K U R S
Niezbędnik dla amatorów i profesjonalistów
W głośnikowym żywiole, część 10
Obudowy bass-reflex, część 2
Przedstawiamy drugą część artykułu poświęconego obudowom ponadto zwiększenie stromości zbocza
pogarsza charakterystyki impulsowe.
bas-reflex. Autor zajął się w niej przede wszystkim zjawiskami
Lepszym sposobem jest filtrowanie
falowymi, jakie występują w obudowach tego typu.
aktywne, stosowane w subwooferach
aktywnych  tam, ze względu na
Zjawiska fazowe częstotliwości rezonansowej obudowy. charakter sygnału, niosącego bardzo
 w nich tkwi tajemnica Po drugie, przy częstotliwości rezonan- silne impulsy bardzo niskich często-
Do możliwie niskiego strojenia sowej obudowy, przesunięcie fazowe tliwości, jest ono konieczne. Jednak
skłania pewne przykre zjawisko między promieniowaniem przedniej w większości zespołów głośnikowych
 poniżej częstotliwości rezonansowej strony membrany (bardzo niewielkim) filtrowanie  subsoniczne nie jest
obudowy, charakterystyka przetwarza- a promieniowaniem otworu wynosi stosowane. Bezpieczeństwo głośnika
nia zaczyna szybko opadać, jej na- 90o. Wraz z opuszczaniem rejonu czę- możemy starać się poprawić poprzez
chylenie dąży do 24dB/okt. Dokładny stotliwości rezonansowej w kierunku odpowiednią pozycję częstotliwości
kształt charakterystyki zależy jednak częstotliwości niższych, przesunięcie rezonansowej obudowy  nie za wy-
od konkretnego głośnika i sposobu to szybko się zwiększa, dążąc do nie- soką, aby nie pozostawić zbyt dużego
strojenia, czasami w okolicy częstotli- korzystnej wartości 180o, ale nie osią- niebezpiecznego zakresu poniżej, ani
wości rezonansowej widać gwałtowne ga takiej wartości natychmiast. też nie za niską  aby nie pozbawić
załamanie charakterystyki ( kolano ), Inny problem leżący w zakresie głośnika odciążania w użytecznym
albo tylko delikatne zaokrąglenie, poniżej częstotliwości rezonanso- zakresie. Niestety, przy ustalaniu czę-
a charakterystyka zwiększa stromość wej dotyczy wytrzymałości głośnika. stotliwości rezonansowej nie możemy
powoli. Faktem jest jednak, że o ile O ile w zakresie częstotliwości re- kierować się przede wszystkim tym
w zakresie częstotliwości rezonanso- zonansowej obudowy cieszyliśmy się aspektem  musimy również dbać
wej obudowy i powyżej system bas- z radykalnego odciążenia głośnika od o charakterystykę impulsową i cha-
refleks zapewni wyżej leżącą charak- dużych amplitud, i tutaj system bas- rakterystykę przetwarzania.
terystykę przetwarzania w porówna- refleks miał przewagę nad obudową Zanim jednak zaczniemy się tej
niu do tego samego głośnika w takiej zamkniętą, która takiego zjawiska sztuki uczyć, dokończmy opis dzia-
samej wielkości obudowy zamkniętej, przecież nie wywołuje, to daleko łania bas-refleksu. Nie wytłumaczy-
to niedaleko poniżej częstotliwości poniżej częstotliwości rezonansowej, liśmy jeszcze, co się dzieje powyżej
rezonansowej charakterystyka systemu głośnik w obudowie z otworem częstotliwości rezonansowej. Układ
bas-refleks spadnie poniżej poziomu w ogóle  nie widzi obudowy, i za- rezonansowy obudowy przestaje dzia-
z systemu zamkniętego. Mówimy tu- chowuje się tak, jakby był swobodnie łać, promieniowanie otworu maleje.
