Как работает колонка схема

Схема, устройство колонок

Как известно, для воспроизведения звуковых волн в большинстве акустических систем применяются динамические излучатели, или динамики. Они занимаются преобразованием электрического тока в звуковые волны путем движения специальной мембраны. Но сами по себе они не могут образовывать звук достаточно высокого качества – в комплекте с ними идет целый комплекс электротехнических устройств, заставляющих динамик работать. Если все эти детали встроены в корпус источника звука – магнитофона или телевизора – в области низких частот широкополосные динамики работают менее эффективно. Звук наполняется искажениями из-за резонансного эффекта.

Чтобы микросхемы, трансформаторы и полупроводники не мешали звуковым волнам, в большинстве современных акустических систем динамические излучатели выносятся в отдельные корпуса – колонки. Разнообразие их форм-факторов, дизайна и прочих особенностей исполнения велико, но все они имеют ряд общих черт. Как же устроены привычные для большинства пользователей колонки?

Корпус

На первый взгляд может показаться, что корпус – это маловажная часть колонок, и то, как он выглядит и из чего сделан, имеет мало разницы. На самом же деле, правильная форма и материал исполнения корпуса колонок играет одну из важнейших ролей в деле производства высококачественного звука.

Все, как и было упомянуто вначале, упирается в резонанс и его эффект. От особенностей конструкции корпуса сильно зависит сила этих эффектов – наложений частот, посторонних звуков, особенно дребезжания.

В целом, корпус выполняет следующие задачи:

• устраняет акустическое короткое замыкание, улучшая качество воспроизведение низкочастотного звука;
• разделяет отдельные динамики в пространстве, мешая им негативно воздействовать друг на друга;
• создание условий для акустической усадки динамических излучателей;
• эстетическая роль – придание колонке определенной формы и стиля.

Для полноценного выполнения этих задач перед инженерами стоит задача правильно подобрать форму и материал, из которого будет изготовлена коробка для размещения излучателя, а также правильно расположить в пространстве все детали устройства.

Форма корпуса может быть самой разной, и от правильного ее подбора сильно зависит эффективность создания звуковых волн. Варианты могут быть следующими:

• Прямоугольник – стандартные колонки обычно именно такие, могут быть в форме параллелепипеда или куба. Несмотря на свою традиционность, такие колонки издают далеко не идеальный звук, поскольку прямоугольная форма располагает к созданию резонанса и сопутствующих ему эффектов.
• Форма с непрямыми углами – трапеция, пирамида.
• Круглые формы – эллипс или шар. Для широкополосных колонок скругленные стенки подходят лучше всего.

Таким образом, для обычных колонок, которые отвечают за основной диапазон звуковых частот, наиболее пригодны круглые формы. Эта особенность часто используется инженерами для компенсации качества дешевых колонок. В них передняя стенка делается прямой, а задняя и боковые объединяются в одну изогнутую поверхность, что позволяет эффективно отражать и направлять звуковые волны в сторону слушателя.

Сабвуферы же чаще кубические – это связано с особенностями воспроизведения низких частот. Также в них гораздо чаще, чем в обычные колонки, встраивается фазоинвертор – полая труба, насквозь проходящая сквозь одну из стенок и фокусирующая звуковые волны.

Материалы так же могут быть разными. В основном это, конечно, пластмасса или древесина разных типов. Могут встречаться следующие варианты исполнения корпуса колонок:

• ДВП, ДСП, фанера средней плотности. Колонки из продуктов деревоперерабатывающей промышленности получаются, по мнению многих аудиолюбителей, наиболее качественными и издают мягкие, чистые звуки. Однако используется такой вариант не слишком часто – особенно он был распространен в старых советских акустических системах. Колонки из дерева получаются массивными, поэтому они чаще всего напольные.
• Дорогие специальные полимеры. Несмотря на худшие показатели звукоизоляции, пластик, разработанный специально для производства колонок, неплохо подходит для формирования корпусов этих устройств. Однако устройства из высококачественного пластика имеют весьма высокую стоимость.
• Дешевый пластик – обыкновенный полистирол. Такие колонки зачастую совсем не поглощают звук, что приводит к множеству посторонних шумов. На большой громкости гулы и гудения слышны особенно отчетливо.

Изнутри стенки корпуса обычно отделываются дополнительным звукоизоляционным материалом – чаще всего самым простым поролоном. Это позволяет несколько улучшить характеристики даже самого дешевого материала.

Динамики

Динамические излучатели – это главная часть схемы устройства колонок. Именно они занимаются производством звуковых волн. Динамика их заключается в работе подвижной катушки. Как же работает эта часть колонки?

Схема динамика довольно проста, в нее входят самые основные электротехнические части.

Работает весь этот комплекс деталей также весьма просто. На корпусе колонки надежно закрепляется постоянный магнит – в отличие от электромагнита, это позволяет непрерывно создавать магнитное поле в любых условиях. В дешевых моделях используются старые материалы – магниты из обычного феррита. Более современные, технологичные и дорогие колонки оснащаются качественными неодимовыми магнитами, создающими статичное поле. Несравнимо более высокое качество таких устройств и до сих пор не слишком широкая их распространенность позволяет производителям указывать использование неодима как отличительную особенность своей продукции.

Постоянное магнитное поле окружает катушку из медного провода, находящегося под действием переменного тока, исходящего от электрической сети, аккумулятора или USB-порта в зависимости от типа колонок. Стоит отметить, что устройства работают с высокоуровневыми токами – напряжение измеряется в вольтах, десятках и, в некоторых случаях, даже тысячами вольт, а сила тока – в амперах и десятках ампер. Это создает необходимость для обеспечения линейности сигнала.

Поток электронов модулируется акустическим сигналом и, в соответствие с законами физики, создает вокруг себя электромагнитное поле. Его взаимодействие со статичным полем от постоянного магнита придает катушке динамику. Движение катушки, в свою очередь, приводит к вибрированию диффузорной мембраны, вибрации вызывают колебания воздуха, которые и воспринимаются человеческим ухом как звук.

Материал исполнения мембраны может быть разным: используются как искусственные полимеры, так и натуральные соединения, например целлюлоза. В дорогих моделях колонок может применяться тонкая титановая пластина. От этого параметра, конечно, сильно зависит качество издаваемого динамическим излучателем звука.

Динамики различаются по воспроизводимому ими диапазону звуковых частот. Существуют следующие виды излучателей:

• низкочастотные (сабвуферы) – излучают звук в диапазоне 20-120 Гц;
• среднечастотные – занимаются воспроизведением основной массы звука, вплоть до 5 кГц;
• высокочастотные (твиттеры) – излучают самые высокие звуки, от 2 до 20 кГц в зависимости от технических особенностей.

Все эти динамики различаются не только особенностями исполнения элементов конструкции, но и размерами. Так, сабвуфер обычно самый большой – от величины его диаметра зависит качество исполнения низких частот. Твиттер, наоборот, маленький, чтобы волны получались как можно более короткими.

Усилитель

Колонки могут быть активными или пассивными. В колонки первого типа встраивается собственный усилитель звука – устройство, которое преобразовывает поступающий сигнал, подстраивая его под мощность колонок. Без усиления колонки звучали бы слишком тихо.

Если используемые колонки относятся к пассивному типу, усилитель подключается к ним отдельно посредством акустических кабелей с клеммами. Усилители бывают разными и не только занимаются собственно преобразованием мощности сигнала, но и сбором и объединением сигналов от разных колонок в многоканальных акустических системах. Помимо усилителя, преобразованием может заниматься такое устройство, как ресивер.

Применение правильных материалов, снижение силы искажений звука приводит к существенному повышению качества акустической системы. Инженеры обязаны уделять разработке колонок максимум внимания, ведь колонки должны не просто издавать звук – их задача состоит в том, чтобы правильно создать звуковое поле, соответствующее десятку реальных источников звука, используя всего лишь несколько громкоговорителей.

Другие статьи раздела Колонки: устройство, характеристики

Важные характеристики колонок

Несмотря на весьма распространенное мнение, что на качество акустической системы влияет буквально каждый. 20201

Размеры колонок, мощность колонок

Ассортимент колонок – устройств, являющихся совокупностью динамических излучателей, их корпусов и. 13150

Активные и пассивные колонки

На удобство пользования акустической системой, а также на сложность подключения ее элементов друг к другу и. 546895

Популярные статьи

Наушники – это весьма простые устройства, и, как. 6894143

Динамический излучатель – это та часть колонки или. 5114144

Даже самые высококачественные колонки не. 3021070

На сегодняшнем рынке акустической техники. 2342024

Всем хочется, чтобы любимая, бережно собранная. 1760473

Среднечастотный динамик, или иначе его еще называют. 1558247

Колонки любого типа, как и любая техника, нуждаются в. 1386598

Как известно, для воспроизведения звуковых волн в. 1310591

Источник

Из чего состоит компьютерная колонка: ее схема и как она устроена

Всем привет! Если вы хоть немного разбираетесь в электронике, схема компьютерных колонок не будет для вас чем-то сложным. При наличии прямых рук, паяльника и необходимых компонентов, собрать такой девайс можно и самостоятельно, было бы желание.

В этом посте мы рассмотрим принципиальную схему простейшей колонки для ПК – из чего состоят такие устройства и какие функции выполняет каждый узел. О том, как работают звуковые колонки и про их функции, читайте здесь.

Блок питания

Как любому электронному устройству, компьютерной колонке для работы требуется электрическая энергия. Встроенный блок питания преобразует переменный ток в постоянный, который необходим для работы девайса. От мощности самих колонок зависит мощность блока питания.

