Модернизация S-90 по Рогожину
Статья посвящается новым методам улучшения звучания широко распространенных колонок S-90. Известный звукорежиссер и инженер конструктор акустических систем из Киева, специализирующийся на студийной аппаратуре и акустических системах предложил “Народный проект” по переделке колонок S-90 на лабиринтное акустическое оформление. Автор – Александр Рогожин. Работа выполнена по оригинальной статье. Александр Рогожин придумал ноу-хау, как перевести наиболее известные большинству русскоговорящих людей колонки Радиотехника S-90 в лабиринтные корпуса. Статья посвящена наиболее массовой и более 20 лет считавшейся эталоном акустике советского периода, которая в первой своей генерации называлась 35 АС-1.
В позднем СССР кроме колонок S-90 конечно появлялись «клоны», содранные с лучших зарубежных образцов, например – Электроника 100 АС-063 или 75 АС-065. Но они были очень дороги и мало распространены, тягаться по популярности с акустикой S-90 они не могли.
Конструкция и сборка
Для изготовления лабиринтного корпуса колонок S-90 лучше всего взять материал толщиной 16 мм. Причин тому несколько: Первая – новый корпус не должен быть «неподъемным», Вторая – конструктив лабиринта, это когда много перегородок и мало протяженных поверхностей, а значит лабиринт – изначально более жесткая конструкция чем закрытый ящик или фазоинвертор, Третья – ДСП, МДФ и фанера толщиной 16 мм это самый распространенный и доступный материал. При таких габаритах колонок обойтись материалом толщиной 16 мм в фазоинверсном или закрытом акустическом оформлении не получится. Так что здесь лабиринт в явном фаворе. В идеале корпус нужно изготавливать из березовой фанеры, но при ее отсутствии вполне подойдет ламинированный МДФ, ДСП и даже – старый шкаф.
На задней стенке бокса среднечастотного динамика установлены две перегородки, чтобы придать боксу оптимальную акустическую форму и снизить паразитные резонансы. Они нужны обе и обойтись без них нельзя. Вообще желательно в новых корпусах колонок S-90 не менять никаких размеров и не ставить никаких дополнительных деталей. Каждый элемент корпуса высчитан до миллиметра и находится именно в том месте где нужен.
На чертеже не указаны диаметры установочных отверстий под динамики т.к. головки, которые устанавливались в колонки S90 выпускались множеством предприятий бывшего СССР и, как и все, что делалось в СССР не имеет однозначных размеров. При установке динамиков в новые лабиринтные корпуса померьте реальные размеры головок и перенесите их на переднюю панель. Версий корзин динамиков 30 ГД-2 и 15 ГД-11 было множество.
Демпфирование
Очень важный момент, 100% внутренних поверхностей лабиринта и среднечастотного бокса должны быть покрыты швейным ватином толщиной 4-6 мм. Толщина ватина учтена при проектировании колонок, и его отсутствие, либо замена на что-то более толстое ухудшит их объективные показатели. Ватин следует приклеить на резиновый клей или двухсторонний скотч (в листах), он нормализует добротность лабиринта и убирает лишние призвуки. Лабиринт без ватина на стенках, тоже самое, что автомобиль без амортизаторов. Лабиринт без ватина играть будет так же, как машина будет ехать без амортизаторов (резонанс лабиринта – пружина, оклейка лабиринта – амортизатор).
Все стенки с внутренней стороны среднечастотного бокса так же должны быть оклеены ватином, заполнять его внутренний объем чем-либо не следует.
Не нужно «улучшать» акустику лабиринта путем запихивания в него синтепона, войлока, ваты или родного поглотителя, оставшегося от старых корпусов. Заполнение звукопоглотителем делаем только для камеры ВЧ динамика и глухих «треугольников», формирующих каналы лабиринта. Если этого не сделать, после сборки треугольники превратятся в резонаторы и каждый на своей частоте станут “подвывать” через стенки колонок.
