Zwrotnica

Linia transmisyjna umieszcza jednostkę napędową na końcu długiego, wysoce wytłumionego tunelu, który pochłania całą niepożądaną energię średnich i wysokich częstotliwości, która jest wypromieniowywana z tyłu przetwornika, ale pozwala najniższym częstotliwościom wyjść z linii w fazie z promieniowaniem przednim jednostki napędowej, znacznie zwiększając jej wydajność w zakresie basu. Linia transmisyjna jest efektywna w szerokim paśmie około dwóch oktaw, skupionym wokół głównej częstotliwości rezonansowej linii, i w tym obszarze kontroluje ruch jednostki napędowej, ogromnie obniżajśc zniekształcenia i podnosz±c maksymalny możliwy poziom wyjściowy. Częstotliwość rezonansowa linii transmisyjnej jest określona przez długość akustyczną linii i jest to częstotliwość, przy której jedna czwarta długości fali jest równa długości akustycznej linii transmisyjnej.

Projektowanie głośników z linią transmisyjną wymaga zbalansowania wielu złożonych parametrów i zmiennych, od parametrów jednostki napędowej, do długości linii, powierzchni, stożka i profilu, umieszczenia pianki, grubości i specyfikacji itp. Wszystkie te parametry wpływają na siebie w skomplikowany sposób, co oznacza, że wszystkie muszą być brane pod uwagę i optymalizowane razem, aby osiągnąć idealny rezultat. Koszty i trudności związane z osiągnięciem tego celu sprawiają, że PMC jest jedną z niewielu firm, które z powodzeniem opracowują głośniki do linii transmisyjnych.

Co to jest zwrotnica pasywna?

Pasywna zwrotnica pobiera sygnał audio o wysokim poziomie ze wzmacniacza (lub z kilku kanałów wzmacniacza w przypadku bi-ampingu) i wykorzystuje pasywne komponenty, takie jak cewki, kondensatory i rezystory, aby przefiltrować ten sygnał i dostarczyć odpowiednią charakterystykę częstotliwościową i względne poziomy sygnału do każdej jednostki napędowej w głośniku.

Korzyści płynące z zastosowania pasywnej zwrotnicy to przede wszystkim możliwość dostosowania do własnych potrzeb - pasywna zwrotnica pozwala na wybór dowolnego wzmacniacza do napędzania głośników, a także na możliwość rozbudowy komponentów frontowych w późniejszym czasie.

Symulacje a rzeczywistość

W PMC projektowanie zwrotnic pasywnych rozpoczyna się od obszernych symulacji różnych topologii zwrotnic, aby uzyskać dobrą konfigurację bazową, która będzie dobrze mierzyć i dawać gładkie pasmo przenoszenia. Kiedy ta podstawowa zwrotnica zostanie zbudowana i zweryfikowana pod kątem zgodności z symulacją, wiele firm może nazwać zwrotnicę skończoną i podpisać się pod projektem, ale w PMC ciężka praca dopiero się zaczyna! Rozpoczynają się intensywne testy odsłuchowe zwrotnicy, podczas których modyfikuje się jeden element po drugim, aby powoli doprowadzić brzmienie głośnika do jak najbardziej naturalnego, przejrzystego i dokładnego, przy czym każda iteracja jest poddawana pełnemu zestawowi pomiarów, aby potwierdzić to, co się słyszy, z tym, co można zmierzyć.

Wypróbowanie tysiąca komponentów - droga do znalezienia najlepszego

Po ustaleniu ostatecznego zestawu wartości składowych, różne marki i style każdej wartości składowej będą wymieniane i odsłuchiwane w celu znalezienia najlepiej brzmiącej wersji każdej składowej. Aby pokazać jak wyczerpujący może być ten proces, weźmy za przykład pojedynczą cewkę indukcyjną - warianty do wypróbowania mogą obejmować rdzeń powietrzny, rdzeń żelazny, rdzeń z laminatu stalowego, różne grubości drutu, różne materiały lub profile drutu itp. Pomnóż te warianty przez całkowitą liczbę komponentów na płycie i łatwo zauważyć, jak długo może trwać ten proces.

Ostatnie poprawki

Na koniec, układ i rozmieszczenie komponentów na płytce drukowanej jest optymalizowane w celu wyeliminowania wszelkich niepożądanych interakcji pomiędzy poszczególnymi elementami pasywnymi - cewki muszą być rozmieszczone jak najdalej od siebie i w przeciwnych orientacjach, aby zapobiec wszelkim sprzężeniom magnetycznym i dzwonieniu, które mogłyby wystąpić w przeciwnym wypadku. Dopiero gdy wszystkie te kroki zostaną dopracowane do perfekcji, możemy podpisać się pod projektem zwrotnicy.

Z pewnością istnieją łatwiejsze i szybsze sposoby na zaprojektowanie działającej zwrotnicy, ale w PMC wiemy, że dodatkowy wysiłek, który wkładamy jest tego wart, aby zapewnić klientowi naprawdę doskonałe wrażenia audio.

Co to jest aktywna zwrotnica?

Większość konstrukcji aktywnych zwrotnic PMC wykorzystuje cyfrowe przetwarzanie sygnału (DSP) w celu zwiększenia ich funkcjonalności. Zwrotnica PMC DSP pobiera sygnał niskopoziomowy z analogowego lub cyfrowego źródła dźwięku, rozdziela sygnał audio na odpowiednie pasmo częstotliwości i względny poziom dla każdej jednostki napędowej, wykorzystuje korektor graficzny do dalszej linearyzacji odpowiedzi każdej jednostki napędowej oraz cyfrowe opóźnienia w celu skorygowania wyrównania czasowego i różnic fazowych między jednostkami napędowymi.

