konstruowanie zespolow glosnikowych

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99

amodzielne budowanie urzą−
dzeń

elektroakustycznych

może być umotywowane

dwojako − albo chęcią zaoszczędze−
nia (proste kalkulacje wskazują czę−
sto, że komplet elementów kosztu−
je mniej, niż gotowy, "firmowy" pro−
dukt, na nich oparty), albo dąże−
niem do stworzenia własnej, nie−
powtarzalnej konstrukcji. Oczywi−
ście obydwa powody mogą wystę−
pować równocześnie w różnych
proporcjach, zmieniających się też
z upływem czasu. Warto zwrócić
uwagę, że o ile najczęściej pierw−
szy bodzieć jest właśnie natury
ekonomicznej, to wkrótce po mniej
lub bardziej udanym debiucie świe−
żo upieczony konstruktor−hobbista
ma ochotę na powtórkę, i zbudo−
wanie kolejnego, doskonalszego
urządzenia. Apetyt rośnie w miarę
jedzenia, i wraz z nabywaniem do−
świadczenia coraz większe są am−
bicje. Samodzielne konstrukcje
przestają być tanie, ale sięgają
swoimi możliwościami pułapu naj−
wyższej klasy urządzeń renomowa−
nych marek. Takie przykłady pobu−
dzają wyobraźnię początkujących,
którzy jednak nie zawsze zdają so−
bie sprawę, że do osiągnięcia
szczytów potrzebne są lata prób
i uzyskana tą drogą niebagatelna
wiedza, a nie tylko "chęć szczera".
Dużą popularnością cieszy się sa−
modzielne budowanie wzmacnia−

czy, ale chyba jeszcze większą kon−
struowanie zespołów głośniko−
wych. Dlaczego? Zespoły głośniko−
we inspirują już swoim wyglądem,
który w dużym stopniu i natych−
miast odzwierciedla założenia kon−
strukcyjne; kolumna głośnikowa to
coś innego, niż zamknięty w czar−
nym pudełku obudowy układ elek−
troniczny; głośnik fascynuje swoim
życiem − on "gra", posiadając umie−
jętność przetworzenia energii elek−
trycznej na akustyczną; wreszcie
wydaje się, że zbudowanie zespołu
głośnikowego jest znacznie łatwiej−
sze, niż np. wzmacniacza.
Rzeczywiście, schemat zwrotnicy
elektrycznej zespołu głośnikowe−
go może być bardzo prosty; do te−
go dwa − trzy głośniki, obudowa,
kilka dodatków, i wydaje się, że
wszystko gotowe...
Zanim postraszymy potencjal−
nych zainteresowanych znacznie
większą faktyczną złożonością
problemu budowania zespołów
głośnikowych,

wprowadźmy

ważny podział.
Zupełnie czym innym jest składa−
nie zespołu głośnikowego z tzw.
"kitu", czyli dokonanie montażu na
podstawie dostarczonych wraz
z głośnikami dokładnych projek−
tów, nawet jeśli trzeba samodziel−
nie zmontować układ elektryczny
i złożyć obudowę, czym innym
jest prawdziwe konstruowanie,

czyli opracowanie całego zespołu
głośnikowego "od podstaw" − za−
projektowanie obudowy, oblicze−
nie zwrotnicy. Najpierw kilka słów
o "kitach".
Najkompletniejsze z nich zawierają
dosłownie wszystko, oprócz cyny
do lutowania. Otrzymujemy więc
głośniki, obudowę, złożoną zwrot−
nicę, wytłumienie, nawet wkręty.
Najbardziej ograniczona oferta
sprowadza się do samych głośni−
ków i projektu; zaopatrzenie we
wszystkie części i zbudowanie
skrzynki jest zadaniem konstrukto−
ra. Są też propozycje pośrednie −
np. głośniki i zwrotnica, ale bez

(jeśli potrafisz).

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99

obudów, albo opcjonalne − z obu−
dowami lub bez.
Złożenie takiego czy innego "kitu"
nie wymaga praktycznie żadnej
wiedzy elektrotechnicznej, a jedy−
nie umiejętności lutowania. Naj−
większym problemem może być
tutaj zbudowanie skrzynki, jeśli ta
ma spełniać wysokie wymagania
estetyczne. Najczęściej też nie mo−
żemy posłuchać, jak interesujący
nas zestaw brzmi, zanim go sami
nie kupimy i nie zmontujemy. Jeśli
nie mamy żadnych umiejętności
w tym zakresie, nie będziemy
w stanie dokonać jakichkolwiek
modyfikacji. Zaletą zestawów do
samodzielnego montażu jest jed−
nak najczęściej wyraźna oszczęd−
ność, w stosunku do podobnej kla−
sy gotowych zespołów głośniko−
wych. Wynika ona z kilku przyczyn.
Wcale nie najważniejszą jest koszt
montażu, który musimy przepro−
wadzić samodzielnie. Firmowe, za−
chodnie zespoły głośnikowe, tak
jak inne urządzenia Hi−Fi, sprzeda−
wane są poprzez dystrybutorów
i detalistów, pozostawiających so−
bie duże marże handlowe. Takie są
prawa rynku, i nie ma sensu ich tu−
taj rozstrząsać, należy tylko przyjąć
je do wiadomości. Jako wytłuma−
czenie należy tylko podać wysokie
koszty prowadzenia sklepów, akcji
reklamowych, itp. Natomiast "kity"
rozprowadzane są najczęściej
przez małe firmy, nie prowadzące
punktów sprzedaży, a jedynie
sprzedaż wysyłkową. Pozwala to
na duże oszczędności, choć nie da−
je wspomnianego na początku
komfortu posłuchania przed zaku−
pem. Powinniśmy więc na temat
tak sprzedawanych "kitów" dowie−
dzieć się jak najwięcej, starać się

poznać opinie zna−
jomych, itp. Może−
my jednak w ten
sposób "trafić" na−
prawdę dużą oka−
zję. Innym źródłem
oszczędności może
być obudowa. Jeśli
kupujemy

same

głośniki, musimy ją
oczywiście zrobić
sami, ale jeśli ma−
my ku temu dobre
możliwości, czas
i ochotę, aby tro−
chę pomajsterko−
wać, możemy dodatkowo wziąć
pod uwagę, że w cenie wysokiej
jakości importowanych zespołów
głośnikowych obudowa pochłania
kwoty bardzo poważne, zarówno
ze względu na koszt jej wykonania,
jak i transportu. Oczywiście wyso−
kiej jakości firmowe zespoły głośni−
kowe nie mają swoich dokładnych
odpowiedników w ofercie "kitów",
ale powyższa reguła jest silną mo−
tywacją do tworzenia własnych,
ambitnych konstrukcji. Przejdźmy
więc do samodzielnego konstruo−
wania.
Można zacząć od górnolotnych ha−
seł, że tworzenie zespołów głośni−
kowych to piękna pasja, połączenie
techniki ze sztuką, itp itd. Ale mo−
że warto podejść do tego od innej,
bardziej praktycznej strony.

azzó

ów

a 1

1. Jeżeli jedynym po−

wodem, dla którego chcesz po raz
pierwszy i jednorazowo samodziel−
nie skonstruować zespół głośniko−
wy, jest chęć zaoszczędzenia, jako
że widzisz wielką różnicę między
ceną wysokiej jakości zespołów
głośnikowych, a ceną kompletu
wysokiej jakości głośników, po−

ważnie się za−
stanów. Jedy−
nym powodem,
dla

którego

można by Ci
doradzać podję−
cie tego wy−
zwania,

jest

nadzieja, że mi−
mowolnie sta−
niesz się hobbi−
stą i na pierw−
szej

własnej

konstrukcji, nie−
uchronnie nieu−
danej, nie po−
p r z e s t a n i e s z .

Kilka podstawowych wzorów ani
kilka podpowiedzi bardziej do−
świadczonych kolegów nie zapro−
wadzi cię do celu. Wysokiej jakości
zespół głośnikowy to wysokiej ja−
kości głośniki, ale po mistrzowsku
zastosowane. Jeśli zdobędziesz
głośniki, które stosowane są w ko−
lumnach np. za 10000zł, i niewła−
ściwie ich użyjesz, uzyskasz rezul−
tat porównywalny do jakości ko−
lumn za 1000zł.
W

azzó

ów

a 2

2. Nie powierzaj zada−

nia skonstruowania zespołów gło−
śnikowych przypadkowym "fa−
chowcom", bądź sceptyczny na−
wet wobec wierzących w swoje si−
ły znajomych. Jeśli ktokolwiek
obiecuje Ci, że na podstawie para−
metrów głośników "obliczy" warto−
ści wszystkich elementów zwrot−
nicy, i bez budowania prototypu
otrzymasz wszelkie dane, ten ktoś
nie zna się na rzeczy. Konstruowa−
nie zespołu głośnikowego to
żmudny proces sprzęgniętych ze
sobą: obliczania, pomiarów i odsłu−
chów. Nie można dobrze zrobić ze−
społów głosnikowych nie wykonu−
jąc podstawowych pomiarów i nie
prowadząc prób odsłuchowych.
Metoda prób i błędów jest tutaj
w pełnym rozkwicie. Niektórzy naj−
lepsi konstruktorzy światowi mie−
siącami dostrajają swoje konstruk−
cje, natomiast świeżo upieczonym
adeptom udaje się to podobno
w ciągu jedego dnia... Jeżeli jaki−
kolwiek fachowiec wykonałby po−
wierzoną pracę rzetelnie, a więc
poświęcił na nią dużo czasu, mu−
siałby zażądać takiego wynagro−
dzenia, przy którym całe przedsię−
wzięcie od strony ekonomicznej
straciłoby sens. Ponadto, popraw−
nych rozwiązań może być wiele,
ale będą się one różnić (brzmie−

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99

niem). Jeśli nawet ktoś wykona
swoją pracę rzetelnie, to jej wynik
wcale nie musi Ciebie satysfakcjo−
nować, możesz stwierdzić, że
oczekiwałeś czegoś innego. Albo
robisz sam, albo zaintersuj się do−
brym "kitem", albo idź kup "gotowe"
do sklepu.
Jeżeli te dwie wskazówki jeszcze
Cię nie zniechęciły...
Mam, obok wymienionych na po−
czątku, jeszcze jedną zachętę do
opanownia sztuki samodzielnego
konstruowania. Dla najbardziej do−
świadczonych brzmienie konstruo−
wanego zespołu głośnikowego sta−
je się jak plastyczna materia, którą
można świadomie kształtować.
Dzięki temu konstruktor osiąga ta−
kie brzmienie, jakie mu osobiście
najbardziej odpowiada. Ponadto
może dopasowywać je do brzmie−
nia innych urządzeń systemu au−
dio, uwzględniać akustykę własne−
go pomieszczenia odsłuchowego.
Teoria. Najpraktyczniejszą rzeczą
jest dobra teoria. W tym przypadku
teoria jest bardzo obszerna i wielo−
warstwowa. Obszerna, co ozna−
cza, że dotyka różnych dziedzin fi−
zyki − elektryczności, magnetyzmu,
akustyki, mechaniki. Pisząc "wielo−
warstwowa" mam natomiast na
myśli, że występuje wiele pozio−
mów wtajemniczenia. Dzięki temu
nie ma niczego prostszego pod
słońcem od skonstruowania prymi−
tywnego zespołu głośnikowego,
i nie ma niczego trudniejszego od
skonstruowania kolumny bardzo
wysokiej klasy. Z tym wiąże się
z jednej strony możliwość rozwoju,
któremu od początku towarzyszyć
mogą zrealizowane projekty, co
jest bardzo zachęcające i inspirują−
ce, ale z drugiej strony niebezpie−
czeństwo zatrzymania się na pew−
nym etapie, w fałszywej wierze, że
skoro udało się zbudować cokol−
wiek grającego, to teraz pozostaje
tylko poszukiwanie lepszych prze−
tworników i stosowanie ich we−
dług poznanych na początku reguł.
Dodatkowe zagrożenie wynika
z tego, że podstawowe wzory,
które pozwalają nawet zupełnym
laikom obliczyć zwrotnicę i zbudo−
wać pierwszą kolumnę, na wy−
ższych etapach wtajemniczenia
stają się bezużyteczne, a nawet
niebezpieczne, jeśli wciąż wierzy
się, że mogą dalej służyć.

Należałoby spodziewać się, że za−
równo podstawową wiedzę, jak
i dogłębniejszą teorię można czer−
pać z wielu książek. Niestety,
w polskojęzycznej literaturze nie
ma dzisiaj żadnego wartościowego
opracowania, odpowiadającego ak−
tualnemu poziomowi techniki gło−
śnikowej. Napisana w roku 1976,
przez Aleksandra Witorta, książka
"Głośniki i zespoły głośnikowe" jest
do dzisiaj najobszerniejszym pol−
skim opracowaniem na ten temat,
stanowi obowiązkowy kanon − bo
nie zastąpiony przez nic nowszego
− w samokształceniu hobbistów.
W książce Witorta jest wiele wie−
dzy teoretycznej, sporo pożytecz−
nych rad praktycznych, jednak sta−
nowi to tylko wierzchołek góry lo−
dowej, czyli wiedzy, którą trzeba
dzisiaj posiąść, aby uważać się za
fachowca w tej dziedzinie. W ciągu
minionych 20 lat obraz techniki gło−
śnikowej bardzo się zmienił, zarów−
no w sferze jakości samych prze−
tworników, jak i sposobów ich sto−
sowania. Kilka wzorów zostało za−
stąpionych bardzo rozległymi teo−
riami, dotyczącymi działania filtrów
i obudów, wreszcie wprzęgnięto
do projektowania komputery...
Oto kolejne niebezpieczeństwo −
programy symulacyjne. Nie są one
niestety (jak na razie)
dość doskonałe, aby
móc polegać tylko na
nich, jak próbują nie−
którzy. Działają one
w oparciu o znacznie
szerszy zestaw para−
metrów (charaktery−
styk), niż proste wzo−
ry, rzeczywiście uła−
twiając proces projek−
towania i pozwalając
zaoszczędzić czas na
pewnym jego etapie.
Jednak nawet najszerszy ze−
staw parametrów nie pokazuje
wszystkich właściwości prze−
tworników i możliwych zależno−
ści. Konieczne jest równocze−
sne posługiwanie się dobrze
wytrenowanym uchem. Z du−
giej strony nie wszystko da się
zrobić "na ucho", jak chcieliby in−
ni, będący na bakier z techniką.
W konstruowaniu zespołów
głośnikowych trzeba połączyć
wiele umiejętności. Na koniec
tego długiego wstępu można

jednak pocieszyć, że choć najgłęb−
sza teoria głośników korzysta z ele−
mentów matematyki wyższej, to
do zastosowań praktycznych nie
jest potrzebny rachunek całkowy
i różniczkowy. W naszych wykła−
dach będziemy pomijać wszelkie
wzory, nie mające zastosowania
w praktycznych obliczeniach wątki
czysto teoretyczne, bez których
można się obejść nawet na wyso−
kim poziomie wtajemniczenia
w konstruowaniu (np. schemat za−
stępczy głośnika − akademicki fun−
dament teorii, potrzebny przy kon−
struowaniu głośnika, już niepo−
trzebny przy konstruowaniu zespo−
łu głośnikowego), i inne.
Cykl artykułów poświęconych sa−
modzielnemu budowaniu zespo−
łów głośnikowych dedykujemy
przede wszystkim Czytelnikom za−
interesowanym zdobyciem umie−
jętności rzeczywistego konstruo−
wania, a nie tylko składania na pod−
stawie dostarczonych projektów.
Obok głównego artykułu będziemy
jednak zamieszczać co drugi mie−
siąc jeden gotowy projekt zespołu
głośnikowego, nie związany ściśle
z tematem "wykładu", przeznaczo−
ny dla niecierpliwych, którzy pra−
gną jak najszybciej "coś zrobić".
Jednocześnie projekty te z czasem

staną się dobrą ilustra−

cją dla prezentowanej
teorii.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99

Budowa, zasada działania i niektóre podstawowe parametry

głośnika dynamicznego

a początku naszych rozważań
wprowadźmy jedno użyteczne
rozróżnienie − pod pojęciem gło−

śnik będzie zawsze występował pojedyn−
czy głośnik, natomiast kompletne urzą−
dzenie (głośniki ze zwrotnicą w obudowie)
będzie nazywane zespołem głośnikowym.
Załóżmy też, że układ głośnikowy to hipo−
tetyczny komplet głośników do zespołu
głośnikowego (gdy nieistotne są kwestie
obudowy).
Najpopularniejszym rodzajem głośnika
jest głośnik dynamiczny. Spotykany jest
on w zdecydowanej większości zespołów
głośnikowych, i w zasadzie jako jedyny ro−
dzaj głośnika jest brany pod uwagę przez
hobbistów. Nie będziemy więc tracić miej−
sca na przedstawianie niepraktycznych
ciekawostek pod postaciami innych rodza−
jów głośników, ale od razu przejdziemy do
omówienia głośnika dynamicznego, który
będzie nam towarzyszył aż do końca cyklu
wykładów.
Zadaniem każdego rodzaju głośnika jest
zamiana energii elektrycznej, dostarczonej
ze wzmacniacza, na energię akustystycz−

ną − falę dźwiękową, która będzie cieszyć
nasze uszy. Głośnik dynamiczny dokonuje
tej zamiany wykorzystując zjawisko po−
wstawania siły poruszającej cewką, przez
którą płynie zmienny prąd elektryczny, gdy
ta znajduje się w stałym polu magnetycz−
nym (stąd też głośnik dynamiczny nazy−
wany jest również magnetoelektrycz−
nym). Ruch cewki odzwierciedla zmiany
przyłożonego do niej napięcia. Do cewki
przymocowana jest membrana, która po−
ruszając się wraz z cewką powoduje zabu−
rzenie powietrza, a w ślad za tym powsta−
nie fali akustycznej.
Sprawność energetyczna typowych gło−
śników dynamicznych jest bardzo mała,
wynosi najwyżej kilka procent, często po−
niżej procenta. Oznacza to, że np.
100W doprowadzonej mocy elektrycznej
zamienia się np. na 1W mocy akustycznej
− reszta zamienia się w ciepło. Jest to in−
formacja ważna o tyle, że wyjaśniająca, iż
głośnik o

mocy znamionowej np.

