Цепь цобеля что это

13.01.202323.02.2023 admin 0 Comments

Цепочка Цобеля-Буше: с чем ее едят?

Цепочкой Цобеля-Буше называются конденсатор и резистор, подключенные параллельно излучателю.

Смысл достаточно прост — конденсатор является непреодолимой преградой для тока малой частоты и коротким замыканием для высокой частоты. Будучи подключенным параллельно динамику такой конденсатор утягивает на себя высокие частоты, которые рассеиваются на резисторе. Если бы резистора не было — получился бы ФНЧ первого порядка.

Но динамик-то сам по себе — это катушка, а значит ее сопротивление току (часть импеданса) с ростом частоты растет! Вот и получается, что для усилителя динамик с подключенной цепочкой Цобеля-Буше всегда имеет одинаковый импеданс. Это особенно важно, если между усилителем и динамиком установлен какой-либо пассивный фильтр, постоянство параметров динамика определяет стабильность работы.

Казалось бы, сабвуферу, питающемуся от отдельного усилителя никакой Цобель не нужен — диапазон частот смешной, неадекватная работа в области ВЧ никого не напрягает… Но есть все-таки один момент: любой усилитель дает на выход не только основной сигнал, но и его многочисленные гармоники, амплитуда которых уменьшается пропорционально частоте. Эти гармоники могут быть даже не слышны ухом, но они есть в проводе, есть в динамике, и вся система вынуждена на них реагировать. В связи с этим для оптимизации работы неплохо бы их удалить.

Для начала я собрал цепочку Цобеля-Буше из имевшихся компонентов, номиналы которых могут быть легко рассчитаны в онлайн-калькуляторах. Получилось вот что:

Только есть в этих калькуляторах одно западло — про мощность требуемую ничего не сказано… Видите черные пятна на резисторах? Суммарная мощность резисторов 20 Вт, а с емкостью я немножко облажался, емкость получилась великовата… Ну и в общем за 15 минут пути до работы все это нагрелось так, что прожгло пол багажника 🙂 Хорошо хоть быстро дымок почуял и звук выключил 🙂

Все это прикрутил прямо к корпусу саба, при необходимости цепочка легко отключается от разъемов.

Ну а дальше — время измерений! Выкопав весь свой арсенал измерительных приборов я взялся мерять все, что смог. Итак:

Сабвуфер Fli Trap 12:

R = 3,32 Ом; Z = 4 Ом; L = 1,5 – 2 мГн

Теоретические расчетные величины для цепочки:

R = 4,15 Ом ; С = 136 мкФ (считал тут)

Конечно, надо бы побольше емкость, но сколько было, потом еще допаяю, благо масштабировать конструкцию легко.

Ну и под занавес я втащил в машину осциллограф. Вот пара видео.

На первом видео звук на ГУ выключен, мы видим только собственный шум усилителя (D класса, напоминаю) + наводки. Частота этого шума — примерно 110 кГц, амплитуда около 0,2 В, что, конечно, немного для сабвуфера с его 25 В RMS. Хорошо видно, что при включении цепочки снижается амплитуда этого сигнала, а мелкие зубцы (более высокочастотные) практически уходят.

На втором видео частота 250 Гц при умеренной громкости Включение цепочки Цобеля делает основной сигнал четче, хотя по-прежнему остается собственный шум усилителя, рассмотренный ранее. Обратите внимание, что шумы по амплитуде сопоставимы с полезным сигналом. Очень грубо говоря это означает, что треть мощности сабвуфера расходуется на попытки излучения частот, которые ему излучать не дано природой.

