ЭМОС/ЭБОС. Вторая серия

[Nota Bene]

Ну вот, летние каникулы закончились, можно продолжать.
Незнакомые с первой серией, могут познакомиться с ней тут - https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=7001
или в сокращенном варианте - тут - http://reanimator-h.narod.ru/forum_baro.htm
Была разработана конструкция бародатчика - http://reanimator-h.narod.ru/baro_sens.html
Определены функциональные схемы ЭБОС для УМ типа ИНУН и ИТУН (по ускорению и скорости). Произведены замеры параметров для ЭБОС по ускорению и скорости.
В качестве дальнейшей базовой конфигурации остановимся на ЭБОС по скорости с УМ типа ИНУН.
Цель - создать полнофункциональный активный сабвуфер с ЭБОС. В качестве полигона выбрана АС типа S70 (35АС-013) - доработанная - уменьшена высота ящика до размеров гриля, заглушено отверстие от СЧ-динамика, дополнительно укреплена передняя панель. Из электронной начинки оставлен блок питания и усилитель мощности. Динамик 30ГД-2 (он же 75ГДН1-4). Никаких датчиков в динамик не встраивалось. Внутренность колонки оклеена синусным поролоном, в нижней части находится х/б вата. Бародатчик укреплен на боковой стенке АС. В верхней части внутри находится блок питания и размещен изолированный отсек для электроники. Внутренние размеры (ШхГхВ) = 29х17х44см. Объем АС - примерно 19л.
На первой стадии планируется рассмотреть влияние положения датчика на его АЧХ. В первую очередь будем оценивать влияние стоячих волн внутри АС.

[Alex]

То же и у компрессора.

Нет, у нормального компрессора амплитудная характеристика везде нелинейная.

[Alex]

Но я не предлагаю для ЭМОС делать "нормальный".

Естественно.
Я не понимаю, зачем для ЭМОС вообще компрессор нужен.

[Carbon]

вот ещё бы более-менее универсальную схему и плату предусилителя-корректора ...

Она и есть практически универсальная, в том то и фишка. Корректор сидит в петле ОС, поэтому, исправляя ДГ, он и самого себя тоже исправляет. В первом приближении, одна и та же схема сгодится для головок 8-12 дюймов, причем на параметры T-S можно просто забить. Если хотите точнее - всегда понятно куда двигать параметры. И даже если не угадаете, будет достойно работать.
Насчет разводки платы - все банально. Керамика по питанию ОУ и все.

[Alex]

Для того, чтобы использовать головки с малым перемещаемым объемом.

Для этого нужен не компрессор а лимитер.

[Carbon]

Для этого нужен не компрессор а лимитер.

Воэможно я немного туплю, поэтому вопрос: компрессор или лимитер чего? Амплитуды, частотной характеристики, семейного бюджета? (Ненужное вычеркнуть, недостающщее добавить)

[deadman]

Для того, чтобы использовать головки с малым перемещаемым объемом.

типа сами создаем себе трудности, сами преодолеваем. зачем с такими головками огород городить? в крайнем случае сделать просто отключаемую эмос. компрессоры/лимиттеры это лишнее. на многих фонограммах будет слышна инерция срабатывания, как например в магнитофонных сдп в свое время. на малых сигналах при большой громксти система будет обманываться, следовательно искажение исходной ачх. лучше - в тихом режиме включена, при большой громкости отключать. а вообще требовать от дина невозможного для него нелогично, правильней заменить дин.

Жизнь и так полна всяких ограничений, так еще тут, когда сам делаешь своими руками, себя ограничивать...

вот это хорошо сказано. конечная цель - получить искомое. пусть и не стандартными средствами.

[deadman]

мой выбор тоже не подразумевает ограничение по басу. бас нужен такой, шоб кости трещали

[Nota Bene]

Для этого нужен не компрессор а лимитер.

вопрос: компрессор или лимитер чего? Амплитуды, частотной характеристики, семейного бюджета?

И лимитер и компрессор производят "сжатие ДД. Давайте договоримся считать лимитер устройством, производящим эффект в верхней части ДД, а компрессор - в нижней Хотя все относительно. То есть лимитер ограничивает сквозное усиление в тракте при превышении какого-то заданного порога, а компрессор увеличивает усиление при падении сигнала ниже какого-то порога. На основании этого далее речь пойдет только о лимитерах.
Цель использования лимитера - защитить систему от повреждений при нештатных входных сигналах и снизить/устранить клиппирование выходного сигнала при достижении физического предела УМ/АС.

[Nota Bene]

Так это несколько иная задача, ИМХО, если речь идет именно о нештатных ситуациях.