Существуют компактные колонки с питанием от USB. Разъем, который подключается к соответствующему порту, подает на устройство постоянный ток, поэтому выпрямитель здесь отсутствует.Такие колонки можно использовать не только в связке с компом или ноутбуком, но и смартфоном или планшетом. Для питания используется разборная зарядка от гаджета со встроенным USB портом.

Аудиовход

Все компьютерные колонки подключаются к источнику сигнала посредством джека 3,5 мм – именно такой порт встроен в звуковую плату на материнке и в большинство внешних звуковых плат.

Конечно, существуют звуковухи со специфическими портами, поэтому и оборудование требуется подключать соответствующее. Самый распространенный тип интерфейса у профессиональных акустических систем – джек 6,3 мм.

Передающий сигнал кабель может быть припаян «наглухо» к усилителю звукового сигнала или подключаться отдельно – как правило, с помощью штекеров RCA.

Между собой колонки соединяются или с помощью таких же разъемов, или обычным проводом с оголенными концами, который фиксируется с помощью специальных защелок. Кроме того, соединяющие кабеля могут быть также «намертво» приделаны к корпусу и быть неразъемными.

Усилитель сигнала

Этот узел присутствует только у активных акустических экземплярах – пассивные подключаются к внешнему усилителю. Подавляющее большинство современных компьютерных вариантов, в том числе формата 7.1 с сабвуфером и шестью сателлитами, тоже активные.

Задача усилителя – сделать слабый сигнал, который подается со звуковой платы, достаточно мощным для используемых в акустической системе динамиков. Кроме того, для усилителя сигнала характерна еще одна роль – он фильтрует входящий сигнал, удаляя лишние шумы, и выравнивает его по частотному диапазону.

Как правило, на фронтальной панели усилителя сигнала присутствуют элементы управления – как минимум, кнопка включения питания, регуляторы громкости и низких частот.

Схема простейшего усилителя для акустической системы:

Кроссовер

Этот элемент используется в многополосных вариантах, состоящих из нескольких динамиков. Он разделяет усиленный входящий сигнал на частоты, соответственно рабочему диапазону каждого излучателя. В бюджетных колонках, оборудованных одним динамиком, такого элемента нет.

Процессор

Элемент используется только в качественных аудиосистемах. Он декодирует многоканальный звук, согласно используемому колонками формату – например, Dolby Digital для систем 5,1 или Dolby Surroundдля акустики 7,1.

Динамики

Динамические излучатели – сердцевина и основной компонент любой аудио системы. Современная стандартная колонка средней ценовой категории оборудована внутри как минимум двумя динамиками – для низких и высоких частот соответственно.

Связано это с тем, что разные динамики не одинаково воспроизводят звук разной частоты – чем она ниже, тем больше должен быть диаметр динамика. В системах с сабвуфером НЧ излучатель вынесен в отдельный корпус, чтобы он не мешал звучанию остальных.

Сегодня на рынке присутствуют акустические системы с двумя типами динамиков. В первом типе используется конусный излучатель, так называемый диффузор, принцип действия которого базируется на взаимодействии магнитного поля электрической катушки с полем постоянного магнита.На выходе получается мощный звук и сочные басы.

Второй тип динамиков вместо диффузора использует плоскую мембрану. Такие излучатели существенно проигрывают в мощности, но зато обладают весьма компактными габаритами. Это делает их весьма эффективными при создании портативных акустических систем.

Также они используются в бюджетной акустике в связке с сабвуфером.

Корпус

Большинство современных компьютерных колонок спроектировано по принципу «пустого ящика» (читайте детальнее об истории создания колонки). Вопреки распространенному заблуждению, корпус – не просто коробка, в которой покоятся динамики. Он выполняет такие задачи:

• Изолирует динамики, не давая им влиять на работу друг друга;
• Предотвращает акустическое короткое замыкание, улучшая звук на низких частотах;
• Создает условия для акустической усадки излучателей;
• Придает внешнему виду устройства определенный стиль.

Конечно, речь идет о качественных колонках, спроектированных согласно законам акустики. У бюджетных «пищалок» единственное назначение корпуса – удерживать динамики.

У более же качественных колонок, конструкторы проводят эксперименты со строением и формой корпуса, добавляют диффузоры, лабиринты и прочие элементы, которые улучшают качество звука.

У самых дешевых колонок, корпус изготовлен из самого дешевого пластика. В более качественных моделях используются качественные виды полимерных материалов. Ну, а у самых дорогих колонок, корпус, как правило, из ДСП, ДВП, фанеры или натурального дерева.

И на «закуску» — электрическая схема простейшей колонки:Вот, собственно, и все на тему того, как устроена и работает колонка. Также для вас могут оказаться полезными публикации о том, какие бывают акустические системы. Буду благодарен всем, кто расшарит эту статью в социальных сетях.

И не забывайте, что, подписавшись на новостную рассылку, вы сможете получать уведомления о новых постах в моем блоге. До завтра!

Источник