Prąd - swobodny (uporządkowany) przepływ elektronów
Napięcie - Różnica potencjałów
Rezystancja - wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu stałego.
Impedancja - wielkość charakteryzująca relacje między napięciem a natężeniem prądu elektrycznego w obwodach prądu przemiennego. W obwodach tych częścią rzeczywistą jest opór czynny – rezystancja, a częścią urojoną jest opór bierny czyli reaktancja.
Indukcyjność - jest to cecha cewki, która przeciwdziała wszelkim zmianom płynącego przez nią prądu. Mechanizm ten wynika z działania siły elektromotorycznej (SEM) indukcji w cewce.
Pojemność - to zdolność przewodnika do gromadzenia i przechowywania ładunku elektrycznego.

Przewodność właściwa (Konduktywność)
[S/m] lub [1/(Ω*m)]

Substancja przewodność właściwa

• srebro 61,39·10⁶

• miedź 58,6·10⁶

• złoto 44,0·10⁶

• glin 36,59·10⁶

• wolfram 18,38·10⁶

• żelazo 10,02·10⁶

• chrom 8,74·10⁶

• ołów 4,69·10⁶

• tytan 2,56·10⁶

• gadolin 0,74·10⁶

• german 1,45

• krzem 2,52·10^-4

• tellur 200

• woda pitna 1-5 · 10^-2

• woda deszczowa 1-3 · 10^-3

• woda destylowana ok. 1,7 · 10^-3

• czysta woda 3,8 · 10^-6

• Rezystory

Parametry rezystorów

• Rezystancja

• Moc znamionowa – dopuszczalna moc wydzielana w rezystorze przez który płynie prąd

• Tolerancja – niedokładność rezystancji w % rezystancji znamionowej

• Wymiary

• Napięcie graniczne – podawane w woltach

Rozróżniamy rezystory:

• Drutowe – wykonane z drutu stopowego (manganin, konstantan, kanthal) nawiniętego na ceramiczny wałek lub rurkę w postaci jednowarstwowego uzwojenia

• Niedrutowe – wykonane z materiału rezystywnego jako rezystory warstwowe lub objętościowe

• Warstwowe – wykonane z materiału rezystywnego umieszczonego na podłożu w postaci warstwy. Mogą być węglowe lub metalizowane

• Objętościowe – występuje w nich lity element oporowy, który przewodzi prąd całą swoją objętością. Z tej racji rezystory wytrzymują duże obciążenia prądowe i mocowe

• Rezystory metalizowane wykonane z materiałów takich jak złoto platyna rod pallad nikiel iryd. Są to rezystory cienkowarstwowe (grubość warstwy poniżej 1 µm.)

• Rezystor liniowy – charakteryzuje się w normalnych warunkach proporcjonalną zależnością napięcia od prądu

• Rezystor nieliniowy – charakteryzuje się tym że wartość rezystancji jest funkcją prądu lub napięcia

Potencjometry

Są to rezystory w których wartość rezystancji zależy od położenia pokrętła, lub ruchomego ślizgacza.

Najbardziej stabilne są potencjometry drutowe, stosuje się je jako potencjometry dostrojnicze i wieloobrotowe (0,5-4 W) Rozróżniamy:

• Potencjometry o charakterystyce liniowej – zastosowanie do regulacji napięcia (dzielniki napięcia)

• Potencjometry o charakterystyce logarytmicznej – zastosowanie do regulacji siły głosu we wzmacniaczach akustycznych

• Potencjometry o charakterystyce wykładniczej – zastosowanie do regulacji barwy tonu