100W może przyjąć 100W mocy elek−
trycznej. Odda znacznie mniej watów mo−
cy akustycznej, ale nie przyjęło się wyra−
żać jej w watach. Zamiast tego otrzymuje−
my parametr efektywności, która jest wła−
śnie miarą sprawności. Efektywność to ci−
śnienie akustyczne, jakie otrzymamy
w odległości 1m od głośnika (lub zespołu
głośnikowego) przy dostarczeniu 1W lub
2.83V. Dostarcznie jednego 1W pozwala
określić efektywność mocową, dostarcz−
nie 2.83V efektywność napięciową. Dla
głośnika o impedancji 8 omów przyłożenie
2.83V oznacza dostarczenie 1W, więc
efektywność mocowa i napięciowa są
w tym przypadku równe. Inaczej dla gło−
śnika 4−omowego, gdzie 2.83V oznacza
dostarczenie 2W. Dlatego efektywność
napięciowa głośników 4−omowych jest
dwa razy wyższa od ich efektywności mo−
cowej. Efektywność wyrażana jest w de−
cybelach (dB), które są miarą skali logaryt−
micznej. W tym przypadku oznacza to, że
3dB określają różnicę dwukrotną, 6dB
czterokrotną, 12dB ośmiokrotną, itd.,
a np. 10dB różnicę dziesięciokrotną. Np.
głośnik 90−decybelowy ma efektywność
dwukrotnie wyższą od 87−decybelowego.
Inaczej mówiąc, ten pierwszy wytworzy
dwa razy wyższe ciśnienie akustyczne
przy takiej samej dostarczonej mocy elek−
trycznej.
Efektywność jest bardzo ważnym para−
metrem, decydującym w takim samym
stopniu o możliwych do osiągnięcia natę−
żeniach dźwięku, co moc znamionowa.

Można powiedzieć, że maksymalne natę−
żenie dźwięku, jakie głośnik może wytwo−
rzyć, jest iloczynem mocy i efektywności.
Parametr efektywności, podobnie jak moc
znamionowa, nie powinien być jednak ko−
jarzony wprost z jakością głośnika. Jest
wiele wyśmienitych głośników, które ma−
ją niskie efektywności, a doskonałe inne
parametry. Gdybyśmy przyjrzeli się bliżej
konstrukcji i parametrom głośnika i całego
zespołu głośnikowego, dojrzelibyśmy cie−
kawe zależności − aby uzyskać szerokie
pasmo przenoszenia albo wysoką moc,
trzeba się zgodzić na kompromis w efek−
tywności, i na odwrót.
Cewka drgająca głośnika ma określoną re−
zystancję (Re) i indukcyjność (Le). Charak−
terystyka impedancji rośnie od wartości
niewiele większej od wartości rezystancji
cewki drgającej dla najniższych częstotli−
wości, do wartości znacznie wyższej przy
częstotliwościach wysokich. Jednocze−
śnie, wskutek zjawiska rezonansu układu
drgającego, który występuje we wszyst−
kich głośnikach dynamicznych, na charak−
terystyce impedacji głośnika pojawia się
jedno wyraźne maksimum. Minimum
wartości impedancji, leżące na skali czę−
stotliwości bezpośrednio powyżej tego
maksimum, służy do wyznaczania impe−
dancji znamionowej. Wartość impedancji
znamionowej standaryzuje się najczęściej
do wartości 8 lub 4 omów, rzadziej do 6
omów, tak aby we wspomnianym mini−
mum wartość impedancji nie była niższa
o więcej niż 25% od zadeklarowanej im−
pedancji znamionowej. Np. jeśli w mini−
mum impedancja ma wartość 6,5 oma, to
producent ma prawo określić głośnik jako
znamionowo 8−omowy. Jednocześnie sa−
ma rezystancja cewki ma wartość jeszcze
niższą. W głośnikach znamionowo 8−omo−
wych rezystancja cewki drgającej wynosi
zwykle 5 − 5,5 oma, w głośnikach znamio−
nowo 4−omowych około 3 omów.
Impedancja znamionowa nie ma żadnego
związku z jakością głośnika. Do niektórych
projektów lepiej pasują głośniki 8−omowe,
do innych 4−omowe (jest to związane
z charakterystykami współpracującego
wzmacniacza).
Moc znamionowa to moc elektryczna, ja−
ką można dostarczyć do głośnika w spo−
sób ciągły. Nowoczesna norma IEC 268−5
mówi o próbie 100 godzin. W tym czasie
dostarcza się do głośnika sygnał − szum,
którego widmo częstotliwościowe odpo−
wiada ustalonemu przez normę widmu
przeciętnego sygnału muzycznego. Więk−

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/99

szość energii w takim sygnale (i w muzy−
ce) kumuluje się na przełomie niskich
i średnich częstotliwości, w okolicach
200Hz, i spada nieco w kierunku najniż−
szych, a wyraźnie w kierunku wyższych
częstotliwości. Jednocześnie głośniki
przeznaczone do pracy nie w całym pa−
smie, ale w jego wybranych zakresach
(średniotonowe, wysokotonowe), próbo−
wane są odpowiednim dla nich fragmen−
tem podstawowego sygnału testującego
(głośniki podłączone są przez odpowie−
dnie filtry).
Jednym z najważniejszych parametrów
głośnika jest jego charakterystyka przeno−
szenia. Wymaga ona jednak znacznie ob−
szerniejszego omówienia, które przedsta−
wimy w przyszłych odcinkach.
Dokładniejsze przyjrzenie się budowie
i parametrom głośnika dynamicznego bę−
dzie sensowniejsze po dokonaniu już
podziału na poszczególne typy − głośniki
niskotonowe, nisko−średniotonowe, śre−
dniotonowe i wysokotonowe. Przed tym
jednak wypada powiedzieć kilka zdań, dla−
czego takie typy występują. Jak łatwo
można się domyśleć, dlatego, że nie moż−
na stworzyć jednego głośnika przetwarza−
jącego całe pasmo częstotliwości aku−
stycznych, przy zadowalająco niskim po−
ziomie zniekształceń.
Aby przetwarzać niskie częstotliwości, na−
leży "przepompowywać" w jednym cyklu
ruchu mambrany duże masy powietrza.
Można to osiągnąć poprzez dopuszczenie
do dużych amplitud i zastosowanie dużej
powierzchni membrany. Ale im większa
średnica membrany, tym niższa górna
częstotliwość graniczna, jaką głośnik mo−

że przetwarzać. W ten sposób duże gło−
śniki dynamiczne dostosowane do prze−
twarzania niskich częstotliwości nie mo−
gą przetwarzać częstotliwości wysokich,
i dla przetwarzania pełnego pasma trzeba
stosować więcej niż jeden głośnik. Naj−
prostszym praktycznym rozwiązaniem
jest układ dwudrożny dwugłośnikowy.
Wypada już w tym miejscu zaznaczyć, że
"dwudrożny" wcale nie musi oznaczać
dwugłośnikowego, dlatego dla ścisłego
opisu układu głośnikowego należy przed−
stawiać zarówno liczbę "dróg", jaki i liczbę
głośników. W układzie dwudrożnym
dwugłośnikowym jeden głośnik obsługu−
je zakres niskich i średnich tonów, drugi
zakres tonów wysokich*. Ale mogą też
być układy dwudrożne trójgłośnikowe,
w których zakres niskich i średnich to−
nów obsługują równocześnie dwa jedna−
kowe głośniki. Układ, w którym jeden
z dwóch podobnych głośników przetwa−
rza niskie i średnie tony, a drugi tylko ni−
skie (oczywiście trzeci przetwarza za−

wsze wysokie), nazywany jest układem
dwu−i−półdrożnymi. Układy trójdrożne mo−
gą mieć bardzo różne konfiguracje, najpro−
stsza to oczywiście trójgłośnikowa, ale
mogą być i czterogłośnikowe (z dwoma
średniotonowymi lub dwoma niskotono−
wymi), albo pięciogłośnikowe (z dwoma
średniotonowymi i dwoma niskotonowy−
mi, albo z jednym średniotonowym i trze−
ma niskotonowymi). Układy liczniejsze niż
trójdrożne (czterodrożne, pięciodrożne) są
bardzo rzadko spotykane. Liczba "dróg"
oznacza więc liczbę podzakresów, na jakie
podzielono w zwrotnicy pasmo akustycz−
ne, natomiast liczba głośników to po pro−
stu liczba głośników, z których czasami
więcej niż jeden przetwarza ten sam
podzakres. Ogólnie, liczba "dróg" nie może
być większa od liczby zastosowanych gło−
śników**.
Popularnym tematem wśród konstrukto−
rów i samych użytkowników jest kwestia,
jakie układu są lepsze − dwudrożne czy
trójdrożne. Zwolennicy układów dwudroż−

nych argumentują, że zmniejszeniu liczby
"dróg" towarzyszy uproszczenie zwrotnicy,
i redukcja wnoszonych przez nią znie−
kształceń fazowych. Konstruktorzy prze−
konani do układów trójdrożnych twierdzą,
że dla najlepszego przetwarzania średnich
częstotliwości konieczny jest wyspecjali−
zowany głośnik średniotonowy.
Nie ma jednak sensu zapisywanie się
w poczet wiernych zwolenników takiej
czy innej opcji. Obydwa rozwiązania mają
swoje zalety i ograniczenia, żadne z nich
nie jest bezwzględnie lepsze od drugiego,
a wybór zależy od wielu czynników. Ogól−
ne wskazówki są takie − jeśli chcesz
zbudować mały zespół głośnikowy, o ob−
jętości netto kilkunastu litrów, z pewno−
ścią znajdziesz do tego celu doskonały 17−
18cm głośnik nisko−średniotonowy, który
pozwoli zbudować racjonalny układ dwu−
drożny. Uzupełnianie dobrego 17−18cm
głośnika nisko−średniotonowego dodatko−
wym głośnikiem średniotonowym rzadko
kiedy jest uzasadnione, przy wzroście ko−
sztów prowadzi do skomplikowania ukła−
du, utrudnienia prac projektowych, i grozi
uzyskaniem rezultatów wręcz gorszych
niż w przypadku ograniczenia się do ukła−
du dwudrożnego. Jeśli jednak pragniesz
użyć dużego głośnika niskotonowego
w dużej obudowie, zaprowadzi cię to do
zastosowania układu trójdrożnego − z 20−
25cm głośnika, nie mówiąc już o więk−
szych, trudno jest, za nielicznymi wyjątka−
mi, uzyskać dobre przetwarzanie średnich
częstotliwości. No dobrze, ale czy budo−
wać małe, czy duże zespoły głośnikowe?
Duże, wraz z dużymi głośnikami niskoto−
nowymi, wydają się gwarantować lepsze
przetwarzanie niskich częstotliwości
i większą moc. Statystycznie ujmując tak,
ale nie jest to regułą. 15−litrowa "regałów−
ka" z najwyższej klasy 17−18cm głośni−
kiem nisko−średniotonowym może lepiej
przetwarzać niskie częstotliwości od 50−li−
trowej kolumny z tanim głośnikiem o śre−
dnicy 25−cm.
Jak to możliwe, przedstawimy dokładniej
przy analizie parametrów głośników nisko−
tonowych, już za miesiąc.
Na końcu wypada jeszcze zwrócić uwagę,
że znacznie łatwiej, nawet zaawansowa−
nym konstruktorom, jest dopracować
układ dwudrożny, ew. dwu−i−półdrożny, niż
trójdrożny. Samo użycie dużej liczby, na−
wet wysokiej jakości głośników, w ra−
mach "bezkompromisowego" projektu, nie
daje jeszcze gwarancji, że ostateczny re−
zultat będzie choćby zadowalający. Proste
układy znacznie ułatwiają pracę i dają
większą szansę pomyślnego jej zakończe−
nia.

drrzze

ejj K

Kiis

siie

ell

*Są rzadkie wyjątki. Istnieją niekonwencjonal−
ne głośniki (nie magnetoelektryczne), które
równocześnie przetwarzają średnie i wysokie
częstotliwości, i są one łączone w układy
z głośnikami niskotonowymi.
** Są rzadkie wyjątki. Istnieją głośniki dwu−
cewkowe (nisko−średniotonowe), pozwalają−
ce każdą z cewek zasilać sygnałem innego
podzakresu. Wówczas najczęściej jedna cew−
ka zasilana jest tylko niskimi częstotliwościa−
mi, a druga niskimi i średnimi, i wraz z głośni−
kiem wysokotonowym można wówczas
stworzyć układ dwu−i−półdrożny dwugłośniko−
wy)

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99

udowa dynamicznego głośni−
ka niskotonowego może słu−
żyć jako ilustracja klasycznej

budowy głośnika dynamicznego.
Głośnik nisko−średniotonowy nie
różni się poważnie w swojej kon−
strukcji od niskotonowego; zdolność
przetwarzania średnich częstotliwo−
ści uzyskuje przede wszystkim dzię−
ki mniejszej średnicy, jak również
poprzez zoptymalizowanie właści−
wości membrany (materiał, geome−
tria) pod kątem przetwarzania szer−
szego zakresu częstotliwości. Więk−
szość głośników średniotonowych
także bardzo przypomina klasyczny
głośnik niskotonowy − mają one
oczywiście odpowiednio małe śre−
dnice membran (o związku między
wielkością głośnika a pasmem,
które ma zadanie przetwarzać,
wspominaliśmy miesiąc temu),
a także nie są przystosowane do
pracy przy dużych amplitudach
(których przetwarzanie średnich czę−
stotliwości nie wymaga). Dopiero
zdecydowana większość współcze−
snych głośników wysokotonowych
(i niewielka część średniotonowych)
odbiega w swojej konstrukcji od
schematu głośnika ze stożkową me−
mebraną, jako że mają one membra−
ny kopułkowe, i w ślad za tym rów−
nież inną konstrukcję pozostałych
elementów.

W układzie magnetycznym, a dokła−
dnie w szczelinie magnetycznej,
znajduje się cewka, do niej przymo−

cowana jest membrana. Zawiesze−
nia: dolne (przyklejane do cewki
w pobliżu połączenia z membraną)
i górne (przyklejane do obrzeża
membrany) pozwalają na osiowy
ruch cewki z membraną. Układ ma−
gnetyczny i zawieszenia mocowane
są do kosza, stanowiącego szkielet
całej konstrukcji
Układ magnetyczny, zbu−
dowany najczęściej na
bazie ferrytowego pier−
ścienia, ma za zadanie
wytworzyć jak najsilniej−
sze pole magnetyczne
w szczelinie. Ale ostate−
cznie siła, z jaką będzie
poruszana cewka, zależy
od iloczynu Bxl, gdzie
B jest gęstością strumie−
nia

magnetycznego

w szczelinie, a l długością
przewodnika

(drutu

uzwojenia cewki), znajdu−
jącego się w tym stru−
mieniu.
Wraz z przepływem prą−
du przez cewkę, będzie
się ona poruszać. Gdyby
wysokość uzwojenia (wy−
sokość cewki) była dokła−
dnie taka jak wysokość
szczeliny, co zmaksymali−
zowałoby iloczyn Bxl
w stanie spoczynku, na−
wet mały ruch cewki po−
wodowałby zmniejszenie
się liczby zwojów pozo−
stających w szczelinie,

a w ślad za tym zmniejszenie
l i zmniejszenie Bxl. Układ działałby
nieliniowo, co powodowałoby po−
wstawanie dużych zniekształceń.
Sposobem zapobieżenia temu zjawi−
sku jest zastosowanie albo szczeliny
znacznie dłuższej od cewki (w ra−
mach dopuszczalnej amplitudy cała

Ryyssuunneekk 11.. Konstrukcja głośnika
niskotonowego

Głośniki niskotonowe i nisko−średniotonowe

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99

cewka znajduje się w szczelinie,
w polu magnetycznym o stałej gę−
stości), albo cewki znacznie dłuższej
niż szczelina (w ramach dopuszczal−
nej amplitudy w szczelinie znajduje
się zawsze ta sama liczba zwojów).
To drugie rozwiązanie jest znacznie
częściej spotykane. W obu przypad−
kach w ramach dopuszczalnej ampli−
tudy wartość Bxl pozostaje stała, co
jest warunkiem liniowej pracy. Ma−
ksymalną amplitudę, przy której
spełniony jest ten warunek, nazywa
się (maksymalną) amplitudą liniową.
Kosztem uzyskania dużej liniowej
amplitudy jest obniżenie wartości
współczynnika Bxl (choć pozostaje
on na stałym poziomie w ca−
łym zakresie pracy), i wsku−
tek tego obniżenie efek−
tywności, bowiem przy
układzie z wysoką cew−
ką dużą część zwojów,
a więc dużą część prze−
wodnika i

płynącego

w nim prądu "skazujemy"
na pracę jałową − pozostawa−
nie poza szczeliną i nieuczestni−
czenie w tworzeniu siły, podobnie
w przypadku z wysoką szczeliną ca−
ły czas "marnuje się" duża część po−
la magnetycznego. Tymczasem, jak
już wspominaliśmy, głośniki niskoto−
nowe wymagają dużych amplitud.
Konstruktor głośnika niskotono−
wego musi więc wybrać jakiś
kompromis − czy da duży zapas
cewki po obu stronach szczeliny,
pozwalając w ten sposób na linio−
wą pracę przy dużych amplitudach,
ale redukując efektywność, czy od−
wrotnie. Oczywiście w praktyce
szuka się "złotego środka". Pole ma−
newru jest tym większe, im... więk−
szy i silniejszy układ magnetyczny.
Przy bardzo dużym B można bo−
wiem pozwolić sobie na mniejsze l,
czyli pozostawienie nawet większej
części uzwojenia poza szczeliną,
i uzyskać wystarczającą wartość
Bxl i zadowalającą efektywność.
Przy skromnych układach magne−
tycznych trzeba oszczędzać i tu,
i tam. Tak więc duże układy magne−
tyczne nie powinny się kojarzyć wy−
łącznie z dużymi efektywnościami.
W głośnikach niskotonowych służą
w równej mierze dopuszczeniu do
dużych amplitud liniowej pracy. Do
możliwości układu magnetycznego
i cewki muszą być jednak dostoso−
wane możliwości zawieszeń. One
również powinny pracować liniowo
w założonym zakresie, co uzyskuje
się stosując ich specjalne profile

i materiały. Amplituda, jaką może
znieść układ drgający głośnika bez
uszkodzenia, nawet po przekrocze−
niu amplitudy liniowej, nazywa się
amplitudą maksymalną.
Parametry zawieszeń membrany
decydują o bardzo ważnym para−
metrze głośnika − podatności ukła−
du drgającego, który wraz z masą
drgającą określa z kolei częstotli−
wość rezonansową (częstotliwość
podstawowego rezonansu mecha−
nicznego) układu drgającego, jeden

z najważniejszych parametrów gło−
śnika niskotonowego.

