Динамики бывают разные

Здравствуйте! Все мы слушаем музыку, слушаем по-разному и в разных местах – в этом нам помогают звукоизлучатели: устройства возбуждающие механические колебания. О разных видах таких штук я сегодня Вам расскажу.

Самым популярным звукоизлучателем в мире является электродинамический громкоговоритель, или просто – “динамик”. Он встречается практически везде: в смартфонах, фотоаппаратах, телевизорах, автобусах, трамваях, наушниках, портативных колонках, детских игрушках и самолетах. Его конструкция проста и понятна: внутри постоянного магнита находится катушка, на которую подается напряжение звуковой частоты. Катушка жестко связана с диффузором  на подвесе. Диффузор таким образом возбуждает механические колебания в воздухе и мы слышим звук.

Такая конструкция исполнена как преимуществ, так и недостатков. К плюсам можно отнести:

• простоту
• надежность
• вариативность размеров и форм
• хорошую передачу низких частот

К минусам:

• большое количество искажений
• нелинейность АЧХ

Стоит также упомянуть такую штуку, как акустическое оформление: это, по сути, то, что окружает любой динамик, его корпус. От акустического оформления зависит то, как будет звучать электродинамический громкоговоритель и для каких целей он будет использоваться. От самого динамика звучание, конечно, зависит тоже, но от акустическое оформления точно не меньше.

Существуют разные виды акустического оформления динамиков, вот основные из них:

• Закрытое
• Фазоинвертор
• Закрытое с пассивным излучателем
• Рупор
• Акустический лабиринт

Кратко о каждом.

Закрытое – динамик закрепляется в середине (если он один) стенки полой коробки, деревянной или пластиковой обычно. В плюсы можно записать простоту конструкции и ее расчета. В минусы – низкий КПД (половина мощности остается внутри коробки).

Фазоинвертор – динамик закрепляется в середине (если он один) стенки полой коробки, деревянной или пластиковой обычно с той лишь разницей, что под или над ним, на той же стенке в коробке проделывается отверстие или даже ставится труба. Зачем же она нужна? Внутри этой трубы или отверстия находится некая (заранее рассчитанная) масса воздуха, которая, по сути, является вторым источником звука. То есть, колебания динамика возбуждают создают колебания не только снаружи коробки, но и внутри. Эти колебания и выходят из отверстия, усиливая тем самым мощность, излучаемую в мир. Труба же позволяет контролировать еще и усиливаемую частоту, компенсируя тем самым недостатки динамиков.

Закрытое с пассивным излучателем – похожа на фазоинвертор, но в качестве второго излучателя используется не просто воздух, а динамик без возможности самостоятельно себя двигать, то есть колебания в нем возбуждаются за счет основного активного диффузора. Таким образом, он усиливает необходимые частоты, которые зависят от его размеров, хода и массы. Вот популярная портативная колонка – пилюля как раз оснащена таким, он посередине.

Рупор – динамик, находясь в минимально объемном корпусе сразу перед диффузором, имеет расширяющийся  конический корпус, чаще всего конус состоит из нескольких элементов, но иногда бывает и цельный. Такие прекрасные АС делает британская фирма FergusonHill и у них за воспроизведение низких частот отвечает обычный “динамик” в закрытом оформлении а вот за СЧ и ВЧ – невероятный акриловый горн околочеловеческих размеров. В случае рупоров небольших размеров качество воспроизведения имеет второстепенный характер, так как рупор значительно увеличивает амплитуду сигнала громкость и качество от этого сильно страдает. Но вот что интересно, при значительном увеличении размера рупора и его правильной форме он способен не только усилить, но и улучшить качество звучания динамика. Теоретически, с помощью  рупора можно усиливать и низкие частоты, но тогда этот рупор понадобится поистине невероятных тихоокеанскорубежных размеров, так как длинна звуковой волны на гранично низкой для человека частоте в 20Гц составляет 16.5 метров. Рупор нам понадобится такой же).

Акустический лабиринт – этот вид оформления совмещает в себе элементы рупора и фазоинвертора. Внутри той же коробки находится труба, но уложенная в “змейку” для придания ей большей длинны, а в конце заканчивается рупором, вот так. Чаще всего применяется для огромных концертных сабвуферов.

Но тяга к прекрасному постоянно заставляет человека делать “harder better faster stronger”

Электростатические излучатели.

Мы, наверное, помним, как в школе учили, что такое конденсатор, так вот, в 1932 году этот “конденсатор” уже был способен воспроизводить звуки от 20Гц до 20Кгц, то есть весь звуковой диапазон слышимый человеком. Правда для достижения достаточной мощности и громкости на низких частотах эти штуки должны были быть достаточно крупные:

А имели они вот такую конструкцию:

Так вот они гармонично вписываются в интерьер):

Quad

Излучатель состоит из двух статоров, на которые подается переменное напряжение (музыкальный сигнал) и пленки, находящейся в зазоре между  статорами. На пленку подано высокое напряжение (от 1000 до 10 000 В). Статоры представляют из себя перфорированный металлический лист с прозрачностью около 50% и покрыты диэлектрическим составом (для защиты пользователя от влияния высокого напряжения и уменьшения возможности электрического пробоя между статором и пленкой).

При приложении напряжения к статорам (тоже кстати высокого), между ними возникает переменное электростатическое поле. Благодаря этому, пленка, заключенная между статорами и имеющая свой заряд, перемещается то к одному статору, то к другому. Так как статоры имеют перфорацию, воздух проходя сквозь них возбуждает звуковую волну.

Пленка сделана из лавсана и имеет толщину 5-12 мкм. Так японская фирма Stax использует в своих наушниках пленки толщиной 1-3 мкм. Пленка имеет электропроводящее покрытие. Оно может обладать как низким сопротивлением (напыляют металлы), так и высоким (используются композиты пластмасс с графитом). Последние дают меньше искажений.

Зато зимой тепло в таких)

В плюсы электростатам можно записать:

• очень ровную АЧХ
• простота конструкции излучателя
• низкие нелинейные искажения (благодаря малой массе мембраны и тому, что мембрана возбуждается по всей площади)
• ≈отсутствие фазовых искажений

Есть и минусы:

• очень низкая чувствительность
• необходим высоковольтный источник (читай потенциальная опасность)
• требуется высоковольтный усилитель (что дорого)
• количество НЧ напрямую зависит от площади излучателя
• высокая направленность в СЧ и ВЧ диапазоне
• это забавно, но электростаты притягивают к себе пыль в больших количествах

Martin Logan выпускает преимущественно диностатические колонки (НЧ-звено обычный динамик):

Если Вам интересна эта тема – есть еще про что писать!

На вопросы, с радостью, отвечу в комментариях.

Всем мир и спасибо за внимание!