Какие из всего этого выводы:

Источник

Компенсирующая цепочка Буше-Цобеля для динамика в картинках

Компенсирующей цепочкой (компенсатором) Буше-Цобеля (дальше в статье – КЦ) называется RC-цепочка, при подключении которой параллельно RL-цепочке входное сопротивление полной цепи становится независимым от частоты:

Условие компенсации: R_C = R_L = R, C = L/R 2 (в единицах системы СИ)

Например, при R_L = 4 Oм и L = 1 мГн получаем С = 62,5 мкФ. Во всех примерах по умолчанию будут применены эти исходные данные. Рассмотрим графики зависимости входного сопротивления полной цепи от параметров КЦ:

Для нашего случая RL-цепочка – или отдельный динамик, или АС с фильтром, имеющая индуктивную составляющую комплексного сопротивления. Случай подключения такой нагрузки к усилителю мощности рассмотрен в статье Реактивное сопротивление АС: с чем едят и что делать?. Здесь же подробно рассмотрим подключение динамика к фильтрам низкой частоты (ФНЧ) разного порядка с КЦ и без неё. Для упрощения область механического резонанса динамика не рассматривается, а элементы фильтров не имеют сопротивлений потерь.

ФНЧ первого порядка с индуктивностью катушки 1 мГн и его АЧХ с КЦ и без неё:

ФНЧ Баттерворта второго порядка с индуктивностью катушки 1 мГн и ёмкостью конденсатора 30 мкФ:

Расчёты в калькуляторах дадут в результате красную крокозябу вместо нормальной АЧХ, так как по умолчанию нагрузка считается активной! Вдогонку – такая же чумовая фазовая ЧХ и дыра на ЧХ сопротивления. Немного выручают сопротивления потерь в индуктивности и конденсаторе фильтра, уменьшая выброс. Без КЦ нереально угадать частоту среза и крутизну ската. Но на практике на КЦ экономят («и так сойдёт!»), ведь для НЧ динамика потребуется ёмкость порядка 30-120 мкФ, плюс мощный резистор. На помощь приходит ФНЧ «полторашного» порядка, в котором КЦ и конденсатор фильтра совмещены (зелёная линия – АЧХ предыдущего ФНЧ 2-го порядка с КЦ):

Его характеристики близки к ФНЧ 2-го порядка с КЦ в полосе частот, которые надо подавить. Кроме того, ступенчатый характер АЧХ позволяет скомпенсировать подъём АЧХ НЧ динамика на средних частотах. Если ещё вспомнить о влиянии баффл-эффекта, дающего +1,5-2 дБ в диапазоне 500-1000 Гц для большинства стандартных корпусов объёмом 30-100 литров, то станет очевидно, что именно «полторашник» и есть оптимальный вариант для 50 ГДН– и 75 ГДН-. Но рассчитать его с наскока не получится, нужен симулятор в помощь, плюс надо знать индуктивность катушки динамика конкретного типа. За всё надо платить: при той же частоте среза ЧХ сопротивления «полторашника» хуже L:

Схемы 1 и 2 – как на предыдущем рисунке. Второй вариант экономии – неполная компенсация (оранжевая линия на первом рисунке). Применяется, когда частота раздела и индуктивность динамика высокие. В таком случае расчёт фильтра ведут по сопротивлению не динамика, а резистора в КЦ, который хорошо выбрать равным сопротивлению ВЧ динамика (8 или 16 Ом). При этом увеличивается номинал катушки фильтра (а конденсатора – уменьшается):

Напоминает «полторашник», те же полки и проблемы с ЧХ сопротивления.

Ещё способ обойтись без КЦ, похуже, – значительное увеличение индуктивности катушки фильтра:

Получаем: большой расход провода, большое комплексное сопротивление катушки фильтра, увеличивающее добротность динамика, плохие АЧХ, ФЧХ и ЧХ сопротивления.

Вот такой вариант ФНЧ и стоит в S-90 без букв. Экономисты…

Источник

Попытка настройки цепи имени Цобеля

Меня часто спрашивают: как настроить цепь Цобеля?

Этого толком никто не знает. Даже сам Цобель. Даже его соратник – инженер Пупин, с его пупинизацией телеграфных линий. Я тоже не знаю. Но, пытаюсь разобраться. С чисто электрической точки зрения. Поскольку с точки зрения электродинамического ГГ цепи Цобеля принципиально недостаточно для компенсации всей «кривизны» импеданса такого ГГ. Особенно «на ВЧ». А всё дело в том, что импеданс ГГ не представляет собой простейшей LR-цепи. Достаточно много в нём составляющих. Заканчиваются они токами Фуко в магнитопроводе магнитной системы. Поэтому, нормально работать любые фильтры будут лишь по приведению импеданса ГГ к чисто резистивному.

