Настроил систему, всё звучит, а на громкости бас вдруг «сдувается» и тональный баланс уезжает? Одна из причин в компрессии мощности динамика. Удвоил мощность, ждёшь +3 дБ. На малой громкости так и есть. А на большой прибавка меньше, и часть ваттов уходит в тепло. Ниже это посчитано на двух реальных динамиках, сабвуфере и СЧ.
Почему нагретый динамик играет тише?
Катушка греется, и её Re растёт: медь добавляет около 0,39 % сопротивления на градус. При нагреве на 150–200 °C Re увеличивается в 1,6–1,8 раза. Ток при том же напряжении падает, и динамик играет тише. Заодно растёт Qes (он пропорционален Re), и бас становится менее собранным.
Сколько децибел съедает нагрев: считаем на динамиках из каталога
Упрощённая прикидка: считаем катушку чисто активным сопротивлением и смотрим, что даёт рост Re в 1,6–1,8 раза при том же напряжении с усилителя. Потеря мощности равна 10 × lg(Re горячее / Re холодное), то есть примерно 2,0–2,6 дБ только от нагрева.
| Динамик | Re холодная | Re горячая (×1,6–1,8) | Qes: было → стало | Qts: было → стало |
|---|---|---|---|---|
| НОЭМА 300ГДН30-4 (сабвуфер) | 3,2 Ом | ≈ 5,1–5,8 Ом | 0,24 → ≈ 0,38–0,43 | 0,24 → ≈ 0,37–0,41 |
| ESB 9.4m (СЧ динамик) | 4,1 Ом | ≈ 6,6–7,4 Ом | 0,931 → ≈ 1,49–1,68 | 0,741 → ≈ 1,06–1,15 |
Цифры иллюстративные: реальная температура катушки зависит от сигнала, охлаждения и времени работы. Но порядок виден. У разогретого сабвуфера Qts вырастает в 1,5–1,7 раза, и ящик, рассчитанный «на холодную», начинает звучать мягче и гулче. У динамиков со слабым охлаждением компрессия на длительной мощности доходит до 3–6 дБ.
Кстати, у меня в Mark X стоят как раз два таких НОЭМА, каждый в закрытом ящике на 32 л. Так что табличка выше для меня не абстракция: это про мои же сабвуферы.
Почему на громкости плывёт тональный баланс?
Разные полосы греются по-разному. Сабвуфер и мидбас «сжимаются» сильнее твитера, и АЧХ системы меняется с громкостью. Настроил тихо, а на громкости низа станет меньше, чем задумано.
Как производители борются с компрессией?
- Вентилируемый керн и каркас, продувка зазора движением диффузора.
- Большой диаметр катушки и тепловая масса магнитной системы (у НОЭМА, к примеру, катушка 50 мм).
- Ферромагнитная жидкость в зазоре у твитеров.
- Запас по мощности: динамик, который работает не на пределе, меньше греется.
| Что смотреть | Для чего |
|---|---|
| Мощность AES и тип охлаждения | Оценить тепловой запас |
| Измерения компрессии, если есть | Реальная потеря дБ |
| Запас по RMS | Работа не на пределе, меньше нагрев |
Как проверить нагрев у себя и что с ним делать
Проще всего замером. Сними АЧХ на малой громкости, потом погоняй систему минут 15–20 на рабочем уровне и сними ещё раз, пересчитав на ту же громкость. Если низ просел сильнее верха, это компрессия мощности от нагрева катушек. Ориентир по расчёту выше: один только рост Re при сильном нагреве съедает около 2–2,6 дБ.
Нагретая катушка поднимает Re, а вместе с ним Qes и полную добротность Qts. У сабвуфера с Qts 0,24 на прогреве она может вырасти до 0,37–0,41. В ящике вырастает и Qtc, бас становится мягче и гулче, хотя корпус рассчитан правильно. Поэтому ящик и настройку проверяют на прогретой системе.
Да, при той же громкости каждый сабвуфер получает примерно половину мощности и греется меньше. Значит, Re и Qts уходят от паспорта слабее, и бас меньше «сдувается» на длинных треках. Автор так и сделал в своей машине: два сабвуфера НОЭМА, каждый в своём закрытом ящике на 32 л. Подобрать пару можно в разделе сабвуферов каталога.
Отчасти можно. Не поднимай просевший низ эквалайзером: лишние ватты только сильнее греют катушку. Срежь сабсоником инфранизы, которые не слышно, но которые нагревают сабвуфер. Держи запас по мощности, чтобы динамик работал не на пределе. А тональный баланс выставляй на прогретой системе и на той громкости, на которой реально слушаешь.
Компрессия мощности - это побочный эффект нагрева катушки, его никто не включает специально. Компрессор в процессоре или усилителе работает по заданному порогу и сознательно уменьшает динамику сигнала. Результат на слух бывает похож, громкие места звучат тише ожидаемого, но причину и способ борьбы ищут в разных местах.
Где чаще всего ошибаются с громкой настройкой
- Брать динамик впритык по мощности. Нагрев съест громкость.
- Настраивать систему «на холодную» и тихо, а слушать громко.
- Лечить просевший на громкости бас подъёмом эквалайзера. Катушка от этого греется ещё сильнее.
Судьи на SQ-соревнованиях слушают громко. Если система «сжимается», тональный баланс, выставленный на тихой настройке, поплывёт прямо во время оценки. Проверяй настройку на прогретой системе и на рабочем уровне. Об этом шаг «Настройка системы», а про подготовку к выезду в шаге «Оценка звучания и участие в соревнованиях».
Замечаешь, что на громкости бас «сдувается»? Расскажи про динамик и усилитель в Telegram-чате, подскажем, нагрев это или что-то другое.
Источники
- KLIPPEL: определения и методика измерения параметров Тиля-Смолла
- IEC 60268-5: Sound system equipment. Loudspeakers
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- Э. Л. Виноградова, «Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками» (Массовая радиобиблиотека, вып. 966)
- С. Д. Бать, «Любительские громкоговорители»
- R. H. Small, серия статей о закрытых и фазоинверторных системах, Journal of the Audio Engineering Society, 1972–1973
См. также: Re, RMS динамика, AES.