве первого приближения, где фигурируют измерения конкретных динамиков, а потом настройка "в железе", на макете.
Окончательная проверка фильтра в сборе, размещенного на фанерной пластине.
В любом случае, учитываются конкретные свойства динамиков и пассивных элементов.

 

[Александр Бокарёв]

Не знаю, как надо правильно настраивать " последыши", пробовал всяко: и готовые измерил , собранные по Ниваге и сам пытался свести двушку на лучших динах , ужаснулся результату , плюнул , закрыл гнилую тему.
Еще ранее пытался подправить 4-полоски от Бен-Олафсена, у них СЧ-ВЧ по варианту последовательному собраны. Такая же идиотская лажа в результате. Выкинул их винегрет, спаял свои фильтры, получилось как надо.

 

[Святослав_]

Отдельную тему сделаю

Тема о последовательных фильтрах в АС?

Кстати, последовательный фильтр тоже удобно макетировать "блоками" отдельных полос, а потом сводить их вместе. Как и в случае с параллельным фильтром.

 

[Марков Николай]

Что я пока понял: последовательный фильтр можно делать на нижний раздел, иногда он просто выручает, но иногда никак не получается. На верхний раздел его можно пробовать только с шириком вместо ВЧ динамика,чтобы был многократный запас до частоты резонанса.

 

[Святослав_]

Последовательный фильтр любит LRC режекторные звенья.
Идеально, когда получается исключить отдельный элемент R, использовав вместо него сопротивление катушки постоянному току. И лишняя деталь уходит, и меди на катушку минимум.
Даже в параллельном фильтре режектор за полосой работы ВЧ звена фильтра хорошее подспорье, если резонанс ВЧ головки близко к частоте раздела. То же самое хорошо работает и с купольными СЧ головками.

 

[Александр Бокарёв]

Последовательный фильтр любит LRC режекторные звенья.
Идеально, когда получается исключить отдельный элемент R, использовав вместо него сопротивление катушки постоянному току. И лишняя деталь уходит, и меди на катушку минимум.
Даже в параллельном фильтре режектор за полосой работы ВЧ звена фильтра хорошее подспорье, если резонанс ВЧ головки близко к частоте раздела.

Не впервые слышал и сам догадываюсь, что правильная последовательная схема такой же персонаж, как сферический конь в вакууме. Или каша из топора. Все просто вначале. потом понеслась...

 

[Святослав_]

Просто в конце, когда взнузданный сферический конь в вакууме тянет повозку в виде корпуса АС с динамиками.

 

[Meshin]

Всё же, несмотря на существенный прогресс, я не могу рекомендовать этот вариант для повторения.

Николай, а не возникала у тебя мысль, что по сути "Ниваговский" (на самом деле какого-то француза из семидесятых), это параллельный на НЧ и ВЧ динамики, а СЧ включен между ними.
Если вывести в идеал отдельно НЧ воспроизведение и в идеал ВЧ звучание, а потом между ними воткнуть ШП? Он и отыграет то, что не могут (отстроены) НЧ/ВЧ.
Лично я вижу два параллельных - разделительных между которыми третий динамик. И ничего не могу с собой поделать. Хотя видел различные разрисовки прохождения сигнала.

 

[Марков Николай]

Николай, а не возникала у тебя мысль, что по сути "Ниваговский" (на самом деле какого-то француза из семидесятых), это параллельный на НЧ и ВЧ динамики, а СЧ включен между ними.

По виду - да, по смыслу - нет.

Если вывести в идеал отдельно НЧ воспроизведение и в идеал ВЧ звучание,

то останется вывести в идеал СЧ полосу и закрыть тему, иначе

потом между ними воткнуть ШП

и полностью испортить то, что было настроено.

Он и отыграет то, что не могут (отстроены) НЧ/ВЧ.

Как бы не так. Смотрим первую исходную схему Ниваги. ФНЧ для НЧ (грубо) состоит из 3 мГн и 130 мкФ, это было бы очень низко и коряво для параллельного ФНЧ для 75ГДН, но здесь ладно. Но ведь этот самый фильтр (грубо) является и ФВЧ для СЧ динамика 8 Ом, а что отфильтрует 130 мкФ (в параллель с 3,3 Ома НЧ динамика около его электромеханической резонансной частоты)? Да ничего вообще! Что и видно на второй по счёту картинке.
То же самое с верхним разделом. 2мкФ+220 мкГн - нормальный ФВЧ для пищалки, но вообще никакой ФНЧ для СЧ динамика! Вот и как тут поборешься???

Лично я вижу два параллельных - разделительных между которыми третий динамик. И ничего не могу с собой поделать.

Перестаньте смотреть, точно поможет! Проверял.
*****
Двухполосный последовательный фильтр ещё как-то смотрится и работает, ему ещё включают допрезистор между звеньями, а трёхполосный - никак.

 

[SemenS]

Когда-то прочитал статью о последовательных фильтрах, был очень впечатлён сказками о их чудесности, но реальность оказалась гораздо грустнее))
Для себя сделал вывод, что ВЧ динамик только отдельным фильтром, примерно как на картинке. А вот стыковку НЧ с СЧ можно получить вполне себе и хороший звук. Но опять же.. динамики для такого фильтра подойдут только с ровненькой АЧХ и чтоб без всяких там взбрыков.

 

[SemenS]

Добавлю не одну картинку, храню с давних времён, может кому-то пригодится. Не знаю чья эта лабораторка, но во всяком случае все очень наглядно. Начинаем с простого и по мере доводки фильтр превращается в монстра, в котором деталей становится ну ооочень много!

 

[Марков Николай]

Добавлю не одну картинку

Параллельный получился бы проще и с лучшим импедансом. Втулили горбатого к стене,а потом поровняли о чугунную батарею.