Но это всё лирика. Пока у нас ничего не скомпенсировано, предлагается хотя бы Цобеля настроить правильно (здесь тоже есть один вопрос, который в данное время изучается).

На рис.1 представлена принципиальная электрическая схема идеальной АС. Как видите, ГГ в ней представлены в виде резисторов. Собственно именно это (заменить реальные ГГ резисторами точно такого (Re) номинала) необходимо сделать при точной настройке фильтра для вашей АС. Когда эта операция произведена, остаётся лишь проверить (и при необходимости «уточнить») настройку фильтра. Для этого необходимо на клеммы 1-2 (см. рис.1) подать синусоидальное напряжение с частотой равной частоте «раздела» в вашей АС. Затем нужно проконтролировать напряжение на выводах L1 и затем на выводах С1. При правильно настроенном фильтре значение этого напряжения составит –3 дБ от напряжения на клеммах 1-2 (см. статью соответствующую статью). Это и является критерием правильности настройки фильтра. При этом токи в нагрузках НЧ и ВЧ ветвей фильтра имеют задержку и опережение, относительно входного тока, соответственно на ±45 гр.

Предположим, что фильтр настроен точно. Тогда заменяем один из наших резисторов реальными ГГ (считается здесь, что все работы по подгонке сопротивления ГГ и их чувствительности уже выполнены). Например НЧ ГГ. Параллельно катушке ГГ включается цепочка имени Цобеля, представляющая собой резистор с сопротивлением постоянному току равным таковому у катушки ГГ, т.е. Re (именно ГГ, а не суммы сопротивлений катушки ГГ и подгоночного резистора) и конденсатора включенного последовательно этому резистору. Ёмкость этого конденсатора нам и предстоит выяснить.

Вновь подаём на входные клеммы АС 1-2 (см. рис.2) синусоидальное напряжение с частотой равной частоте «раздела» и контролируем напряжение на элементе фильтра (L1 для НЧ ГГ или С1 для ВЧ ГГ) соответствующем подключенному ГГ. Оно явно отличается от значения –3 дБ относительно напряжения на входных клеммах (1-2) АС. Подбираем значение ёмкости конденсатора в цепочке Цобеля до тех пор, пока не будет достигнуто отношение напряжений (-3 дБ) на элементе фильтра (L1 для НЧ ГГ или С1 для ВЧ ГГ) к напряжению на входных клеммах АС (1-2). По окончанию настройки одной из ветвей фильтра заменяем второй резистор реальным ГГ и повторяем процедуру настройки.

В итоге мы добиваемся равенства импеданса реального ГГ на частоте «раздела» его сопротивлению на постоянном токе (Re).

Примечания:

Автор работы: Евгений Бабиченко, 5 июня 2005, Одесса.

14 комментариев: Попытка настройки цепи имени Цобеля

Дело в том, что индуктивность звуковой катушки (ЗК) не постоянна, а немного зависит от частоты. Поэтому простой расчет может вызвать большой промах. Настройка на эквивалентном резисторе – тоже. В конце концов приходится настраивать на реальном динамике, и при этом подбирать и резистор, и конденсатор цепи Цобеля. Причем полной компенсации во всем частотном диапазоне ВЧ головки не получается. Компенсируешь в области частоты среза фильтра ВЧ, через который подключена ВЧ головка, чтобы он (фильтр) работал максимально правильно.
——————————————–
Ребята! Извините – пятнистый глюк приключился! Я в своем комментарии написал ВЧ головка, но на самом деле набирал текст “НЧ/СЧ головка”.
Как раз стыковка полос НЧ/СЧ и ВЧ динамиков требует на НЧ/СЧ обязательно ставить цепь Цобеля. А неопределенность индуктивности (точнее ее неравенство значению Le из документации) заставляет подбирать R и С врукопашную по кривой импеданса, а потом еще и снимать акустическую АЧХ, чтобы не промахнуться.

Т.е. речь идет о НЧ/СЧ динамике, а не о ВЧ как у меня почему-то написалось. Для ВЧ динамика Цобель не нужен.