Każdy przefiltrowany sygnał jest następnie doprowadzany do oddzielnego kanału wzmacniacza dla każdej jednostki napędowej, co oznacza, że nie ma żadnych elementów pasywnych umieszczonych pomiędzy wzmacniaczem a jednostką napędową. Dzięki temu wzmacniacze mają znacznie większą kontrolę nad ruchem membrany każdego przetwornika, co pozwala na jeszcze dokładniejszą reprodukcję dźwięku.

Dlaczego warto zastosować aktywną zwrotnicę?

Istnieje wiele korzyści wynikających z zastosowania cyfrowych zwrotnic aktywnych; dają one projektantowi pełną kontrolę nad zachowaniem jednostek napędowych zarówno w dziedzinie częstotliwości jak i czasu, pozwalając na znacznie dokładniejsze zaprojektowanie głośników. Cyfrowe zwrotnice często pozwalają również na włączenie przypisywanego przez użytkownika korektora i innych filtrów, co pozwala na bezproblemową integrację z dowolnym pomieszczeniem lub systemem. Ogólna złożoność systemu dźwiękowego może być również zredukowana dla użytkownika końcowego, ponieważ teoretycznie wymagane jest tylko źródło muzyki i głośniki, eliminując potrzebę zakupu oddzielnego przedwzmacniacza/zasilacza, DAC, itp.

Wszystkie te komponenty są obecnie określane przez projektanta głośników, co pozwala mu wybrać najlepsze możliwe układy ADC/DAC, platformę DSP i wzmacniacze do współpracy z przeznaczonymi do tego celu jednostkami napędowymi, zapewniając wydobycie najlepszej możliwej wydajności z każdego komponentu. Mając kontrolę nad wszystkimi tymi komponentami, możliwe jest również zaimplementowanie przez projektanta wysoce precyzyjnych ograniczników i systemów zabezpieczających, dzięki czemu klient może uruchomić swoje głośniki na dowolnym poziomie odtwarzania, mając pewność, że nie grozi mu uszkodzenie żadnego z komponentów.

W jaki sposób określa się zwrotnicę?

Filtr zwrotnicy jest definiowany przez kilka parametrów: Częstotliwość kolana (częstotliwość powyżej/poniżej której zaczyna odrzucać przychodzący sygnał audio), nachylenie zwrotnicy (szybkość, z jaką tłumi przychodzący sygnał audio poza swoją częstotliwością kolana), oraz Q, czyli Quality of the filter, który definiuje subtelne zmiany w tym, jak filtr zachowuje się wokół częstotliwości kolana i w przejściu między pasmem przepustowym i pasmem zatrzymania filtra.

Co to jest najbardziej podstawowa zwrotnica?

Nachylenie filtru jest określane w dB/oktawę i definiuje, o ile dB filtr tłumi sygnał dla każdej kolejnej oktawy poza częstotliwością kolana.

W zwrotnicy pasywnej, bardziej strome nachylenie zwrotnicy wymaga bardziej skomplikowanego układu z większą ilością komponentów, a co za tym idzie jest trudniejsze do zaprojektowania i zoptymalizowania. Najprostszy filtr zwrotnicy ma nachylenie 6dB/oktawę i jest znany jako zwrotnica pierwszego rzędu. Można ją zrealizować za pomocą pojedynczego kondensatora w przypadku filtra górnoprzepustowego lub pojedynczego cewki w przypadku filtra dolnoprzepustowego i wiele firm sugeruje, że jest to optymalne rozwiązanie dla zwrotnicy, podając jako powody prostotę i czystość.

Dlaczego prostota może być kosztowna

Niestety, z powodu niezwykle powolnego tempa tłumienia zwrotnicy pierwszego rzędu, jednostka napędowa z nią filtrowana będzie nadal emitować bardzo znaczącą ilość energii kilka oktaw poza zamierzoną częstotliwością zwrotnicy, co prowadzi do potencjalnie poważnych zniekształceń, ponieważ albo głośnik wysokotonowy jest przesterowany przy niższych częstotliwościach, niż jest w stanie wytworzyć, albo głośnik niskotonowy/średniotonowy jest napędzany w obszarze, w którym cierpi z powodu rozpadu membrany. Zwrotnica pierwszego rzędu może również prowadzić do poważnych anomalii w zachowaniu głośnika poza osią, ponieważ kierunkowość głośnika niskotonowego będzie się coraz bardziej zawężać powyżej zamierzonej częstotliwości zwrotnicy, prowadząc do niepożądanego lobingu i filtrowania grzebieniowego, gdy nałożymy na to znacznie szerszą dyspersję głośnika wysokotonowego przy tych wysokich częstotliwościach.

Zwrotnice 24dB

Aby uniknąć wszystkich tych problemów i zapewnić dokładną, liniową reprodukcję dźwięku, PMC wykorzystuje złożone filtry zwrotnicy 24dB/oktawę, 4. rzędu. Filtry te zapewniają, że każda jednostka napędowa działa tylko w swoim najbardziej liniowym i dokładnym regionie, a charakterystyka dyspersji każdej jednostki napędowej może być dopasowana wokół regionu zwrotnicy. Dzięki temu głośniki PMC zapewniają czysty, nisko zniekształcony dźwięk o dużej mocy oraz niezwykle szeroką, równomierną dyspersję.