Громкоговорители на подмагничиваниии. Проблемы и решения.

В преддверии новых проектов в области акустических систем c использованием подмагничивания я стал изучать материалы, кто что делает на этом поле сегодня. Выяснилось, что существует немало производителей драйверов, широкополосных и басовых громкоговорителей на подмагничивании. К примеру, Coherent или Supravox. Существует также целая индустрия по переводу винтажных Altec и JBL драйверов на катушку подмагничивания. Возникает вопрос- есть ли в этом рациональное зерно и как это делать правильно, если оно есть.

Когда то я написал коротенькую статью ( она до сих пор висит на сайте) про разные типы катушек подмагничивания. Однако это было слишком поверхностно и узко специализированно — как собственно питать катушку. Сегодня я хочу заново поднять эти вопросы и дать на них новые ответы.

Первое. Предлагает ли подмагничивание с помощью катушки и внешнего блока питания существенное улучшение звука , если сравнивать это с работой постоянного магнита? Многие годы возни со старыми динамиками на подмагничивании убедили меня, что динамики с катушками подмагничивания звучат иначе. У них выше энергетика ( это особенно заметно на человеческом голосе, где наше ухо замечает малейшие недостатки воспроизведения) и они имеют определенный характер. Одна из черт динамика на подмагничивании- он иначе работает с динамическими всплесками, нарастаниями и кульминациями. Он их » держит». Создается ощущение, что звуку, набирающему громкость, есть на что опереться. 

Я не обладаю достаточными знаниями физики, чтобы рассуждать о поведении магнитного поля в зазоре при разных способах намагничивания полюсов, но есть ощущение, что при использовании катушки качество этого поля несколько иное.
Многие люди, которым я вполне доверяю, проводили более чистые эксперименты по замене постоянного магнита на катушку и они отмечали эти изменения, описывая их примерно теми же словами.

Кроме того, известно, что окраска звука, характерная для любого материала и доступная нам в ощущениях, слышна в любом месте аудио системы, даже там, где нет собственно полезного сигнала. В данном случае мы большой кусок сплава алюминия, кобальта и еще непонятно чего заменяем большим куском меди. И это невозможно не услышать, хотя это и не имеет внятного научного объяснения. Есть правило- окраска любого материала слышна в пределах аудиосистемы, даже если кусок материала положить на шасси.
Умников, которые презирают так называемые «эзотерические » эффекты и готовы наваливать тонны псевдонаучной ахинеи вместо честного «не знаю», я попросил бы сделать простой опыт- положите слиток меди, килограмм пять, на ваши выходные трансформаторы, если конечно вы пользуетесь ламповыми усилителями. И вы всё поймете, почему замена постоянного магнита из одного сплава на такую же массу другого металла, может привести к существенным изменениям в субъективном восприятии звука, даже не рассматривая вопросы изменения свойств магнитного поля.

Впрочем, не все системы достаточно прозрачны, чтобы слушатель легко различал подобные эффекты. А системы технических людей редко звучат музыкально и достаточно разборчиво. Поэтому они останутся при своем мнении.

Второе. Динамик на подмагничивании очень гибок в регулировках. Добротность подвижной системы динамика можно регулировать изменением напряжения питания катушки. Сегодня мы живем в мире цифр и у многих сложилось впечатление, что чем больше индукция магнитного поля в зазоре, тем лучше звук, однако это не так!

Мои опыты с динамиками на подмагничивании , еще в период нашего тесного общения с АМЛом, всегда показывали, что есть порог, за которым передемпфированный громкоговоритель начинает играть гораздо хуже. Исчезает пластичность, бас становится рваным и сухим, а в голосе появляется истеричность. Это можно объяснить частично тем, что материал керна входит в состояние насыщения, частично возникновением призвуков в самой, более жестко удерживаемой подвижной системе ( что то похожее возникает при передемпфировании громкоговорителя со стороны усилителя мощности, и тогда небольшой последовательный резистор способен вернуть звучание в норму).

В этом смысле звучание компрессионного драйвера или диффузорного динамика с постоянным магнитом задано заводскими параметрами намагничивания. При этом я всегда помню, что небольшое уменьшение индукции в зазоре против максимального возможного значения делает звук более пластичным и расслабленным, бас более выпуклым и полнокровным, и в целом способствует более легкому погружению в музыку.