Мысль посетила. Для уменьшения уровня несильного дальнего пика у басовика попробовать катушку и ТОЛЬКО резистор в параллель динамику.

Работает прекрасно такой вариант, а добавка конденсатора- улучшает презенс, выделяя голос, за счет конденсатора подтяжка идет на участке 1000-1300гц.
Резистор размывает этот резонанс до нормы.

Всё красиво, но интересно узнать график импеданса особенно при 68 мкФ + 0,3 Ом параллельно динамику – на СЧ усилителю не поплохеет?

Ну если интересует… Опаньки. А нишиша ЧХ сопротивления второго с резистором не хороша: просела до 2,3 Ома, потому что всего 5 Ом в параллель динамику. Не выполнил свою же рекомендацию. Итого счёт 3:4 не в пользу второго с малым резистором. А победитель – полторашник, однако.

Параметры кривых те же. Вносимый фильтром фазовый сдвиг. Вариант с резистором в параллель и тут посередине между катухой соло и Цобелем. Второй порядок резко уходит в отрыв ещё в полосе пропускания. Рисунок интересен для понимания стыковки полос при разных ФНЧ.

Кроме того, нехорошо ставить резистор в параллель динамику с сопоставимым с динамиком сопротивлением. Отдача на НЧ падает чувствительно. Вот пример. На 100 Гц убилось 1дБ отдачи при полном выравнивании горба, и это при катушке всего 1,3 мГн, намотанной толстенным проводом, активное всего 0,25 Ом.
У варианта с Цобелем и допцепочкой два недостатка: больше деталей и невозможность регулировки резистором. Выше 1,5 кГц второй порядок режет круче.

Спарринг с очевидным соперником – “полторашником”. Номиналы последнего подобраны до совпадения АЧХ на СЧ. Проигрыш последнему по НЧ,а горб от “эффекта накачки” – меньше. НО выиграл по меди (1,3 мГн против 2,1 мГн), и лучше ЧХ сопротивления. Очевидно, что второй порядок с резюком – не панацея. Хотя… он победил со счётом 4:2! Браво!
Следовательно, в Кубиках можно применить полторашник, с улучшением уровня НЧ. Не задаром, за медь.

Саша, ты ведь басовик питал НЕ от транзисторного усилителя с низким выходным сопротивлением? Тот, который с параллельным конденсатором.

Николай, симуляция не катит! Слишком большая погрешность. Индуктивность ЗК зависит от частоты и величины хода диффузора.

От транзисторного, естессно. Под ламповый унч у меня другие колонки, там учтено.

Индуктивность ЗК сильно зависит от частоты, знаю и использую в последнее время сложные схемы замещения. Похоже, Вы не читали моё сообщение шестью постами выше, а там ссылка на схему. А схема получена подбором вручную по максимальному совпадению с ЧХ сопротивления рабочего динамика. Но вот с погрешностью от хода диффузора не соглашусь. Ни разу в литературе не встречал поправок на амплитуду, всегда принимается, что средняя индуктивность за период равна таковой при малом сигнале, при измерении. Ну а если слушать при такой амплитуде, что средняя индуктивность значительно отличается от малосигнальной, то и гармоники просто зашкалят, тогда уже всё равно, на какую сторону сдвинута тюбетейка…

Источник

Тема: Цепь Цобеля и RL цепь на выходе

Опции темы

Собственно вопросы по цепи Цобеля

1. для чего нужна цепь Цобеля?
2. когда можно без нее обойтись?
3. каким образом влияет на звук, улудшает или ухудшает?
4. как расчитывать емкость и сопротивление?
5. Где ставить, на плате УМ или на выходных разъемах?

Ну и почти такие же для RL

5.Зачем нужна RL цепь на выходе?
6.Как влияет на звук?
7.Как расчитать номиналы?

Много встречал упоминание о них в разных статьях, но так и не понял их конкретное предназначение, буду очень признателен, если объясните что к чему

Данная инфа была на сайте»Железного Шихмана» пользуйтесь поисковиком.Цепь Цобеля-Буше стоит во многих колонках и на выходах усилителей мощности.Делает звук более»мягким» и естественным.Устраняет паразитное влияние емкостной и индуктивной составляющей нагрузки т.е акустических систем.

1)
В колонках Цобеля (RCцепочку) ставят потому что у динамика импеданс увеличивается при увеличении частоты, а фильтр кроссовера в идеале расчитывается на постоянную нагрузку. Вот чтобы фильтру облегчить работы, после него, т..е параллельно динамику, и ставиться компенсирующая RC-цепочка (Цобель).

2) В усилителе RC и RL ставиться для повышения устойчивости усилителя, особенно при работе на достаточно длинный кабель (у кот. есть емкость).
Ставить RC можно что на самой плате усилителя, что возле выходных разьемов. Часто ставят и RC и RL на плате усилителя, хотя как раз RL лучше вынести подальше, на выходные разьемы (во избежание наводок от L на чуствительные места схемы).

НУ и конечно, эти цепочки как правило совершенно лишние в безООСных или малоООСных усилителях, Зенах/Чуфолли, ламповых триодниках и прочих, где нет проблем с устойчивостью.

Источник

dnovikoff

Alchemist as is.

У меня бессонница и бегает мысль, поэтому, чтобы эту мысль успокоить, я вам расскажу про компенсатор Цобеля-Буше в акустике, часто именуемый просто цепью Цобеля. Что, в целом, верно, поскольку этот компенсатор является частным случаем такой цепи.

Тема эта крайне интересная ещё и тем, что при всей её простоте никто этого делать ни фига не умеет. По крайней мере мне не удалось найти сколько-нибудь внятных описаний того, как же эту срань считать. Вообще. В книжках этот вопрос почему-то все обходят стороной, на форумах предлагают подбирать конденсаторы до полного просветления, а особо упоротые экземпляры даже утверждают, что сам Цобель не знал, как это рассчитывать. Собственно, во многом именно из-за этого вопроса разработка разделительных фильтров считается категорически сложной задачей, имеющей исключительно эмпирическое, если не сказать эзотерическое решение.

В общем, сегодня я вам приоткрою вам завесу вселенской тайны. Готовы? Поехали!

Для начала разберёмся в том, на хрена же, собственно, козе баян. Ответ на этот вопрос очень прост. Поскольку катушка динамика представляет собой индуктивность, её сопротивление растёт с частотой. То есть динамик является реактивной нагрузкой для разделительного фильтра, что приводит к искажению АЧХ этого самого фильтра. Это, в общем, не было бы особой проблемой, если бы не необходимость сопрягать эти фильтры между собой при согласовании полос АС.

Чтобы фильтры вели себя в соответствии с расчётами, и ставится компенсатор Цобеля-Буше, который выравнивает кривую импеданса динамика до уровня горизонтальной прямой линии, то есть фактически превращает динамик из реактивной нагрузки в чисто активную. Ну, почти. Есть ещё пик импеданса из-за механического резонанса динамика, но в данном случае он во внимание не принимается, так как обычно лежит далеко от частоты раздела.

Идея компенсатора проста как пять копеек. Поскольку эквивалентная схема динамика за вычетом механических элементов представляет из себя последовательно соединённые резистор и индуктивность, параллельно динамику включается цепь из последовательно соединённых резистора и ёмкости.

Теперь, собственно, к расчёту.

На входе у нас имеются два параметра Тиля-Смолла в лице сопротивления катушки динамика по постоянному току R_e и индуктивности этой катушки L_e, которые можно найти в любом даташите. Но лучше, конечно, померить. На выходе у нас должны получиться значения резистора и ёмкости в компенсаторе, R_c и C_c соответственно, а также значение результирующего импеданса Z_nom.

Как уже было сказано выше, эквивалентная схема динамика без учёта механических составляющих состоит из последовательно соединённых идеальных резистора с сопротивлением R_e и катушки с индуктивностью L_e. Таким образом, полный импеданс катушки динамика Z_e равен:

Компенсатор Цобеля-Буше, в свою очередь, состоит из последовательно соединённых резистора с сопротивлением R_c и конденсатора с ёмкостью C_c. Таким образом, полный импеданс компенсатора Z_c равен: