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
Доработка S90 или как их заставить «петь» при минимальных затратах
Полезем внутрь
После прослушивания решил разобрать каждую колонку на предмет соответствия внутренностей паспортам колонок. Как выяснилось в качестве ВЧ стоят 10ГД-35, СЧ 15ГД-11А, а НЧ 35ГД(чего-то) не запомнил но с резиновым не пересохшим подвесом.
Первым делом я перемотал НЧ динамик.
Восстановление динамика для меня не составляло никаких проблем ибо занимался этим очень часто в молодости за денюжку. Оправки подходящего диаметра у меня к сожалению не оказалось, но голь на выдумки хитра и я отправился со штангенциркулем в кармане в ближайший строймаг. В качестве оправки купил какую сантехническую трубу вроде бы рублей за 20. Распилил её вдоль (это необходимо так как после намотки снять с оправки катушку иначе будет практически не возможно).
Прибавим еще 20 минут на намотку и центровку и сутки на просушку динамика. Все, динамик заиграл без посторонних призвуков и так же как не тронутый.
Начнем с ВЧ динамиков
Послушав результат и почитав великий интернет, начал думать дальше как сделать звук еще лучше. В основном все типы доработок сводятся к замене ВЧ, замене СЧ и демпфированию корпуса.
ВЧ действительно звучат не очень. Есть неприятные призвуки на ВЧ и отсутствие звонкости на СЧ. В ВЧ звене используются динамики куполами из какого то пластика/полиэтилена. Поставил для сравнения 10 Вт динамики с шелковыми куполами, звук по ВЧ стал намного прозрачнее и пропали призвуки которые просто резали слух. В итоге эти безродные динамики около 500 р за пару остались в них. Я покупал их давно и маркировка на них не читается, а что было написано на ценнике не помню. Можно использовать и динамики 10ГДВ с шелковыми куполами.
Замечу что сначала делал одну колонку и сравнивал звучание по тестовым дискам со звучанием оригинальной колонки. После прослушивания решаю оставлять переделку или возвращать все обратно. Все делалось на мой любимый слух который меня вроде бы никогда не подводил.
Доработка корпуса
Дальше я решил заняться НЧ, т.е. доработкой корпуса. Был куплен ватин за смешные деньги 38 р за метр длины и шириной 2 с чем то метра. Так же посмотрев на изготовленные фильтры прислушался к советам поменять всю проводку в колонках.
Демонтировал все динамики из колонок. Вынул фильтр и переключатели. Провода можно смело резать так как их все равно на замену.
Далее вырезал необходимый кусок ватина, взял у друга мебельный степлер, начал их внутри обшивать в 2 слоя. 
Трубу фазоинвертора ставим на герметик и тоже обтягиваем ватином. 
Следующее что необходимо сделать это доработать фильтр.
Схема фильтра простая 
Переключатели я полностью отключил, так как они совершенно не нужны. Ненужные элементы с платы фильтра удаляем.
Меняем все тонюсенькие проводники в фильтре на нормальны медный провод.
Вот фильтр до переделки. 
А это медный провод около 4 квадратов использованный почти для всех соединений 
В итоге переделанный с убранными делителями и регуляторами 
дальше устанавливаем его в корпус и закрываем ватином.
Также ватином закрываем весь СЧ бокс снаружи.
СЧ звено
В принципе после таких доработок, звук изменился в лучшую сторону, бас стал более четким, верхние частоты стали «прозрачнее» и «легче» но средние все равно мне не нравились не хватало верхней середины. Не хватало звонкости в вокале.
Порывшись в своих запасах нашел два 4ГД-8Е в отличном состоянии. Поставил один динамик и долго сравнивал полученный результат. Результат понравился. В одной блюзовой записи услышал удары щеточек по основному барабану. До этого я их не различал.
Но эти динамики простояли в акустике не долго.
Послушав недельку доработанные колонки пришел к выводу к тому что звук начал меня утомлять.
Вероятно все это вызвано тем что динамические головки 4ГД-8Е имеют очень высокую добротность и в закрытом боксе имеют очень изрезанную АЧХ. К сожалению нет нормального микрофона чтобы провести измерения. Да СЧ динамики оснащались ПАС из поролона закрывающего задние отверстия в динамиках. Сам СЧ бокс заполнен распушённой «глазной» ватой.
В интернетах часто писали про 5ГДШ-5-4 и 6-ГДШ-5, про то что они после установки ПАС отлично выдают СЧ. Пройдясь по соседним радиомагазинам купил пару 6-ГДШ-5 4 Ом за 110 р. Насколько я понял их устанавливают в бытовой радиоэлектронной аппаратуре. Заклеил тонким ватином окна в корзине диффузородержателя и поставил их вместо 15ГД-11А, благо установочные размеры у них полностью совпадают. Существует еще один способ доработки СЧ динамиков — пропитка подвеса мистическим герленом размешанным с кровью дирижера оркестра с ацетоном и нанесением тонким слоем на тыльную сторону диффузора. Но вешь я так понял это достаточно редка и в строймагах только руками разводят. Было бы взял на эксперимент ведь 110 р на пару новых динамиков не жалко.
После всех операций собираем полностью акустику и наслаждаемся новым звуком. Звук я тестировал на самодельном усилке высокой верности Сухого (боюсь щаз истинные ценители Hi-Fi будут извергать лучи поноса в мою сторону) Усилок кста я тоже сам собирал, с небольшими доработками по питанию и отыграл он уже точно более десятка лет, но так находится все в том же виде инженерного образца. Подключал все это к Sb Live! Проигрывая flac специальных дисков например аудио доктор. И просто wav и flac дисков которые специально рекомендуют для тестирования звукового тракта.
Затраты 1000 р. сама акустика
500 р ВЧ динамики
110 р СЧ динамики
рублей 150 ватин, клей скобы для степлера шурупы и прочая мелочь
Итого 1760 р.
Что же мы получили?
Вот такую симпатичную акустику 
Далее идет только мое мнение и мнение моих друзей случавших её.
Друг владелец напольников jbl модельку не помню но стоят около 20 000 за однуи ресивера Yamaha, однозначно согласился что после доработки S90 переигрывают его комплект.
Меня звук полностью устраивает. Ходя по разным салонам с акустикой и слушая её я понимаю, что такой звук дешевле 15 000 р. за одну АС не купить.
ЗЫ Сейчас они играют совместно с Простым усилителем Гумеля и предварительным усилителем ВВ Сухого. Подключено все к той же звуковухе SB Live! и работает как фронт к 4.0 звуку для просмотра фильмов на ЖК панельке 37″. Реализма в фильмах катастрофах хоть отбавляй. О добавлении саба даже не думаю.
Источник