Третье. Громкоговоритель на подмагничивании может менять свой голос в очень широких пределах, если мы начинаем играться с блоками питания , проводами, выпрямительными приборами и конденсаторами в этих самых блоках питания. Таким образом, мы можем приспособить громкоговоритель к нашим нуждам/условиям/остальной технике, придать звуку нужную окраску и другие качества . Громкоговоритель с постоянным магнитом такой возможности не дает.

Теперь о недостатках и сложностях.

Первое. Само по себе подмагничивание не дает никакой гарантии хорошего звучания, так как громкоговоритель — это очень сложная система, в которой должно быть прекрасно всё, а не только магнитное поле в зазоре. Огромное количество старинных громкоговорителей на подмагничивании играет паршиво и их место в музее. Сплошь и рядом случается ситуация, когда динамик с постоянным магнитом играет чище, музыкальнее и просто приятнее, чем его собрат на подмагничивании. Просто в силу того, что его конструкция совершеннее, диффузор лучше, а все части соразмерны и оптимальнее состыкованы друг с другом. То есть, нельзя оценивать громкоговоритель по факту наличия у него катушки подмагничивания.

Второе. Как говорится, наши недостатки являются продолжением наших достоинств.
Смотрю ролики на ютубе, и вижу, что даже очень прподвинутые любители допускают серьезные ошибки. Они не понимают, что добрая часть прекрасного звука ХОРОШЕГО громкоговорителя на подмагничивании спрятана в блоке питания катушки и если вы не уделяете этому внимание, то ваш ХОРОШИЙ громкоговоритель на подмагничивании звучит намного хуже, чем мог бы, и возможно даже хуже, чем его аналог с постоянным магнитом.

Громкоговоритель с катушкой подмагничвания выбрасывает вам в звук абсолютно всё, что находится за катушкой — вы прекрасно слышите качество кенотрона или диодов, качество соединительных проводов, сетевого шнура, трансформатора, качество медной проволоки в накальной обмотке кенотрона, материал шасси. Это все я проверял многократно. Если пользователь этого не понимает, он находится в начальной стадии понимания процессов и ему вовсе не следует пользоваться громкоговорителями с подмагничиванием.

Если ваш замечательный драйвер 555 вестерн электрик играет недостаточно ясно или слишком грубо — ищите проблемы в блоке питания.

Когда то я выполнял подобный заказ и хорошо запомнил огромную разницу в звучании — были построены блоки питания с использованием 367 тунгаров фирмы PHILIPS, которые обеспечивают до 6 ампер выпрямленного тока. Только после замены ужасного импульсного блока питания на ламповый стало понятно, почему за 555 просят такие деньги.

Однако тунгары- это технический тупик. Отсутствие выбора, вопросы замены, огромные токи накала- все это делает подобный блок питания безумно дорогим , громоздким и сложным, доступным единицам. С диодами намного проще, как изготовление, так и звуковой результат. Но даже на кремниевых диодах можно добиться хорошего звучания, если сделать всё правильно.

Селен может быть интересен, я применял его часто, но нарушается принцип краткости схемы питания- селеновые шайбы имеют не более 22 вольт обратного напряжения, из за этого их нужно собирать в гирлянды, где слабое место- многочисленные и вечно окисляющиеся контакты между пластинами.

Третье. Излишне писать, что этот способ получения звука от громкоговорителя крайне не экономичен- вы тратите деньги на сложные блоки питания, вы тратите деньга на электричество, у вас возникают новые расходники в виде кенотронов. 

Четвертое. Ваша подвижная система иногда перегревается и меняет свои параметры. Это очень плохо, так как приводит к пересыханию бумаги диффузора, короблению катушки или к изменению гибкости майларового подвеса в современных диафрагмах для JBL драйверов. Вы должны не только сконструировать хороший блок питания, но и обеспечить охлаждение катушки, что далеко не всегда легко сделать.

Современные производители вместо замкнутого контура из сплошного металла используют стержни, которые создают просветы вокруг катушки. Это хорошее решение, но они приемлемо только если вы конструируете драйвер с нуля. При переделке драйверов с литыми корпусами приходится выкручиваться и придумывать решения.

А теперь поговорим о блоке питания и о том, какой должна быть катушка подмагничивания.