Звук
На сегодняшний день была изготовлена одна пара лабиринтных корпусов. Колонки были собраны и опробованы в сравнении со штатными стоковыми колонками Радиотехника S-90. Гарантирую, что многие из меломанов, которые решатся на подобную переделку фазоинверсного оформления на лабиринтное, кроме на 100% ЛУЧШЕГО лабиринтного баса возможно откроют для себя понятие «настоящая звуковая сцена».
Положительных изменений в звуке у вас будет – выше крыши. И главное – практически бесплатно, особенно если сравнивать стоимость этих корпусов с ценником аналогично играющих фирменных колонок.
Источник
35 АС-012 «S-90». Часть 1. Анализ фильтров
Долго подбирался к анализу флагмана советского высшего класса. Изучил темы про отца (35 АС-1) и брата-великана (50 АС-5). Уточнил схемы замещения НЧ и СЧ динамиков. Пришло время жатвы.
Когда первый раз посмотрел АЧХ фильтров S-90 без букв в Мультисиме, то подумал: зачем так сделали, ведь будут орать. Прозрение пришло после сопоставления АЧХ фильтров предшественника 35АС-1 и 35АС-012. Вот АЧХ фильтров и приблизительная суммарная АЧХ фильтров папочки в положении переключателей «0 дБ» (катушка в НЧ звене взята 2,1 мГн, а в СЧ звене – 2,9 мГн, но по поводу номиналов нет однозначности; впрочем, перемена их местами на уровни в СЧ и ВЧ полосах почти не влияет):
А вот три АЧХ фильтров сынишки, положения переключателей – на рисунках:
Очевидно, что положению «0 дБ» у 35АС-1 отвечает положение «-3 дБ» у 35АС-012, а в положении «0 дБ» 35АС-012 вынуждена кричать. Причина сего сокрыта мраком, моё предположение – АС делалась специально под дискотеку, большой зал с танцующими с поглощением на СЧ/ВЧ. Как бы там ни было, но среднее положение у нашей АС, подписанное «-3 дБ», на самом деле является положением «0 дБ». В дальнейшем анализе это аксиома.
Частотная характеристика сопротивления:
В области 400-700 Гц имеем пониженную (активную) нагрузку, в области 3-10 кГц – существенную реактивную. В целом ЧХ удовлетворительная, стандартный усилитель на 4 Ом должен справляться (о требуемых запасах УМ по перегрузочной способности смотрите статью: Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?)
Существует ещё версия S-90 с одним переключателем, АЧХ её фильтров (также в положении «-3 дБ»):
По сравнению со стандартной версией нет выброса на 6,5 кГц, но не срезана частота 4,5 кГц в СЧ звене, на которой есть выброс АЧХ СЧ динамика. ЧХ сопротивления немного лучше:
Оценка разности фаз токов НЧ и СЧ динамиков версии с двумя переключателями (сдвиг за счёт смещения акустических центров 0°…-15° для НЧ звена, не учитывал):
Полоса совместной работы всего 500-700 Гц, разность фаз от 35° до 75°, НЧ и СЧ в фазе, как и по схеме (для правильности синюю линию – ФЧХ СЧ динамика следует перенести на 360° вверх, результат – тот же).
Оценка разности фаз в варианте с одним переключателем дала парадоксальный результат:
В зоне совместной работы 400-800 Гц разность фаз от 210° до 250° (плюс 0°…-15° от смещения акустических центров), должно быть включение В ПРОТИВОФАЗЕ, в схеме видим синфазное. Перестроечный артефакт, другого объяснения нет.
Не претендуя на абсолютную истину, изложу своё понимание идеологии фильтра S-90 (без букв).
