Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина - Сворень Рудольф Анатольевич (книги хорошего качества TXT) 📗
Основой такого громкоговорителя является штампованный металлический корпус, на котором закреплен постоянный магнит и диффузор. Диффузор штампуют из специальной массы, которая после высыхания несколько напоминает плотную бумагу. К вершине диффузора прикреплен бумажный цилиндр, который служит каркасом для так называемой звуковой катушки. Звуковая катушка обычно содержит 20–50 витков медного провода диаметром 0,1–0,5 мм, намотанных в один, а иногда и в два слоя. Начало и конец звуковой катушки подпаяны к небольшим медным заклепкам, укрепленным непосредственно на диффузоре. Для соединения с катушкой от заклепок сделаны отводы из гибкого многожильного провода.
Важной характеристикой динамического громкоговорителя является сопротивление его звуковой катушки для постоянного тока Rзв, которое у большинства громкоговорителей лежит в пределах от 2–3 ом до 10–15 ом (лист 127).
Однако при расчетах и измерениях в большинстве случаев учитывается не Rзв, а полное (с учетом индуктивности) сопротивление катушки для частоты 400 гц. Как правило, полное сопротивление всего лишь на 10–20 % превышает сопротивление катушки постоянному току. Поэтому в радиолюбительской практике при расчетах можно пользоваться величиной Rзв, которую легко определить с помощью обычного омметра.
Звуковая катушка помещается в сильное магнитное поле постоянного магнита. Нам уже известно, что если через катушку пропустить электрический ток, то она сама создаст магнитное поле, которое будет тем сильней, чем больше величина тока. От направления этого тока зависит расположение магнитных полюсов катушки. Так, например, при одном каком-нибудь направлении тока катушка притягивается к северному полюсу постоянного магнита, при обратном направлении тока катушка отталкивается от северного полюса магнита.
Если пропустить через звуковую катушку громкоговорителя переменный ток, то, взаимодействуя с постоянным магнитом, она будет двигаться то в одну, то в другую сторону, следуя за всеми изменениями тока. Совершенно очевидно, что вместе с катушкой будет двигаться и диффузор, увлекая за собой окружающий воздух. Движение диффузора создает колебания воздуха, которые по частоте и по силе будут соответствовать току в звуковой катушке.
Чем больше ток, протекающий по звуковой катушке, тем сильнее колеблется диффузор, тем громче создаваемый им звук. Однако беспредельно увеличивать ток в звуковой катушке нельзя: если превысить ток, допустимый для данного типа громкоговорителя, то громкоговоритель будет «перегружаться» и звук будет воспроизводиться с сильными искажениями. Очень большая перегрузка громкоговорителя может совсем вывести его из строя: может сгореть звуковая катушка, а при сильных «толчках» тока диффузор может повредиться.
Для каждого типа громкоговорителя существует максимальная электрическая мощность, которую можно подвести к звуковой катушке, не вызывая сильных искажений звука. Этой мощности, выраженной в ваттах, соответствует первая цифра в названии громкоговорителя.
Так, например, громкоговоритель 0,5ГД-5 имеет максимальную мощность 0,5 вт, 1ГД-9 — рассчитан на 1 вт, 5ГД-14 — на 5 вт, и т. д. Совершенно очевидно, что если громкоговоритель рассчитан на мощность 1 вт, то он будет работать без искажений и при меньшей мощности. Наиболее часто встречающиеся в наименовании громкоговорителя буквы «ГД» означают «громкоговоритель динамический», а последняя цифра указывает тип громкоговорителя (лист 127).
Однако не вся электрическая мощность, подводимая к громкоговорителю, расходуется на создание звуковых колебаний — часть ее теряется на нагревание проводов звуковой катушки, на механические потери в диффузоре и т. п. Для большинства типов громкоговорителей мощность звуковых колебаний в несколько десятков раз меньше, чем подводимая электрическая мощность.
Электрическая мощность, подводимая от усилителя к звуковой катушке громкоговорителя, — это и есть так называемая выходная мощность усилителя низкой частоты. Следует заметить, что первая цифра в названии громкоговорителя относится не к мощности звуковых колебаний, а именно к электрической мощности, которая от усилителя НЧ подводится к звуковой катушке.
При одной и той же выходной мощности преобразование электрической энергии в звуковые колебания происходит значительно эффективнее, когда громкоговоритель закреплен на акустическом экране — специальной доске из дерева или толстой фанеры, которую радиолюбители часто называют отражательной доской. Громкоговоритель, установленный на отражательной доске, работает не только громче, но и лучше воспроизводит все звуковые частоты, особенно низкие («басы»). Еще лучше и громче будет работать громкоговоритель, если его вместе с акустическим экраном («отражательной доской») установить в ящик.
Зная мощность Рзв, подводимую к громкоговорителю, и сопротивление его звуковой катушки Rзв, можно легко подсчитать ток в звуковой катушке Iзв и напряжение на ней Uзв (лист 128).
Вопрос о том, какой громкоговоритель применить в приемнике или усилителе и какую подвести к нему мощность, должен решаться в зависимости от требований, предъявляемых к данной установке. Так, например, головной телефон удовлетворительно работает при мощности менее 1 мвт (1 мвт = 0,001 вт).
Для карманного приемника с громкоговорителем можно ограничиться выходной мощностью 20–50 мвт. В небольшом помещении стационарный приемник звучит достаточно громко при выходной мощности 200 мет (0,2 вт). Простейшие промышленные приемники имеют выходную мощность 0,5–1 вт, а более дорогие — до 3–8 вт. В усилителях, предназначенных для озвучания больших помещений, например в установках звукового кино, выходная мощность может достигать нескольких сот ватт, а усилители низкой частоты на больших радиоузлах имеют мощность несколько киловатт (1 квт = 1000 вт).
Получение необходимой мощности — это лишь одно из требований к усилителю НЧ. Другое важнейшее требование можно коротко сформулировать так: усилитель должен работать без заметных искажений.
Вам, очевидно, приходилось слышать плохо налаженный приемник или усилитель, где воспроизводимая речь и особенно музыка сильно искажены: многие музыкальные инструменты звучат неестественно, а некоторые из них, например барабан, почти совсем не слышны. В таком усилителе периодически, особенно при больших уровнях громкости, вместе с музыкой слышатся неприятные хрипы и шорохи. Все эти искажения обычно возникают из-за плохой работы усилителя или повреждений в громкоговорителях. Правда, иногда сильные искажения могут возникать и на передающей стороне: в аппаратуре студий или на радиоперадатчиках.
Чаще всего нам приходится сталкиваться с двумя видами искажений: частотными и нелинейными.
Частотные искажения появляются тогда, когда усилитель по каким-нибудь причинам неодинаково усиливает или громкоговоритель неодинаково воспроизводит электрические колебания разных частот. Так, например, если перед микрофоном выступают два певца — бас и тенор, а усилитель НЧ приемника плохо усиливает низшие звуковые частоты, то в месте приема у слушателя создается впечатление, что певец-бас поет намного тише своего коллеги. Особенно заметны частотные искажения, когда воспроизводится музыка в исполнении оркестра.
В каждом усилителе имеются такие элементы, как трансформаторы, конденсаторы, катушки индуктивности, из-за которых и возникают частотные искажения. Это связано с тем, что сопротивление хL и хC, которое оказывают перечисленные элементы переменному току, зависит от частоты этого тока. Поэтому, когда сигнал проходит по тем цепям усилителя, где имеется индуктивность или емкость, может произойти ослабление низших частот, например из-за увеличения хC при уменьшении частоты, или высших частот, например из-за возрастания xL.
