Hi-Fi-теория. Электростатические излучатели

В одной из предыдущих публикации “Hi-Fi-теории” мы рассмотрели такой интересный вид звуковых излучателей, как коаксиальные динамики. Но несмотря на всю свою вешнюю экзотичность, они не являются чем-то принципиально отличным от классических динамических головок. Сегодня же мы поговорим о действительно ином подходе. Об электростатической акустике.

Как мы знаем из предыдущих публикаций, одной из важнейших проблем создания динамика с идеальной АЧХ является вопрос создания мембраны достаточно легкой и при этом стабильной, чтобы обеспечивать максимальную скорость контроллируемых колебаний. То есть способную за счет своей крайне малой массы и других физических характеристик воспроизводить максимально широкий диапазон частот единовременно и с минимальными искажениями.

Эксперименты с бумагой, легкими сплавами и композитными материалами позволили классическим динамикам существенно продвинуться на пути улучшения АЧХ. Но, как и у любой технологии, у динамической головки есть свой предел развития. Головой, выше которой не прыгнешь, в данном случае стала невозможность полного контроля за колебаниями мембраны при длинном ее ходе. А длинный ход сам по себе нужен для того, чтобы создать динамическую головку разумных линейных размеров. Ведь иначе нам бы приходилось довольствоваться динамиками размером со стену комнаты. Что, согласитесь, не является приятной перспективой. Таким образом, единственной возможностью компенсировать нехватку линейных размеров мембраны динамика – увеличить ее ход при воспроизведении музыки. Контролировать же мембрану в таком случае очень сложно, ведь в дело вступают встречные и обратные потоки воздуха и прочие элементы окружающей среды.

12

Что же делать? Одним из способов решения этой задачи стали электростатические излучатели. Их принцип прост и сложен одновременно. Как водится, все просто в теории. Принцип понятен любому, знакомому со школьным курсом физики.

Берем сверхлегкую и тонкую токопроводящую мембрану и подаем на нее ток высокого напряжения. С двух сторон по всей площади мембраны ограничиваем ее отстоящими от ее поверхности на сравнительно небольшие равные расстояния решетками-статорами. На них в свою очередь подаем звуковой сигнал, разделяя его на полярности между передним и задним статорами. В итоге получаем колеблющуюся с очень высокой скоростью легкую и контролируемую по всей площади мембрану-излучатель, способную удерживать коэффициент нелинейных искажений на рекордном уровне 0,05% даже для излучателей большой площади.

Es_spk

Казалось бы, все идеально. Решение найдено. Расходимся и выпускаем только электростатическую акустику, оставим классические динамики вымирать как динозавров. Но сложности, как всегда, никуда не делись. Первым и основным препятствием для прочного становления электростатических излучателей на рынке является высокая сложность и стоимость их изготовления. Высокотехнологичная мембрана. Два прецизионных статора большой площади. Очень высокие требования к усилителю. Фактически, электростатические АС могут хорошо звучать только (!) с усилителями с выходными трансформаторами. Никакие ухищрения в данном случае транзисторной технике не помогут. Трансформаторы понадобятся и ей. Что абсолютно точно приводит к многократному росту стоимости таких усилителей. Фактически, единственная компания, серийно производящая все свои усилители, включая транзисторные, только с трансформаторным “выхлопом” – это McIntosh. Та самая легендарная компания из США, чьи усилители бьют рекорды стоимости уже не один десяток лет. Что как бы намекает…

Таким образом имеем многократно превосходящие классические динамические головки по стоимости производства излучатели, требующие при этом еще и эталонный усилитель. Вы уже прониклись, не так ли? :) Но и это еще не всё. Против физики, как известно, не попрешь. И для воспроизведения низких частот и нижней части СЧ спектра необходима работа с большими объемами воздуха. Это аксиома. И против нее не попрешь тоже. Звуковое давление никак иначе не обеспечишь. Таким образом, для воспроизведения спектра 15-100 Гц нужна мембрана с огромными линейными размерами. Увы, против лома нет приема. И даже с учетом великолепного контроля за точностью воспроизведения такой мембраны производство излучателя с такими габаритами остается и сейчас затеей баснословно дорогой. И потому совершенно нерентабельной.