Fs = 1

Cs x Ms

Fs − częstotliwość rezonansowa gło−
śnika swobodnie zawieszonego
Cs − podatność zawieszeń
Md − masa drgająca

Potocznie uważa się, że częstotli−
wość rezonansowa określa dolną
częstotliwość graniczną głośnika.
Z grubsza rzecz biorąc tak jest, jed−
nak po pierwsze − parametr Fs okre−
śla częstotliwość rezonansową gło−
śnika swobodnie zawieszonego (bez
obudowy), natomiast w obudowie
zamkniętej rezonans ten nieuchron−
nie przesunie się w stronę wy−
ższych częstotliwości (o ile, zależy
od objętości obudowy), a w obudo−
wie bass−reflex nastąpią jeszcze bar−
dziej skomplikowane zjawiska; po
drugie, nawet kształt charakterysty−

ki częstotliwościowej głośnika w za−
kresie niskich częstotliwości zależy
nie tylko od częstotliwości rezonan−
sowej, ale i od dobroci układu rezo−
nansowego:

Qts =

Qms x Qes

Qms + Qes

Qts − dobroć całkowita układu rezo−
nanso−wego głośnika swobodnie za−
wieszonego.
Qms − dobroć części mechanicznej
Qes − dobroć części elektrycznej

Powyższy wzór nie będzie miał wiel−

kiego znaczenia praktycznego,

w odróżnieniu od samego pa−

rametru Qts.

Wprowadźmy jeszcze je−

den parametr:

Vas − objętość ekwi−

walentna, czyli objętość

powietrza, które poddane

sprężaniu przez powierzch−

nię membrany danego głośnika

ma podatność taką samą, jak
zawieszenia tego głośnika.

W ten sposób skompletowaliśmy
trzy parametry (Fs, Qts, Vas), nazy−
wane parametrami Thiele'a − Smal−
la. Zrozumienie istoty tych parame−

trów i swobodne posługiwanie
się nimi jest niezbędne do umie−
jętności projektowania obudów
głośnikowych. Do tego tematu
wrócimy za miesiąc, tutaj przed−

stawmy jeszcze kilka ważnych cech
głośników niskotonowych.

Rm to parametr mechanicznych
strat w głośniku. Im niższy, tym le−
piej, zwłaszcza dla głośników nisko−
tonowych. Zależy w dużej mierze od
materiału, z jakiego wykonany jest
karkas cewki. W nowoczesnych gło−
śnikach jest on wykonany najczę−
ściej z aluminium albo z kaptonu.
Aluminium jest lżejsze i ma większą
pojemność cieplną, a więc głośnik
może znieść większe obciążenie ter−
miczne, jednak w przypadku głośni−
ków niskotonowych ograniczenie ich
mocy znamionowej jest raczej natu−
ry amplitudowej, niż cieplnej (głośni−
ki niskotonowe na skutek przeciąże−
nia zostają najczęściej uszkodzone
mechanicznie, podczas gdy średnio−
tonowe i wysokotonowe najczęściej
zostają "spalone"). Natomiast kapton
ma niższą przewodność, i w kapto−
nowym karkasie powstają mniejsze
prądy wirowe, które powodują

FFoott..11 Nowoczesny 22−cm głośnik niskotonowy

VIFA Premium Line PL22WR09

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99

zwiększanie strat. Rm nie jest para−
metrem Thiele'a − Smalla, nie jest
brany pod uwagę przy obliczeniach,
w ramach podstawowej teorii, nie
wpływa ani na charakterystrykę czę−
stotliwościową, ani impulsową, jed−
nak doświadczenia prowadzą do
wniosku, że ma wpływ na słyszalną
jakość przetwarzania niskich często−
tliwości. Dlatego optymalnym mate−
riałem na karkas głośnika niskotono−
wego jest kapton, a na karkasy śre−
dnio− i wysokotonowych − alumi−
nium.
Wśród konstruktorów panuje dzisiaj
zgoda co do tego, że membrana gło−
śnika niskotonowego powinna być
maksymalnie sztywna (nie ma już ta−
kiej zgody co do właściwości mem−
bran głośników średniotonowych,
a tym bardziej wysokotonowych).
Dlatego najchętniej stosowane tu
materiały to sztywne struktury wie−
lowarstwowe, metale, utwardzana
celuloza. Dodatkowe usztywnienie
można wprowadzić dzięki zastoso−
waniu nakładki przeciwpyłowej o du−
żej średnicy (centralna, najczęściej
doklejana część membrany, wklęsła
lub wypukła).
Uzyskaniu dużej sztywności służy
duża masa membrany (poprzez od−
powiednią jej grubość). Niektóre no−
woczesne materiały pozwalają uzy−
skać dużą sztywność już przy rela−
tywnie małej masie. Małą masę
drgającą utożsamia się z "szybko−
ścią" głośnika. Jednak głośnik jest
układem elektromagnetomechanicz−
nym, i jego właściwości impulsowe
zależą od czynników zarówno me−
chanicznych, takich jak masa mem−
brany, i elektromagnetycznych, ta−
kich jak wspominany współczynnik
siły Bxl. Jeśli dużej masie membra−
ny towarzyszy odpowiednio silny
magnes i wysoka wartość iloczynu
Bxl, to można uzyskać bardzo dobre
charakterystyki impulsowe; jeśli na−
wet lekka membrana napędzana
jest przez bardzo słaby układ magne−
tyczny, to charakterystyki impulso−
we nie będą najlepsze. Jednocze−
śnie w konstrukcji głośników nisko−
tonowych wcale nie należy dążyć do
minimalizowania masy membrany −
im większa masa drgająca, tym niż−
sza częstotliwość rezonansowa.
Nowoczesne głośniki niskotonowe
pozwalają na redukcję ciśnienia wy−
twarzanego pod nakładką przeciw−
pyłową, poprzez kanał w nabiegun−
niku i otwór z tyłu układu magne−
tycznego. Niektóre konstrukcje mają
również szczelinę biegnącą dookoła

nad układem magnetycznym, którą
uchodzi powietrze spod dolnego za−
wieszenia. Wysokiej jakości głośniki
− nisko i średniotonowe − mają kosze
odlewane z metali lekkich. Mają one
kilka przewag nad koszami wytłacza−
nymi z blachy. Po pierwsze nie wy−
kazują silnych rezonansów (nie
"dzwonią", jak kosze blaszane), po
drugie są sztywne, i stanowią lepsze
oparcie dla ciężkich układów magne−
tycznych i precyzyjnego dopasowa−
nia szczeliny magnetycznej i cewki
drgającej, po trzecie są niemagne−
tyczne, po czwarte są... estetycz−
niejsze, nie wymagają po zainstalo−
waniu stosowania pierścieni ozdob−
nych. Niestety, są dość kosztowne,
tak więc niespotykane w tanich gło−
śnikach. Coraz częściej wprowadza
się też kosze z tworzyw sztucznych
− znacznie tańsze od odlewanych,
a lepsze od blaszanych, jednak rzad−
ko są one spotykane w głośnikach
niskotonowych dużego kalibru.

Przypomnijmy:

Podstawowe parametry głośnika ni−
skotonowego, niezbędne do projek−
towania obudowy, to parametry
Thiele'a −Smalla:
F

s [[H

Hzz]] − częstotli−

wość rezonanso−
wa (głośnika swo−
bodnie zawieszo−
nego)
Q

Qtts

s ((p

arra

ettrr n

niie

e−

miia

y)) − do−

broć

całkowita

układu rezonanso−
wego

(głośnika

swobodnie zawie−
szonego)
gdzie na dobroć
całkowitą składają
się:
Q

s − dobroć czę−

ści elektrycznej
Q

s − dobroć czę−

ści mechanicznej

s [[d

]] − obję−

tość ekwiwalent−
na
s

siiłła

a u

kłła

u n

pę

ę−

o wyrażana

jest iloczynem:
Bxl [Txm]

Inne parametry,
związane z prze−
twarzaniem

ni−

skich częstotliwo−
ści, to:

d [[c

]] − efektywna powierzchnia

membrany
M

d [[g

g]] − masa drgająca

m [[N

s//m

m]] − straty mechaniczne

Dla oceny obciążalności głośnika ko−
nieczna jest znajomość:
M

c zzn

miio

a [[W

W]]

szzc

czza

alln

e w

ylle

niia

a, liniowe

i maksymalne (+/−) [mm]

Do dopasowania do pozostałych gło−
śników zespołu głośnikowego i pro−
jektowania zwrotnicy musimy znać:
E

Effe

ktty

oś

ść

ć (2,83V/1m) [dB]

e − rezystancję cewki drgającej [

Ω

]

e − indukcyjność cewki drgającej

[mH]

Z takim kompletem parametrów
możemy ruszać w drogę. Pierwszy
etap − projektowanie obudowy za−
mkniętej − za miesiąc.

drrzze

ejj K

Kiis

siie

ell

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99

łośnik dynamiczny powoduje
zaburzenie

środowiska,

a wskutek tego falę dźwięko−
wą, po obydwu stronach

membrany. Kiedy jednak membrana po−
rusza się do przodu (w stronę słuchacza,
znajdującego się przed głośnikiem),
i spręża powietrze przed sobą, w takim
samym stopniu rozpręża je z tyłu; przy ru−
chu do tyłu odwrotnie. Fazy fal akustycz−
nych promieniowanych do przodu i do ty−
łu są dokładnie przeciwne. Ponieważ fale
niskich częstotliwości mają długości
znacznie większe niż wymiary głośnika,
więc głośnik niezabudowany nie jest
w stanie wytworzyć rzeczywistego ci−
śnienia akustycznego w zakresie niskich
częstotliwości, bowiem następuje aku−
styczne “zwarcie” − ciśnienie powodo−
wane przez przednią stronę membrany
natychmiast “znosi się” z ciśnieniem,
o tej samej wartości, ale dokładnie prze−
ciwnym znaku, powodowanym przez tyl−
ną stronę membrany.
Dlatego, aby głośnik niskotonowy praco−
wał efektywnie, konieczne jest zastoso−
wanie obudowy, której zadaniem jest al−
bo eliminacja fali promieniowanej przez
tylną stronę membrany, albo poprzez uru−
chomienie akustycznych układów rezo−
nansowych wypromieniowanie fali od tyl−
nej strony membrany w fazie zgodnej
(przynajmniej w wybranym zakresie czę−
stotliwości) z fazą promieniowania przed−
niej strony membrany.
Według prostej zasady eliminacji energii
tylnej strony membrany działają obudowy
zamknięte. Teoretycznie, cała energia po−
winna zostać pochłonięta, w praktyce du−

ża jej część zostaje przekazana ściankom,
które wibrują, część po odbiciach wraca
do membrany głośnika; między ścianka−
mi równoległymi powstają fale stojące.
Zjawiska te powodują słyszalne rezonan−
se i podbarwienia dźwięku, którym prze−
ciwdziała się odpowiednio solidną kon−
strukcją skrzynki (ścianki grube i o dużej
stratości wewnętrznej, uszlachetniane
np. matami bitumicznymi), właściwymi
proporcjami jej wymiarów wewnętrznych
(dla równomiernego rozłożenia rezonan−
sów), i optymalnym jej wytłumieniem.
Są to działania uniwersalne, dotyczące
głośników o różnych parametrach, jak
również obudów innych rodzajów (np.
bass−reflex). Inną sprawą,
indywidualną dla każdego
modelu stosowanego gło−
śnika, jest obliczenie opty−
malnej objętości obudowy
zamkniętej.
Obudowa zamknięta nie
tylko odizoluje falę tylnej
strony membrany (oby jak
najskuteczniej, ale w za−
sadzie nie zależy to już
od jej objętości), lecz
również zmieni niektóre
parametry samego gło−
śnika. W jakim stopniu
zmieni, to właśnie zależy
od jej objętości. Im obu−
dowa

większa,

tym

zmiany mniejsze. Hipo−
tetyczna nieskończenie
wielka obudowa w ogóle
nie zmienia parametrów
zainstalowanego w niej

głośnika. Jakie zmiany i jakich parame−
trów zachodzą więc w praktycznej obudo−
wie, o skończonej objętości?
Powietrze zamknięte w obudowie stano−
wi dodatkowe zawieszenie dla membra−
ny głośnika. Tak więc oprócz zawieszeń
samego głośnika (górny i dolny resor),
membrana “hamowana” jest jeszcze
przez poduszkę powietrzną ((rry

s.. 1

1)). Po−

datności zawieszeń dodają się jak pojem−
ności kondensatorów − wypadkowa po−
datność jest mniejsza od najmniejszej
z podatności. Inaczej mówiąc, dołączona
podatność powietrza w obudowie zmniej−
sza całkowitą podatność układu rezonan−
sowego, “usztywniając” membranę,

Rys. 1.

Częstotliwość rezonansowa głośnika niezabudowanego (fs) określona jest

przez masę drgającą (Md) i podatność jego zawieszeń (Cs). Częstotliwość

rezonansowa głośnika zabudowanego (fc) zależy również od podatności

powietrza w obudowie (Cb). Dodatkowa podatność zmniejsza całkowitą

podatność układu rezonansowego (podatności dodają się tak, jak pojem−

ności kondensatorów łączonych szeregowo), i podnosi częstotliwość re−

zonansową. Dlatego zawsze fc > fs.

Obudowa głośnikowa zamknięta

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99

i podnosząc częstotliwość rezonansową.
Im mniejsza objętość obudowy, tym
mniejsza podatność, i tym wyżej przesu−
nięty rezonans. Jest to zresztą zjawisko
powszechnie znane. Np. im struna bar−
dziej naciągnięta, czyli mniej podatnie za−
wieszona, tym wyżej nastrojona.

Dlatego przedstawiony miesiąc temu pa−
rametr fs −częstotliwości rezonansowej
głośnika swobodnie zawieszonego − jest
nie do utrzymania po założeniu głośnika
do obudowy zamkniętej. Częstotliwość
rezonansowa nieuchronnie wzrośnie, do
częstotliwości określanej już symbolem
fc − czyli częstotliwości rezonansowej
głośnika w obudowie zamkniętej. Znając
fs i drugi z parametrów Thiele’a − Smalla
− Vas, czyli objętość ekwiwalentną, łatwo
możemy obliczyć fc dla dowolnej niewy−
tłumionej obudowy o objętość Vb:

fc = fs x (1+Vas/Vb)

Stosunek Vas/Vb jest w literaturze ozna−
czany symbolem alfa.
Jak łatwo sprawdzić, zastosowanie obu−
dowy o objętości równej Vas spowoduje
podniesienie częstotliwości rezonanso−
wej o 2, bowiem Vas to objętość powie−
trza dla danej powierzchni membrany
o takiej samej podatności jak podatność
zawieszeń określonego głośnika, uzy−
skujemy więc wypadkową podatność
dwa razy niższą, a we wzorze 1) na czę−
stotliwość rezonansową podatność, tak
jak i masa drgająca, są w mianowniku
pod pierwiastkiem. Nie należy jednak ro−
zumieć, że Vas jest optymalną objęto−
ścią obudowy, choć może tak być
w szczególnym przypadku.
Kierując się dążeniem do uzyskania jak
najniższej częstotliwości rezonansowej
fc (choć nieuchronnie zawsze wyższej
od fs), dla osiągnięcia jak najszerszego
pasma przenoszenia od strony niskich
częstotliwości, dążylibyśmy do stosowa−
nia jak największych obudów. I właśnie
w tym miejscu najwłaściwiej jest bliżej
przedstawić trzeci parametr Thiele’a −
Smalla − dobroć całkowitą układu rezo−
nansowego Qts.
Wartość tego parametru, analogicznie jak
częstotliwość rezonansowa i w tym sa−
mym stopniu, ulega zwiększeniu po zain−
stalowaniu głośnika w obudowie, i “za−
mianie” na Qtc − a więc dobroć całkowitą
głośnika w obudowie zamkniętej:

Qtc = Qts x (1+Vas/Vb)

W tym przypadku jednak nie jest naszym
celem osiągnięcie jak najniższej wartości
dobroci, ale osiągnięcie wartości opty−
malnej, która, można uznać, zawiera się

w szerokich granicach 0,5−1. Występuje,
tutaj nie tyle duża rozbieżność opinii, co
duży wybór różnych charakterystyk, spo−
śród których każdą można uznać za dopu−
szczalną. Wartość dobroci Qtc mówi
nam, jaki jest iloraz poziomu ciśnienia
akustycznego przy częstotliwości rezo−
nansowej w stosunku do ciśnienia w pa−
smie przepustowym głośnika. Przekłada−
jąc ten stosunek na logarytmiczną skalę
decybelową, można jako charaktery−
styczne przykłady podać, że dobroć 0,5
oznacza −6dB przy częstotliwości rezo−
nansowej, dobroć 0,7 odpowiada −3dB,
a przy dobroci 1 przy częstotliwości rezo−
nansowej mamy ciśnienie takie jak w pa−
smie przepustowym. Jak wyglądają trzy
charakterystyki dla przedstawionych
w tym przykładzie dobroci, dla określone−
go typu głośnika, przedstawiono na rry

s.. 2

Widzimy więc, że o ile chcemy utrzymać
jak najniższą częstotliwość rezonansową,
to wystąpi przy niej większy spadek ci−
śnienia, niż przy częstotliwości rezonan−
sowej leżącej wyżej (dla określonego ty−
pu głośnika instalowanego w różnej wiel−
kości obudowach). Przy niskich dobro−
ciach występuje wcześniejsze opadanie
charakterystyki i osłabienie ciśnienia
w szerokim użytecznym zakresie powy−
żej częstotliwości rezonansowej; zysku−
jemy jedynie na samym skraju pasma.
Tylko ta rodzina charakterystyk przekony−
wałaby więc raczej do osiągania wy−
ższych, niż niższych dobroci z przedsta−
wionego przedziału 0,5−1 zwłaszcza, że
pozwalałoby to stosować relatywnie
mniejsze obudowy, niż przy założonych
niższych wartościach dobroci, ale wła−
śnie tutaj w grę zaczynają wchodzić

jeszcze inne właściwości głośnika. Nie
samą charakterystyką częstotliwościową
głośnik żyje. Wraz z dobrocią zmieniają
się charakterystyki impulsowe, i są nie−
stety najlepsze dla dobroci o wartości
0.5, i pogarszają się wraz z jej wzrostem.
Przed konstruktorem stoi więc wybór −
transakcja wiązana − określona charakte−
rystka częstotliwościowa (spośród osią−
galnych dla danego głośnika) wiąże się
z konkretną charakterystyką impulsową.
“Bezkompromisowe” układy z dobrocią
w okolicach 0,5 charakteryzują się su−
biektywnie szybkim, suchym i najczę−
ściej szczupłym basem; przy dobroci ok.
1 bas jest mocniej zaznaczony, choć już
nie tak dokładny i rzadko będzie sięgał
w najniższe rejestry.

W tym miejscu wypada jednak stwierdzić,
że praktycznie każda obudowa zamknięta
o dobroci nie większej niż 0,7 ma lepsze
charakterystyki impulsowe od jakiejkol−

wiek obudowy typu bass−reflex. Jest to po−
wód, dla którego prostą obudowę zamknię−
tą stosują nie tylko początkujący majsterko−
wicze, ale i wielu renomowanych produ−
centów, choć należą oni do mniejszości
względem producentów wybierających
obudowy z otworem. Dlaczego, o tym przy
opisie bass−reflexów − za miesiąc.
Jak widać ze wzorów 3) i 4), częstotli−
wość rezonansowa fc i dobroć Qtc mu−
szą być wyższe od odpowiednio fs i Qts
(dopiero w hipotetycznej nieskończenie
wielkiej obudowie fc=fs i Qtc=Qts). Dla−
tego parametry samego głośnika − fs
i Qts − określają teeretyczną dolną grani−
cę przedziału osiągalnych fc i Qtc dla gło−
śnika w obudowie. W praktyce fc i Qtc
rzadko kiedy może być bliskie odpowie−
dnio fs i Qts, zwłaszacza gdy wartość Vas
jest dość duża. Dla ogólnej orientacji

Rys. 2.

Charakterystyki przetwarzania w okolicach częstotli−

wości podziału, dla głośnika o przykładowych para−

metrach (np. fs=30Hz, Qts=0,3), zastosowanego

w trzech różnej wielkości obudowach, prowadzą−

cych do osiągnięcia Qtc=0,5 (wówczas fc=50Hz),

Qtc=07 (fc=70Hz) i Qtc=1 (fc=100Hz). Dla niskiej do−

broci widać zysk w zakresie najniższych częstotli−

wości, dla wyższych − w efektywności w okolicach

częstotliwości rezonansowej.

Rys. 3.

Charakterystyki impulsowe głośnika w obudowie za−

mkniętej, dla Qtc=0,5, 0,7 i 1.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99

można założyć, że Qtc i fc “muszą” być
wyższe od Qts i fs o co najmniej V2, dla
relatywnie dość dużych obudów dla okre−
ślonej wielkości głośnika (rzadko stosuje
się obudowy o objętości większej od ob−
jętości ekwiwalentej), a najczęściej będą
wyższe ok. 2 razy, dla obudów o umiarko−
wanej objętości. Jeśli więc w zestawie
parametrów

widzimy

obiecujące

fs=25Hz, musimy zgodzić się, że fc bę−
dzie nie niższe od ok. 35Hz, a w praktyce
bliskie 50Hz. Oczywiście, zawsze należy
się cieszyć z niskiej wartości fs, ale ra−
dość może być pełna, gdy towarzyszy jej
również niska wartość Vas. Wówczas ła−
twiej będzie uzyskać fc nie o wiele więk−
sze od fs. Generalnie, większe głośniki
mają większe wartości Vas (co wynika
przede wszystkim z faktu, że podatność
powietrza w obudowie jest zależna nie
tylko od jego objętości, ale i od po−
wierzchni działającej nań membrany),
więc większe głośniki wymagają staty−
stycznie większych obudów, lecz w ra−
mach tej samej wielkości głośników roz−
rzut wartości Vas też może być bardzo
duży. Biorąc pod uwagę ponadto, że pa−
rametry Qts i fs również mogą przybierać
różne wartości, trudno jest “na oko”
przewidzieć, jaka obudowa jest odpowie−
dnia dla głośnika określonej wielkości, je−
śli chcemy świadomie kształtować cha−
rakterystykę częstotliwościową. Użycie
np. 15−litrowej obudowy do głośnika 18−
cm może dać w rezultacie wartość Qtc
w całym przedziale 0,5 − 1, a więc zupeł−
nie różne właściwości. Z drugiej strony,
ponieważ każdą wartość z tego przedzia−
łu można uznać za dopuszczalną, więc
obudowa zamknięta jest jednak bezpiecz−
nym rozwiązaniem albo dla niedzielnych
majsterkowiczów, którzy nie chcą doko−
nać żadnych obliczeń, lub nie mają wła−
snego zdania, czy chcą osiągnąć Qtc na
poziomie 0,5 czy 0,1, lub gdy parametry
Thiele’a − Smalla dla stosowanego głośni−
ka z jakichś powodów są trudne do usta−
lenia. To są jednak przypadki patologicz−
ne, każdy świadomy klasowo konstruktor
powinien opanować kilka powyższych
wzorów i namiętnie ich używać.
Rozważmy kilka charakterystycznych
przypadków. W pierwszym przykładzie
weźmy dwa jednakowej wielkości głośni−
ki, mające takie same częstotliwości re−
zonansowe fs, takie same dobroci Qts,
ale znacznie różniące się Vas. Dla oby−
dwu głośników osiągalne są takie same
charakterystyki, ale dla głośnika o wy−
ższym Vas w odpowiednio większych
obudowach. Dla głośników o tej samej
wielkości (równej powierzchni membran)
wyższa wartość Vas wynika wprost
z większej podatności zawieszeń; jak po−
kazuje wzór 1), duża podatność zawie−

szeń (w tym samym stopniu jak duża ma−
sa mebrany) służy niskiej częstotliwości
rezonansowej fs. Jeśli więc dwa tej sa−
mej wielkości głośniki mają równe fs
i różne Vas, to muszą też różnić się masa−
mi membran (głośnik o wyższym Vas bę−
dzie miał mniejszą masę membrany). Do
jakich wniosków zmierzamy? Tę samą
częstototliwość rezonansową fs można
uzyskać albo mniejszą masą membrany
i większą podatnością zawieszeń, albo
większą masą i mniejszą podatnością.
Dla konstruktora zespołu głośnikowego
wygodniejsza jest druga kombinacja, bo
wymaga mniejszej obudowy dla osią−
gnięcia tej samej częstotliwości fc i do−
broci Qtc. Na tym przykładzie prześledź−
my też, jak zmienia sią charakterystyka
dla danego głośnika, wraz ze zmianą ob−
jętości obudowy (rys. 2)
W drugim przykładzie weźmy dwa głośni−
ki o takich samych fs, Vas, ale różniących
się Qts. (Qts pierwszego głośnika niech
będzie dwa razy większe niż drugiego).
W ślad za tym, jak łatwo wykazać za po−
mocą wzorów 3) i 4), w obudowach o do−
wolnych, ale jednakowych dla obydwu
głośników objętościach, głośnik pierwszy
będzie osiągał dwa razy większe wartości
Qtc niż głośnik drugi (i takie same warto−
ści fc); jednocześnie, chcąc osiągać taką
samą wartość Qtc dla obydwu głośni−
ków, w przypadku pierwszego trzeba bę−
dzie stosować znacznie większą obudo−
wę, ale dzięki temu fc będzie niższe!
O ile dążymy do określonej, wybranej ja−
ko optymalną wartości Qtc, to im przy
tym niższa częstotliwość fc, tym lepiej.
Rzecz w tym, że zbyt niskie wartości Qts
w stosunku do fs, przenoszone na relację
Qtc do fc, zawężają pasmo przenoszenia.
“Regułą kciuka” jest, że zadowalające
pasmo przenoszenia w obudowach za−
mkniętych uzyskuje się dla głośników,
dla których stosunek fs/Qts < 100. Jed−
nak za głośniki najlepsze do obudów za−
mkniętych, pod względem nisko leżącej
częstotliwości granicznej, należy uznać
takie, których fs/Qts < 70.
Ciekawostką jest, że utożsamiane z wy−
soką jakością głośniki z dużymi układami
magnetycznymi mają najczęściej niskie
wartości Qts (gdyż mają wysokie współ−
czynniki Bl), dające w rezultacie stosunek
fs/Qts znacznie wyższy od 100. Podobny
głośnik z mniejszym układem magnetycz−
nym miałby znacznie wyższą dobroć Qts,
przez co zdolny byłby do uzyskiwania niż−
szych częstotliwości granicznych, choć
w większych obudowach. Dlatego poszu−
kując głośnika do obudowy zamkniętej nie
należy zachłystywać się najbardziej okaza−
łymi układami magnetycznymi najdroż−
szych głośników, które tutaj mogą wręcz
ograniczać możliwości.

Wróćmy jeszcze do kwestii wyboru do−
broci Qtc. Oprócz opisanego związku
z charakterystykami amplitudową i impul−
sową, wraz ze zmianą Qtc zmienia się
maksymalna amplituda membrany przy
danym sygnale ze wzmacniacza − wynika
to z widocznego na charakterystykach
amplitudowych lepszego przetwarzania
częstotliwości z samego skraju pasma
przy niskich dobrociach. Niestety, owo
lepsze przetwarzanie może leżeć już
w zakresie infrasonicznym, i być dla na−
szego ucha bezużyteczne, a jednak sam
głośnik jest obciążony pracą na dużych
amplitudach, co rzutuje na poziom znie−
kształceń. Tak więc określony głośnik
pracuje bardziej komfortowo w obudo−
wie zamkniętej raczej mniejszej niż więk−
szej, przy dobrociach wyższych niż niż−
szych. (Głośnik jest najbardziej narażony
na mechaniczne przeciążenie gdy pracuje
bez obudowy, czyli jakby w obudowie
nieskończenie wielkiej).
Charakterystyka impedancji głośnika
w obudowie zamkniętej przypomina cha−
rakterystykę głośnika swobodnie zawie−
szonego, a więc występuje na niej jedno
wyraźne maksimum, wyznaczające czę−
stotliwość rezonansową.
Pomiar charakterystyki impedancji i okre−
ślenie położenia tego maksimum jest
więc najprostszą metodą empirycznego
określenia fc.

Wytłumienie

Wszystkie powyższe rozważania i wzory
dotyczyły zastosowania obudowy niewy−
tłumionej. Jest to dobry punkt wyjścia do
zrozumienia podstawowej zasady działa−
nia obudowy zamkniętej, jednak w prakty−
ce obudowa jest w mniejszej lub większej
części wytłumiona. Wytłumienie spełnia
kilka zadań. Po pierwsze, redukuje odbicia

Rys. 4.

Charakterystyka impedancji głośnika w obudowie za−

mkniętej w okolicach częstotliwości rezonansowej −

podobnie jak w przypadku głośnika swobodnie za−

wieszonego, zaznacza się tylko jedno maksimum, po−

łożone przy częstotliwości rezonansowej (w tym

przykładzie 70Hz).

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99

od wewnętrznych powierzchni ścianek
i rezonanse obudowy, których energia
może być przenoszona na zewnątrz za−
równo poprzez wibracje ścianek, jak
i przez membranę głośnika. Po drugie,
wypełnienie obudowy materiałem tłumią−
cym akustycznie powiększa obudowę,
dzięki czemu można zredukować jej rze−
czywiste wymiary. Wielkość poprawki,
jaką można w związku z tym przyjąć przy
projektowaniu obudowy zamkniętej, wa−
ha się od 10 do 30%, w zależności od ilo−
ści i rodzaju materiału wytłumiającego.
Co ciekawe, owe akustyczne powiększe−
nie obudowy nie prowadzi w takim sa−
mym stopniu do obniżenia dobroci Qtc
i częstotliwości rezonansowej fs − wytłu−
mieniem znacznie silniej można odziały−
wać na Qtc (obniżyć nawet np. z 1 do 0,8,
za pomocą gęsto upakowanej waty mine−
ralnej), niż na częstotliwośc rezonansową
(trudno obniżyć fs o więcej niż 10%). Sil−
ne wytłumianie i dzięki temu zmniejsza−
nie objętości obudowy (dla uzyskania za−
łożonej wartości Qtc) nie jest więc pole−
cane, gdy stosunek fs/Qts nie jest zbyt
korzystny (jest wysoki), ponadto silne
wytłumienie, zgodnie z relacjami z prób
odsłuchowych, prowadzi do osłabienia
dynamiki i konturowości basu. Jednak sil−
ne wytłumienie jest ratunkiem, gdy opty−
malna wartość Qtc wymaga bardzo dużej
objętości. W każdym przypadku wskaza−
ne jest zastosowanie minimum wytłu−
mienia w postaci 2−3cm warsty gąbki po−
liuretanowej na wszystkich ściankach,
przede wszystkim osłabiającej odbicia
i fale stojące w obudowie.

Korekcja Qtc ze względu
na zewnętrzną
rezystancję szeregową

Dobroć głośnika podłączonego przez cewkę
biernego filtru dolnoprzepustowego (lub zasila−
nego ze wzmacniacza o dużej rezystancji wyj−
ściowej − lampy), powinna zostać w praktyce
skorygowana na skutek wpływu rezystancji tej
cewki na dobroć elektryczną Qes. Ponieważ
o wartości Qts decyduje głównie Qes, więc
z niewielkim błędem poprawkę tę można
wprowadzać wykorzystując znajomość warto−
ści Qts, jeśli Qes i Qms nie są znane.

Qts’ = [(Re+Rz)/Re] x Qts

Qts’ − skorygowana wartość dobroci całko−
witej głośnika swobodnie zawieszonego;
Re − rezystancja cewki drgającej głośnika
Rz − zewnętrzna rezystancja szeregowa

W skrajnych przypadkach, przy bardzo du−
żych cewkach o rezystancjach sięgających 1
oma, podłączonych
do głośników zna−
mionowo

4−omo−

wych, o rezystan−
cjach cewek drgają−
cych ok. 3 omów, ko−
rekcja może sięgać
nawet 30%, zwięk−
szając Qts np. z 0,3
do 0,4. Najczęściej
korekta ta zawiera się
w granicach 10%.
Wprowadzenie tej
korekty zmusza do
zastosowania więk−
szej obudowy (przy
założonym

Qtc),

niewprowadzenie jej
spowoduje wzrost

Qtc w takim samym stosunku, w jakim wzra−
sta Qts. Możliwość wprowadzenia znaczącej
rezystancji szeregowej pozwala na uzyskanie
niższej częstotliwości granicznej (zmniejsze−
nie stosunku fs/Qts), ale za cenę niższej efek−
tywności (na szeregowej rezystancji odkłada
się cześć napięcia) i przy zastosowaniu odpo−
wiednio większej obudowy.
W praktyce, w podobnym, kilkunastoprocen−
towym stopniu, ale w przeciwnych kierun−
kach, na Qtc wpływa z jednej strony wytłu−
mienie obudowy (zmiejszając Qtc), a z dru−
giej rezystancja szeregowa cewki filtru
(zwiększając Qtc). Wpływy te więc mogą się
w dużej mierze znosić, i ostatecznie w więk−
szości przypadków pominięcie w rachunkach
zarówno faktu zastosowania wytłumienia, jak
i wprowadzenia rezystancji szeregowej nie
prowadzi do dużych rozbieżności uzyskanych
parametrów z projektowanymi.

drrzze

ejj K

Kiis

siie

ell

Rys. 5.

Zastosowanie wytłumienia obniża dobroć Qtc. Efekt

ten można wykorzystać, zmniejszając objętość obu−

dowy, w stosunku do obliczonej z podstawowych

wzorów, i uzyskując założoną dobroć Qtc.

Zdjęcia: Mimo dominacji obudów bass−reflex, obudowa zamknięta, przede wszyst−

kim dzięki dobrym właściwościom impulsowym, ma wciąż swoich zwolenników. Na

zdjęciu brytyjska kolumna Monitor Audio Studio 50, której wszystkie głośniki pra−

cują w zamkniętych komorach.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99

Najciekawsze głośniki do obudów zamkniętych (fs/Qts<100), w róż−
nych kategoriach wielkości i ceny:

Dystrybutorem Głośników Focal jest A−MAR AUDIO tel. (0−58) 341−78−59.
Dystrybutorem głośników Scan−Speak i Vifa jest AKUSTYK tel. (0−22) 624−18−73.
Pozostałych głośników wykazanych w tabelce − QBA tel. (058) 553−12−71 w 310.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99

rzerywając cykl wykładów teore−
tycznych, przedstawiamy projekt
zespołu do samodzielnego mon−

tażu. Wraz z nim znajdziecie wiele prak−
tycznych, uniwersalnych wskazówek,
które będą mogły się przydać również
przy konstruowaniu innych kolumn. Na
projekt ten musieliśmy trochę poczekać,
ale chyba było warto.

