Работа динамика от ИТУНа на резонансе

[AudioKiller]

Долго мне не давало покоя влияние противо-ЭДС, вызванное движением диффузора на работу динамика. И вот, кажется, созрел. Напряжение на динамике определяется формулой:

u = Re*i + Le*(di/dt) + Bl*(dx/dt)

Далеко от резонанса третье слагаемое мало, и почти не влияет на работу динамика. Он (динамик) при этом управляется током и все ОК (не считая мелких нюансов ).

В области, близкой к резонансу, где Z>(1,5...2)*Re, третье слагаемое становится намного больше первых двух вместе взятых. И тут движение диффузора мало зависит от тока через катушку, а в основном определяется механическими свойствами системы диффузор-подвес. Т.е. мы уже не контроллируем движение диффузора, он сам себе ходит, как грузик на пружине, по инерции. Хорошо хоть работаем в поршневом режиме, но все равно, получается следующее: ток динамика мал, динамик "раскачивается" сам по себе, значит на его движение влияют все нелинейности, какие есть.

1. ЗЯ с "воздушным подвесом". Поскольку жесткость воздуха в корпусе намного больше жесткости подвеса, нелинейность подвеса практически не сказывается (а нелинейности воздуха обычно нет). Сказывается нелинейность Bl, которая на больших ходах весьма не маленькая.

2. Некомпрессионный ЗЯ. Жесткость воздуха мала, и имеем нелинейность как подвеса, так и Bl.

3. ФИ. Тут на самом деле хуже всего. Да, на резонансе ФИ ход диффузора мизерный, и третье слагаемое несуществено. А выше резонанса - ход приличный. И частота высокая, значит гармоники этих частот попадут в хорошо слышимый частотный диапазон. Ниже частоты настройки ФИ у нас акустическое КЗ, ход диффузора огромен, и никакого "воздушного подвеса" не наблюдается вообще. Значит Получаем нелинейность подвеса и нелинейность Bl в 2-х областях (вместо одной в ЗЯ) в полный рост.

Это при питании от ИНУН, когда противо-ЭДС, вызванная движением диффузора велика, она вычитается из напряжения усилителя и получается маленький ток динаммика. Как следствие - большие гармонические и интермодуляционные искажения.

Если запитать динамик от ИТУНа, то несмотря на все противо-ЭДС, ток динамика будет задаваться усилителем (это должен быть "правильный" ИТУН, способный дать большое выходное напряжение, чтобы пересилить противо-ЭДС). И движение диффузора будет происходить исключительно под действием тока сигнала, а не по собственному желанию. Третье слагаемое в формуле опять станет малозначимым, и линейность динамика повысится. Конечно, возрастет и добротность. Но не до 1000, и даже не до 100, а "всего лишь" до Qms (ведь не "ужас-ужас-ужас!"). С этим уже можно и побороться...

Вот такое мое ИМХО, из-за которого не смог уснуть...

[Hennady]

........Получится интегратор входного сигнала....

Ну вот наконец-то, , и почему AudioKillerу не понравилась эквивалентная схема замещения , там же роль емкости выполняет гибкость подвеса дина Сг, на которое еще влияет акустическое оформление динамика, точнее уменьшает это значение...

........Входное напряжение преобразуется не в ускорение, а в скорость перемещения катушки.....

а при каком условии преобразуется в ускорение?

[SashaNetrusov]

а при каком условии преобразуется в ускорение?

Ускорение равно силе поделённой на массу подвижной системы. А сила пропорциональна току через катушку.
При ИНУН напряжение точнее преобразуется в ускорение на тех частотах , где наведённая ЭДС намного меньше приложенного напряжения.

[Hennady]

....При ИНУН напряжение точнее преобразуется в ускорение на тех частотах , где наведённая ЭДС намного меньше приложенного напряжения.

О даааа, но противоЭДС катушки дифа пропорциональна колебательной скорости, а не ускорению диффузора.

Добавлено через 8 минут

.... Ходят упорные слухи, что в ИТУНе нужно снижать сопротивление на НЧ......