• Cewka

• Kondensatory elektrolityczne

Kondensatory elektrolityczne aluminiowe mają elektrody wykonane ze zwiniętych taśm aluminiowych. Właściwie to tylko anoda jest wykonana z aluminiowej taśmy. Druga taśma jest tylko doprowadzeniem do właściwej elektrody jaką jest elektrolit. Elektrolitem tym jest nasączony papier, który poza funkcją przechowywania elektrolitu również rozdziela warstwy taśmy aluminiowej. Anoda jest pokryta warstwą tlenku glinu o grubości mniejszej od 1um. Właśnie ten tlenek jest dielektrykiem w kondensatorach elektrolitycznych. Warstwa tlenku powstaje w procesie elektrochemicznym, polegającym na podłączeniu do kondensatora w trakcie produkcji źródła napięcia stałego. Ponieważ w elektrolicie przepływ prądu polega na przemieszczaniu jonów, a jony ujemne zawierają tlen, więc w tym procesie zwanym formatowaniem, na powierzchni anody wytwarza się warstwa tlenku glinu. Powstająca stopniowo warstwa izolującego tlenku coraz bardziej zmniejsza wartość płynącego prądu, a po pewnym czasie prąd stabilizuje się na nieznacznej wartości i proces tworzenia tlenku ustaje. Grubość tak powstałej warstwy tlenku zależy od przyłożonego napięcia (napięcie formowania). Właśnie przez ten proces typowe kondensatory elektrolityczne muszą być polaryzowane napięciem stałym. Kondensatory elektrolityczne z ciekłym elektrolitem składowane przez dłuższy czas bez napięcia mają znaczny prąd upływu. który po niedługim czasie pozostawania pod napięciem zmniejsza się do pomijalnej wartości. Dzieje się tak dlatego, że podczas składowania cieniutka warstwa tlenku ulega drobnym uszkodzeniom, które po podaniu napięcia są samoczynnie reperowane przez jony ujemne dążące do anody. Dlatego w układach, gdzie wymagana jest niezawodność i pewność działania, kondensatory elektrolityczne muszą pozostawać stale pod napięciem.

Kondensatory elektrolityczne tantalowe mają anodę ze spiekanego proszku tantalowego, która ma strukturę porowatą, podobną do gąbki. Dzięki takiej strukturze uzyskuje się dużą powierzchnię w małej objętości. Metodami elektrochemicznymi wytwarza się na powierzchni izolacyjną warstewkę pięciotlenku tantalu, która ma bardzo dobre właściwości dielektryczne. Porowatą anodę wypełnia się elektrolitem - w popularnych "perełkach" (kondensator suchy) jest to dwutlenek manganu. Mniej popularne są kondensatory z elektrolitem żelowym (ciekłym), o znacznie lepszych parametrach. Pięciotlenek tantalu jest bardzo odporny na uszkodzenia, dlatego upływność kondensatorów tantalowych jest mniejsza niż aluminiowych, a prądy upływu praktycznie nie zmieniają się nawet po kilkuletnim okresie składowania bez napięcia. Najczęściej stosowane są kondensatory tantalowe typów: 196D (zwane popularnie łezkami - od ich kształtu) i 164D (cylindryczna obudowa z cylindrycznymi wyprowadzeniami).

Typowe wartości pojemności produkowanych kondensatorów

Kondensatory elektrolityczne aluminiowe - od 100nF do 1F

Kondensatory tantalowe - od 100nF do 1mF

Zastosowanie - Kondensatory elektrolityczne stosowane są w obwodach zasilania jako kondensatory filtrujące i gromadzące energię. Stosowane są też jako kondensatory sprzęgające i blokujące w urządzeniach m.cz., pracujących z częstotliwościami do mniej więcej 100kHz.

Kondensatory ceramiczne

Kondensatory ceramiczne dzielą się na trzy rodzaje.

Typ 1 Ten typ kondensatorów ceramicznych produkowany jest z użyciem dielektryka o przenikalności względnej w granicach 10...600. Kondensatory te charakteryzują się małymi stratami i są produkowane ze ściśle określonym współczynnikiem temperaturowym w zakresie -1500...+150ppm/K. Umożliwia to łatwą kompensację temperaturową obwodów rezonansowych. Typ 1 kondensatorów ceramicznych to najlepsze z popularnych kondensatorów, ale produkowane są tylko w niewielkim zakresie pojemności.