Przedstawiamy Czytelnikom EdW projekt
zespołu głośnikowego, udostępniony
przez konstruktorów firmy ESA. Zespoły
głośnikowe ESA są już od kilku lat dosko−
nale znane wśród polskich audiofilów.
W miesięczniku Audio wielokrotnie zdo−
bywały wysokie noty i wyróżnienia w te−
stach porównawczych. Niestety, produk−
ty renomowanej poznańsko−warszaw−
skiej firmy nie należą do najtańszych.
Znajduje to usprawiedliwienie w zastoso−
waniu najwyższej klasy komponentów
(duńskie głośniki Vifa i Scan−Speak) i przy−
gotowaniu doskonałych obudów, ale
ostatecznie, nie da się ukryć, kolumny
ESA nie są dostępne dla wszystkich.
Jedną z najpopularniejszych konstrukcji
ESA jest kolumna wolnostojąca Ostinato,
wprowadzona do sprzedaży trzy lata te−
mu. Od jesieni tego roku firma planuje za−
stąpienie jej nową wersją Ostinato 2000.
Zdobyliśmy plany właśnie tej nowej kon−
strukcji. Cena detaliczna firmowych ko−
lumn Ostinato 2000 wynosić będzie ok.
3000zł za parę, EdW oferuje komplet gło−
śników za 1000zł, plus elementy zwrotni−
cy i kilka części dodatkowych (tunel
otworu bass−reflex, podwójne gniazdo
przyłączeniowe) − za dodatkowe 300zł (do
pary). Wykonując samodzielnie obudowy,
można więc co − nieco zaoszczędzić,
a przy tym pomajsterkować, i jednocze−
śnie mieć pewność co do końcowego re−
zultatu.

Koncepcja

Ostinato 2000 jest klasycznym dwudroż−
nym układem głośników − z 18−cm głośni−
kiem nisko−średniotonowym i 25−mm ko−
pułką wysokotonową (przy opisie układów
głośnikowych jest w zwyczaju podawać
całkowitą średnicę głośników nisko i śre−
dniotonowych, i średnicę samej membrany
głośnika wysokotonowego). Wśród użyt−
kowników układów trójdrożnych z dużym
głośnikiem niskotonowym, mogą się rodzić
obawy, czy − po pierwsze − bas z głośnika
18−cm może być tak potężny, jak z 25−30−
cm, i po drugie − czy rezygnacja z wyspecja−
lizowanego głośnika średniotonowego nie
prowadzi do obniżenia jakości przetwarza−
nia średnich tonów. Jednak bardzo wiele
zależy nie tylko od wielkości, ale i od jako−
ści głośników. Najlepsze głośniki 18−cm, nie
ustępują w zakresie możliwości przetwa−
rzania niskich częstotliwości większości
głośników 20−25cm. Mniejsze głośniki ni−
skotonowe nie są zwykle w stanie wytwo−
rzyć tak dużych natężeń dźwięku, jak więk−
sze, ale przy odpowiedniej, nowoczesnej
konstrukcji, potrafią “zejść” do bardzo ni−
skich częstotliwości. Jednocześnie umiar−
kowana średnica predystynuje je do po−
prawnego odtwarzania średnich częstotli−
wości. O ile więc mamy dostęp do głośni−
ków wysokiej klasy, i nie mamy zamiaru
ogłuszyć sąsiadów, układ dwudrożny z 18−
cm głośnikiem nisko−średniotonowym po−
winien okazać się satysfakcjonujący. Jed−
nocześnie układ dwudrożny ma inne zalety
− łącząc przetwarzanie niskich i średnich
częstotliwości w jednym przetworniku,
upraszczamy zwrotnicę elektryczną, co daje
nie tylko oszczędności, ale i zmniejsza znie−
kształcenia fazowe. Ideałem (jak dotąd nieo−
siągalnym) jest bowiem pojedynczy głośnik,
przetwarzający liniowo całe pasmo częstotli−
wości akustycznych; stosowanie zespołu
głośników jest koniecznością wymuszoną

przez ograniczenia pojedynczego głośnika.
Dlatego wśród konstrukcji wysokiej klasy
coraz większy udział mają układy dwudroż−
ne, najbliższe minimalistycznego ideału.

Głośniki

Głośniki Ostinato 2000 pochodzą z duńskiej
wytwórni Vifa, jednego z największych świa−
towych producentów. Jego głośniki stoso−
wane są w wielu kolumnach renomowa−
nych firm, jednak ukrywają się pod szyldem
marki “gotowego” zespołu głośnikowego.
18−cm głośnik nisko−średniotonowy typu
M18WH−08−08 jest jednym z najnowszych
w katalogu Vify. W jego konstrukcji wykorzy−
stano najlepszy, opracowany kilka lat temu
specjalnie dla prestiżowej serii Premium Li−
ne, stabilny kosz odlewany z metali lekkich,
z wąskimi opływowymi żebrami, pozwalają−
cymi na swobodną transmisję ciśnienia od
tylnej strony membrany. Membranę przygo−
towano z celulozy, specjalne powlekanie tłu−
mi rezonanse wewnętrzne i wygładza prze−
bieg charakterystyki w zakresie średnich
częstotliwości. Firma Vifa, mimo że opano−
wała wiele technologii membran (produkuje
głośniki z membranami polipropylenowymi,
z włókna kevlarowego, szklanego, aluminio−
we), poprzez swoje najlepsze głośniki poleca
przede wszystkim odpowiednio wzbogaca−
ną celulozę jako najlepiej zrównoważony
brzmieniowo materiał do membran głośni−
ków nisko−średniotonowych. Zawieszenie
górne wykonano z niskostratnej gumy. Ma−
gnes ma otwór wentylujący.
Parametry głośnika są inspirujące. Duże
wrażenie robi przede wszystkim bardzo ni−
ska − jak na głośnik tej wielkości − częstotli−
wość rezonansowa fs, równa 30Hz. Uzy−
skano ją w tym przypadku przede wszyst−
kim poprzez dużą podatność zawieszeń (bo
membrana jest dość lekka − 12g), więc ob−
jętość ekwiwalnetna Vas jest duża − 60dm

Ostinato 2000

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99

− i biorąc pod uwagę dobroć Qts na pozio−
mie 0,35, wymaga przy konstruowaniu
obudowy zastosowania dość dużej objęto−
ści. Jednak przy spełnieniu tego warunku
można oczekiwać osiągnięcia bardzo ni−
skiej częstotliwości granicznej f−3, nawet
w okolicach 30Hz (bass−reflex o objętości
50dm

, dostrojony do 32Hz, wg Hoge’a).

Głośnik wysokotonowy typu D27TG45−06
to najlepsza kopułka Vify. Membranę przy−
gotowano z nasączanego materiału tekstyl−
nego. W układzie magnetycznym przygoto−
wano przelot, a za nim zainstalowano ko−
morę, w której wytłumiane jest ciśnienie od
tylnej strony kopułki. M.in. dzięki takiemu
rozwiązaniu, znanemu z wielu wysokiej ja−
kości głośników wysokotonowych, uzyska−
no bardzo niską częstotliwość podstawo−
wego rezonansu − 650Hz − co pozwala gło−
śnik ten stosować z bardzo niskimi często−
tliwościami podziału, a więc bez proble−
mów w układach dwudrożnych. Głośnik
jest odporny na stosunkowe duże wychyle−

nia membrany dzięki zastosowaniu ela−
stycznych, plecionych linek doprowadzają−
cych sygnał do cewki (w popularnych gło−
śnikach wysokotonowych są to cienkie,
wrażliwe druciki). Cewka z aluminiowym
karkasem chłodzona jest ferrofluidem, gło−
śnik znosi więc dobrze długotrwałe obciąże−
nie termiczne. Specjalny profil frontu wokół
membrany linearyzuje charakterystykę czę−
stotliwościową, która sięga aż do 30kHz,
a więc daleko poza zakres akustyczny.
Mamy do dyspozycji dwa wysokiej jakości
głośniki, znane z kilku bardzo drogich ko−
lumn firm zagranicznych. Jak zaaplikował
je konstruktor Ostinato 2000?

Obudowa

Wspomniana możliwość osiągnięcia linio−
wego przetwarzania aż do 30Hz jest kuszą−
ca, ale ma swoje wady. Po pierwsze wy−
maga bardzo dużej obudowy, po drugie po−
woduje, że głośnik ma ograniczoną moc
w zakresie niskich częstotliwości (wymu−
szana jest praca przy bardzo dużych ampli−
tudach), po trzecie charakterystyka impul−
sowa nie jest najlepsza. Takie rozwiązanie
jest dopuszczalne, ale przy ograniczeniu się
do słuchania przy umiarkowanych pozio−
mach głośności, i muzyki nie wymagającej
utrzymywania przez głośnik dobrego ryt−
mu. Tymczasem Ostinato 2000 ma być
konstrukcją bardzo uniwersalną. Przejście
do obudowy o objętości ok. 30dm

ograni−

czyło pasmo przenoszenia do 40Hz przy
spadku −3dB, ale zdecydowanie poprawiło
charkaterystyki impulsowe i wytrzymałość
(głośnik może przyjmować stałe 80W mo−
cy sinusoidalnej aż do 30Hz). Jednocześnie
trzeba zaznaczyć, że w typowym pomie−
szczeniu mieszkalnym, dzięki wspomaga−
niu pochodzącemu z odbić od ścian − nauko−
wo mówiąc, dzięki zwiększeniu rezystancji
promieniowania w zakresie niskich często−
tliwości − można spodziewać się efektyw−
nego przetwarznia do częstotliwości, przy
której spadek wynosi −9dB, a więc w tym
przypadku do 30Hz. Zu−
pełnie wystarczy.
Aby uzyskać taką cha−
rakterystykę,

układ

bass−reflex dostrojono
do 35Hz. Otwór wypro−
wadzono na przedniej
ściance, nie ma więc
problemów z ustawie−
niem kolumn blisko tyl−
nej ściany pomieszcze−
nia odsłuchowego. Tu−
nel ma profil lekko stoż−
kowy,

średnicy

54mm przy wlocie
i 60mm przy wylocie,
z zaokrągleniami kra−
wędzi na obydwu koń−
cach. Zmniejszają one
szumy turbulencyjne.
Oryginalne

Ostinato

2000 mają obudowę
nieco odbiegającą od
zwykłego prostopadło−
ścianu. Tylną ściankę
pochylono, a wewnątrz
wprowadzono przegro−
dę pod kątem 45

, od−

dzielającą kilka litrów pozostających na dole.
W ten sposób uniknięto równoległości ścia−
nek przedniej i tylnej, jak i górnej i dolnej,
a więc zredukowano powstawanie fal sto−
jących w obudowie. Dodatkowo, dolną
komorę można wypełnić balastem (np.
piasek), który stabilizuje kolumnę i czę−
ściowo tłumi jej wibracje. Dodatkowe
wzmocnienie obudowy stanowi “wie−
niec” umieszczony pod głośnikiem nisko−
średniotonowym. Przednia ścianka wyko−
nana jest z płyty MDF grubości 30−mm,
pozostałe − 25−mm, obudowa jest więc
bardzo solidna i ciężka (nawet bez bala−
stu). Obudowę wykonywaną w warun−
kach amatorskich można uprościć, rezy−
gnując z pochylenia ścianek, pamiętając
jednak, aby zachować zaprojektowaną ob−
jętość czynną obudowy. O ile może być
trudnym przygotowanie pochylonej tylnej
ścianki, to nie powinno sprawiać kłopotu
wstawienie dolnej, ukośnej przegrody −
naprawdę warto to zrobić, zwłaszcza
wziąwszy pod uwagę, że najniebezpiecz−
niejsze fale stojące, w zakresie niskich
częstotliwości, tworzą się na najdłuższym
dystansie między dolną i górną ścianką.
Wszystkie powierzchnie wewnętrzne po−
winny zostać wyłożone gąbką o grubości 2−
3cm, a bezpośrednio za głośnikiem i na sa−
mym dole obudowy należy włożyć po ok.
100g waty lub wełny.
W oryginalnych Ostinato 2000 kosze obydwu
głośników, jak i kołnierz tunelu bass−reflex są
wpuszczone w wyfrezowania (zagłębienia).
Przygotowanie takich wyfrezowań w warun−
kach amatorskich może nie być łatwe.

Zwrotnica

Zastosowane głośniki pozwalają na dużą
swobodę w wyborze rodzaju filtrów i czę−
stotliwości podziału. Dzięki pozbawionej re−
zonansów w zakresie średnich tonów cha−
rakterystyce głośnika nisko−średniotonowe−
go, i dzięki dużej wytrzymałości głośnika
wysokotonowego, można próbować stoso−

Fot. 1. Ostinato 2000 − jako gotowy produkt pojawi się

na rynku dopiero na jesieni (przewidywana cena ok.

3000zł), jako projekt do samodzielnego montażu

dostępny już dla Czytelników EdW.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99

wania nawet prostych filtrów 6dB/okt., na
pewno nie jest konieczne stosowanie roz−
budowanych filtrów bardzo wysokich rzę−
dów i filtrów − pułapek. Jednak bez wzglę−
du na “wrodzoną” wytrzymałość głośnika
wysokotonowego, zawsze filtr wyższego
rzędu lepiej go odciąża, niż filtr niższego rzę−
du. W tym przypadu zastosowano więc
kompromisowo filtr górnoprzepustowy 2.
rzędu (elementy C2, L2). Rezystory R2, R3
pełnią rolę tłumika, dopasowującego natę−
żenie wysokich tonów do efektywności gło−
śnika nisko−średniotonowego. Natomiast
filtr dolnoprzepustowy (dla głośnika nisko−
średniotonowego) jest 1. rzędu (cewka L1),
ale aby filtr ten działał prawidłowo, założono
równolegle do głośnika obwód C1, R1,

linearyzujący przebieg impedancji głośnika

(kompensujący wpływ indukcyjności cewki
głośnika). Jednocześnie wartość indukcyjno−
ści L1 jest znacznie większa, niżby to wyni−
kało z podstawowych wzorów odniesionych
do założonej częstotliwości podziału (3kHz).
Jest to jednak sytuacja typowa, gdyż zada−
niem filtru dolnoprzepustowego jest rów−

nież korekcja zwykle wznoszącej się charak−
terystyki przetwarzania głośnika nisko−śre−
dniotonowego, zainstalowanego na wąskiej
ściance obudowy.
Gdy spojrzymy na charakterystyki aku−
styczne głośników, zobaczymy, że w rezul−
tacie tych zabiegów głośnik nisko−średnio−
tonowy przetwarza dość liniowo do ok.
2,5kHz, a powyżej charakterystyka opada
z nachyleniem 12dB/okt. ponieważ do
działania filtru dodał się naturalny spadek
zdolności przetwarzania głośnika.
Charakterystyki obudwu głośników przeci−
nają się przy ok. 3kHz, wyznaczając tutaj
akustyczną częstotliwość podziału.
Obydwa głośniki połączone są w tej samej
polaryzacji, która w tym przypadku daje
pełną zgodność fazową w zakresie często−
tliwości podziału.

Mamy więc w działaniu tej prostej zwrotnicy
kilka ważnych, uniwersalnych wskazówek:
1. Można łączyć filtry różnych rzędów,
tworząc tzw. zwrotnice niesymetryczne.
2. Rzeczywiste nachylenia charakterystyk
nie muszą odpowiadać teoretycznym,
zgodnym z rzędem zastosowanego filtru.
3. Właściwe wartości elementów filtrów
nie muszą odpowiadać wywiedzionym
z prostych wzorów.
4. Dla niezawodnego działania głośnika
wysokotonowego, należy stosować filtr
górnoprzepustowy co najmniej 12dB/okt.
(2. rzędu)
5. W większości przypadków głośnik wy−
sokotonowy ma “zapas” efektywności
w stosunku do głośnika nisko−średniotono−
wego, i konieczne jest stosowanie tłumika.
6. W przypadku stosowania filtru 1. rzędu
dla głośnika nisko−średniotonowego, naj−
częściej konieczne jest stosowanie linea−
ryzacji jego charakterystyki impedacji.
7. Generalnie, rodzaj filtrów i wybór często−
tliwości podziału jest ściśle uzależniony od
charakterystyk zastosowanych głośników,
i musi przebieg tych charakterystyk uwzglę−
dniać. Podstawowe wzory zakładają ideal−
ne zachowanie głośnika zarówno w dzie−
dzienie charakterystyki przetwarzania, jak
i charakterystyki impedancji. W rzeczywi−
stości charakterystyki te nie są liniowe.
8. Ustalenie właściwej polaryzacji głośni−
ków również nie może być oparte na pro−
stych regułach, które nie uwzględniają np.

wzajemnego przesunięcia centrów aku−
stycznych głośników.

Obydwa obwody − głośnika nisko−średnioto−
nowego i wysokotonowego − są odseparo−
wane, co wiąże się z zastosowaniem
podwójnego gniazda przyłączeniowego, i da−
je możliwość zrealizowania połączenia typu
“bi−wiring”, podwójnym przewodem. Wów−
czas prądy niskich i wysokich częstotliwości
są odseparowane na całej długości połącze−
nia. Według niektórych relacji przynosi to
pewną poprawę dźwięku, według innych
nie. Rezygnując z bi−wiringu, można więc
rzecz uprościć, podłączając obydwa obwody
do zacisków pojedynczego gniazda.
Jedną z najprostszych w warunkach ama−
torskich, i jednocześnie najlepszą od strony
jakości, jest metoda bezpośredniego łącze−
nia elementów, bez użycia płytki drukowa−
nej. Rozplanowanie kilku elementów,
z których składa się zwrotnica, nie powinno
sprawić kłopotów komukolwiek. Należy tylko
zwrócić uwagę, aby cewki nie były zainstalo−
wane obok siebie, i aby nie były w jednej pła−
szczyźnie (większą “na płasko”, mniejszą pro−
stopadle do niej). Zwrotnicę można zmonto−
wać na 1−cm płytce MDF, albo nawet na 4−
mm płytce pilśniowej, o formacie np. 10
x 20cm, i zainstalować na tylnej ściance, na
wysokości głośnika nisko−średniotonowego.
Firma ESA stosuje w swoich konstrukcjach
doskonałej jakości elementy firmy Mun−
dorf. W oryginalnej zwrotnicy Ostinato
2000 są tylko nie wnoszące zniekształceń
cewki powietrzne (cewka głośnika nisko−
średniotonowego, aby miała niską rezy−
stancję, nawinięta jest drutem o grubości
1,4mm) i “audiofilskie” kondensatory poli−
propylenowe MCap. EdW poleca i dostar−
cza te same elementy, wraz z 3m przewo−
du głośnikowego 2x2mm

firmy Audioqu−

est (do pary kolumn), parą podwójnych,
złoconych gniazd przyłączeniowych i parą
profilowanych tuneli bass−reflex.