75 ГДН-1-4 имеет границу поршневого режима около 500 Гц (по непроверенным данным, но похоже на правду), причём выше начинает гнуть и диффузор, и огромный колпак (который к тому же после пары деформаций/выравниваний вообще теряет жёсткость). Соответственно, если раздел будет существенно выше, есть риск получить кашу на СЧ. 20ГДС-1 в стандартном стакане имеет яму на АЧХ ниже 700 Гц. По моим данным, провал на 600 Гц относительно 750 Гц составляет от 3 дБ до 5 дБ. Напрашивается частота раздела с 75ГДН-1 от 600 до 800 Гц, так и сделано. Поскольку 20 ГДС-1 – типичный среднечастотник, амплитуда колебаний его диффузора должна быть меньше 0,3 мм (по данным 20 ГДС-1-8 и визуально на столько звуковая катушка выступает из магнитного зазора) во избежание резкого увеличения нелинейных искажений. Резонансная частота в СЧ боксе (стакане) – 180-220 Гц, до этой частоты желательно обеспечить крутизну ската ФВЧ минимум 12 дБ/октаву, чтобы с уменьшением частоты амплитуда колебаний гарантированно не увеличивалась, здесь – третий порядок и просто дикая крутизна ската. Теперь верхний раздел. АЧХ 20ГДС-1 имеет пик на 4,5 кГц, под +5 дБ (измерение на синусе), после чего на 5 кГц уже порядка -5 дБ (зависит от экземпляра), и дальше вниз. Автоматически получается единственный вариант частоты раздела, обусловленный СЧ динамиком: 4,8 кГц. Он и реализован в S-90: фильтр СЧ звена даёт -4 дБ на 4,5 кГц относительно 2,5 кГц (похоже и у 35АС-1). А ВЧ звено фильтра даёт -7 дБ на 5 кГц, компенсируя горб перед резонансом у 10 ГД-35:
Заодно подтягивает 6 кГц и чуть проваливает 10 кГц, плюс обеспечивает крутизну ската снизу 18 дБ/октаву (Заметьте: небольшое изменение АЧХ динамика – и фильтр со специфичной АЧХ уже портит результат!). Акустически крутизна СЧ/ВЧ раздела даже больше за счёт АЧХ самих динамиков. Всё правильно с точки зрения честного советского инженера. С данным набором головок обеспечены минимальные нелинейные искажения при правильных частотах раздела и получении АЧХ по высшему классу.
ЧЕГО ЖЕ НАМ НАДО.
Ответ прост. Человеческий слух принципиально отличается от измерителей линейных (АЧХ) и нелинейных (Кг и Кинтер) искажений. Он требует естественности по своим, не приборным, понятиям. Он может простить значительный коэффициент 2-й и 3-й гармоник (которые сам имеет), но, например, не принимает голос одного исполнителя, идущий разрозненно в трёх различных вариантах с трёх направлений. А при резком разделении полос о слитности звучания говорить не приходится. Следовательно, нужно искать компромисс между минимумом объективных и субъективных искажений. В S-90 имеем полное преимущество первого в ущерб второму. По моему мнению, появлением слитности (в ущерб низкому Кг и Кинтер, к сожалению) объясняется восторг ценителей фильтров типа Ниваги после прослушивания в сравнении с заводским фильтром.
Уточним некоторые моменты
Нужен ли выброс на 400 Гц? Ответ: не нужен, но при сглаживании выброса уменьшается крутизна среза ФНЧ, которая здесь в роли идола. У советских АС высшего класса есть тенденция: линейка начинается применением ФНЧ с выбросом, потом в звено с ёмкостями ставят 1 Ом, потом 3-4 Ома, переходя на чистый первый порядок 😁. Вот три варианта с 75 ГДН-1-4, для сравнения (активное сопротивление катушек учтено, характеристика для ЗЯ):
Почему у 35АС-1 второй порядок в ВЧ звене? Ответ: в 35АС-1 заявлен ВЧ 10ГД-35-3000, последняя цифра – частота резонанса, по паспорту 2,9-3,6 кГц. Соответственно, нет необходимости очень круто резать с 5,5 кГц для получения малой амплитуды на частотах, близких к резонансной. Когда 10 ГД-35 пошли в серию, качество упало, и резонансные частоты начали прыгать до 5 кГц (смотрите АЧХ динамика выше, резонанс около 4,8 кГц), фильтр изменили. В родном паспорте, имеющемся у меня (Северодонецкий завод), НЕ УКАЗАНО значение резонансной частоты, зато приведена схема включения (без слова «рекомендуемая», правда): 10 ГД-35 . АЧХ у фильтра весёлая:
Применён этот ужас ничтоже сумняшеся в 90 АС-001, соответствующая АЧХ с ямой на 9 кГц. Очевидно, АЧХ динамика никак не коррелируется с АЧХ фильтра, никто ничего вообще не думал, передрали с паспорта головки ужастик – и в серию. Зато 90 Ватт в паспорте 😁. Если же повезёт, и частота резонанса будет низкой, как здесь, то второго порядка вполне хватает.