Typ 2 (ferroelektryczne) Kondensatory ferroelektryczne mają znaczną pojemność przy niewielkich rozmiarach. Niestety okupione jest to pogorszeniem parametrów kondensatora. Duża zależność pojemności od częstotliwości powoduje że kondensatory te nie nadają się do precyzyjnych obwodów rezonansowych. Doskonale sprawdzają się w obwodach odsprzęgania zasilania, sprzęgania poszczególnych stopni itp. Dodatkowo zachęcająca jest ich niska cena.

Typ 3 (półprzewodnikowe) Kondensatory ceramiczna tzw. półprzewodnikowe są właściwościami podobne do ferroelektrycznych, tyle że mają jeszcze mniejsze gabaryty. Zmniejszenie gabarytów uzyskana dzięki specjalnej budowie opartej na porowatym spieku, podobnym do tego w kondensatorach elektrolitycznych tantalowych.

Typowe wartości pojemności produkowanych kondensatorów

Kondensatory ceramiczne typ 1 - od 0,1pF do 10nF

Kondensatory ceramiczne typ 2 - od 100pF do 1uF

Kondensatory ceramiczne typ 3 - od 100pF do 10uF

Zastosowanie - Kondensatory ceramiczne stosuje się powszechnie w obwodach wielkiej częstotliwości, zarówno jako elementy obwodów rezonansowych, jak i do sprzęgania, blokowania oraz filtrowania.

Kondensatory z tworzyw sztucznych (foliowe)

Klasyczne kondensatory foliowe to dwie wstęgi folii aluminiowej przedzielone dielektrykiem - folią z tworzywa sztucznego. Większość spotykanych na rynku kondensatorów foliowych ma jednak inną budowę - są to tak zwane kondensatory metalizowane. Okładziny stanowi cieniutka warstwa metalu (aluminium) naniesiona próżniowo na jedną lub obie strony folii z tworzywa. Kondensatory metalizowane można łatwo odróżnić, ponieważ mają w oznaczeniu literkę M - np. krajowe MKSE, KMP, KFMP, MKSP, czy zagraniczne MKT, MKP, MKC. Jako dielektryk stosuje się folię wykonaną z różnych materiałów i od tego materiału zależą właściwości produkowanych kondensatorów.

Polistyrenowe (styrofleksowe) Kondensatory polistyrenowe w kraju mają oznaczenie KSF, w Europie - KS. Są one najbardziej stabilne spośród popularnych kondensatorów foliowych. Pojemność styrofleksów praktycznie nie zależy od częstotliwości, co wśród kondensatorów foliowych jest wyjątkiem. Pojemność niewiele zmienia się z czasem. Kondensatory te mają niewielki ujemny współczynnik temperaturowy około -130ppm/K i niewielką zależność od wilgotności otaczającego powietrza. Straty dielektryczne są małe. W związku z dobrymi parametrami, tylko te kondensatory są wykonywane z wąską tolerancją, nawet 0,5%. Ujemny współczynnik temperaturowy kondensatorów kompensuje zmiany temperaturowe ferrytowych cewek, więc stosuje się je np. w telekomunikacyjnych filtrach LC.

Kondensatory poliestrowe - krajowe oznaczenie MKSE, europejskie – MKT, KSE, stosowane są powszechnie w sprzecie elektronicznym w zakresie małych i średnich częstotliwości. Pojemność kondensatorów poliestrowych zależy od częstotliwości i temperatury.

Kondensatory poliwęglanowe oznaczane (Europa) MKC mają pięciokrotnie mniejszą niż w przypadku MKT zależność pojemności od częstotliwości oraz mała zależność pojemności od temperatury (1% w zakresie -20...70'C).