taj o charakterystyce wypadkowej ca- zawieszony  czyli jest narażony na Należy na to zwrócić uwagę  o ile
łego systemu bas-refleks, czyli sumy największe możliwe amplitudy. Co przy zejściu poniżej częstotliwości
ciśnień z głośnika i otworu. Dlaczego szczególnie przykre, są one zupełnie rezonansowej obudowy otwór nadal
tak się dzieje? Mierząc charaktery- bezproduktywne, z powodu znoszenia promieniował (w fazie niemal prze-
stykę z samego głośnika, lub cha- się ciśnień z głośnika i z otworu. ciwnej do przedniej strony membra-
rakterystykę z samego otworu, wcale Niektórzy konstruktorzy (zwłaszcza ny, co powodowało znoszenie się
nie stwierdzilibyśmy takiej różnicy niemieccy producenci), stosują tutaj ciśnień), to przejście powyżej czę-
na niekorzyść bas-refleksu. Jednak rozwiązania radykalne  filtrowanie stotliwości rezonansowej powoduje
poniżej częstotliwości rezonansowej (bierne) górno przepustowe głośnika  zamykanie się otworu na fale po-
obudowy, układ zachowuje się tak, niskotonowego, ustawione tak, że wstające w obudowie  układ rezo-
jak tego obawialiśmy się na samym tłumione są częstotliwości niższe od nansowy obudowy ma sam w sobie
początku opisu bas-refleksu  otwór efektywnie przetwarzanych, a więc właściwość filtru dolnoprzepustowego
promieniuje ciśnienie przeniesione leżące poniżej częstotliwości rezo- drugiego rzędu (12dB/okt.), nie prze-
jakby bezpośrednio od tylnej strony nansowej obudowy. Sposób ten ma nosi na zewnątrz częstotliwości wyż-
membrany, czyli pozostające w prze- jednak swoje wady  filtrowanie szych od częstotliwości rezonansowej,
ciwfazie do promieniowania przedniej bierne reaguje z silnie zmieniającą a niższe tak. Kształt charakterystyki
strony membrany. Efekt ten nie nastę- się w zakresie niskich częstotliwości ciśnienia z otworu przypomina jed-
puje skokowo, stąd ciśnienie wypadko- impedancją (chyba, że została zline- nak działanie filtru pasmowo-przepu-
we nie przyjmuje gwałtownie wartości aryzowana dodatkowymi obwodami), stowego, mając podobnie nachylone
zerowej. Po pierwsze, charakterystyka i kształt charakterystyki filtru daleko zbocza poniżej i powyżej częstotliwo-
ciśnienia z głośnika musi najpierw odbiega od założonych 6 czy 12dB/ ści rezonansowej, ponieważ poniżej
 wyjść z dołka , w jakim była przy okt., ingerując w pasmo użyteczne, częstotliwości rezonansowej ciśnienie
Elektronika Praktyczna 8/2004
64
K U R S
z otworu jest odpowiedzią na cha- a)
rakterystykę głośnika, która... opada
z nachyleniem bliskim 12dB/okt (na-
chylenie charakterystyki wypadkowej
dążące do 24dB/okt. powstaje w efek-
cie odejmowania się promieniowania
przedniej strony membrany i otworu).
Wracając do zakresu powyżej często-
tliwości rezonansowej  otwór prze-
staje promieniować, ale szybko wraca
do gry sam głośnik. Niedaleko powy-
żej częstotliwości rezonansowej krzy-
we charakterystyk głośnika i otworu
przecinają się. W okolicach tego
przecięcia fazy fal promieniowanych
przez głośnik i otwór zbliżają się
do siebie  przy częstotliwości rezo-
nansowej przesunięcie wynosiło 90o,
wraz ze wzrostem częstotliwości dalej
się zmniejsza. Oznacza to, że głośnik
i otwór efektywnie współpracują. b)
Właśnie w tym zakresie, a nie przy
częstotliwości rezonansowej obudowy,
najczęściej występuje wzmocnienie
charakterystyki wypadkowej. Wraz
z dalszym wzrostem częstotliwości
głośnik przejmuje główną rolę, i cha-
rakterystyka wypadkowa zbliża się do
jego własnej charakterystyki.