Почему слухи, в ИТУНе получается необходима глубокая ООС для Rвых->0, причем раза в два глубже, чем при ИНУНе ...

[AudioKiller]

ОС - по определению - процесс передачи сигнала с выхода устройства на его вход.

ОС - это когда на чёрный ящик подаётся сумма входного сигнала и сигнала с выхода

Ну и в чем отличие? В черном ящике и в сумме сигналов (на самом деле все понимают, что сигналы могут и вычитаться, здесь сумма означает "подаются совметно"). Определения одинаковые. Но вот нет там никакой ОС. А есть 2 сравнительно независимых процесса, сравнительно - потому что один из них инициирует другой. Первый процесс - на катушку подается напряжение, в результате появляется ток и движение диффузора. Второй - торможение катушки в магнитном поле (если она замкнута). С точки зрения влияния движения диффузора на эквивалентное сопротивление динамика, то это не ОС, а параметрический процесс. См. ф-лу в 1-м посте. Если бы была ОС, то и в левой и в правой части присутствовала бы одна и та же величина (u или i). Да и логически посмотреть: ОС всегда происходит с задержкой, т.к. сигнал с выхода , соответствующий текущему моменту времени, приходит на вход с запозданием, т.е. в следующий момент времени. А влияние движения на ток происходит "моментально".

Еще один способ проверки: не подавать никакой сигнал, а щелкнуть по диффузору. Тогда 1-й процесс не происходит в принципе. И нет никакого тока сигнала. И влияния движения дффузора на этот ток. Второй процесс во всей красе, полностью независимый. Если бы была ОС, то она была ба обязана влиять на сигнал, а значит сигнал должен был бы быть. Типа, доказательство от противного.

почему AudioKillerу не понравилась эквивалентная схема замещения

Она мне не понравилась в первую очередь потому, что у нас в данном случае две входных величины: напряжение источника и свободное движение диффузора. Т.е. и входа на ней должно быть два. Да и моделировать движение диффузора должна ЭДС, а никак не пассивные элементы. Т.е. модель негодится.

Ускорение равно силе поделённой на массу подвижной системы. А сила пропорциональна току через катушку

Абсолютно верно, только непонятно, почему отсюда делается вывод:

Входное напряжение преобразуется не в ускорение, а в скорость перемещения катушки

В ускорение и преобразуется. ПротивоЭДС пропорциональна скорости, так что она не может вызвать смену физической величины. (даже если бы зависила от ускорения, все равно...)

Отсюда и непонятен вывод с интегратором...

необходима глубокая ООС для Rвых->0, причем раза в два глубже, чем при ИНУНе

А почему именно в 2 раза? В 3 нельзя?

[Hennady]

........А почему именно в 2 раза? В 3 нельзя?

Для ИНУНа достаточно глубины ООС порядка 20Дб, а для ИТУНа минимум 35...40Дб, но можно и больше, если очень хочется....

[Александр К.]

...Еще один способ проверки: не подавать никакой сигнал, а щелкнуть по диффузору. Тогда 1-й процесс не происходит в принципе. И нет никакого тока сигнала...

У нас ИНУН? С ОООСН?
Катушка, двигаясь, генерирует ПрЭДС, которая через цепь ОС подаётся на вход. И получаем торможение... противовключением?

[Серый Мыш]

И получаем торможение... противовключением?

Да, вроде так. Но усилитель то и не нужен - закороти клеммы динамика и прверяй.
Вот когда слышу дифирамбы в сторону творений Наиля, то подумываю - если это рассмотеть как чёрный ящик - "ИТУН С ЭМОС", то не является ли эта штука усилителем с отрицательным Rвых. ибо жёстко держать диффузор будет как раз такой Усь?

[SashaNetrusov]

Ну и в чем отличие?

... говорим почти одно и тоже, а выводы делаем разные.
Почему не связаны? ВЫходная величина - ускорение прямопропорционально входной (для чёрного ящика) величине - току. А ток равен прикладываемому напряжению минус ЭДС и поделить на сопротивление катушки. Обратная связь заключена в ЭДС , напрямую зависящую от дижения катушки , её скорости. А значит от протекающего тока, вследствие которого это движение и получилось.
Уравнение нужно писать относительно тока, т.к. выходной параметр (ускорение ) ему пропорционально :
i * R = U - i * A / jw

Добавлено через 2 минуты
А - некий коэффициент, 1/jw - оператор интегрирования

Добавлено через 3 минуты

Отсюда и непонятен вывод с интегратором...

Если R скомпенсировано (=0), то ток (ускорение) из вышеприведённой формулы равен дифференциалу от U. Получается дифференцирование входного напряжения. Т.е. завал низов.....

[Александр К.]

Да, вроде так. Но усилитель то и не нужен - закороти клеммы динамика и прверяй.

Закоротив клеммы, имеем банальное демпфирование. С усилителем по другому.

... "ИТУН С ЭМОС", то не является ли эта штука усилителем с отрицательным Rвых...

Думаю, является.

[Серый Мыш]

С усилителем по другому.

если на входе усилителя нуль, то он будет его и на выходе держать, как ни крути. И если Rвых ~ 0 , то "по другому" быть не может.

[SashaNetrusov]

"ИТУН С ЭМОС", то не является ли эта штука усилителем с отрицательным Rвых. ибо жёстко держать диффузор будет как раз такой Усь?

В данном случае кольцом ОС охвачен и ИТУН. И ОС образована не за счёт внутреннего датчика (собственной катушки), а внешним датчиком.
Который предполагается более линейным по отношению к звуковому давлению.

[Александр К.]

если на входе усилителя нуль, то он будет его и на выходе держать...

Не всегда.

[Серый Мыш]

Не всегда.

картинка соответствует замыканию клемм динамика проводом с конечной проводимостью. То есть банальный усилитель ИНУН c низким выходным сопротивлением делает банальное демпфирование динамика на резонансе соответсвующе Qes динамика.

[AudioKiller]

Для ИНУНа достаточно глубины ООС порядка 20Дб, а для ИТУНа минимум 35...40Дб, но можно и больше, если очень хочется....

А я всегда думал, что глубина ООС определяется как разность коэф-тов усиления усилка без ООС и с ООС. Для ИТУНа то же самое, но ООС разбивается на 2 составляющих, соотношение к-рых зависит от требуемого выходного сопротивления.

У нас ИНУН? С ОООСН?
Катушка, двигаясь, генерирует ПрЭДС, которая через цепь ОС подаётся на вход. И получаем торможение... противовключением?

А если у нас ИНУН без ООС? Что принципиально изменится? А если вообше не усилок, а клеммы динамика замкнуть проводком?

Обратная связь заключена в ЭДС , напрямую зависящую от дижения катушки , её скорости. А значит от протекающего тока, вследствие которого это движение и получилось.

Это называется параметрическим регулированием. По такому же принципу (в плане логики) работает усилитель на тунельном диоде, или хотя бы параметрический стабилизатор на стабилитроне. В нашем случае входом системы является ЭДС источника сигнала. Если бы была ОС, она бы изменяля именно саму эту ЭДС. А у нас изменяется эквивалентное сопротивление динамика, поэтому ток зависит не только от реального сопротивления катушки, но и от противо-ЭДС. Это как если бы между источникоа и нагрузкой включили дополнительный генератор.

Если R скомпенсировано (=0), то ток (ускорение) из вышеприведённой формулы равен дифференциалу от U. Получается дифференцирование входного напряжения

Ну, если в принципе... Дело в том, что индуктивность, входящая в формулу - тоже эквивалентна. И нелинейна. Поэтому интегратор был бы кривоватый, но действительно был бы. Собственно, так и происходит на ВЧ у динамиков с большой индуктивностью катушки...

Закоротив клеммы, имеем банальное демпфирование. С усилителем по другому

Только лишь из-за того, что сам усилитель работает на такую нагрузку не совсем так, как на резистор (ИМХО именно этим объясняется 99% всех "нестыковок" по звучанию колонок с усилками). Но с точки зрения динамика - по барабану.

Не всегда

Сказано же Rвых=0.

В данном случае кольцом ОС охвачен и ИТУН.

Это как раз в десятку. Действительно, с точки зрения усилителя работа в режиме ИТУНа "по-настоящему" возможна только если реальное Rвых без ООС высокое. (про это есть статья не то Батя, не то Сырицо). А если взять обычный ИНУН, охватить его ООСТ (как мы все делаем), но будет не очень хорошо. В плане как раз взаимодействия с динамиком. Но все привыкли делать именно так, и на мой взгляд разница в мелких нюансах (если у усилка хорошая схемотехника).

[SashaNetrusov]

В нашем случае входом системы является ЭДС источника сигнала. Если бы была ОС, она бы изменяля именно саму эту ЭДС. А у нас изменяется эквивалентное сопротивление динамика, поэтому ток зависит не только от реального сопротивления катушки, но и от противо-ЭДС. Это как если бы между источникоа и нагрузкой включили дополнительный генератор.

Чёрный ящик , охваченный ОС можно тоже считать чёрным ящиком и снова охватывать ОС...
Динамик , питаемый от ИНУН уже имеет внутреннюю ОС через ЭДС, наведённую на собственной катушке. Т.к. эта ЭДС меняет ток чрез катушку и сама есть некая частотозависимая функция от тока через катушку вследствие движения катушки, вызванным этим током.
В ИТУНЕ этой зависимости тока катушки от движения катушки нет, соответственно ОС нет.

Добавлено через 18 минут

Ну, если в принципе... Дело в том, что индуктивность, входящая в формулу - тоже эквивалентна. И нелинейна.

Я в своеё формуле индуктивностью пренебрёг, т.к. рассматривал низкие частоты...
Да индуктивность из-за движения катушки оказывается промодулирована низкими частотами....

Добавлено через 6 минут

А если взять обычный ИНУН, охватить его ООСТ (как мы все делаем), но будет не очень хорошо. В плане как раз взаимодействия с динамиком. Но все привыкли делать именно так, и на мой взгляд разница в мелких нюансах (если у усилка хорошая схемотехника).

Это будет случай когда чёрный ящик в котором уже есть внутренняя ОС охвачиваем внешней ОС , возвращающей систему к ИТУНу...
Как бы компенсируем внутреннюю ОС. Если внешнюю ОС сделать частотозависимую (на ВЧ), то можно сохранить демпфирование на НЧ и убрать внутреннюю ОС на ВЧ....

[EUGENE]

Всем привет!
С многочисленными праздниками Вас поздравляю!
О демпфировании у ИТУНа уже писал, но повторюсь.

Сначала, что есть.

Простой опыт (первый).
Соединяем тестер, батарейку и динамик.
1. Всё параллельно. Меряем напряжение. Диффузор должен втянуться. Толкнём диффузор ещё глубже. Как в этот момент изменится показания вольтметра?
2. Всё последовательно. Меряем ток. С диффузором постумаем как в предыдущем случае. Как изменится ток?
На слово не верьте, обязательно нужно увидеть своими глазами. (кому не терпится: напряжение возрастёт, ток упадёт)
(ВЫВОД: ИТУН (оос по току) будет добавлять ток и результирующая добротность станет даже больше, чем у динамика)

Второй опыт. Нужен осциллограф.
На вход ИТУНа подаём прямоугольный импульс с длительностью порядка полупериода резонансной частоты динамика и скважностью порядка 10. Наблюдаем напряжение на динамике. Меняем длительность импульса (туда- сюда). Что видим?
(кому не терпится: затухающие колебания с практически постоянной частотой. На первом полупериоде зазубрина- конец фронта импульса. От длительности импульса немного зависит амплитуда. Это лучше перепроверить- опыт ставил несколько лет назад)
(ВЫВОД: свободные колебания имеют всегда одну частоту)

Опыт третий.
Подаём от генератора синусоиду с резонансной частотой и амплитудой, равной примерно половине максимальной для данного динамика. Меряем фозовый сдвиг между током через динамик (напряжение на датчике) и напряжением на выходе усилителя. Меняем уровень сигнала. Как сильно гуляет фаза?
(ВЫВОД: масса подвижной системы примерно постоянная, а гибкость подвеса (от амплитуды) сильно гуляет. Соответственно гуляет и резонансная частота. Поэтому задемпфировать динамик с помощью ФИ, у которого добротность несколько десятков практически невозможно)

По моему скромному ПАС в окнах "корзины" - это примерно "камень на шее". Повторю - этой моё виденье.

Получается
- демпфировать нужно на одной частоте (или, точнее, в узком диапазоне частот. Полосовой фильтр с добротностью около 1 (примерно)).
- в этом диапазоне (и только в нём) нужно ПОС по току и ООС по напряжению. Это можно получить с помощью схемы мостовой ЭМОС. Но нельзя допускать петлевого усиления больше 1. Возбудится!!!
Учитывая частоту резонанса порядка 100Гц, мост можно делать только на резисторах и баллансировать по постоянному току.
Затем сигнал ОС пропустить через полосовой фильтр.

С уважением и наилучшими пожеланиями
ES

P.S. Всегда лучше проверить сказанное самому и согласится с выводами и\или сделать свои.

P.P.S. ОБЯЗАТЕЛЬНО поделитесь своими выводами (и решениями)!!! Предложенное решение - решение "в лоб". С 3-мя регулировками. Баланс моста, уровень ОС, средняя частота полосового фильтра.

[SashaNetrusov]

.... широкополосники с ИТУНом лучше на частоте вблизи резонанса не использовать. НЧ иметь от отдельного динамика с ЭБОС, например, до частоты около 200 Гц. А широкополосник с частотой резонанса около 100Гц задемпфировать ПАС или параллельным дросселем. ВЧ динамик можно задемпфировать на его частоте резонанса последовательным колебательным контуром. И на этих частотах не использовать. Резать ВЧ фильтрами на входе ИТУН.

[EUGENE]

Привет

.... НЧ иметь от отдельного динамика с ЭБОС, например, до частоты около 200 Гц.

Мне нравится ФИ с частотой настройки < 20Гц. Там бародатчик не действует. А на акселерометр более 3 грамм отдавать "жаба давит". Хочу лёгкую подвижку.

А широкополосник с частотой резонанса около 100Гц задемпфировать ПАС или параллельным дросселем.

ПАС это дополнительно внесённые механические потери в динамик. Может даже и частотозависимые. Может и нелинейные. Может...
Я, скорее всего, испорчу хорошую вещь.
Дроссель - мне легче маленькую схемку на ОУ.

ВЧ динамик можно задемпфировать на его частоте резонанса последовательным колебательным контуром. И на этих частотах не использовать. Резать ВЧ фильтрами на входе ИТУН.

ВЧ вроде и не надо. У него, похоже, могут быть другие проблемы: недостаточная жёсткость "корзины". Её нужно демпфировать (или защищать боксом) и "отвязывать" от стенки колонки.

С уважением
ES

[Nagema]

А на акселерометр более 3 грамм отдавать "жаба давит". Хочу лёгкую подвижку.

Да там хоть килограмм, грубо говоря, вешай дополнительный.
Это ни на что не повлияет, ибО Э_ОС эту дополнительную массу обработает в лучшем виде, будто и нет никакой массы. Лишь только току из розетки добавляй.

[SashaNetrusov]

ПАС это дополнительно внесённые механические потери в динамик. Может даже и частотозависимые. Может и нелинейные. Может...
Я, скорее всего, испорчу хорошую вещь.
Дроссель - мне легче маленькую схемку на ОУ.

ПАС - только на частотах вблизи резонанса широкополосника действует. Призвана задавить свободные колебания дифузора на этих, нерабочих для него частотах. На рабочих её влияние отсутствует.
Дроссель полагался параллельно динамику и выходу ИТУНа. Операционником не замениш, токи большие....