Kondensatory polipropylenowe; krajowe oznaczenia KMP, KFMP, europejskie MKP. Przeznaczone są głównie do pracy w obwodach impulsowych, gdzie występują napięcia i prądy o znacznej stromości. Takie właśnie kondensatory stosuje się w obwodach odchylania odbiorników telewizyjnych i sieciowych zasilaczach impulsowych.

Typowe wartości pojemności produkowanych kondensatorów

Kondensatory styrofleksowe - od 10pF do 100nF

Kondensatory poliestrowe - od 100pF do 100uF

Kondensatory polipropylenowe - od 1nF do 10uF

Zastosowanie - Kondensatory foliowe znajdują zastosowanie przy średnich częstotliwościach (1Hz-10MHz). Stosowane są też powszechnie w obwodach RC generatorów i filtrów. Niektóre typy kondensatorów foliowych przeznaczone są do pracy w obwodach impulsowych.

Głośnik – przetwornik elektroakustyczny przekształcający prąd elektryczny w falę akustyczną. Idealny głośnik przekształca zmienny prąd elektryczny o odpowiedniej częstotliwości na falę akustyczną proporcjonalnie i liniowo. Pierwszy głośnik został opatentowany w 1898 roku przez Horacego Shorta. Natomiast pierwszy głośnik magnetoelektryczny został skonstruowany przez C.W. Rice i E.W. Kellog z firmy General Electric w 1924. Ta konstrukcja przypomina dzisiejsze głośniki.

• Magnetoelektryczne (dynamiczne) - w polu magnetycznym magnesu umieszcza się przewodnik (cewkę magnetyczną) , w którym płynie prąd elektryczny. Oddziaływanie magnesu i przewodnika z prądem wywołuje ruch przewodnika, do którego przymocowana jest membrana. Cewka jest połączona sztywno z membraną a całość jest odpowiednio zawieszona tak aby zapewnić osiowy ruch cewki w szczelinie magnesu bez ocierania się o magnes.

• Elektromagnetyczne - przepływ prądu o częstotliwości akustycznej powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Pole to magnesuje rdzeń ferromagnetyczny połączony z membraną. Przyciąganie i odpychanie rdzenia powoduje drgania membrany.

• Elektrostatyczne - na naelektryzowaną membranę z cienkiej folii (mającą napyloną warstwę metaliczną z jednej lub dwu stron, bądź będącą elektretem) oddziałują dwie perforowane elektrody, umieszczone z obu stron folii (jedna elektroda ma odwróconą fazę sygnału o 180 stopni w stosunku do drugiej), w ten sposób wywołując drgania folii w takt sygnału.

• Magnetostrykcyjne - pole magnetyczne wywołuje zmianę wymiarów materiału ferromagnetycznego (zjawisko magnetostrykcyjne). Ze względu na duże częstotliwości drgań własnych elementów ferromagnetycznych, tego typu głośniki stosowane są do otrzymywania ultradźwięków.

• Piezoelektryczne - pole elektryczne wywołuje zmianę wymiarów materiału piezoelektrycznego, stosowane w głośnikach wysokotonowych i ultradźwiękowych,

• Jonowe/Plazmowe - rodzaj głośnika bezmembranowego, w którym funkcję membrany pełni łuk elektryczny wytwarzający plazmę.

Budowa i zasada działania głośnika dynamicznego

• Magnes trwały jest „silnikiem” napędu głośnika, razem z nabiegunnikiem dolnym i górnym oraz jarzmem tworzy obwód magnetyczny ze szczeliną powietrzną tak, by strumień indukcji w szczelinie był możliwie największy, a co za tym idzie, aby układ był możliwie wydajny.

• Membrana jest zazwyczaj umocowana w 2 punktach tak, aby mogła swobodnie drgać razem z przymocowaną do niej sztywno cewką. Gdy przez zwoje cewki płynie prąd o natężeniu I, to na cewkę i sztywno powiązaną z nią membranę działa siła F. Kierunek siły F jest powiązany z kierunkiem przepływu prądu. Taki sam ruch jak cewka wykonuje membrana. Ruch membrany do przodu powoduje zagęszczenie powietrza przed membraną, a ruch do tyłu powoduje rozrzedzenie powietrza. Kolejne zagęszczenia i rozrzedzenia tworzą falę dźwiękową.

