Počítačová simulace výhybky

Zde se již pomalu dostaneme k reálné podobě celé výhybky se všemi kompenzacemi s reálnými součástkami. Nejdříve se podíváme, jak se zdařil návrh výhybky s útlumovým článkem s ideální zátěží, tedy odporovou.

Simulace výhybky s odporovou zátěží místo reproduktoru

Simulace výhybky složené z reálných součástek, kde je místo náhradního schéma reproduktorů použit jen odpor. U cívek je počítáno s jejich vnitřními odpory. U basové části je odpor 0,24 Ohmů a to způsobuje malinko menší přenos v nejnižších frekvencích (červená křivka) a naopak vyšší impedanci (modrá křivka). Zelená křivka je utlumený signál na výškovém reproduktoru (odporu) o 4,9 dB a fialová křivka představuje právě o tolik vyšší citlivost než má basový reproduktor (odpor).

Simulace výhybky s kompenzovanými reproduktory

Simulace výhybky s kompenzovanými reproduktory je velice podobná se simulací s odpory. Zde je vidět, do jaké míry se kompenzace povedly. Až na rezonanční hrb impedance basového reproduktoru jsou vidět jen malé změny v charakteristikách. Na této a v dalších simulacích je použité náhradní schéma basového reproduktoru umístěného v ozvučnici, což znamená změnu dvou hodnot ve schématu. R1 se změní z 28 Ohmů na 18 Ohmů a L1 z 20 mH na 12 mH. Tím se sníží a posune impedanční hrb tak, jak bylo změřeno.

Simulace výhybky bez kompenzace basového reproduktoru

Kompenzaci basového reproduktoru vyřadíme z obvodu tím, že přepíšeme odpor R5 na velikou hodnotu. Vyřazením této kompenzace se nejvíce rozhodí náš návrh. Je zřetelně vidět, jak se posune dělicí kmitočet výhybky směrem k vyšším frekvencím až někam ke 4 kHz s výrazným zesílením 3 dB. Průběh impedance se velmi pokřivil, vzrostla až na téměř dvojnásobek 7,7 Ohmů a také poklesla pod nominální úroveň na 3 Ohmy. To je více nebezpečné pro zesilovače.

Simulace výhybky bez kompenzací výškového reproduktoru a bez děliče

Kompenzace výškového reproduktoru vyřadíme z obvodu tím, že přepíšeme obdobně jako odpor R5 odpory R11 a R13 na velikou hodnotu. Vyřazením děliče simulujeme případ, kdybychom měli basový reproduktor podobný našemu, ale s citlivostí stejnou jako má výškový reproduktor. Dělič se vyřadí z obvodu tím, že se zmenší odpor R16 na nula Ohmů a odpory R14 a R15 na veliké hodnoty.

Dojde k ostřejšímu zvlnění impedance v oblasti rezonance výškového reproduktoru a také v amplitudové charakteristice jsou výraznější hrby. Dojde k mírnému zesílení na vysokých frekvencích. K posunu dělicí frekvence nedošlo jako v minulém případě, ale rezonance výškového repro není moc vzdálena od naší frekvence 2,5 kHz.

Graf výhybky bez komp výš a děliče malý.png, 9kB

Simulace výhybky bez kompenzací výškového reproduktoru

Kompenzace výškového reproduktoru vyřadíme z obvodu tím, že přepíšeme obdobně jako odpor R5 odpory R11 a R13 na velikou hodnotu.

Protože je dělič signálu výškového reproduktoru zapojený, projeví se také utlumením nežádoucích vlastností reproduktoru. Vidíme, že se charakteristiky přiblížily k zapojení s kompenzacemi a nejsou křivky tak zvlněné. Dělič způsobí také ale menší tlumení reproduktoru zesilovačem. Jelikož reproduktor používáme už od 2,5 kHz a rezonance je poměrně blízko, doporučuji ponechat kompenzaci.

Simulace měření elektrické fáze celé reprosoustavy

Pro měření elektrické fáze celé soustavy je celé výhybce předřazen odpor R19, na kterém je měřena celková fáze (černá křivka). Na nízkých frekvencích je vliv rezonance basového měniče a pak ještě malé zvlnění v oblasti dělicí frekvence. Celkově se tedy pohybuje fáze s vynecháním nízkých kmitočtů od +7 do -8 stupňů a to s jedním přechodem osy. To je slušný výsledek díky našim kompenzacím.

Červená křivka je průběh fáze na basovém měniči za výhybkou. Na začátku je výrazně zvlněná kvůli rezonanci měniče, jinak by začínala na 0 stupních. Pak se díky kompenzaci plynule blíží k -180 stupňům. Zelená křivka je průběh fáze na výškovém měniči za děličem. Křivka by začínala na +180 stupních, ale vlivem předřadného odporu se projeví netlumení basové větve výhybky a navíc reálný odpor cívky L9 ve výhybce výškové části způsobuje přiblížení začátku jen k +90 stupňům. Dále pak plynule klesá k 0 stupňům se zřetelným zubem na rezonanci měniče.

Simulace měření elektrické fáze bez kompenzací

Výhybka fáze bez komp výš a děliče malý.png, 8kB

Levý obrázek ukazuje, jak by se zvlnila fáze, kdyby nebyla kompenzace basového měniče. Křivka má o dva průchody osou více a navíc se zvlněním od +14 do -32 stupňů. Výrazně je ovlivněna i oblast výšších frekvencí.

Na pravém obrázku je vynechání kompenzací a děliče na výškové části výhybky. Výraznější vliv má rezonance výškového měniče, kde je poměrně ostrá změna fáze a dále velké navýšení u nejvyšších frekvencí. Zde chybí kompenzace pro nejvyšší frekvence. Fáze zde dosahuje na 20 kHz až +30 stupňů a dále roste.

Když vynecháme pouze kompenzace a ponecháme-li dělič, bude se fáze blížit křivkám s kompenzacemi podobně, jako tomu bylo u impedance.

Nahoru