Громкоговорители. Технические характеристики громкоговорителей, страница 9

Теперь образуется эквивалентный последовательный контур L_к C^*. Выше частоты w₀ индуктивное сопротивление звуковой катушки начинает играть заметную роль и на частоте w_п становится равным емкостному сопротивлению ветви C^*. Образуется второй, теперь уже последовательный резонанс. Физически это объясняется тем, что при w=w_п  противоЭДС, обусловленная самоиндукцией катушки и движением ее в магнитном поле  имеют равные амплитуды, но почти противоположные фазы. Этот резонанс иногда называют электромеханическим.

На частоте w=w_п реактивная компонента Z_вх снова меняет знак, становясь индуктивной. С ростом частоты сопротивление емкостной ветви становится настолько малым, что им (а значит и всем вносимым сопротивлением) можно пренебречь. Физически это объясняется малым значением амплитуды колебательной скорости звуковой катушки на высоких частотах.

Таким образом, выше частоты последовательного резонанса входное сопротивление головки в основном определяется сопротивлением звуковой катушки

Ввиду индуктивного характера сопротивления катушки входное сопротивление головки монотонно растет с частотой. При этом, естественно, уменьшается потребляемая электрическая мощность, а значит и отдаваемая акустическая.

6.6.  Нелинейные искажения в электродинамических головках

          Одной из причин появления нелинейных искажений является неравномерность магнитного поля в зазоре, в котором движется звуковая катушка. Распределение магнитных силовых линий между керном 5 (стержневой магнит) и верхним фланцем 4 показано на рис.6.17.    

          Рис.6.17. Структура магнитного поля в зазоре между керном и верхним фланцем: 1–звуковая катушка; 2–диффузор; 3–диффузородержатель; 4–верхний фланец; 5–стержневой магнит (керн); 6–кольцо; 7–нижний фланец

Как видно из рисунка, в пределах зазора магнитные силовые линии распределены равномерно. За его же пределами расположено поле рассеяния, где индукция резко убывает с удалением от зазора. Если длина звуковой катушки равна глубине зазора, то при ее колебаниях часть витков будет выходить из него в зону ослабленной индукции. При этом средняя индукция магнитного поля, взаимодействующего с витками катушки, будет уменьшаться. Уменьшается при этом и электродинамическая сила F=BlI. В результате этого амплитуда смещения диффузора с катушкой уменьшится и не достигнет значения, которое имело бы место при неизменной индукции. Если ток в катушке изменяется по гармоническому закону, то при постоянной индукции электродинамическая сила, а значит и звуковое давление будет меняться по тому же закону. В случае же уменьшения индукции при выходе катушки из зазора произойдет изменение формы синусоиды по звуковому давлению, несмотря на то, что ток в катушке имеет форму синусоиды (рис.6.18).

          Рис.6.18. К вопросу о появлении нелинейных искажений за счет неравномерности магнитного поля в зазоре:

а–форма тока низкочастотного сигнала в катушке;

б–форма звукового давления низкочастотного сигнала;

в–форма тока высокочастотного сигнала в катушке;

г–форма звукового давления высокочастотного сигнала;

t–время, в течение которого часть витков катушки находится вне зазора.

Напомним формулу для акустической мощности: , где –колебательная скорость диффузора со звуковой катушкой, а х–их смещение вдоль оси.

          Из приведенной формулы видно, что для излучения одинаковой мощности на низких частотах требуется большая амплитуда смещения катушки, чем на высоких. Поэтому из зазора катушку в основном выводит низкочастотный сигнал. Следовательно, средняя индукция магнитного поля, взаимодействующего с витками катушки, изменяется под воздействием низкочастотного сигнала.

          Если по катушке пропустить одновременно токи низкой и высокой частот, то изменять среднюю индукцию будет низкочастотный сигнал. На отрезке времени t, когда часть витков находится вне зазора, из-за ослабленной индукции амплитуда высокочастотного сигнала будет уменьшена. Высокочастотный сигнал по звуковому давлению будет модулирован по амплитуде как показано на рис.6.18-г. В результате  амплитудной модуляции в спектре сигнала по звуковому давлению около высокочастотной составляющей появятся две боковых частоты, хотя в исходном сигнале их не было (рис.6.19).