F=B*I *L

• B – indukcja magnetyczna [T]

• I – natężenie prądu w cewce [A]

• L – długość przewodu w cewce [m]

MOC – czyli nie tylko U*I

• Moc średnia zwana również ciągłą, wyjściową, skuteczną, nominalną, znamionową – jest to jedyny parametr, na który warto zwracać uwagę. Jak jej nazwy sugerują wyliczana jest na podstawie średniej kwadratowej przyłożonego napięcia w ciągu danego czasu. Interesuje nas średnia kwadratowa, gdyż przykładane napięcie jest sygnałem okresowo zmiennym. Ważny jest dłuższy okres czasu, dlatego, że tylko dla niego ma sens obliczanie średnich. Obliczanie na podstawie krótkich okresów czasu może dawać niemiarodajne wyniki – Dlatego powstała moc AES

• Moc muzyczna- Wynosi około 110-150% mocy znamionowej wzmacniacza jest to nadwyżka mocy pochodzącej z energii zgromadzonej w kondensatorach wzmacniacza

• Moc PMPO – (Peak Music Power Output lub Peak Momentary performace Output) jest to chwilowa moc szczytowa . Moc która daje zero informacji . Jest to wartość mocy w żaden sposób nieodzwierciedlający mocy muzycznej czy RMS. Jest nieprzeliczalna i nie do oszacowania ma znaczenie tylko marketingowe.

• Moc programowa (program power) – jeszcze jeden termin bez większego znaczenia. Moc teoretycznie obliczana na podstawie standardowego sygnału muzycznego, w praktyce jest to podwojona moc średnia.

• Moc AES – wynosi około 120% średniej (zgodnie z wytycznymi AES2-1984(r2003) jest to moc uzyskana po 2 godzinach testów szumem różowym przefiltrowanym do pasma użytecznego głośnika

• Czynna P= U*I*cos fi [wat], bierna Q=U*I*sin fi [war] i pozorna S=U*I [VA]

Charakterystyka amplitudowo – częstotliwościowa

Skuteczność (efektywność) - Jest to miara ciśnienia akustycznego jaką uzyskamy w odległości jednego metra od głośnika (zamocowanego w odgrodzie) w komorze bezechowej . Wyróżniamy dwa rodzaje efektywności: mocową i napięciową.

• Efektywność mocowa jest to poziom ciśnienia akustycznego w odległości 1 m w osi głośnika po dostarczeniu 1W mocy do głośnika.

• Efektywność napięciowa to efektywność jaką uzyskamy po doprowadzeniu do głośnika 2,83V, ale tylko przy obciążeniu 8 omowym. efektywność napięciowa dla głośnika 4 omowego daje wynik 3dB większy niż efektywność mocowa.

Charakterystyki kierunkowości

• Charakterystyki kierunkowości płaskie

• Wpływ rozdzielczości pomiaru na charakterystykę kierunkowości

Wyznaczanie impedancji głośnika

Vgen – napięcie generatora [V]

Vref – napięcie na rezystorze referencyjnym [V]

Rref – rezystancja referencyjna [Ω]

I – natężenie prądu [A]

Z  impedancja [Ω]

$R\ \ rezystancja\ \lbrack\mathrm{\Omega}\rbrack\ \ (opor\ czynny)\ R = \frac{U}{I}$, $R = \rho*\frac{l}{S},\ gdzie\ \rho - rezystywnosc\ \left( opor\ wlasciwy \right),\ $

l  − dlugosc przewodnika,  s  −  pole przekroju przewodnika

X_l   − reaktancja indukcyjna [Ω] (induktancja, opor bierny indukcyjny) X_l = 2πfL

$$Xc\ - reaktancja\ pojemnosciowa\ \left\lbrack \Omega \right\rbrack\ \left( kapacytancja,\ opor\ bierny\ pojemnosciowy \right)X_{c} = \frac{1}{2\pi fC}$$