А электростатические АС с мембранами разумных размеров обладают приблизительно такой АЧХ:

Ml3fig2

Как видим, ни о каком басе и нижней середине говорить не приходится. Вместо них на кривой зияет провал. Что же делать в таком случае? Ответ на этот вопрос, простой до гениальности, нашла компания Martin Logan, став при этом фактическим монополистом на рынке таких АС. В чем же секрет?

Martin-Logan

А в том, что в акустике этой компании в паре с электростатическим СЧ-ВЧ-звеном трудится классический динамический излучатель, взяв на себя заботы об НЧ-диапазоне и том самом mid-басе. Решение простое и элегантное. АЧХ при этом становится вот такой:

martinlogan

Как видим, никакого провала на месте НЧ уже нет. Но параллельно с отличными звуковыми характеристиками мы неизбежно получаем все ту же высокую стоимость и требовательность к усилителю. К последней теперь добавилась еще и непременная поддержка подключения Bi- или даже Tri-Wiring. Ведь мы имеем дело еще и с сабвуферной частью в каждой АС.

neolith-red-black

Таким образом, стоимость полноразмерного аудиотракта, увенчанного электростатической акустикой, возрастает в геометрической прогрессии. Что же делать? Отказаться от электростатических излучателей вообще? Выход попыталась предложить компания STAX. Как всегда деятельные и высокотехнологичные, японцы монополизировали рынок электростатических наушников!

stax-logo

Условно небольшие размеры смогли хоть как-то снизить стоимость излучателей. Но лишь до определенных пределов. При этом в наследство от полноразмерных АС таким наушникам досталась требовательность к усилителю. И все же огромные по сравнению с классическими динамическими головками линейные размеры. Да и ценник, пусть и оптимизированный, но все же многократно превышающий аналогичный показатель любых других типов наушников, никуда не делся.

Что же мы имеем в сухом остатке?

Акустические системы и наушники, обеспечивающие бескомпромиссно достоверное звучание. Но не лишенные недостатков. И на текущем технологическом уровне все еще баснословно дорогие, а также диктующие свои правила игры другим компонентам системы.

1099906488

Остается лишь надеяться, что научный и технический прогресс в обозримом будущем позволят удешевить технологию и сделать ее менее “переборчивой”, обеспечив тем самым широкое распространение этому интересному и безусловно перспективному виду звуковых излучателей. До скорого!

 

 

Please wait...
Теги: , , , , , , , , , , , ,
0
21 Комментарий
Сначала Новые
Сначала Старые Популярные
guest

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Dryagin
Dryagin
3 лет назад

Помогите советом по выбору усилителя: есть комната 25 м2, пара Martin Logan ESL-X,; слушаю классику.

Please wait...
вячеслав
вячеслав
5 лет назад

непонятно почему в статье про электростаты размещена схема изодинамического излучателя

Please wait...
Земеля
Земеля
7 лет назад

Теперь ленточники вполне возможно сделать своими руками!
http://forum.cxem.net/index.php?/topic/78409-нетрадиционные-излучатели/

Please wait...
Nеmоv Sergei
Nеmоv Sergei
8 лет назад

Многа терминологии непонятной… Ближе к массам быть нада…

Please wait...
Мнем
Мнем
8 лет назад
Ответ  Nеmоv Sergei

Сергей, завидуйте автору молча, ваши каменты достали. Пишите свои КГ/АМ обзоры (если еще можете) и не отвлекайтесь.

Please wait...
Виктор Урушкин
Виктор Урушкин
8 лет назад
Ответ  Nеmоv Sergei

А что непонятного то?

Please wait...
Nеmоv Sergei
Nеmоv Sergei
8 лет назад

Да меня первый обзац уже в ступор поставил…
“коаксиальные динамики, несмотря на всю свою вешнюю экзотичность, не являются чем-то принципиально отличным от классических динамических головок”
В одном абзаце два технических термина… Могу предположить что по другому нельзя сформулировать. Но не зная значения самих терминов не понятно в чем экзоттчность и почему нет принципиальных отличий от обычных… Чото там…

Please wait...
Виктор Урушкин
Виктор Урушкин
8 лет назад
Ответ  Nеmоv Sergei

Ну так автор про коаксальные динамики то и писал в прошлой статейке.

