Толық диапазонды динамик құрылымы

Кіріспе

Динамиктердің түрі

Толық диапазонды динамик – бұл белгілі бір конструкцияның физикалық шектеулерімен анықталған шекте, естілетін жиілік диапазонының мүмкіндігінше көп бөлігін қайта жасайтын драйвер деп анықталады. Осындай драйверлердің жиілік диапазоны шипалы конус және басқа да тәсілдерді пайдалану арқылы максималды деңгейге жеткізіледі. Радиода немесе кішкентай компьютерлік динамиктердегідей көптеген бір драйверлі жүйелер естілетін барлық жиіліктерді немесе толық естілетін дыбыс диапазонын (яғни, адам есту қабілеті шегіндегі дыбысты) қайта шығара алмайды.

Типтік үлгілер

Көбінесе толық диапазонды динамик блогы диафрагманы жылжыту және басқару үшін қолданылатын бір драйвер элементінен немесе дауыс катушкасынан тұрады. Жиі конус конструкциясы жоғары жиілікті өнімділікті арттыру үшін оңтайландырылады. Мысалы, дауыс катушкасы мен диафрагма кездесетін жерге кішкентай, жеңіл мүйіз немесе виззер конусы орнатылуы мүмкін, бұл жоғары жиіліктерде шығысты арттырады. Конус пен виззердің пішіні мен материалдары жоғары дәрежеде оңтайландырылған. Өндірушілер әр компоненттің материалдарын, дизайнын және құрылымын оңтайландыруға тырысады, осылайша ең жақсы өнімділікке және дыбыстың нақтылығына қол жеткізеді. Неодим магниттері, дауыс катушкасын салқындату жүйелері және толқын жетекшілері сияқты жетілдірілген технологиялар динамиктердің мүмкіндіктерін одан әрі арттырып, дыбысты дәл қайтаруға және бұрмалауды азайтуға мүмкіндік береді. Тағы бір конструкцияда әдеттегі шаң қақпағының орнына сәулелі күмбез қолданылады, ол акустикалық тұрғыдан белсенді. Көптеген динамик драйверлерінде мұндай шаң қақпақтары салыстырмалы түрде акустикалық инерциясыз етіп жасалады. Кейде шаң қақпағы кішкентай конустық пішінге ие болады, бұл жоғары жиіліктерде таралуын жақсартады. Басқа да дизайндық шешімдер диафрагманы толық диапазонды жұмыс істеу үшін серіпті түрде байланыстырудың орнына диафрагма мен күмбез/виззер материалдарын өзгертеді. Кейбір конструкцияларда негізгі диафрагма дауыс катушкасына серіпті байланыс арқылы қосылуы мүмкін, сондықтан жоғары жиілікті дірілдер оған берілмейді, бірақ виззер конусын қозғалтады. Динамиктің жоғары жиілікті жауабы үшін серіпті байланыстырылған (немесе өзгертілген) диафрагманы және қосымша виззерді немесе өзгертілген шаң қақпағын (күмбезді) пайдалану әдісі – бұл аудио кроссовердің механикалық іске асырылуы. Толық диапазонды драйвердің талаптары жақсы төменгі және жоғары жиілікті жауапты қамтиды (физикалық конструкция тұрғысынан қарама-қайшылықты), сондықтан толық диапазонды драйвер әдетте 100 Гц-тен жоғары дыбыс спектрін қамтумен шектеледі, ал төменгі жиіліктер жеке субвуфермен немесе төменгі жиілікті күшейту үшін арнайы корпус дизайнымен өңделеді/толықтырылады. Бұл талаптар әдетте толық диапазонның жақсы сезімталдыққа (төменгі жиіліктер үшін) және жеңіл дауыс катушкасына (жоғары жиіліктер үшін) ие болуын білдіреді – мұндай динамиктер әдетте әдеттегіден үлкен немесе қуатты магнитті қолданады, бұл сезімталдықты жақсартады және төменгі жиіліктерде қуат қажеттілігін төмендетеді, сонымен қатар жеңіл дауыс катушкасына мүмкіндік береді. Сонымен қатар, көптеген модельдерде шектеулі максималды ауытқулар бар, сондықтан төменгі жиіліктерде үлкен ауытқуларды қажет етпейтін арнайы корпус қажет. Бір диафрагманы қозғалу үшін бірнеше элементтерді қолданатын сирек жағдайлар бар, бірақ оларды қажетті көбейту диапазонына жету үшін жеке және концентрлі түрде орналасқан элементтерді қолданатын коаксиалды динамиктермен шатастыруға болмайды және олар толық диапазонды драйверлер ретінде қатаң түрде жіктелмейді. Толық диапазонды драйверлер теледидарлар мен компьютерлік динамиктерден бастап, жоғары сапалы динамик жүйелеріне дейін қолданылады. Драйвердің өнімділігіне оның корпусы әсер етеді, ал корпус конструкциялары қарапайым беж пластикалық қораптардан (масштабтың төменгі шегінде) дыбыстың керемет өнімділігі бар үлкен мүйізді жүктелген корпус конструкцияларына дейін өзгереді.

Typically, a full range drive unit consists of a single driver element, or voice coil, used to move and control a diaphragm. Often the cone structure includes optimizations to enhance high frequency performance. For example, a small low mass horn or whizzer cone can be mounted where the voice coil and diaphragm meet, thereby increasing the output at high frequencies. The shape and materials used in the cone and whizzer are highly optimized. Manufacturers strive to optimize the materials, design, and construction of each component to achieve optimal performance and audio fidelity. Advanced technologies such as neodymium magnets, voice coil cooling systems, and wave guides further enhance the speakers’ capabilities, ensuring accurate sound reproduction and minimizing distortion. Another arrangement uses a radiating dome in place of the usual dust cap; it is acoustically active. In most speaker drivers such dust caps are constructed so as to be relatively acoustically inert. Sometimes the dust cap takes the form of a small conical shape, claimed to improve dispersion at higher frequencies. Yet other designs simply modify the diaphragm and dome/whizzer materials instead of compliantly coupling the diaphragm to achieve full range operation. In some designs, the main diaphragm may be coupled to the voice coil using a compliant bond such that high frequency vibrations are not transmitted into it, but instead move the whizzer cone. The technique of using a compliantly coupled (or modified) diaphragm for the low frequencies and auxiliary whizzer or modified dust cap (dome) for the high frequency response of a speaker is a mechanical implementation of an audio crossover. Since the requirements of a full range driver include both good low and high frequency response (which are contradictory in terms of physical construction), a full range driver is usually limited to covering the audio spectrum above perhaps 100 Hz—leaving lower frequencies to be handled / augmented by a separate sub woofer or by a special cabinet design for low frequency reinforcement. These requirements usually mean that the full range must have good sensitivity (for lower frequencies) with a light voice coil (for high frequencies) – these speakers commonly use a larger or more powerful magnet than usual, which improves sensitivity and thus lowers the power requirement at low frequencies as well as allowing a lighter voice coil. In addition, many have limited maximum excursions, requiring special enclosures which do not require large excursions at low frequencies for reasonable low end output. There are rare exceptions that use multiple elements to drive a common diaphragm, but these should not be confused with coaxial speakers that use separate and concentrically aligned elements to achieve the desired range of reproduction, and are not, strictly, classified as full range drivers. Full range drivers are seen in applications ranging from televisions and computer speakers, to hi fi speaker systems. The performance of the driver is substantially affected by their enclosure, and enclosures vary from mundane beige plastic boxes, at the low end of the scale, to large horn loaded enclosures with spectacular audio performance.

Әдеттегі емес үлгілер

Неміс компаниясы Мангер диаметрі шамамен сегіз дюйм болатын дифференциалды иілгіш, жалпақ диафрагма түріндегі ерекше толық диапазонды драйвер шығарады. Мангер өнімділікті, ең жоғары деңгейді және кеңейтілген төмен жиілікті жауапты дәстүрлі толық диапазонды драйверлерден жақсырақ деп мәлімдейді. Тағы бір ерекше толық диапазонды драйвер дизайны – Уолш драйвері, ол Ohm hi-fi динамиктерінде танымал болды, онда олар дыбыстық жиіліктің дерлік барлық аудио диапазонын қайта жаңғыртты. Алғашқы Уолш құрылғылары үлкен және қымбат болды. Бұл драйверлер төмен жиіліктерді қайта жаңғырту үшін негізінде қағаздан, ортаңғы бөлігінде алюминийден және жоғары жиіліктерді шығару үшін мойын аймағында титаннан жасалған бір конусты пайдаланды. Конустың қағаздық бөлігіндегі, силиконды демпфермен жабылған ойықтар және ішкі көбіктік төсемдер жиілік жауабын мүмкіндігінше тегіс етуге арналған механизмдерді қамтамасыз етті. Уолш драйверін пайдаланатын динамиктер әлі де өндірісте, бірақ олар твитерді қабылдағандықтан енді толық диапазонды драйверлер саналмайды. Франкфурт маңындағы Майнтал қаласында орналасқан German Physiks компаниясының Уолш драйверінің нұсқасы екі түрде қол жетімді. Біреуі – 0,025 мм қалыңдықтағы титан фольгасынан жасалған конус, ал екіншісі – 0,15 мм қалыңдықтағы көміртек талшығынан жасалған жетілдірілген нұсқа. Бұл олардың аудиофильді динамиктер тізімінде қолданылады. Ірі электростатикалық динамиктерді, олар аудио жиілік жолағының көп бөлігін қайта жаңғырта алатындықтан, толық диапазонды динамиктер деп санауға болады.

Қолданбалар

Толық диапазонды динамиктерді арзан мультимедиялық динамиктерден бастап, қымбат эзотерикалық жүйелерге дейін қолдануға болады, соңғылары көбінесе төмен жиілікті шығысты арттыру үшін үлкен тарату желісін немесе рупорлы корпус қолданады. Интернетте толық диапазонды динамиктер мен оларға арналған корпус құрастыруға бағытталған белсенді хоббишілер тобы бар.

Коммерциялық қолдану

Коммерциялық дыбыс жүйелерінде көптеген толық диапазонды динамиктер қолданылады, олардың кейбіреулері 200 мм (8") толық диапазонды динамиктерден тұрады, олар аспалы төбелерге немесе кішкентай "жапсырма қораптарға" орнатылады. Бұл динамиктер сауда орындарында және қоғамдық кеңістіктерде жұмыс істеушілер мен келушілерге фондық музыка мен хабарламаларды жеткізеді. Бұл динамиктер "толық диапазонды" деп аталғанымен, оларды "кең диапазонды" динамиктер деп атау дәлірек болуы мүмкін, себебі олардың шығару мүмкіндіктері жиілік диапазонының шектеріне сирек жетеді. Көптеген өндірушілер кішкентай (әдетте 115 мм (4.5")) диаметрлі толық диапазонды динамиктерді кішкентай корпусқа орналастырады, олардың көпшілігінде 25 немесе 70 вольттық желілік трансформаторлар болады, олар ұзын динамик кабельдерін қолданатын коммерциялық дыбыс жүйелерінде пайдалануға арналған. Кейбір толық диапазонды динамик жүйелері шектеулі диапазонды динамиктермен жасалған және олардың жиілік жауабын тегістеу және кеңейту үшін эквалайзерлермен қолданылуы тиіс, ал басқалары электрондық көмексіз қанағаттанарлық жауапқа қол жеткізеді. 15 дюймдік жеке динамиктерді қолданатын толық диапазонды динамик жүйелері де бар.

Сыншыл реакция

Толық диапазонды драйверлерді сынаушылар, олардың бірдей амплитудадағы дыбыс жиіліктерінің толық диапазонын қайта жаңғырту мүмкін еместігін айтады, бұл оған жіберілген дыбыс сигналының дәл емес көшірмесіне әкеледі. Бір диафрагма арқылы бірнеше жиілікті өндіру интермодуляциялық бұрмалануды күшейте алады, бұл бір беткей екі жиілікті бір уақытта қайта өндіруге тырысқанда туындайтын сызықты емес құбылыс. Шағын интермодуляциялық бұрмаланудың естілетін зияны толық анықталмаған. Соның салдарынан, "жиілік араласу" белгілі бір деңгейде пайда болады, бірақ бұл деңгей салыстырмалы түрде төмен. Толық диапазонды драйвер жиілік диапазонының екі шетінде де төмен шығысқа ие болуы мүмкін, немесе жиілік жауабы шектеулі болуы мүмкін, нәтижесінде дыбыс сапасы нашарлайды. Толық диапазонды динамиктердің жақтастары жоғары фазалық сәйкестікке қол жеткізілетінін алға тартады, ал кейбір сыншылар оларды өзінің шектерінде немесе одан да асып жұмыс істейтін орта жиілікті динамиктер деп сипаттайды. Кейбір толық диапазонды драйверлер 12" және 15" драйверлерді пайдалана отырып жасалған, мысалы, Audio Nirvana, және бас рефлекстік корпус қолданып, кіші драйверлердің төмен жиілікті шектеулерін жеңіп шықты. Сонымен қатар, көптеген ересек адамдар 15 кГц жоғары жиілікті ести алмайтындықтан, жоғары жиіліктің болмауы қазіргі заманғы, жақсы жасалған толық диапазонды драйверлер үшін көбінесе мәселе емес.