Impedancja głośnika

Re – rezystancja głośnika

Fs – częstotliwość rezonansowa

Wyznaczanie parametrów Thiele’a Small’a

ZTS =$Re \times \sqrt{\frac{\text{Zmax}}{\text{Re}}}$ [Ω]

$Qms = \frac{\text{Fs}\sqrt{\frac{\text{Zmax}}{\text{Re}}}}{F2 - F1}\ - dobroc\ mechaniczna$

$Qes = \ \frac{\text{Qms}}{\frac{\text{Zmax}}{\text{Re}} - 1}\ - dobroc\ elektryczna$

$$Qts = \frac{Qms*Qes}{Qms + Qes}\ - dobroc\ calkowita$$

• Metoda dodania masy

Dla każdej krzywej wyznaczamy:

• Fs, Zmax, Qms, Qes, Qts

• Fs’, Zmax’, Qms’, Qes’,Qts’

Musimy znać :

• ρ  − gestosc powietrza (około  1,2 kg/m³)

• c  − predkosc dzwieku (około  340 m/s)

• $Sd = \frac{\pi d^{2}}{4}\ - powierzchnia\ membrany\ glosnika$

• M’ – masa obciążnika ≤ masy membrany

• $Mms = \frac{M'}{\frac{\text{Fs}}{Fs'}*\frac{Q^{'}\text{es}}{\text{Qes}} - 1}\ \left\lbrack \text{kg} \right\rbrack - Mechaniczna\ masa\ membrany\ $

• $Cms = \frac{1}{{(2\pi Fs)}^{2}\text{Mms}}\ \left\lbrack \frac{s^{2}}{\text{kg}} \right\rbrack\ - Mechaniczna\ podatnosc\ zawieszenia\ membrany$

• $Rms = \ \frac{2\pi FsMms}{\text{Qms}}\ \left\lbrack \frac{\text{kg}}{s^{2}} \right\rbrack\ - Rezystancja\ mechaniczna$

• $BL = \sqrt{\frac{2\pi FsReMms}{\text{Qes}}\ }\left\lbrack \text{Tm} \right\rbrack - Wspolczynnik\ sily$

• Vas = ρc²CmsSd² [m³] − Objetosc ekwiwalentna

• Metoda dodania objętości

Dla każdej krzywej wyznaczamy:

• Fs, Zmax, Qms, Qes, Qts

• Fs’, Zmax’, Qms’, Qes’,Qts’

Musimy znać :

• ρ  − gestosc powietrza (około  1,2 kg/m³)

• c  − predkosc dzwieku (około  340 m/s)

• $Sd = \frac{\pi d^{2}}{4}\ - powierzchnia\ membrany\ glosnika$

• Vt – objętość obudowy [m³]

• $Vas = Vt\left\lbrack \frac{F^{'}s}{\text{Fs}}*\frac{Q^{'}\text{es}}{\text{Qes}} - 1 \right\rbrack\left\lbrack m^{3} \right\rbrack$

• $Mas = \frac{1}{(2\pi Fs)^{2}\text{Cas}}\text{~~}\left\lbrack \frac{\text{kg}}{m^{4}} \right\rbrack$

• $M^{'}as = Mas*(\frac{\text{Fs}}{F^{'}s})^{2}*\left\lbrack 1 + \frac{\text{Vas}}{\text{Vt}} \right\rbrack\ \lbrack\frac{\text{kg}}{m^{4}}\rbrack$

• $BL = \sqrt{\frac{2\pi F^{'}\text{sRe}M^{'}\text{as}\text{Sd}^{2}}{Q^{'}\text{es}}}\text{~~~}\left\lbrack \frac{\text{Wb}}{m} \right\rbrack = \lbrack Tm\rbrack$

• $Ras = \frac{{(BL)}^{2}\text{Qes}}{\text{QmsReS}d^{2}}\ \left\lbrack \frac{\text{Ns}}{m^{5}} \right\rbrack$

• $Cas = \frac{\text{Vas}}{\rho c^{2}}\text{~~}\left\lbrack \frac{m^{5}}{N} \right\rbrack$

• Mms = Mas*Sd²   −  Mechaniczna masa membrany  

•       (lacznie z poruszanym powietrzem)

• $\mathbf{Cms =}\frac{\mathbf{\text{Cas}}}{\mathbf{\text{Sd}}^{\mathbf{2}}} - Podatnosc\ mechaniczna\ zawieszenia\ membrany$

• Rms = Ras*Sd²  − Rezystancja mechaniczna (zwana także współczynnikiem strat mechanicznych) jest wielkością określającą straty (spowodowane tarciem wewnętrznym) w zawieszeniach membrany głośnika

• $\mathbf{Mas =}\frac{\mathbf{\text{Mms}}}{\mathbf{\text{Sd}}^{\mathbf{2}}}$ - akustyczna masa membrany

• Cas = Cms*Sd² - akustyczna podatność zawieszenia membrany

• Ras = Rms/Sd² - rezystancja akustyczna

Parametry T-S

Fs - jest to częstotliwość rezonansowa głośnika w wolnej przestrzeni, czyli niezabudowanego. Mówiąc najprościej, jest to punkt, w którym masa poruszających się elementów ruchomych głośnika równoważy sztywność elementów zawieszenia. Generalnie przyjmuje się, że niższa wartość Fs wskazuje woofer o lepszym przetwarzaniu niskich częstotliwości niż taki, dla którego Fs jest wyższa. Jednak nie należy tej reguły stosować bezkrytycznie, albowiem na ostateczną efektywność głośnika mają wpływ także inne parametry.

Vas - W sensie fizycznym Vas to objętość jaką musiała by mieć zamknięta komora powietrzna, która w połączeniu z tłokiem o powierzchni takiej samej jak powierzchnia membrany głośnika dała by sprężynę o takiej samej podatności jak podatność układu mechanicznego głośnika. Innymi słowy Vas to objętość powietrznej sprężyny będącej ekwiwalentem podatności mechanicznej głośnika.

Q – parametry dobroci: Qms, Qes, Qts.

Qms - jest wskaźnikiem tłumienia mechanicznego systemu zawieszenia (na obrzeżu membrany i przy karkasie). Te elementy można traktować na podobieństwo sprężyn.

Qes - współczynnik dobroci elektrycznej – to wskaźnik tłumienia elektrycznego (cewka i magnes). Przeciwnie działające siły zawieszenia mechanicznego i elektrycznego pozwalają amortyzować ruchy membrany.

Qts określa się jako „dobroć wypadkową” danego przetwornika. Oblicza się ją poprzez przemnożenie Qes przez Qms i podzielenie wyniku przez sumę obu czynników.

Ogólna zasada mówi, że Qts o wartości 0,4 lub mniejszej oznacza, iż dany przetwornik najlepiej sprawdzi się w obudowie z otworem. Qts pomiędzy 0,4 i 0,7 wskazuje przetwornik, dla którego najodpowiedniejsza będzie obudowa zamknięta, natomiast wartość 0,7 lub wyższa cechuje przetworniki przystosowane do pracy w wolnej przestrzeni lub nieograniczonej przegrodzie.

Sd - powierzchnia membrany, która przyczynia się do promieniowania dźwięku (powierzchnia membrany + powierzchnia połowy zawieszenia) podawana w centymetrach kwadratowych.

Sprawność głośnika to około 0,5-2% najlepsze konstrukcje mają kilkanaście %

Zniekształcenia nieliniowe

• Harmoniczne THD (Total Harmonic Distortion)

• Intermodulacyjne

• Różnicowe

Miarą zniekształceń nieliniowych są współczynniki zniekształceń harmonicznych.

Są one obliczane na podstawie pomiaru amplitudy składowych widma, które są wytwarzane przez urządzenie o charakterystyce nieliniowej.

Przebieg pomiaru zniekształceń harmonicznych:

– generator wytwarza sygnał sinusoidalny,

– urządzenie nieliniowe wprowadza do sygnału składowe harmoniczne,

– każda z dodanych składowych jest kolejno „wycinana” za pomocą filtru, mierzona jest jej amplituda,

– współczynnik zniekształceń harmonicznych jest obliczany na podstawie definicji.

Z definicji: stosunek energii harmonicznych wytworzonych przez urządzenie nieliniowe do energii wszystkich harmonicznych (łącznie z podstawową).

$$k_{n} = \sqrt{\frac{U_{2}^{2} + U_{3}^{2} + U_{4}^{2} + .\ .\ . + U_{n}^{2}}{U_{1}^{2} + U_{2}^{2} + U_{3}^{2} + .\ .\ .\ + U_{n}^{2}}*100\%}$$

Un – amplituda n-tej harmonicznej

Należy podać liczbę n harmonicznych (np. THD do 5 harmonicznej).

W praktyce można zastosować wzór przybliżony:

$$k_{n} = \frac{\sqrt{U_{2}^{2} + U_{3}^{2} + U_{4}^{2} + .\ .\ .\ + U_{n}^{2}}}{U_{1}}*100\%$$

lub w dB:

$$L_{\text{kn}} = 20lg\frac{k_{n}}{100}$$

Ten parametr nazywa się czasem współczynnikiem zawartości harmonicznych i dla wartości <20% obie metody dają zwykle zbliżone wyniki.

Współczynnik zmierzony tą metodą uwzględnia nie tylko składowe widma wprowadzone przez urządzenie nieliniowe, ale również:

– szum,

– składowe widma związane np. z zakłóceniami sieciowymi

Z tego względu współczynnik ten określa się mianem Total Harmonic Distortion and Noise (THD+N).

Pomiar THD+N jest znacznie szybszy i prostszy niż pomiar „czystego” THD. Pomiary współczynnika zniekształceń harmonicznych prawie zawsze dotyczą THD+N.

Wadą pomiaru THD(+N) jest to, że dla większych częstotliwości sygnału testowego, w paśmie analizatora jest zbyt mało harmonicznych.

Zamiast sygnału sinusoidalnego można zastosować dwuton (sygnał zawierający w widmie dwa prążki o częstotliwościach f1 i f2).

Zniekształcenia mierzone w ten sposób nazywa się zniekształceniami intermodulacyjnymi – IMD (Intermodulation Distortion), w niektórych przypadkach również zniekształceniami różnicowymi.

W urządzeniu liniowym – w odpowiedzi na dwuton testowy pojawi się dwuton zawierający wyłącznie dwa prążki o częstotliwościach f1 i f2

W urządzeniu nieliniowym – pojawią się prążki o częstotliwościach:

Obliczanie współczynnika zniekształceń intermodulacyjnych

$$m = \frac{\sqrt{\lbrack U_{\left( f2 - f1 \right)} + U_{\left( f2 + f1 \right)}\rbrack^{2} + \lbrack U_{\left( f2 + 2f1 \right)} + U_{\left( f2 - 2f1 \right)}\rbrack^{2}}}{U_{f2}}*100\%$$

U_f − amplituda prazka widma o czestotliwosci f

m  − wspolczynnik znieksztalcen intermodulacyjnych [%]

• Im niższe wartości tym lepiej

• Dla większości sprzętu audio wartości zniekształceń poniżej 1% są akceptowane

• Zniekształcenia intermodulacyjne są bardziej słyszalne niż zniekształcenia THD

W wielu urządzeniach wykrywa się przesterowanie sygnału kontrolując zniekształcenia THD+N, które gwałtownie rosną w przypadku zaistnienia przesterowania.