Для бескомпромиссного подхода эта задача так и будет звучать. И тут нужно будет вернуться к вопросу Carbon*a -

Для начала, если есть желание, ознакомь публику с сигналом на выходе УНЧ, когда отыгрывается "простейший" burst в системе с Э_ОС. Может быть, тогда станет понятно, что если просто подать входной сигнал на голову без Э_ОС, правильного баса не услышишь. Голова просто будет болтаться как огно в проруби, и спросу с нее никакого не будет. И заодно мож в FAQ добавить как расчитывать импульсную (смешно для басов звучит) мощность УНЧ для Э_ОС.

По самым оптимистичным прикидкам потребуется УМ в 4 раза мощнее предельной шумовой мощности динамика. ИМХО. Это без лимитера. И это с учетом статистического распределения спектральной плотности музыкального сигнала в НЧ-области. С более-менее оптимальным по объему АО. Спецэффекты домкино сразу отметаются
Применение простого амплитудного лимитера приведет к искажению тонального баланса всей звуковоспроизводящей системы при начале компрессирования. А так как проблемная амплитудная область в системе с Э_ОС лежит ниже резонансной частоты вуфера (подъем АЧХ к ИНЧ с 12дБ/окт), то лучше корректировать только эту проблемную область, что приводит в конечном итоге к возрастанию нижней границы полосы пропускания системы.
Помоделировал я лимитер для Э_ОС по скорости - что-то послужит комментарием к моим словам
P.S. Динамические характеристики фоторезистора оказались гораздо лучше, чем в даташите.

[Nota Bene]

Лобовым путем задача решается просто - добавляется еще одна головка. Это, если сигнал стационарный. А если динамический, то нужно только за ходом следить.

Моя прикидка касалась случая нестационарного сигнала, естественно. Такой запас по мощности нужен для обеспечения требуемого разгона/торможения ЗК. Увеличение числа головок - это ближе к теме обеспечения необходимого объемного смещения. Для стационарных сигналов можно ограничиться двухкратным запасом по выходной мощности. Опять же ориентируясь на статистическое распределение спектральной плотности музыкального сигнала в НЧ-области. В одной из первых систем, пока я не ввел лимитер, на 30ГД-2 (75ГДН1-4) выдавалась максимальная пиковая мощность в 200Вт. Но хороший ИНЧ бросок повергал ее шок Сейчас в ней лимитер есть, УМ, естественно, остался тот же. Клиппинга практически нет.

[Carbon]

...нужно только за ходом следить.

Да, если ход на максимуме, дальше в SPL гармоники полезут. А клиппинг УНЧ можно сделать почти незаметным, если УНЧ с малым временем восстановления и "чистой" полочкой.
Nota Bene, твой ограничитель работает, это впечятляет. Может быть, еще лучше будет, если взять за основу именно ход?
Ход у нас берется с датчика через 2 интегратора. Это багенд берет с выхода УНЧ, у него же датчика-то нет.
Правда датчик особо и не нужен. Можно брать прямо со входа, зная зависимость хода от частоты.

[Nota Bene]

А клиппинг УНЧ можно сделать почти незаметным, если УНЧ с малым временем восстановления и "чистой" полочкой.

Дело совсем не в УМ - когда какое-либо звено в петле ЭМОС входит в ограничение, возрастающий сигнал ошибки приводит корректор АЧХ также в насыщение, из которого система, вследствие своей инерционности выходит с нехорошим переходным процессом.

Может быть, еще лучше будет, если взять за основу именно ход?

А тут так фактически и получается - при линейной АЧХ ниже основного резонанса экскурсия диффузора к ИНЧ растет с крутизной 12дБ/окт. Выходное напряжение УМ - аналогично. На первой картинке в аттаче - сиреневая АЧХ.
А далее - то, что происходит в системе с ЭМОС по ускорению, при встраивании на входе лимитера в виде ФВЧ 2-го порядка... Если судить по семейству АЧХ - все красивенько и аналогично предыдущей схеме ЭМОС по скорости, а вот на НЕстационарном сигнале - жуть

[Carbon]

Дело совсем не в УМ

Наверное, не только в УМ. И корректор тоже (т.е. вся петля ОС) должны "замирать" при входе УМ в клиппинг. Наворот конечно, но вполне реализуемо на низких частотах. Просто ОС с выхода на вход УМ превращается в местную, если говорить о системе с Э_ОС.

А далее - то, что происходит в системе с ЭМОС по ускорению, при встраивании на входе лимитера в виде ФВЧ 2-го порядка...

Не совсем понятна разница между по ускорению и по скорости. Если сигнал для управления ФВЧ 2-го порядка брать не с выхода УМ, то как устроена ОС вроде и неважно...

И при его достижении - отключать нагрузки или входной сигнал на некоторое время.Тогда для слушателя будет ясно, что возникла нестандартная ситуация и нужно принять соответствующие меры.

Нестандартная ситуация это когда от системы запахло дымком. Тогда отключать нагрузки.

Во всех нормальных ситуациях такого происходить не должно.

