Евгений Карпов, Александр Наиденко
В статье приведены результаты исследования разных типов емкостей, пригодных для применения в разделительных фильтрах акустических систем.
Измерены уровни искажений, вносимые ими в звуковой тракт, и приведены рекомендации по выбору типов конденсаторов.
Вместо предисловия
Проведение этих измерений совершенно не планировалось, и только случайное стечение обстоятельств инициировало эту работу:
Во-первых, нам в руки попала плата разделительных фильтров, выуженная из какой-то импортной акустической системы.
При ближайшем рассмотрении на плате обнаружилась фирменная эмблема довольно известного производителя, что заставило нас посмотреть на эту плату уже другими глазами. Несколько удивило то, что одна из катушек оказалась намотанной на незамкнутом ферромагнитном сердечнике. Сразу захотелось узнать, что же это за чудо-материал (по внешнему виду он похож на обыкновенный альсифер), кроме того, в фильтрах использовались неполярные электролитические конденсаторы. Это тоже вызвало повышенный интерес.
Во-вторых, в лаборатории временно находился усилитель Sony TA-N80ES, обладающий очень высокой линейностью и чудовищным запасом мощности. Это благоприятное сочетание параметров позволяло воспользоваться им как измерительным устройством, и испытать элементы фильтров в режимах работы, близких к реальным. Грех было не воспользоваться этой ситуацией, и мы соорудили испытательный стенд.
Подключение к стенду индуктивности с сердечником ничего, кроме разочарования, не вызвало. Чудо не состоялось, и появившаяся в спектре здоровенная третья гармоника подтвердила известную аксиому - все катушки должны быть воздушными. Подключение емкостей тоже не особенно обрадовало, поскольку вносимые ими искажения также были довольно значительными. Собственно говоря, по причине столь явного несоответствия между имиджем фирмы и полученным результатом измерений, производитель не называется. Возможно, это подделка, а если нет, то надеюсь, что они исправились - плата была довольно старой.
Для сравнения подключили несколько емкостей другого типа; различия в уровне вносимых искажения были столь значительными, что было решено обследовать все доступные для нас на данный момент типы емкостей, теоретически пригодных для использования в разделительных фильтрах, и опубликовать полученные результаты.
Методика испытаний
Наиболее часто в акустических системах используются разделительные фильтры первого и второго порядка (для двухполосной системы они показаны на рисунке 1 а и б, соответственно).
Эквивалентные схемы включения конденсатора для приведенных схем совершенно очевидны и показаны на рисунке 2. Так как нас интересовало не измерение уровня вносимых искажений для конкретного фильтра, а уровень искажений, вносимый различными типами емкостей, для проведения испытаний была выбрана схема 2а (схемы 26 и 2в нам понадобятся в дальнейшем). Она наиболее проста, и ток емкости непосредственно равен току нагрузки.
Для проведения измерений реактивное сопротивление головки было заменено на эквивалентное активное сопротивление. Это вполне допустимое упрощение, так как выше резонансной частоты головки (в рабочем диапазоне частот) можно принять сопротивление головки приблизительно равным его номинальному значению, а частоты среза фильтров, как правило, лежат существенно выше резонансных частот головок.