Я считаю, что самая большая ошибка современных производителей подобных вещей в том, что они бездумно копируют RCA и Western Electric драйверы с их 7..12в питанием. Да хотя бы и 25 вольт как у 1а13- сути дела это не меняет.

Я вполне понимаю соображения инженеров 30-х, для чего они так делали:

1. Толстый провод быстрее и легче намотать, чем 10 тысяч витков 0,2 мм, к примеру. Это означает удешевление производства. Да и сам толстый провод дешевле, так как его производство требует меньшего количество производственных операций ( пропускания через фильеры до получения нужного диаметра).
2. Толстый провод сложнее перегреть, а значит он допускает больший диапазон рабочих токов. Он безопаснее в работе, особенно с неподготовленным персоналом.
3. Толстый провод надежнее, так как даже при намотке без прокладок гораздо меньше вероятность замыкания между витками. Практически нулевая вероятность обрыва из за внутренних напряжений или дефектов в металле.

Это все очень важно для профессионального оборудования, но не имеет никакого значения в домашнем аудио. А имеет значение только звук. Европейские производители, например KLANGFILM, пошли по другому пути. Они делали высоковольтные катушки, так что рабочее напряжение знаменитого 44022 было 250в, что позволяло использовать кенотроны. И я полагаю, что это было правильно.

А теперь мои принципы » идеального блока питания», и я попробую обосновать, почему следует делать именно так.

1. Катушка подмагничивания , если у вас есть возможность выбора параметров намотки, должна быть такой, чтобы мы получили около 200…250в рабочего напряжения напрямую от сети ( 100…120в если в живете в США, хотя это более проблематичный случай в плане применения кенотронов, меньше вольт- больше ток потребления). Это позволит обойтись без анодной обмотки , что очень важно для таких параметров как ясность и тональная чистота. Динамик на подмагничивании всегда лучше звучит, если получает питание не от классического трансформатора через вторичную обмотку, а от автотрансформатора. И еще лучше, если громкоговоритель получает питания напрямую от электрической сети, вообще без трансформаторов. Это приводит к исчезновению неприятных призвуков, делающих звук корявым, загрязненным, гранулированным и недостаточно пластичным.

2. Блок питания или точнее схема подавления пульсаций должны быть предельно простыми! Насколько это возможно. Я предпочитаю ОППВ ,ONE HALF RECTIFIER. Древнейший способ получения выпрямленного напряжения с помощью одного единственного вентиля. Однополупериодный выпрямитель был популярен в 20-е годы и я применяю его вот уже почти двадцать лет, с тех пор , как услышал об этом от АМЛ. Хотя позже я обнаружил примеры применения данного выпрямителя и в японской технике 70-х годов, в основном этот прием использовался самодельщиками. ОППВ применял и Тарим в одной из своих разработок лампового усилителя в конце 90-х.

Это самый музыкальный тип выпрямителя, хотя он же и дает максимальные пульсации 50гц да еще и повышенную амплитуду пульсаций. Данный факт означает, что ваш кенотрон должен иметь двойной-тройной запас по току против рассчитанной величины потребления по постоянному току. Тем не менее, с высокоомными катушками вы можете применять самые дешевые кенотроны , такие как 5U4 или 5Ц3С, и получать великолепные результаты. Даже лучше, чем с дорогими тунгарами. И уж гораздо лучше, чем в случае с 12 вольтовым питанием и выпрямлением на дешевых китайских диодных мостах. Не говорю об использовании импульсных блоков питания- но это крайний случай идиотизма. Похоже на забивание гвоздей микроскопом. И помните, что вы будете слышать выпрямительный элемент точно так же, как если бы он был установлен усилителе мощности, и даже лучше. При том, что в контуре подмагничивания нет полезного сигнала. Это одна из тех вещей, которые не имеют внятного объяснения. И если кто-то вам говорит что знает причину- он лжёт.

Кстати, я писал много раз- я считаю мост- самым плохим типом выпрямителя для звука. Если вам не подходит ОППВ, причин тому может быть много, используйте ДППВ со средней точкой, так называемый full wave rectifier. 

ОППВ великолепен в матолочных, но он имеет свои границы применения. Так, он плохо звучит, если вам нужно питать мощный каскад с большим потреблением тока, порядка 100-200ма. Как правило, силовой трансформатор без зазора уже работает в режиме насыщения сердечника, что приводит к плохой динамике и мрачному звучанию.