Клиппинг на басах - вполне нормальная ситуация. Речь о том, чтобы сделать его незаметным на слух. Если отключать звук - это будет очень заметно.

Offтопик:
Когда мобильник вдруг отключается сам по себе на какое-то время мне просто противно и хочется его выбросить. Неважно, штатная у него там ситуация или нештатная. Должен работать всегда, и чтобы мне нравилось

[Nota Bene]

как устроена ОС вроде и неважно...

Казалось бы.... Однако, наличие интегратора (корректора АЧХ) перед УМ приводит к тому, что в петле амплитудного регулирования появляется излишняя задержка, которая приводит к значительному перерегулированию с вытекающими последствиями для переходного процесса лимитирования. В Э_ОС по скорости (в петле ОС лимитера) сам интегратор является регулирующим элементом, поэтому такого перерегулирования не возникает. В Э_ОС по смещению, грубым аналогом которой является БагЭндовская схема с двумя интеграторами, также нет избыточной задержки в регулирующей петле, поэтому и там достаточно все гладенько протекает

[Nagema]

Наиль, если петля Э_ОС настроена так, что на ~17.5 Гц мы имеем спад -3дБ, и далее АЧХ рушится нашими любимыми темпами 12 дБ/октава -- то почему какие-то ИНЧ-броски так уж сильно могут повлиять на ход диффузора, что тот будет биться об ограничители?

То есть мне бы тупо в циферках:
- амплитуду на 20 Гц принимаем за единицу,
- тогда амплитуда старт-стопных периодов barst*а будет единица умноженная на 2 или 4, причем частота этих старт-стопных периодов будет ИНЧ-шной и равной стольки-то герцам;
- рост увеличения экскурсии диффузора от СЧ к НЧ -- столько-то децибел на октаву;
- следовательно, 10-герцевый сигнал /в фонограмме/ такой-то амплитуды проявится как выброс на на АЧХ на столько-то децибел.

Точнее и умнее не умею запрос сделать. :)

[Carbon]

А почему только на НЧ? Чем плохи СЧ и ВЧ для клиппинга?

Клиппинг везде плохо. В активном сабе масса подвижки порядка 150грамм, поршневой режим, и голова "перелетает" ступеньку, сглаживая звуковое давление. На СЧ-ВЧ такого нет.

[Viktor S]

Чем плохи СЧ и ВЧ для клиппинга?

На СЧ и ВЧ реже встречается однако. (Если не вспоминать эстраду)

[Nagema]

Offтопик:

В активном сабе масса подвижки порядка 150грамм

Ой. Откуда вдруг такая масса. Это ж что-то запредельное. Раза в 3 массивнее подвижки 75ГДН-1-4.

[Carbon]

Offтопик:
Ой. Откуда вдруг такая масса. Это ж что-то запредельное. Раза в 3 массивнее подвижки 75ГДН-1-4.

Offтопик:
75ГДН-1-4 это же 10" вроде? У моей двенашки 130,6. Размах линейного хода 26мм. Что уж о пятнашках длинноходных говорить... Без Э_ОС - маятники для кино

[Nota Bene]

если петля Э_ОС настроена так, что на ~17.5 Гц мы имеем спад -3дБ, и далее АЧХ рушится нашими любимыми темпами 12 дБ/октава -- то почему какие-то ИНЧ-броски так уж сильно могут повлиять на ход диффузора, что тот будет биться об ограничители?

То есть мне бы тупо в циферках:
- амплитуду на 20 Гц принимаем за единицу,
- тогда амплитуда старт-стопных периодов barst*а будет единица умноженная на 2 или 4, причем частота этих старт-стопных периодов будет ИНЧ-шной и равной стольки-то герцам;
- рост увеличения экскурсии диффузора от СЧ к НЧ -- столько-то децибел на октаву;
- следовательно, 10-герцевый сигнал /в фонограмме/ такой-то амплитуды проявится как выброс на на АЧХ на столько-то децибел.

Точнее и умнее не умею запрос сделать.

17.5Гц - тоже ИНЧ, получаются в линейку по -3дБ электронной коррекцией АЧХ - в последнем примере на +16дБ по напряжению относительно частот, лежащих выше основного резонанса ДГ. Если ниже 17,5Гц АЧХ падает с крутизной 12дБ/окт, то от одинакового сигнала на 17,5Гц и 10Гц получим одинаковую экскурсию диффузора. На стационарном сигнале. На ИНЧ экскурсия диффузора пропорциональна напряжению на головке (или току через ЗК, так как её импеданс на этих частотах носит активный характер). Из-за форсирования напряжения на головке для более точной отработки огибающей, экскурсия ЗК может выйти за свои пределы, или же УМ может войти в клиппинг, если не обеспечит требуемого от него выходного напряжения.
Как 10-Гц входной сигнал может проявиться выбросом на АЧХ Э_ОС - для меня - загадка