Dźwięk

Ostinato 2000 charakteryzują się brzmie−
niem o odpowiedniej neutralności i liniowo−
ści, co powinni docenić audiofile, zwracają−
cy uwagę przede wszystkim na wierność
przetwarzania, ale równocześnie nie są po−
zbawione dużej dynamiki i zdecydowanie
zarysowanych krańców pasma, zwłaszcza
tonów wysokich, które są czyste, przejrzy−
ste, kiedy trzeba delikatne i subtelne, kiedy
trzeba ostre i zdecydowane. Doskonale wy−
brzmiewają “blachy” perkusji.
Bas jest sprężysty, schodzi nisko, ale nie
jest nadmiernie eksponowany. Podkręcenie
regulatora tonów niskich i ustawienie duże−
go wzmocnienia może głośnik nisko−śre−
dniotonowy doprowadzić do granic możli−
wości. Inaczej mówiąc, bas jest domowy,
a nie dyskotekowy. Dla wzmocnienia ni−
skich tonów należy kolumny ustawić blisko
tylnej ściany − przynosi to efekt akustyczny
podobny do podkręcania regulatora niskich,
a nie obciąża głośnika dużą mocą. Jeśli
chcemy zwiększyć ilość “wyższego basu”,
uzyskać większy “wykop”, ale kosztem naj−
niższych pomruków, należy rurę bass−reflex
skrócić, z długości 14−cm do 10cm. Przeno−

2 − Głośniki pochodzą z renomowanej duńskiej wy−

twórni Vifa. 18−cm nisko−średniotonowy i 25−mm ko−

pułka wysokotonowa to klasyczny układ w zesta−

wach dwudrożnych.

C1 = 4,7

C2 = 4,7

L1 = 1,5 mH, R = 0,36

Ω

L2 = 0,47 mH, R = 0,57

Ω

R1 = 6,8

Ω

, 10 W

R2 = 3,3

Ω

, 4 W

R3 = 6,8

Ω

, 4W

si to częstotli−
wość rezonanso−
wą

bass−reflex

z 35Hz na 40Hz,
w efekcie zwiększa−
jąc

efektywność

zakresie

100Hz.
Ostinato

2000

sprawdzają się przy
różnych gatunkach
muzyki. Pokazują
“ząb” i dobre tem−
po na rocku, de−
monstrują dokład−
ność i rozdzielczość
przy muzyce po−
ważnej. Muzyka jest zawsze bogata w de−
tale, doskonale słychać np. ruchy palców na
progach, nabieranie powietrza przez wokali−
stów. Nie ma jednak zbytniej ostrości, mu−
zyka pozostaje spójna i plastyczna. Forte−
pian brzmi bardzo szlachetnie, równo, de−
monstrując dobrą liniowość w zakresie śre−
dnich tonów.

Pomiary

Minima modułu impedancji w zakresie ni−
skotonowym lokują się na poziomie ok. 7
omów, można więc uznać, że Ostinato
2000 to konstrukcja znamionowo 8−omo−
wa. Przebieg charakterystyki impedancji
(

rry

s.. 1

1) jest typowy dla dwudrożnego ukła−

du w obudowie bass−reflex − widzimy dwa
wierzchołki w zakresie basowym, a mini−
mum między nimi wskazuje na częstotli−
wość dostrojenia bass−reflexu (ok. 35Hz).
Wzrost modułu w zakresie średnich tonów
jest efektem działania zwrotnicy.
Charakterystyka przetwarzania (rry

s.. 2

2) po−

kazuje, że szerokie pasmo 40−20000Hz
można zmieścić w polu +/−2,5dB, co udo−
wadnia dobrą neutralność tonalną. W tych
granicach widać lekkie wyeksponowanie
górnego skraju pasma.
Indywidualne charakterystyki przetwarzania
obydwu głośników (rry

s. 3) komentowałem

już w akapicie “zwrotnica”.

Ostinato 2000 ma
e f e k t y w n o ś ć
87dB/1W/1m, wymaga
wzmacniacza o mocy
powyżej 30W.

drrzze

ejj K

Kiis

siie

ell

arra

ettrry

y::

IIm

cjja

a zzn

miio

o−

a::

Ω

Effe

ktty

oś

ść

((1

W//1

m)):: 8

c zzn

miio

a::

azz e

elle

nttó

ów

w::

Głośnik M18WH−08−08

350.− (szt.)

Głośnik D27TG−45−06

150.− (szt.)

Części dodatkowe (komponenty
zwrotnicy, podwójne gniazdo
przyłączeniowe, tunel bass−reflex,
przewód)

150.− (szt.)

Z pojedynczym gniazdem
przyłączeniowym:

140.− (szt.)

Podane ceny zawierają podatek VAT.

Głło

oś

śn

niik

kii ii c

czzę

ęś

śc

cii d

stta

arrc

czza

a A

Zamówienia przyjmuje:
Dział Handlowy
ul. Burleska 9
01−939 Warszawa
tel./fax (0 22) 835−66−88, 835−67−67

1. Charakterystyka impedancji Osinato 20000

3. Indywidualne charakterytyki głośników nisko−średniotonowego i wyso−

kotonowego.

2. Charakterystyka przetwarzania Ostinato 20000

Typ

I.T.
W170/4

I.T.
W170/8

Peerless
CSC-
176H

Peerless
CSC-
176T

Vifa
M18WH0
8-08

Vifa
M18WO0
9-08

Scan-
Speak
18W8535

Dynaudio
17W-
75XL-08

Dynaudio
17W-
75XL-04

Excel
W17CY0
01

Davis 17
KLV 6A

I.T.
W210/4

I.T.
W210/8

Cena

240

330

350

390

590

530

920

550

100

Typ

I.T.
MDS08

Peerless
CC220

Peerless
CSC217R

Seas
W210P

Excel
W21EX0
01

Vifa
PL22WR
09-08

Vifa
PL22WR
09-06

Scan-
Speak
21W8555

Scan-
Speak
21W8555
-01

Seas W
21 NAL

Eton 8-
800/37
HEX

Eton 8-
472/32
HEX

Dynaudio
20W-75-
04

Cena

250

400

300

330

1190

550

750

520

910

1180

525

Typ

Dynaudio
20W-75-
08

Focal
8V4412

Focal
8K5412

Davis
20MC 8A

I.T.
WPS250/
4

I.T.
WPS250/
8

I.T.
MDS10

Peerless
CC 260

Peerless
CSX-
257W

Seas WP
251D

Davis 25
GCA
10W

Eton 11-
581/50HE
X

Vifa
PL26WR
09-08

Cena

525

410

610

645

200

1080

500

710

1000

1760

650

Typ

Scan-
Speak
25W8565

Scan-
Speak
25W8565
-01

Dynaudio
30W-54

Focal
11V7511

Focal
11K7511

Focal
13V7511

I.T.
WPS304/
4

I.T.
WPS304/
8

I.T.
MDS12

Peerless
CCX 315

Cena

850

1090

705

915

1050

240

1190

620

Errrra

atta

a::

W zamieszczonym miesiąc temu artykule “Obudowa zamknięta” chochlik zabrał z tekstu znak pierwiastkowania: drugie zdanie po−

niżej wzoru 3 powinno brzmieć: “Jak łatwo sprawdzić, zastosowanie obudowy o objętości równej V

spowoduje podniesienie

częstotliwości rezonansowej o 2, (...)”. Na skutek przesunięć w tabelce, większość cen jest nieprawidłowa. Oto kompletny cennik:

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 8/99

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

budowa bass−reflex jest dzisiaj
najczęściej spotykanym rodza−
jem obudowy. Zawdzięcza to

kilku przewagom, jakie ma nad najpopu−
larniejszą niegdyś obudową zamkniętą.
Nie należy jednak uważać, że bass−reflex
jest pod każdym względem lepszy. Po−
zwala osiągnąć niższą częstotliwości gra−
niczną, zyskać kilka dB efektywności
w zakresie basu, a przy tym nawet obni−
żyć poziom zniekształceń nieliniowych.
Jednak przedstawiana miesiąc temu obu−
dowa zamknięta ma lepsze charaktery−
styki impulsowe, i dlatego wciąż ma licz−
ną grupę zwolenników.
Rozpowszechnienie bass−reflexu, które−
go ogólna zasada działania była przecież
znana bardzo dawno, wynika nie tylko
z jego wspomnianych zalet, ale i z opra−
cowania metod dokładnego obliczania
parametrów obudowy. Zawdzięczamy je
przede przede wszystkim Thiele’owi
i Smallowi. Wprowadzili oni do użycia
tzw. parametry Thiele’a − Smalla (w skró−
cie T−S), które przedstawialiśmy trzy mie−
siące temu. Jak pokazaliśmy dwa miesią−
ce temu, posługiwanie się tymi parame−
trami jest pożądane już przy projektowa−
niu prostych obudów zamkniętych.
W przypadku obudów bass−reflex para−
metry i obliczenia są bardziej złożone,
wraz z niedokładnościami obliczeń i wy−
konania obudowy ryzyko drastycznego
pogorszenia parametrów wzrasta znacz−
nie bardziej, niż w przypadku obudowy
zamkniętej. Dlatego niegdyś, przed epo−
ką parametrów T−S, dobre dostrojenie
obudowy bass−reflex było albo kwestią
przypadku, albo długotrwałej metody

prób i błędów. W latach siedemdziesią−
tych wprowadzono sposoby dokładnego
obliczania, a w latach dziewięćdziesią−
tych programy symulacyjne, wyręczające
kieszonkowy kalkulator. Jednak do dzisiaj
z pewnością niezbędna jest wiedza o za−
sadzie działania i metodach “ręcznego”
obliczania obudów; bez tych podstaw
również posługiwanie się programami
komputerowymi będzie nieefektywne,
bowiem otrzymywane na ekranie wyniki
nie będą poddawane odpowiedniej inter−
pretacji.
Obudowa bass−reflex wykorzystuje falę
promieniowaną przez tylną stronę mem−
brany. Pochodzące stamtąd ciśnienie jest
wypromieniowywane przez otwór. Na
pierwszy rzut oka układ wydaje się bar−
dzo prosty, lecz już po chwili powinna po−
jawić się refleksja − czyż fala promienio−
wana przez otwór, biegnąca wprost od
tylnej strony membrany, nie jest w prze−
ciwfazie z falą promieniowaną przez prze−
dnią stronę membrany? Czy w ten spo−
sób wypadkowe ciśnienie nie jest mniej−
sze, zamiast większe? Pozornie prosta
skrzynka z otworem jest w rzeczywisto−
ści skomplikowanym układem akustycz−
nym, mającym nieoczekiwane własno−
ści...
Tak jak głośnik (układ drgający głośnika)
ma swoją podstawową częstotliwość re−
zonansową, określoną przez masę drga−
jącą i podatność jej zawieszeń, tak i sama
obudowa z otworem ma własną często−
tliwość rezonansową − analogicznie −
określoną przez masę drgającą (w otwo−
rze) i podatność jej zawieszenia (podat−
ność powietrza w obudowie) − rry

s.. 1

1..

Ten

autono−

miczny układ
rezonansowy,
w swojej czę−
stotliwości re−
z o n a n s o w e j
niezależny od
częstotliwości
rezonansowej głośnika i innych jego para−
metrów, musi być jednak przez sam gło−
śnik pobudzony do drgań.
Przy częstotliwości rezonansowej obudo−
wy fb, zachodzi jednocześnie wiele cieka−
wych zjawisk. Po pierwsze, sam głośnik,
który przecież pobudza obudowę, zostaje
odciążony − membrana ma minimalną am−
plitudę (mimo dowolnie silnego sygnału
elektrycznego, sterującego głośnik), pra−
cę “przejmuje” otwór (właśnie temu zja−
wisku zawdzięczamy redukcję zniekształ−
ceń harmonicznych − układ drgający gło−
śnika pracuje w pewnym zakresie, sąsia−
dującym z częstotliwością rezonansową
fb, z mniejszymi amplitudami niż w obu−
dowie zamkniętej, a całkowite wypromie−
niowywane ciśnienie akustyczne jest na−
wet większe). Po drugie, fala promienio−
wana przez otwór jest przesunięta
o 90

względem fali promieniowanej

przez tylną stronę membrany, a więc rów−
nocześnie jest przesunięta o 90

wzglę−

dem fali promieniowanej przez przednią
stronę membrany. Prześledźmy teraz, co
dzieje się w pobliżu częstotliwości rezo−

Obudowa bass−reflex (obudowa z otworem)

Rys. 1 − układ rezonansowy obudowy bass−reflex two−

rzy masa powietrza w otworze Map i podatność po−

wietrza w obudowie Cap.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

nansowej fb. Wraz ze wzrostem częstotli−
wości zaczyna rosnąć amplituda głośnika,
wkrótce dochodząc do krzywej charakte−
rystyki, jaką miałby ten głośnik w obudo−
wie zamkniętej, natomiast ciśnienie
z otworu maleje. Wraz ze wzrostem czę−
stotliwości zwiększa się przesunięcie fa−
zowe promieniowania otworu względem
promieniowania tylnej strony membrany,
szybko zbliżając się do wartości 180

a więc promieniowanie otworu ma fazę
bliską fazie przedniej strony membrany,
stąd efektywne współdziałanie powyżej
częstotliwości fb. Zupełnie inaczej wyglą−
da sytuacja przy częstotliwościach niż−
szych od fb. Idąc w dół skali częstotliwo−
ści, amplituda głośnika najpierw wzrasta,
zbliżając się do krzywej charakterystyki
głośnika w obudowie zamkniętej, ale po−
nieważ krzywa ta opada (12dB/okt.), więc
wkrótce i nasza charakterystyka ciśnienia
z głośnika w obudowie bass−reflex opada
z podobnym nachyleniem. Krzywa charak−
terystyki ciśnienia z otworu również opada
12dB/okt., na skraju pasma przenoszenia
charakterystyki z otworu i głośnika coraz
bardziej zbiegają się ze sobą, ale... Wraz
ze spadkiem częstotliwości szybko
zmniejsza się przesunięcie fazowe pro−
mieniowania otworu względem promie−
niowania tylnej strony membrany (inaczej
mówiąc, przy częstotliwościach niższych
od fb powietrze jest przez otwór tylko
“przepompowywane”), więc ciśnienia
z tych źródeł coraz skuteczniej znoszą się,
i wypadkowa charakterystyka ma nachyle−

nie 24dB/okt., pokazując szybki spadek
zdolności przetwarzania ((rry

s.. 2

2))..

W tym przykładzie częstotliwość rezo−
nansowa fb=44Hz. Widać, że bass−re−
flex daje zysk efektywności, w stosun−
ku do obudowy zamkniętej, w okolicach
częstotliwości rezonansowej fb i powy−
żej. Poniżej 34Hz, gdzie na poziomie
−9dB względem ciśnienia maksymalne−
go krzywe obudowy bass−reflex i obu−
dowy zamkniętej przecinają się, wyższą
efektywność ma obudowa zamknięta.
Natomiast obszar pomiędzy krzywymi
dla głośnika w obudowie zamkniętej
i samego głośnika w obudowie bass−re−
flex pokazuje, o ile odciążony został gło−
śnik w obudowie bass−reflex (z czego
wynikają

mniejsze

zniekształcenia

w tym zakresie).

Jak więc widać, trudno uzyskać pasmo
sięgające wiele niżej od częstotliwości
rezonansowej fb. Prowadzi to do pochop−
nego wniosku, że obudowa bass−reflex
powinna być nastrojona jak najniżej, aby
uzyskać jak najszersze pasmo. Jednak
nie można stroić za nisko, w stosunku do
parametrów zastosowanego głośnika ni−
skotonowego. Po pierwsze, nie musi to
wcale dać spodziewanych korzyści roz−
ciągnięcia pasma, po drugie, w pewnych
przypadkach można nabawić się poważ−
nych problemów z

charakterystykami

impulsowymi i liniowością charakterysty−
ki przetwarzania.
Celem konstruktora jest osiągnięcie jak
najniższej częstotliwości granicznej, ale
przy liniowej (lub zbliżonej do liniowej)
charakterystyce przetwarzania oraz do−
brej

charakterystyce

impulsowej.