ОППВ имеет ограничение и при использовании в фонокорректорах, особенно если выпрямитель имеет общее шасси с основной схемой.

Вы должны держать в уме, что поле рассеяния от силового трансформатора , питающего такой выпрямитель, облучает схему огромными несимметричными лепестками и накрывает чувствительные лампы и сигнальные трансформаторы. В этом случае требуется тщательное экранирование с применением мю металл толщиной от 0,5мм. также обязательно потребуется правильная ориентация трансформаторов друг относительно друга.

А ведь есть еще более экзотические способы использования однополупериодного выпрямителя- подземный вариант и использования напряжения смещения, снятого с подземного резистора. Такое смещение обладает свойствами автоматического, а звучит как фиксированное. Подобное решение используется в моем новом предусилителе — фонокорректоре ГЕФЕСТ.

3. В блоке питания желательно использовать один единственный конденсатор очень высокого качества, однако ламповый выпрямитель накладывает ограничения на величину этого конденсатора. Вы сможете использовать до 32 микрофарад с лампами. Если у вас селеновый или диодный выпрямитель, там емкость может быть гораздо больше. Однако хороших диодов , неважно, кремниевых или германиевых, в природе крайне мало.
Что касается типа конденсатора, то я предпочитаю бумагу- масло немецкого производства. При большей емкости можно применять WKZ, WK, VK Black Gate.

Количество звеньев фильтрации должно быть минимальным, но оно зависит от индуктивности самой катушки подмагничивания и эта еще одна причина, по которой ее выгоднее делать высокоомной и высоковольтной. Так, катушка подмагничивания 44022 имеет индуктивность около 100Гн.
Катушка подмагничивания 15 дюймового динамика Jensen или Magnavox тоже имеет около 100 Гн при 4000…5000 ом активного сопротивления обмотки и около 50Гн при 2500 ом.

Вот именно этот факт и облегчает фильтрацию напряжения возбуждения катушки! Мало генри- вы вынуждены применять дополнительный дроссель ( или, о ужас, транзисторный стабилизатор) — ваш громкоговоритель будет звучать гораздо хуже, и неважно кто и из чего этот дроссель изготовил. Любое дополнительно звено фильтрации корежит и деформирует звук, душит динамику, из этого правила нет исключений! Если вы хотите получить минимальное вмешательство блока питание в звук драйвера- выбирайте катушку подмагничивания с максимальной индуктивностью и не применяйте дроссели в блоке питания.

А теперь я выскажу еще ряд соображений, которые не слышал ни от кого ранее.

Катушка подмагничивания и звуковая катушка образуют трансформатор, когда то я даже измерял коэффициент передачи у разных динамиков и смотрел АЧХ этого трансформатора.
Теперь представьте, при 12 вольтовом питании вы имеете около 1000 витков в катушке подмагничивания и получаете трансформатор с отношением от 1:4 до 1:10, то есть, вся грязь из блока питания свободно проникает в звуковую катушку.
Мало того, этот трансформатор получается достаточно широкополосным, до нескольких килогерц, хотя катушки и разнесены в пространстве, что затрудняет передачу высоких частот.

А теперь возьмем катушку динамика Klangfilm 44022 у которого около 10000 витков.

Вы имеете гораздо более узкополосный трансформатор с отношением примерно 1:100. Вероятно нет нужды говорить, что при таких соотношениях витков мало что попадет на звуковую катушку из блока питания , а если попадет, то это будут пренебрежимо малые уровни в полосе частот до сотен герц. Наконец последнее соображение- огромная индуктивность — она более инерционная. То, за что мы так любим подмагничивание, за стабильность магнитного поля в зазоре, более выражено именно в высоковольтной высокоомной катушке подмагничивания!

Если придумаю что то еще- добавлю. Пока все. Продолжение последует, но уже в виде конструкций.
Да, и еще — не слушайте дурные пересказы продавцов от аудио. Они не понимают глубины проблемы, хотя иногда удачно копируют чужие решения. Я строю блоки питания на основе ОППВ вот уже около двадцать лет. Вы можете обратиться за консультацией, если вас интересует информация по данному вопросу.