Головки динамические прямого излучения и громкоговорители

Электромагнитный телефон, подключенный к выходу детекторного или однотранзисторного приемника, излучает энергию звуковых колебаний. В нем роль непосредственного, т. е. прямого, излучателя выполняет вибрирующая мем­брана. Первыми мощными излучателями звуковой энергии были электромагнит­ные громкоговорители типа «Рекорд». Сейчас их, похожих на большие неглу­бокие черные тарелки, можно увидеть лишь в музеях или в старых кинофиль­мах. Им на смену пришли более мощные излучатели звуковой энергии — электродинамические головки с бумажными диффузорами. Это электродинами­ческие громкоговорители или, сокращенно, динамики. Сейчас их принято назы­вать головками динамическими прямого излучения, а громкоговорителем — со­вокупность всех элементов звуковоспроизводящего устройства.

Примером звуковоспроизводящего устройства может быть, например, абонентский громкоговоритель, рассчитанный на работу от радиотрансляционной се­ти. В него кроме головки динамической прямого усиления входят еще ящик (кор­пус), имеющий немаловажное значение для качества звуковоспроизведения, со­гласующий (переходный) трансформатор и регулятор громкости. Громкогово­рители стереофонической аппаратуры радиотехнических комплексов могут иметь по две-три и более головок динамических прямого излучения, усилители с пи­тающими их выпрямителями, различные регуляторы, переключатели.

Теперь, разобравшись в принятой терминологии, касающейся звуковоспро­изводящих устройств, поговорим об устройстве и работе головок динамических прямого излучения. Для краткости будем называть их динамическими головками или просто головками. В динамических головках широкого применения излуча­телями звуковых волн служат конусообразные диффузоры, штампуемые из бу­мажной массы. Головки, предназначенные для радиофикации улиц, площадей, парков, имеют, как правило, металлические рупоры.

Устройство динамической головки, применяемой в приемно-усилительной аппаратуре, показано на рис. 142. Электромагнитный механизм головки устроен так же, как механизм электродинамического микрофона. Между центральным стержнем кольцевого магнита — керном и фланцем — накладкой магнита с круг­лым отверстием в центре имеется зазор, в котором создается сильное маг­нитное поле. В этом зазоре находится катушка, намотанная на бумажном кар­касе, скрепленном с вершиной бумажного диффузора. Ее называют звуковой катушкой. При помощи центрирующей шайбы, приклеенной на стыке каркаса звуковой катушки с диффузором, звуковая катушка устанавливается точно в середине магнитного зазора. Благодаря гофрам центрирующей шайбы звуковая катушка может колебаться в магнитном поле, не задевая ни за керн, ни за фланец магнита.

Края диффузора тоже гофрированы, что придает ему подвижность, и при­клеены к ободу металлического корпуса. Выводы звуковой катушки сделаны изолированным многожильным проводом и снабжены контактными лепестками, укрепленными с помощью изоляционной пластинки на корпусе.

Действует головка так. Пока через звуковую катушку ток не идет, она покоится в середине магнитного зазора. Когда в катушке появляется ток, во­круг нее возникает магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита. При одном направлении тока катушка выталкивается из зазора, а при другом — втягивается в него. При пропускании через катушку переменного тока звуковой частоты катушка колеблется в зазоре с частотой тока. Вместе с катушкой колеблется и диффузор, создавая в воздухе звуковые волны.

Внешне динамические головки различаются размерами, формой диффузора, конструкцией магнитной системы. Многие головки широкого применения имеют круглые диффузоры (рис. 143, а) диаметром примерно от 60 до 300 мм. Самые маленькие из них (рис. 143, б) используются главным образом в малогабарит­ных («карманных») транзисторных приемниках.

Есть головки с эллиптическими (овальными) диффузорами. Такая форма диффузора (рис. 143, в) не улучшает качества звуковоспроизведения, а лишь создает некоторое удобство размещения головки в приемнике, телевизоре.

Магнит может иметь не только кольцеобразную форму, но и квадрат­ную, рамочную.

Ты можешь встретить устаревшую электродинамическую головку с подмагничиванием. Она не имеет постоянного магнита. На керн такой головки надета катушка, содержащая несколько тысяч витков. Ее называют катушкой подмагничивания или возбуждения. Питается она от выпрямителя. Когда через нее идет постоянный ток, образуется электромагнит, создающий в кольцевом зазоре, где находится звуковая катушка, магнитное поле. В ос­тальном головка с подмагничиванием ничем не отличается от головки с по­стоянным магнитом.

Головки с подмагничиванием выпускались только для сетевых приемни­ков и усилителей.

Динамические головки маркируют цифрами и буквами, например: 0,1ГД-6, 1ГД-3, ЗГД-1. Первая цифра характеризует номинальную мощность головки, выраженную в ваттах (Вт) или, что по существу то же самое, в вольт-ам­перах (В • А), т. е. произведением переменного напряжения звуковой частоты, подводимого к звуковой катушке, на ток, протекающий через катушку. Буквы ГД — первоначальные буквы слов «головка динамическая». Следующая за ними цифра — условный номер конструкции.

Номинальная мощность — это наибольшая мощность тока звуковой частоты, которую можно подводить к звуковой катушке, не опасаясь, что головка будет искажать звуки или быстро испортится. Это наиболее важный параметр, ха­рактеризующий головку. Но не путай его с громкостью звучания, т. е. с ампли­тудой звуковых колебаний. Если взять две головки с номинальными мощно­стями 1 и 3 Вт и подать к каждой из них по 1 Вт мощности тока звуковой частоты, то звучать они будут практически одинаково громко. Вторая из них будет звучать громче первой только в том случае, если она будет получать ту мощность, на которую рассчитана. Это обстоятельство ты должен учитывать, подбирая головки для своих конструкций.