Takie są podstawowe fakty doty-
czące działania głośnika w obudowie
z otworem. Opisane zjawiska będą
zachodziły zarówno przy układach
dostrojonych prawidłowo, jak i nie-
prawidłowo. Na czym ma więc pole-
Rys. 43. Charakterystyki przetwarzania układu bas-refleks a) w sprzężeniu
gać dostrojenie prawidłowe?
z charakterystyką przesunięcia fazowego między promieniowaniem głośnika
a otworu b)
Recepty wczorajsze i dzisiejsze
Najdawniejsza recepta, jeszcze strukcji jeszcze nie wykorzystujących dolnoprzepustowego zwrotnicy, czy
z epoki przed Thielem-Smallem, su- teorii Thiele a  Smalla mogło być okablowaniu, podnosząc wartość Qes,
gerowała dostrojenie obudowy bas-re- poprawnych, ale ich strojenie odby- a wskutek tego i Qts, przeciętnie
fleks do częstotliwości rezonansowej wało się głównie metodą prób i błę- o kilkanaście procent. Zignorowanie
głośnika swobodnie zawieszonego dów. Metoda taka do dzisiaj ma rację tego zjawiska przy projektowaniu
(f ), co miało przynosić największą bytu i jest godna polecenia, ale nie obudowy zamkniętej prowadzi tylko
s
korzyść z efektu odciążenia głośnika jako jedyna, zwłaszcza na samym po- do proporcjonalnego podniesienia
od dużych amplitud w tym zakresie. czątku prac projektowych, a tym bar- wartości końcowej dobroci układu
Jednak przy częstotliwości rezonanso- dziej na etapie wyboru głośnika do Qtc, ale w przypadku obudowy bas-
wej głośnik wcale nie musi osiągać obudowy o mniej-więcej określonej refleks skutki są znacznie poważniej-
największej amplitudy  zwykle wcale wielkości; niektóre głośniki ze wzglę- sze, następuje  rozstrojenie układu,
nie maleje ona poniżej częstotliwości du na parametry T-S w ogóle nie po- którego efektem może być przede
rezonansowej, a nawet jeszcze wzra- winny być stosowane w obudowach wszystkim znaczne pogorszenie od-
sta; dokładny kształt charakterystyki bas-refleks, o ile chcemy uzyskać powiedzi impulsowej.
wychylenia w funkcji częstotliwości poprawne charakterystyki.
zależy od dobroci układu rezonan- Współczesne  akademickie meto- Qts parametrem kluczowym
sowego głośnika. Reguła ta jednak dy projektowania obudów bas-refleks Krytycznym parametrem dla wy-
przestała obowiązywać wraz z analizą polegają na wyborze jednego z kilku- boru głośnika do konstrukcji bas-re-
charakterystyk przetwarzania opartych nastu (w praktyce popularnych jest fleks i następnie dla wyboru sposobu
już na znajomości parametrów Thiele- kilka) modeli strojenia, spośród tych, strojenia jest więc dobroć Qts. Bez
 a-Smalla. Okazało się, że dla najlep- które są możliwe do zastosowania jej znajomości nie mamy szans na
szego przy danym głośniku strojenia dla głośnika o danej wartości Qts. prawidłowe zaprojektowanie obudowy
częstotliwość rezonansowa obudowy Pamiętajmy, że wartość Qts głośnika z otworem. Wszelkie nawet subiek-
fb wcale nie musi być równa czę-  luzem powinniśmy skorygować ze tywnie zadowalające rezultaty uzyska-
stotliwości rezonansowej fs głośnika względu na rezystancję szeregową, ne po omacku będą zapewne dalekie
swobodnie zawieszonego. Wiele kon- jaka pojawi się np. w cewce filtru od najlepszych, jakie z danym głośni-
na 8/2004 Elektronika Praktyczna 8/2004
65
K U R S
kiem można by uzyskać korzystając być przygotowani na kompromisy
ze znajomości Qts. Że metoda nawet w dziedzinie charakterystyk im-
bardzo żmudnych prób i błędów tu- pulsowych, ale do wartości 0,5 są
taj nie pomoże, niech udowodni jed- one akceptowalne pod warunkiem
no retoryczne pytanie  o ile często- starannego dostrojenia obudowy.
tliwość rezonansową obudowy można Należy podkreślić, że wybór gło-
zmieniać jeszcze dość łatwo, zmienia- śnika o niskim Qts jest pierwszym,
jąc długość tunelu, to kto zdecyduje ale nie jedynym warunkiem uzyska-
się wykonać szereg obudów o róż- nia dobrych charakterystyk impulso-
nej objętości? Objętość i wynikająca wych. Stosując głośnik z niskim Qts
z niej podatność również wpływają w niewłaściwy sposób narażamy się
na częstotliwość rezonansową obudo- na gorsze charakterystyki, niż z gło-
wy, ale nie o to chodzi  optymalny śnikiem o wyższym Qts, ale w umie-
sposób strojenia zakłada określoną jętnie dostrojonej obudowie.
objętość obudowy niezależnie od Ponadto, niestety coś za coś  tak
częstotliwości rezonansowej układu. jak w przypadku obudów zamknię-
Inaczej mówiąc, chociaż obudowy tych, również w bas-refleksach wyż-
o najróżniejszych objętościach można sze wartości Qts ułatwiają osiąganie
dostroić do tej samej częstotliwości niższych częstotliwości granicznych
rezonansowej (mniejszą podatność na charakterystykach przetwarzania,
można skompensować większą masą bowiem i tutaj o  rozciągnięciu cha-
drgającą), to charakterystyki każdej rakterystyki decyduje współczynnik
z nich będą zupełnie inne. EBP, czyli iloraz częstotliwości re-
Zbiór teoretycznie prawidłowych zonansowej f i dobroci Qts. Głośnik
s
modeli można podzielić na dwie doskonały do bas-refleksu zarówno
grupy  zapewniających charaktery- pod względem możliwości uzyskania
styki przetwarzania nie wykazujące najlepszych charakterystyk impulso-
podbicia (tzw. płaskie), i dopuszcza- wych, jak i przetwarzania, powinien
jących do  kontrolowanych nierów- mieć małą wartość Qts, ale wraz
nomierności. Wraz ze  spokojniejszą z tym bardzo niską częstotliwość
charakterystyką przetwarzania, otrzy- rezonansową, tak aby współczynnik
mujemy zwykle lepsze charakte- EBP nie był wyższy od 100. Z dru-
rystyki impulsowe, ale stosowanie giej strony, dla głośników o współ-
modeli  płaskich jest możliwe tylko czynniku EBP wyższym od 100,
dla głośników o wartościach Qts niż- obudowa bas-refleks jest w zasadzie
szych od ok. 0,4 (dokładna granica jedynym sensownym sposobem zasto-
jest różna dla różnych modeli stro- sowania, gdyż w obudowie zamknię-
jenia). Następnie modele te płynnie tej ich bas będzie jeszcze słabszy.
przechodzą w modele będące ich Stąd też wskazywanie, że głośniki
rozwinięciami dla głośników o wyż- o współczynniku EBP wyższym od
szych wartościach Qts, a uzyskiwana 100 dedykowane są do bas-refleksów
teraz charakterystyka przetwarzania nie oznacza automatycznie, że takie
zaczyna wykazywać różnego rodzaju właśnie są do bas-refleksów lepsze
nierównomierności. Wraz ze wzro- niż te, które mają EBP np. o warto-
stem Qts, jesteśmy skazani na coraz ści 50  chodzi tylko o to, że przy
większe nierównomierności, i na wysokim EBP bas-refleks jest ratun-
coraz gorsze odpowiedzi impulso- kiem dla charakterystyki przetwarza-
we. Chociaż teoretyczne modele nie nia  o ile zależy nam na możliwie
ograniczają nam możliwości zapro- niskiej częstotliwości granicznej.
jektowania bas-refleksu z głośnikiem Z kolei głośnik o współczynniku
o niemal dowolnie wysokiej wartości EBP = 50 i dobroci Qts=0,3 oznacza
Qts, to w praktyce warto przestrzegać natychmiast, że jego częstotliwość
następujących reguł: rezonansowa f musi wynosić 15 Hz
s
 jeżeli naszym priorytetem są wła-  możemy sobie takiego głośnika
ściwości impulsowe, a nie rozcią- życzyć, ale spotkać go nie będzie
gnięcie charakterystyki przetwarza- łatwo. A nawet jeżeli się zdarzy,
nia, stosujmy głośniki o wartości warto od razu sprawdzić inne jego
Qts nie wyższej od 0,3, parametry  czy efektywność nie jest
 jeżeli zadowalają nas relatywnie śmiesznie niska, albo wychylenie li-
dobre charakterystyki impulsowe, niowe powodujące, że już ułamek
stosujmy głośniki o wartości Qts mocy znamionowej spowoduje jego
nie wyższej od. 0,4, przesterowanie przy najniższych czę-
 decydując się na głośniki o war- stotliwościach...
tości Qts większej od 0,4, musimy Andrzej Kisiel
Elektronika Praktyczna 8/2004
66