Please wait...
Nеmоv Sergei
Nеmоv Sergei
8 лет назад

Ну а объяснить рисунок 1 слабо… Как к динамикам относится Закон Бойля… Из рисунка видно что когда давление растет объем газа изменяется не пропорционально изменению давления… Но… Как этот процесс создает предпосылки для гармонических искажений… И… Что такое гармонические искажения?.. Столько терминов которые мне ни о чем не говорят и осложняют воприятие…
Я не тупой мне не нужно объеснять что 2 пальца плюс 2 пальца будет 4 пальца… Но если есть законы физики малых чистиц или там теория струн которая может доказать что 2 плюс 2 это 5… Извените это я не пониманю… Мне надо объяснить…

Please wait...
Dekha
Dekha
7 лет назад
Ответ  Nеmоv Sergei

Ты бы еще со своими знаниями и претензиями на форум программистов полез!

Please wait...
ragnwald
ragnwald
8 лет назад
Ответ  Nеmоv Sergei

Электростаты большие и плоские. Динамики маленькие и круглые.
Электростаты звучат лучше, но они сильно дороже.
Электростатам нужен особый дорогой усилитель.
Чтобы сделать дешевле используют динамики-сабвуферы для низких частот.
Ещё есть электростатические наушники, но они тоже очень дорогие.

Please wait...
id268521461
id268521461
8 лет назад

Здравствуйте,Андрей!Могу ли я задать Вам вопрос немножко не по теме?)Вообщем,дело обстоит так.Являюсь обладателем Alcatel idol x+,который имеет на борту ess9018 и усилитель maxim 9720.Казалось бы-все отлично,но не тут-то было…Дело в том,что у него MediaTek 6592t.И нет обновлений старше китката.Что же мне делать?Как мне максимально приблизиться к качественному звучанию из моего монстрика?Спасибо.

Please wait...
Виктор Урушкин
Виктор Урушкин
8 лет назад

На самом деле не все так плохо, источник напряжения (трансформатор) обычно встраивается в сами АС (по этому их и требуется дополнительно запитывать от розетки). И их без проблем можно использовать с обычным усилителем. Да и с ценами не все так плохо. Какие-нибудь Статик-2м в СНГ можно купить за 25-50к рублей (350-850$). И за свои деньги, они будут значительно лучше и точнее играть чем большинство динамических аналогов за ту же цену=) Если конечно вы слушаете жанры, предполагающие малое количество НЧ или готовы потратится на активный сабвуфер. Так-же , из-за малой чувствительности, большинство электростатов, плохо играют на малой громкости. И еще стоит добавить, что электростаты, требовательны к объему и подготовленности помещений, так как в отличии от динамов, звук идет в обе стороны от излучателя. А так статья хорошая.

Please wait...
Виктор Урушкин
Виктор Урушкин
8 лет назад

Встроенные в АС трансформаторы зачастую удаляются опытными аудиофилами в пользу выходных трансов мощных усилителей.

Не слышал о таких, большинство аудиофилов самодельщиков, как раз таки в своих самодельных АС, трансформатор встраивают=) Ну и мы же говорим о сбалансированных решениях а не о Hi-END. И что-то мне сильно подсказывает, что даже при встроенным трансе искажение будет меньше, чем у диаминов.
Имеется ввиду, если у вас конура 4×4 метра, то особого смысла в статиках (разве что редчайших полочных) нет=)
И кстати, вы слушали benq trevolo?

Please wait...
Андрей Коваленко
Андрей Коваленко
8 лет назад

Хорошая статья, но задам вопрос немного не по теме: нашел тут инфу, что в моём смарте (Lenovo k3 note) есть выделенный аудиоусилитель класса D NXP TFA9897 и встроенный в процессор аудиочип Wolfson WM8281, что можете сказать о таком решении? Это хорошо или это какая-то маркетинговая уловка или что-то вроде того?

Please wait...
Андрей Коваленко
Андрей Коваленко
8 лет назад

Спасибо.

Please wait...
Наверх