Нужен ли третий порядок в СЧ звене? Ответ: не нужен. Для обеспечения малой амплитуды колебаний диффузора ниже частоты среза достаточно второго. Тут третий применён скорее из принципа крутого разделения полос или/и фаза не срасталась с НЧ звеном.
Итак, если Вы собираетесь не измерять нелинейные искажения при максимальной мощности, а слушать музыку, то резерв для субъективного улучшения звучания большой. Справедливости ради следует заметить, что на роке или музыке с малым количеством живых инструментов S-90 звучит прилично и в стоке. Мобилизуем резервы.
Начальный уровень доработки. Убирается горб 400 Гц, немного сглаживается НЧ/СЧ раздел, слегка выравнивается АЧХ ВЧ звена с сохранением предыдущего уровня на 5 кГц. После срезания горбов баланс сместится в СЧ, потому их уровень уменьшен на 1 дБ. АЧХ фильтров и приблизительная суммарная АЧХ фильтров такая:
Зелёным выделены новые и изменённые элементы. Синим закрашены резисторы делителей в положении «-3 дБ», об этом лучше напомнить. Полярность НЧ динамика изменена исходя из ФЧХ токов НЧ (красная линия) и СЧ (синяя) динамиков:
В зоне совместной работы от 500 до 1200 Гц разность фаз от 215° до 170°, чистая противофаза. На схеме выше полярности – чёрные точки.
ЧХ сопротивления схемы – на твёрдую четвёрку:
Начальная доработка для варианта с одним переключателем. Смысл – как у брата с двумя ручками, положение переключателя «-3 дБ», зелёным выделены новые и изменённые элементы:
Разность фаз НЧ/СЧ на частоте раздела 170°, в противофазе, НЧ динамик переворачиваем. ЧХ сопротивления на 4-:
Доработка повзрослее. Разность фаз токов на частоте НЧ/СЧ раздела – 160°, в противофазе.
НЧ динамик получил ФНЧ первого порядка (по-честному, полторашного, есть специфическая полка: http://ldsound.ru/boucher-zobel-compensating-chain-for-speaker/), с уровнем -13 дБ на последнем пике своей АЧХ (1800 Гц) по рекомендациям лучших звуководов, для поддержки штанов СЧ динамика, имеющего там яму. С той же целью горб АЧХ СЧ звена сдвинут на 1500 Гц. Переключатели разобраны, их детали использованы в схеме. Фазировку СЧ/ВЧ надо будет проверить в живую. Так как крутизна ската снизу в СЧ звене меньше 12 дБ/октаву, желательно применить ПАС в окнах корзины СЧ головки. ЧХ сопротивления хорошая:
Вариант с полосовым фильтром на СЧ. Разность фаз на НЧ/СЧ разделе 130°, в противофазе:
Кроме ВЧ звена, подобна предыдущей, все замечания – в силе! ЧХ сопротивления отличная:
По максимуму – замена ВЧ на динамик с низкой резонансной и перенос раздела пониже, как здесь, с более плавным срезом в ВЧ звене.
По самому максимуму – плюс замена не золотого 20 ГДС-1-8.
Как всегда, напоминаю: это всё теория, хоть и старался на всю 😁. Всё надо проверять нещадно микрофоном, или хотя бы фазировку СЧ/ВЧ на слух. Всем хорошего звука.
Источник