Szczególnie trzeba zwrócić uwagę na
ten drugi aspekt, nie przemawiający tak
do wyobraźni, jak magiczne “20Hz”, ale
w wielkim stopniu ważący na jakości

przetwarzania. Obudowa

bass−reflex jest niestety
już “z urodzenia” obar−
czona słabszymi charak−
terystykami impulsowymi
od obudowy zamkniętej,
ale wciąż mogą być one
lepsze lub gorsze. Aby
nie degradować ich zu−
pełnie, dobrze jest uczy−
nić z nich sprawę priory−
tetową, nawet poświęca−
jąc kilka Hz pasma prze−
noszenia.
To, jakie charakterystyki
uzyskamy, zależy nie tylko
od przyjętych przez nas za−
łożeń, ale i od parametrów
głośnika. Najlepsze cha−
rakterystyki

impulsowe

można uzyskać stosując
głośniki o jak najniższej

wartości Qts (można przyjąć, że poniżej
0.3). Przy wyższych wartościach można
natomiast łatwiej uzykiwać niżej sięgają−
ce pasmo przenoszenia. Przekraczając
jednak wartość 0.4 musimy spodziewać
się już poważnego pogorszenia charakte−
rystyk impulsowych, z tego powodu sto−
sowanie w wysokiej klasy zespołach gło−
śnikowych bass−reflex głośników o war−
tości Qts > 0.4 nie jest polecane, choć
w modelach tańszych spotyka się i gło−
śniki o wartości przekraczająćej 0.5, co
w rezultacie daje bas bardzo słabo “kon−
trolowany”, grający jednobarwnie, ale
mocno zaznaczony i w pewnym sensie
efektowny, przypadający do gustu mniej
wyrobionym słuchaczom.
Aby uzyskać najlepsze możliwe dla sto−
sowanego głośnika charakterystyki im−
pulsowe i charakterystykę częstotliwo−
ściową, należy zadbać o dobre dopaso−
wanie parametrów obudowy.
Nie można jednak wskazać jednej jedy−
nie właściwej obudowy dla danego gło−
śnika; można przedstawić całą rodzinę
charakterystyk

częstotliwościowych

i rodzinę charakterystyk impulsowych,
które można uznać za dopuszczalne;
często wraz z niżej leżącą częstotliwo−
ścią graniczną uzyskujemy nieco gorsze
właściwości impulsowe, i na odwrót.
Sztuka strojenia bass−reflexu to sztuka
znajdowania kompromisu, który dla róż−
nych konstruktorów może leżeć gdzie
indziej, wraz z ich różnymi preferencja−
mi. Daleko idące eksperymenty są na−
wet wskazane, jednak najważniejsze
jest, aby mieć kontrolę nad sytuacją i za−
chodzącymi zjawiskami, aby parametry
obudowy bass−reflex nie były dziełem
przypadku.
Trzy główne parametry, określające obu−
dowę bass−reflex, to jej objętość Vb, czę−
stotliwość dostrojenia fb i współczynnik
Ql, zależny od strat w obudowie. W prak−
tyce konstruktor ma wpływ na dwa
pierwsze parametry, trzeci wynika “z na−
tury”, jego zmienność ma jednak naj−
mniejszy wpływ na działanie systemu.
Przyjmuje się, że typowa wartość Ql = 7,
w przypadku obudów bardzo dużych
można przyjąć Ql = 3, a obudów bardzo
małych Ql = 15.
Zadaniem konstruktora jest więc, po
założeniu wartości Ql, obliczenie, na
podstawie parametrów T−S głośnika,
parametrów obudowy Vb i fb. Jak już
wspomniano, nawet po określeniu pa−
rametrów głosnika i Ql obudowy, nie
jesteśmy ograniczeni do tylko jednej
kombinacji parametrów Vb i fb. Mamy
do wyboru wiele rozwiązań, dających
różne kształty charakterystyk. Najpopu−
larniejsze z nich znane są pod skrótami
SBB4, SC4, QB3,C4, BB4, SQB3.
Pierwsze trzy dotyczą głośników o ni−

Rys. 2

Charakterystyki częstotliwościowe układu bass−re−

flex: linią czarną pokazano charakterystykę głośnika,

linią czerwoną − otworu, niebieską − charakterystykę

wypadkową, uwzględniając relacje fazowe, linią zielo−

ną − charakterystykę tego samego głośnika w obudo−

wie zamkniętej o tej samej objętości.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

skich wartościach Qts, kolejne trzy −
wyższych. I tak SBB4 jest przedłuże−
niem BB4 dla głośników o wartościach
Qts niższych od 0.39 (przy Ql=7), SC4
jest przedłużeniem C4 dla głośników
o wartościach Qts niższych od 0.45
(przy Ql=7), a SQB3 jest przedłużeniem
QB3 dla głośników o wartościach Qts
wyższych od 0.41 (przy Ql=7). Wartość
Qts, przy której następuje przejście
z jednego modelu do drugiego (np.
z SBB4 do BB4), jest uzależniona od
pojawienia się podbicia na charaktery−
styce przetwarzania. Tak więc tylko gło−
śniki o odpowiednio niskich dobrociach
Qts pozwalają zrealizować postulat li−
niowego przetwarzania.
Obok przedstawiono tabele obliczeniowe
dla SBB4/BB4 i QB3, dla Ql=7.

Tabela 1. Parametry obudowy dla

strojenia SBB4/BB4 (Ql=7)

Tabela 2. parametry obudowy dla

strojenia QB3 (Ql=7)

Pomocnicze parametry
do obliczania obudów
bass−reflex to alfa i H:

Vb = Vas/alfa
fb = fs x H

częstotliwość

spadku

−3dB

można

określić

z przedstawionego w ta−
beli

stosunku

f3/fs,

a w ostatniej kolumnie
przedstawiono

stopień

podbicia charakterystyki,
występującego powyżej

częstotli−
wości fb,
przy wy−
sokich do−
b r o c i a c h
Qts.

Korzystając z przedsta−
wionych tabel, rozważa−
jąc użycie głośnika o ni−
skiej wartości Qts, mamy
do wyboru SBB4 i QB3.
Jak widać, w prawie ca−
łym wspólnym dla obu
modeli zakresie wartości
Qts, a więc dla Qts<0.35,
model QB3 pozwala sto−
sować mniejsze obudo−
wy (dla danych wartości
Qts mniejsze większe
wartości dzielnika alfa),
a przy tym uzyskiwać niż−
sze f3 (niższy stosunek
f3/fs). Jednak zaletą mo−

delu SBB4 są nieco
lepsze charakterystyki
impulsowe. Charakte−
rystyka częstotliwo−

ściowa opada wcze−
śniej, ale łagodniej.
Cechą

charaktery−

styczną

modelu

SBB4/BB4 jest stroje−
nie rezonansu obudo−
wy fb do częstotliwo−
ści rezonansowej gło−
śnika swobodnie za−
wieszonego fs (H =
1). We wszystkich in−
nych

modelach,

w tym QB3, dla uzy−
skania maksymalnie
płaskiej charaktery−
styki częstotliwościo−
wej, czestotliwość fb
jest różna od fs,

i zwiększa się w stosunku do fs wraz ze
zmniejszaniem Qts. Tym bardziej podno−
si się częstotliwość spadku trzydecybe−
lowego f3. W ramach modelu QB3, nie
uwzględniającego przecież Qtc>0.41,
widać, że stosunek f3/fs zmienia się od
wartości ok. 1 dla Qts = 0.4, do ponad 2
dla Qts < 0.25 (w tym zakresie zmienia
się Qts większości głośników przezna−
czonych do bass−reflexów). Pokazuje to,
jak silnie zmienia się możliwe do uzyska−
nia pasmo przenoszenia w zależności od
Qts, jak więc złudne może być ocenianie
możliwości głośnika w obudowie bass−
reflex, bez znajomości tego parametru,
a tylko w oparciu o popularyzowaną war−
tość częstotliwości rezonansowej fs.

Rys. 3 − Charakterystyki częstotliwościowe układu bass−

reflex, przy głośniku o danych parametrach (Vifa M22WR−

09−06, fs=29Hz, Qts=0.33, Vas=55dm3), dla różnych sposo−

bów strojenia − SBB4 i QB3.

Qts H alfa f3/fs podbicie (dB)

0.20

1.9

7.8

2.5

0.21

1.8

7.0

2.4

0.22

1.8

6.2

2.3

0.23

1.7

5.6

2.2

0.24

1.6

5.1

2.1

0.25

1.6

4.6

2.0

0.26

1.5

4.2

1.9

0.27

1.5

3.8

1.8

0.28

1.4

3.4

1.7

0.29

1.4

3.1

1.6

0.30

1.3

2.8

1.6

0.31

1.3

2.6

1.5

0.32

1.2

2.4

1.4

0.33

1.2

2.2

1.4

0.34

1.2

2.0

1.3

0.35

1.1

1.8

1.3

0.36

1.1

1.6

1.2

0.37

1.1

1.5

1.2

0.38

1.1

1.4

1.1

0.39

1.0

1.2

1.1

0.40

1.0

1.1

1.0

0.41

1.0

Qts H alfa f3/fs podbicie (dB)

0.2

1.0

5.9

3.4

0.21

1.0

5.3

3.2

0.22

1.0

4.8

3.0

0.23

1.0

4.4

2.8

0.24

1.0

4.0

2.6

0.25

1.0

3.7

2.4

0.26

1.0

3.4

2.3

0.27

1.0

3.2

2.2

0.28

1.0

2.9

2.0

0.29

1.0

2.7

1.9

0.30

1.0

2.5

1.8

0.31

1.0

2.4

1.7

0.32

1.0

2.2

1.6

0.33

1.0

2.1

1.5

0.34

1.0

2.0

1.4

0.35

1.0

1.8

1.4

0.36

1.0

1.7

1.3

0.37

1.0

1.6

1.3

0.38

1.0

1.5

1.2

0.39

1.0

1.5

1.2

0.1

0.40

1.0

1.4

1.1

0.1

0.41

1.0

1.3

1.1

0.2

0.42

1.0

1.3

1.1

0.4

0.43

1.0

1.2

1.0

0.5

0.44

1.0

1.1

1.0

0.7

0.45

1.0

1.1

1.0

0.8

0.46

1.0

0.47

1.0

1.2

0.48

1.0

0.9

1.4

0.49

1.0

0.9

1.5

0.50

1.0

0.9

1.7

0.51

1.0

0.8

0.9

1.9

0.52

1.0

0.8

0.9

2.1

0.53

1.0

0.8

0.9

2.3

0.54

1.0

0.7

0.9

2.5

0.55

1.0

0.7

0.9

2.7

0.56

1.0

0.7

0.9

2.9

0.57

1.0

0.6

0.8

3.1

0.58

1.0

0.6

0.8

3.3

0.59

1.0

0.6

0.8

3.5

0.60

1.0

0.6

0.8

3.7

Weźmy dwa głośniki o takiej samej czę−
stotliwości rezonansowej, ale różniących
się Qts − dla pierwszego Qts = 0.4, dla
drugiego Qts = 0.25. Pierwszy osiągnie
dwa razy niższą częstotliwość graniczną!
Wydawałoby się więc, że im wyższa war−
tość Qts, tym lepiej. Ale jak już wspomi−
nano, wraz z niższymi wartościami Qts
dostajemy lepsze charakterystyki impul−
sowe, ponadto drastycznie zmniejsza się
wymagana objętość obudowy (wzrasta
alfa). Wracając do powyższego przykładu,
jeśli obydwa głośniki miałyby takie same
objętości ekwiwalentne Vas, to głośnik
drugi potrzebowałby ponad czterokrotnie
mniejszej obudowy niż pierwszy! Można
jeszcze wspomnieć, że gdyby daleko
odejść od powyższych modeli, i np. gło−
śnik pierwszy zastosować w tak małej
obudowie, podniosłoby to f3 (zawęziło
pasmo przenoszenia), a charakterystyki
impulsowe... jeszcze bardziej pogorszyło!

Na rry

h 5

5 a

a,,b

b,,c

c pokazano wpływ

niedokładności zaprojektowania lub wy−
konania obudowy bass−reflex na charak−
terystykę przetwarzania, w stosunku do
modelowej charakterystyki QB3 dla gło−
śnika o przedstawionych parametrach.
Jak widać, zmiana wielkości obudowy
w granicach +/−20% nie ma jeszcze wiel−
kiego wpływu na charakterystykę prze−
twarzania, ale wspomieć należy, że
w obydwu przypadkach pogorszeniu ule−
gają charakterystyki impulsowe. Znacznie
większy wpływ ma zmiana częstotliwości
rezonansowej fb − dostrojeniem wyższym
tylko o 20% spowodować możemy
1.5dB podbicie na charakterystyce powy−
żej częstotliwości rezonansowej fb, i jed−
nocześnie 3dB stratę w zakresie najniż−
szych częstotliwości. Z kolei nie uwzglę−
dnienie przykładowej 1−omowej rezystan−
cji szeregowej (wnoszonej np. przez cew−
kę filtru dolnoprzepustowego) powoduje
lekkie podbicie powyżej częstotliwości
rezonansowej, ale bez strat przy częstotli−

wościach najniższych. Jak z tego wyni−
ka, najwięcej uwagi należy poświęcić
dokładnemu dostrojeniu obudowy do
częstotliwości fb.

Głośnik do bass−
reflexu

Wraz z parametrami głośnika otrzymu−
jemy określone możliwości, jak rów−
nież pewnien obszar dopuszczalnych
rozwiązań, którego przekraczanie jed−
nak prowadzi do radykalnego pogor−
szenia jakości przetwarzania. Jakimi
parametrami powinien więc charakte−
rysować się idealny głośnik do bass−re−

flexu? Jeśli celem konstruktora jest
zespół głośnikowy wysokiej klasy, po−
winno się zadbać o wszystkie aspekty
jakościowe. Aby utrzymać dobry im−
puls, dobroć Qts nie powinna być wy−
ższa od 0.35. Jeśli impuls miałby być
priorytetem,

należy

poszukiwać

Qts<0.3. Wraz z tym jednak należy
szukać jak najniższej częstotliwości re−
zonansowej fs, podobnie jak w obudo−
wie zamkniętej. Im niższa wartość
Qts, tym dla pasma przenoszenia kry−
tyczniejsze, aby niska była fs. Można
przyjąć, że w kategorii 17−18cm gło−
śników nisko−średniotonowych bardzo
dobre są głośniki o

Qts<0.35

i fs<40Hz, a doskonałe o Qts<0.3
i fs<30Hz.
Dokładne obliczenia obudowy bass−
reflex, poza charakterystyką częstotli−

wościową i

impulsową, powinny

uwzględniać również zdolności ampli−
tudowe głośnika, tak aby w funkcji
częstotliwości nie pojawiały się wyra−
źne ograniczenia, leżące poniżej pozio−
mu nominalnej wytrzymałosci głośni−
ka. Może być np. tak, że głośnik o mo−
cy znamionowej 100W, w jednej obu−
dowie bass−reflex będzie zdolny przyj−
mować owe 100W w całym zakresie
niskich częstotliwości aż do 20Hz,
w innej poniżej np. 30Hz funkcja wy−
trzymałości będzie maleć do np.
20W przy 20Hz, w jeszcze innej mię−
dzy np. 40 a 60Hz pojawi się “siodło”.
Jednak obliczenie tych funkcji bez po−
mocy symulacji komputerowych jest
bardzo żmudne − w tym zakresie pro−
gramy są w zasadzie niezastąpione.
Za miesiąc − obliczanie parametrów
otworu obudowy bass−reflex, plus ko−
lejny projekt zestawu do samodzielne−
go montażu.

drrzze

ejj K

Kiis

siie

ell

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/99

Rys. 4 − Charakterystyki impulsowe dla przykładów

z rys. 3. Porównaj z charakterystykami impulsowymi

obudowy zamkniętej (EDW 7/99).

Rys. 5 − Wpływ niedokładności zaprojektowania i wyko−

nania obudowy bass−reflex na charakterystykę częstotli−

wościową, w odniesieniu do strojenia QB3 i głośnika

(z przykładu z rys. 3, 4).

a) częstotliwość rezonansowa niższa i wyższa o 20%

b) obudowa mniejsza lub większa o 20%

c) dobroć Qts głośnika zwiększona przez szeregową re−

zystancję o wartości 1 oma.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99

Parametry otworu

iedy już ustalimy podstawowe
parametry obudowy bass−reflex,
czyli jej objętość Vb i częstotli−

wość dostrojenia układu rezonansowego
fb, pozostaje obliczyć parametry samego
otworu, czyli jego powierzchnię i długość
tunelu. Tunel zakładany jest po to, aby
zwiększyć masę powietrza w otworze,
i przez to uzyskać odpowiednio niską czę−
stotliwość rezonansową. Masa powie−
trza w otworze jest również tym większa,
im większa jest jego powierzchnia, ale
okazuje się, że zwiększenie powierzchni
w jeszcze większym stopniu wpływa na
zmniejszenie podatności, ostatecznie
więc podnosi, a nie obniża częstotliwość
rezonansową. Równocześnie trzeba pa−
miętać, że podatność tym większa, im
większa objętość obudowy. Tymczasem
jednak zakładamy, że objętość obudowy
Vb jest już dana, tak jak częstotliwość re−
zonansowa fb, możemy więc dopasowy−
wać jedynie powierzchnię otworu Sv
(i wynikającą z niej średnicę otworu okrą−
głego dv) i długość tunelu Lv. Aby w da−
nej objętości Vb uzyskać daną częstotli−
wość rezonansową fb, możemy zastoso−
wać otwory różnych wymiarów (o mniej−
szej średnicy i z krótszym tunelem,
o większej średnicy i z dłuższym tune−
lem).
Jak widać z praktyki, powierzchnie otwo−
rów bass−reflex są znacznie mniejsze od
powierzchni głośników. Dzieje się tak dla−
tego, że przy dużej powierzchni otworu,
dla uzyskania założonej częstotliwości re−
zonansowej, należy stosować długie tu−
nele, które z kolei mogą nie mieścić się
w zaprojektowanej obudowie, nawet gdy
jest bardzo głęboka. Ponadto, długie tu−
nele generują własne rezonanse, leżące

przy częstotliwościach kilkuset Hz
(ćwierćfalowe, półfalowe, odpowiadają−
ce długości tunelu), rozpraszane wszech−
kierunkowo ze względu na znacznie
mniejszą średnicę otworu, i stąd poten−
cjalnie słyszalnie zakłócające przetwarza−
nie. Skłaniałoby to do stosowania otwo−
rów jak najmniejszych, aby tunele mogły
być jak najkrótsze, niestety, z tej strony
również pojawia się nie mniej poważne
ograniczenie. Otóż w otworze o po−
wierzchni znacznie mniejszej od głośnika
wymuszane są prędkości powietrza
znacznie większe, niż wytwarzane przez
membranę − proporcjonalnie do stosunku
powierzchni membrany i otworu. Jeśli
w dodatku sam głośnik może pracować
na dużych amplitudach, to okazuje się, że
przy

dużych

sygnałach

powietrze

w otworze “nie nadąża”, wymagane
prędkości przepływu nie są osiągane.
Niestety, wymiary otworu, przy którym
powyższe zjawisko by nie występowało,
musiałyby być porównywalne z wymiara−
mi głośnika (a więc tunel byłby bardzo
długi). Jednak problem kompresji jest
tym dotkliwszy, im otwór jest mniejszy,
więc choć idealnego rozwiązania nie
można zrealizować, to mimo to należy
minimalizować szkodliwe zjawisko po−
przez stosowanie otworów tak dużych,
jak to tylko możliwe. Problem kompresji,
dla danego stosunku powierzchni glośni−
ka i otworu, narasta wraz ze wzrostem
sygnału sterującego. Dlatego można też
uwzględnić, jakie w praktyce natężenia
dźwięku chcemy uzyskiwać. Jeżeli bę−
dziemy sterować głośnik tylko niskimi sy−
gnałami, problem będzie relatywnie nie−
wielki, i dopuszczalne jest zastosowanie
mniejszego otworu. Z drugiej strony, wła−
śnie dlatego instalacje profesjonalne −

estradowe − mają tak duże otwory bass−
reflex, aby pracować bez kompresji rów−
nież przy bardzo dużych nateżeniach
dźwięku (nie jest to tam tak trudne do
uzyskania, jako że wbrew pozorom czę−
stotliwości rezonansowe kolumn estra−
dowych wcale nie są bardzo niskie). Cza−
sami spotykana opinia, że duże bass−re−
flexy estradowych kolumn, przez swoją
dużą powierzchnię, działają efektywniej,
ale bardziej zaznaczają efekty rezonanso−
we, natomiast małe bass−reflexy są
“cichsze”, ale przez to mniej podbarwia−
ją brzmienie, jest fałszywa. Małe bass−re−
flexy po prostu stwarzają problem nieli−
niowego działania w funkcji sygnału ste−
rującego, a każda taka nieliniowość jest
źródłem zniekształceń.
W praktyce można zalecić, aby po−
wierzchnia otworu stanowiła ok 20% po−
wierzchni głośnika, uznając 15% za abso−
lutne minimum, dopuszczalne w przypad−
ku głośników małych, o małej amplitu−
dzie, i sugerując 25% dla głośników o du−
żej amplitudzie, o ile pozwalają na to inne
warunki.
Między tunelem a przeciwległą ścianką
(tzn. tylną, jeśli wylot jest na przedniej),
powinien pozostać dystans nie mniejszy
od średnicy otworu.

Przy danych:
dv − średnicy otworu (cm)
Vb − objętości obudowy (dm3)
fb − częstotliwości rezonansowej (Hz),

długość tunelu Lv może być określona ze
wzoru:

23400 x

x Vb

− 0,73 x dv

Obudowa bass−reflex (obudowa z otworem) cz. II

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99

Kształt otworu

Najczęściej spotykamy okrągłe otwory
bass−reflex, mają one poważne zalety −
stosunek objętości powietrza w tunelu
do powierzchni jego ścianek jest najko−
rzystniejszy, co minimalizuje tarcie czą−
steczek, okrągłe tunele z PVC o różnych
średnicach są powszechnie dostępne,
czy to pod postacią rur kanalizacyjnych,
czy w ofercie firm wyspecjalizowanych
w zaopatrywaniu hobbistów − tam spo−
tkać można rury lekko stożkowe (gene−
rują mniejsze rezonanse fal stojących),
z wyprofilowanymi wylotami (zmniej−
szają turbulencje powstające na ostrych
krawędziach), teleskopowe, zakrzywia−
ne. Korzystając z takich rur, można ła−
two eksperymentować z ich długością
i częstotliwością strojenia. Okrągły
kształt otworu nie jest jednak ściśle
obowiązujący. Czasami spotkać można
otwór w kształcie szczeliny, gdzie tunel
utworzony jest przez dodatkową we−
wnętrzną ściankę. Przy odpowiedniej
konstrukcji obudowy możliwe jest wy−
mienianie tych ścianek i w ten sposób
regulowanie częstotliwości rezonanso−
wej obudowy, ale jest to trudniejsze niż
w przypadku tunelu okrągłego. Tunele
szczelinowe stosuje się np. wówczas,
gdy chce się wyprowadzić otwór na
przedniej ściance małego zespołu, na
której nie ma miejsca na otwór okrągły
− wówczas 1−2 cm szczelina pod głośni−
kiem nisko−średniotonowym jest do−
brym rozwiązaniem. Prostokątne otwo−
ry spotyka się też, gdy obudowa działa
po części na zasadzie labiryntu, i cały
długi tunel utworzony jest przez prosto−
padłe ścianki. Można eksperymento−
wać z otworami o przekroju trójkątnym,
utworzonymi w narożach obudowy po−
przez dodanie wewnętrznej ścianki
ustawionej pod kątem 45

względem

ścianek dolnej i bocznej.

Jeden czy dwa otwory?

Czasami spotykane jest mniemanie, że
stosowaniem dwóch otworów o mniejszej
średnicy można uzyskać niższą częstotli−
wośc rezonansową, niż stosowaniem jed−
nego większego. Opiera się ono na rozu−
mowaniu, że skoro otwór o określonej śre−
dnicy i długości daje w obudowie o okre−
ślonej objętości pewną częstotliwość rezo−
nansową, to zastosowanie dwóch takich
otworów pozwoli zachować tę częstotli−
wość, natomiast korzystnie zwiększy po−
wierzchnię promieniowania. Niestety, obu−
dowy nie można w ten sposób oszukać.
Układ dostroi się do innej, wyższej często−
tliwości rezonansowej, odpowiednio do
większej powierzchni całkowitej otworów.
To, czy stosujemy dwa otwory o po−
wierzchni X każdy, czy jeden otwór o po−
wierzchni 2X, z punktu widzenia częstotli−
wości rezonansowej nie ma znaczenia.
Skoro można jednak stosować więcej niż
jeden otwór, więc niektórzy podejmują też
próby, aby za pomocą dwóch lub więcej
otworów z tunelami o różnych długościach
dostrajać obudowę do więcej niż jednej
częstotliwości rezonansowej, w celu lep−
szego wyrównania pasma. Niestety, rów−
nież w ten sposób nie można wiele uzy−
skać, obudowa “widzi” bowiem po prostu
określoną powierzchnię otworu (sumę po−
wierzchni otworów) i określoną masę po−
wietrza w tunelu (sumę mas powietrza we
wszystkich tunelach). Korzyść może nato−
miast w takim przypadku wynikać z różne−
go rozłożenia rezonansów fal stojących
w tunelach o różnych długościach, i słab−
szego zaznaczania się każdego z nich.
Do tej pory uwzględniamy przede wszyst−
kim częstotliwość rezonansową obudowy
bass−reflex fb, i częstotliwości rezonanso−
we fal stojących w tunelach (znacznie wy−
ższe). Można też wziąć pod uwagę rezo−
nanse jakie tworzą się w każdej obudo−
wie między ściankami; jeśli otwór będzie

umiejscowiony w strzałce fali stojącej,
będzie efektywnie transmitował tę czę−
stotliwośc na zewnątrz. Powstawać też
będą rezonanse między głośnikiem
a otworem. Można więc też wziąć pod
uwagę, że stosowanie więcej niż jedne−
go otworu, choćby o takich samych wy−
miarach, ale w rożnych miejscach obu−
dowy, powoduje osłabianie wpływu po−
szczególnych rezonansów tego typu. Są
to jednak korzyści marginalne, i dlatego
zdecydowana większość obudów bass−
reflex zadowala się jednym otoworem.
Tam, gdzie widzimy dwa, najczęściej ma−
my do czynienia z niezależnymi komora−
mi dla dwóch głośników niskotonowych,
a więc w rzeczywistości z dwoma obu−
dowami bass−reflex. Czasami stosowa−
nie dwóch mniejszych otworów jest uza−
sadnione miejscem, jakim dysponujemy
na przedniej ściance (dwa małe otwory
możemy wyprowadzić nad głośnikiem
nisko−średniotonowym, po obydwu stro−
nach głośnika wysokotonowego).

Położenie otworu

Otwory bass−reflex spotyka się najcze−
ściej na tylnej lub przedniej ściance, cza−
sami na dolnej.
Należy od razu wyjaśnić, że położenie
otworu nie wpływa na podstawowe para−
metry dostrojenia; mniemanie, że otwór
promieniujący do tyłu działa w fazie prze−
ciwnej do otworu promieniującego do
przodu, jest oczywiście błędne. Faza pro−
mieniowania otworu jest określona przez
zasadę działanie układu rezonansowego
bass−reflex. Ponieważ długości fal często−
tliwości rezonansowych bass−reflexu są
znacznie dłuższe od odległości między gło−
śnikiem niskotonowym a otworem, na−
wet w przypadku otworu na tylnej ścian−
ce, więc problem osłabienia synchroniza−
cji fazowej nie musi być rozważany.
Położenie na tylnej ściance ma natomiast
tę zaletę, że pasożytnicze rezonanse obu−
dowy i tunelu w zakresie średnich częstotli−
wości, na skutek ich bardziej kierunkowego
promieniowania, jak i szumy i turbulencje,

zdjęcie 43 − Klasyczne położenie otworu, na przedniej

ściance, w pobliżu głośnika nisko−średniotonowego

zdjęcie 2 − Zamiast jednego dużego otworu, można

zrobić dwa mniejsze

zdjęcie 1 − Otwór nie musi być okrągły, może mieć

kształ szczeliny. Również w tym przypadku warto zro−

bić wyprofilowanie krawędzi wylotu.

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/99

są słabiej słyszalne, niż w przypadku otwo−
rów promieniujących do przodu.
Położenie na przedniej ściance z kolei po−
zwala przysunąć zespół głośnikowy bliżej
tylnej ściany pomieszczenia − gdy otwór
jest z tyłu, aby nie doszło do uwypuklania
się basu, należy zachować zwykle co naj−
mniej 50cm, a najlepiej 100cm dystansu.
Otwór na dolnej ściance wymaga zasto−
sowania specjalnych podkładek dystan−
sujących, ciśnienie przedostaje się na ze−
wnątrz poprzez dookólną szczelinę mię−
dzy dolną ścianką o stosowanym zwykle
w takich przypadkach cokołem (lub bla−
tem podstawki). Taka realizacja pozwala
stosować bardzo długie tunele.
Otwory na ściankach bocznych i górnej
nie są stosowane ze względów estetycz−
nych, choć ze względów ściśle akustycz−
nych nie ma tutaj przeciwwskazań.

Wytłumienie

Obudowy bass−reflex wytłumia się zwykle
znacznie słabiej niż obudowy zamknięte.
Zwyczajem jest wyłożenie ścianek − najle−
piej wszystkich, 2−3cm gąbką poliuretano−
wą, gęstą wełną mineralną, lub cieńszą war−
stwą filcu. Bezpośrednio za głośnikiem
można dodać trochę rzadkiej waty. Należy
uważać, aby materiał tłumiący nie znalazł się
bezpośrednio przy wlocie tunelu. Czasami
świadomie silnie wytłumia się całą obudo−
wę, łącznie z sąsiedztwem tunelu, gdy ukad
rezonansowy, z powodu zbyt wysokiej war−
tości Qts głośnika lub zbyt małej obudowy,
nie może pracować optymalnie. Wówczas
praca układu bass−reflex zaczyna nieco przy−
pominać działanie otworu stratnego. Nie na−
leży jednak polecać tego rozwiązana, jeśli
dysponujemy dobrym projektem opartym
na dobrym głośniku do bass−reflexu.

Membrana bierna

Jak widać, obudowie z membraną bierną
poświęcamy tylko trochę miejsca w ramach
prezentacji obudowy bass−reflex. Jest to
usprawiedliwione dwoma czynnikami − po
pierwsze zasada pracy membrany biernej
jest bardzo podobna do zasady bass−reflexu,
po drugie obudowa z membraną bierną jest
bardzo mało popularna, najprawdopodob−
niej niewielu Czytelników podejmie się eks−
perymentów w tym zakresie, więc nie bę−
dziemy wnikać w szczegóły.
Membrana bierna zastępuje otwór bass−re−
flex − zamiast masy powietrza w otworze,
poruszana jest masa membrany biernej.
Zastosowanie membrany biernej przynosi
kilka akustycznych korzyści. Wyelimino−
wane zostają wszelkie rezonanse rurowe
tunelu bass−reflex, szumy i turbulencje
powietrza

szybko

przepływającego

w otworze. Membrana bierna stoi na
przeszkodzie wypromieniowaniu paso−
żytniczych rezonansów obudowy. Można
powiedzieć, że membrana bierna pracuje
jak idealny... otwór bass−reflex, przeno−
sząc tylko zakres częstotliwości podsta−
wowego rezonansu fb.
Jednocześnie zastosowanie membrany
biernej rozwiązuje problem powierzchni
otworu i głębokości tunelu. Jak wspo−
mnieliśmy wcześniej, dla liniowej pracy
układu rezonansowego konieczna jest od−
powiednio duża − w relacji do powierzchni
sterującego glosnika − powierzchnia otwo−
ru. To z kolei wymusza, dla uzyskania za−
planowanej częstotliwości rezonansowej,
zastosowanie długiego tunelu. Czasami
równoczesne spełnienie tych warunków
jest niemożliwe (mała obudowa jest zbyt
płytka, aby zmieścić w niej kilkudziesięcio−
centymetrowy tunel) i wymusza daleko
idący kompromis (najczęściej w redukcji
powierzchni otworu). Można go uniknąć,
stosując membranę bierną, która może
mieć niemal dowolnie dużą masę przy do−
wolnej powierzchni.
Działanie membrany biernej ma jednak
i swoją wadę.

Przypomnijmy, że masa powietrza w otwo−
rze zawieszona była na podatności powie−
trza w obudowie. Natomiast masa membra−
ny biernej zawieszona jest na podatności
własnego resora i podatności powietrza
w obudowie, podobnie jak normalny gło−
śnik. Działa więc tutaj nieco bardziej złożony
układ akustyczny, w którym występują dwie
częstotliwości rezonansowe − jedna określo−
na przez masę membrany biernej i wypad−
kową podatność resora i powietrza w obu−
dowie, druga przez masę membrany i po−
datność resora. Przy tej drugiej częstotliwo−
ści rezonasowej membrana bierna jak i sam
głośnik pracują na maksymalnych obrotach,
jednak w dokładnie przeciwnych fazach.
Przez to na wypadkowej chrakterystyce
częstotliwościowej pojawia się w tym miej−
scu ostra zapadłość. Skutkiem tego jest bar−
dzo ostry spadek charakterystyki przetwa−
rzania, a z tym z kolei wiążą się słabe właści−
wości impuslowe. Jeśli więc zwracaliśmy
już uwagę, że typowy bass−reflex z otwo−
rem ma charakterystyki impulsowe słabsze
od obudowy zamkniętej, to obudowa
z membraną bierną jest pod tym względem
jeszcze bardziej ułomna. Aby uzyskać możli−
we najlepsze charakterystyki impulsowe,
poza stosowaniem się do zaleceń istotnych
dla dobrego bass−reflexu (głośniki o niskiej
wartości Qts, w precyzyjnie obliczonej obu−
dowie), ważne jest, aby membrana bierna
została zainstalowana przy dużym współ−
czynniku alfa (alfa = Vas/Vb, ale chodzi tutaj
o alfa i Vas membrany biernej, a nie głośni−
ka), czyli aby powstała jak największa różni−
ca między częstotliwościami rezonansowy−
mi membrany biernej, co rozsuwa częstotli−
wości, przy której układ pracuje z pełną
efektywnością od częstotliwości, przy której
wypadkowe ciśnienie jest bliskie zeru,
a więc zmniejsza nachylenie zbocza popra−
wia charakterystyki impulsowe.
Dlatego też, wziąwszy ponadto pod uwagę
wyższe koszty zainstalowania membrany
biernej, w stosunku do prostej rury z PVC
stanowiącej otwór bass−reflex, większość
producentów ogranicza się do tej drugiej.
Warto jednak jeszcze wspomnieć o cieka−
wym rozwiązaniu, jakie w nieprodukowa−
nych już Extremach zaproponował niegdyś
włoski producent Sonus Faber. Otóż zasto−
sowana tam membrana bierna posiadała...
układ magnetyczny i cewkę drgającą − był to

więc kompletny głośnik, ale wcale nie
podłączony do sygnału. Chodziło o to, że
w poruszającej się wraz z membraną cew−
ce mogła się indukować siła skierowana
przeciwnie do ruchu membrany. Przy cew−
ce rozwartej nic z tego nie wynika, bo prąd
nie płynie; gdy jednak cewkę zewrzeć,
wówczas płynący prąd poprzez indukowa−
ną siłę hamuje ruch membrany. Zmieniając
wartość rezystancji na zaciskach głośnika −
membrany biernej, można regulować sto−
pień jej tłumienia, i regulować jej wpływ na
charakterystykę częstotliwościową. Roz−
wiązanie kosztowne, ale bardzo ciekawe.

drrzze

ejj K

Kiis

siie

ell

zdjęcie 3 − Bardzo często spotykane, na tylnej ściance

Rys.1 − porównanie charakterystyk przetwarzania obu−

dowy bass−reflex i obudowy z membraną bierną, dla

tego samego głośnika w obudowie o tej samej objęto−

ści (linia czarna − bass−reflex, czerwona − membrana

bierna).

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Samodzielne konstruowanie zespołów głośnikowych obudowa bass reflex cz2
konstruowanie zespolow glosnikowych
BIBLIOGRAFIA konstrukcje zespolone, konstrukcje zespolone
Konstrukcje zespolone pierwszy wykład
Projekt z konstrukcji zespolonych
Konstrukcje obudow glosnikowych MiT 12 2007
Konstrukcje zespolone stalowo betonowe
Skurcz i pełzanie w konstrukcjach zespolonych typu?ton stal pojedynczo i podwójnie zespolonych wersj
Ocena wiarygodności wyników obciążeń próbnych wiaduktu o konstrukcji zespolonej
zespol glosnikowy 20w
Dwudrożny zespół głosnikowy
9 Konstrukcje Sprezone i Zespol Nieznany (2)
Konstrukcje sprężone i zespolone
Stropy prefabrykowane i zespolone, Budownictwo, Konstrukcje betonowe, Beton
Konstrukcje sprężone i zespolone
Przegląd szczegółowy konstrukcji oporowej, INSTRUKCJE opracował zespół specjalistów w składzie:

więcej podobnych podstron