Второй важный параметр динамической головки — номинальный диапазон рабочих частот, т. е. показатель диапазона звуковых частот, которые головка равномерно и без заметных искажений воспроизводит. Границы этой полосы частот выражают в герцах, например 315 — 7000 Гц. Головка с такой характе­ристикой хорошо воспроизводит звуковые частоты от 315 до 7000 Гц и плохо — более низкие (до 315 Гц) и более высокие (выше 7000 Гц). Чем шире диапа­зон рабочих частот, тем головка лучше.

Малогабаритные динамические головки, имеющие диффузоры небольших размеров, в этом отношении всегда уступают громкоговорителям с большими диффузорами. Номинальный диапазон рабочих частот головки 0,1ГД-6, напри­мер, 450 — 3150 Гц, а головки 4ГД-35 — от 63 до 12 500 Гц. Частотная харак­теристика первой головки по сравнению с характеристикой второй хуже. Но нельзя сказать, что она плохая. Для малогабаритного транзисторного прием­ника, к которому предъявляются более низкие требования, она подходит лучше, чем вторая, предназначенная для приемника с более высокими требованиями к качеству звуковоспроизведения.

Эти и некоторые другие параметры динамических головок обычно указы­вают в паспортах. Они есть и в прилож. 8, помещенном в конце книги. При внимательном рассмотрении четвертой колонки этого приложения ты заметишь, что только у некоторых типов головок (0,05ГД-1, 0,1ГД-9) звуковые катушки обладают сопротивлением 60 Ом. Эти головки разрабатывались специально для малогабаритных транзисторных приемников. Их звуковые катушки, намо­танные сравнительно тонким проводом и содержащие большее число витков, чем другие, можно включать непосредственно в коллекторную цепь транзистора усилителя без каких-либо промежуточных деталей.

Рис. 144. Схемы включения динамических головок в коллекторные цепи тран­зисторов (я) и в анодные цепи ламп (6) выходных каскадов усилителей звуко­вой частоты.

Звуковые катушки подавляющего большинства головок, предназначенных для абонентских громкоговорителей, радиоприемников, телевизоров, радиол, имеют небольшое число витков, намотанных проводом диаметром 0,15—0,2 мм, поэтому их сопротивление мало: всего 4 — 10 Ом. Рассчитаны они на напря­жение звуковой частоты порядка нескольких вольт, но при значительных токах. Звуковые катушки таких головок включают в коллекторные цепи транзисторов или в анодные цепи радиоламп не непосредственно, а через трансформаторы. Трансформаторы согласуют напряжения и токи усилительных приборов с на­пряжениями и токами головок. Понижая напряжение до нескольких вольт, они позволяют звуковым катушкам потреблять токи до нескольких ампер.

Согласующие трансформаторы, используемые в приемниках и усилителях звуковой частоты, ставят в цепи выходных, т. е. оконечных, мощных усили­тельных приборов, поэтому их принято называть выходными трансформаторами.

Примером подключения звуковой катушки динамической головки к выход­ному каскаду усилителя могут служить схемы, изображенные на рис. 144. Вы­ходной трансформатор Тр первичной обмоткой / включен в коллекторную цепь транзистора или в анодную цепь лампы. Колебания звуковой частоты, усилен­ные транзистором (лампой), возбуждают во вторичной обмотке II такие же колебания, но более низкого, чем в коллекторной (анодной) цепи, напряжения, которые подаются на звуковую катушку головки Гр и преобразуются в зву­ковые колебания.

Параллельно первичной обмотке выходного трансформатора подключают конденсатор, улучшающий работу усилителя.

Запомни: согласование напряжения и тока звуковой катушки динамической золовки и выходной цепи усилительного устройства — обязательное условие для наиболее эффективного использования энергии звуковой частоты, отдаваемой вы­ходным каскадом усилителя головке.

Понижающий трансформатор является неотъемлемой частью и головки абонентского громкоговорителя. В нем трансформаторы согласуют напряжение радиотрансляционной линии с напряжением, обеспечивающим нормальную ра­боту головки. Абонентские громкоговорители, кроме того, снабжают регулято­рами громкости.

Один из абонентских громкоговорителей и его схема показаны на рис. 145. Регулятор громкости — переменный резистор R — в этом громкоговорителе включен последовательно со звуковой катушкой динамической голов­кой Гр. Чем меньше сопротивление введенной части резистора, тем звук громче.

Рис. 145. Абонентский громкоговоритель «Сюрприз» и его схема.

Первичные обмотки трансформаторов абонентских громкоговорителей рас­считаны на напряжения звуковой частоты 30 или 15 В. Есть громкоговорители, рассчитанные на оба этих напряжения. Переключение с одного напряжения на другое достигается перепайкой одного из проводов шнура на выводах первич­ной обмотки трансформатора. Следует отметить, что эти напряжения громко­говорители получают от радиотрансляционной сети при наиболее громкой пе­редаче. Чем меньше громкость передачи, тем меньшее напряжение звуковой частоты получает громкоговоритель от сети.

Динамические головки абонентских громкоговорителей вместе с их согласующими трансформаторами можно иногда использовать для простых прием­ников. Обращаться с динамическими головками надо очень осторожно, чтобы не попортить звуковую катушку или диффузор. Головка с порванным диффу­зором, даже если он заклеен, работает хуже.

Познакомившись с устройством и работой динамической головки и сравни­вая ее с микрофоном, у тебя должен возникнуть вопрос: нельзя ли заставить динамическую головку работать как микрофон, а микрофон, наоборот, как го­ловку? Можно! Так радиолюбители делают. Но чаще они используют головки в качестве микрофонов, о чем я тебе еще расскажу.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель