El altavoz para bajas audiofrecuencias es el término de uso general para un conductor del altavoz diseñado para producir sonidos de baja frecuencia, típicamente alrededor 40 Hertz hasta alrededor de un kilociclo o más arriba. El nombre es onomatopéyico que la palabra inglesa para un perro raspa, " woof" (en contraste con el nombre usado para los altavoces diseñó reproducir los sonidos de alta frecuencia, el altavoz de agudos ).

Descripción

El diseño más común es el conductor electrodinámico. Éstos utilizan un cono, conducido por una bobina de voz rodeado por un campo magnético . La bobina y el imán de voz forman un motor eléctrico linear. Cuando la corriente atraviesa la bobina de voz, la bobina se mueve en lo referente al marco según la regla de la mano izquierda de Fleming, haciendo la bobina empujar o tirar en el cono del conductor en a pistón-como manera. La bobina de voz es atada por los pegamentos a la parte posterior del cono del altavoz. El movimiento resultante del cono crea ondas acústicas mientras que se mueve adentro y hacia fuera.

Diseño del altavoz para bajas audiofrecuencias

Hay muchos desafíos en diseño y la fabricación del altavoz para bajas audiofrecuencias. La mayoría tienen que hacer con controlar el movimiento del cono así que la señal eléctrica a la bobina de voz del altavoz para bajas audiofrecuencias es reproducida fiel por las ondas acústicas producidas por el movimiento del cono. Los ejemplos de tales problemas incluyen humedecer el cono limpio sin la distorsión audible en cada extremo del ciclo de in/out, manejando las altas excursiones (reproducción de sonidos ruidosos) sin la distorsión, y almacenaje de energía en uno o más de las piezas móviles (llamadas que suena cuando el cono underdamped). Hay desafíos en la impedancia eléctrica que controla para hacer posible el uso de amplificadores electrónicos económicos. El buen diseño del altavoz para bajas audiofrecuencias requiere con eficacia convertir una señal de baja frecuencia del amplificador al movimiento de aire mecánico con eficacia de alta fidelidad y máxima, y es complicado por la necesidad de usar un recinto del altavoz para juntar el movimiento del cono al aire. Si están hecha bien, muchos de los otros problemas del diseño del altavoz para bajas audiofrecuencias (por ejemplo, requisitos lineares de la excursión) se reducen.

El diseño ampliamente utilizado del reflejo bajo fue concedido por Albert L. Thuras de los laboratorios de Bell en 1932. Altavoces anteriores montaron simplemente el conductor en un bafle, y las frecuencias bajas fueron perdidas a la parte posterior.

una N Thiele en el Australia, y posterior Richard pequeño en el Estados Unidos, teoría electrónica primero adaptada del filtro al diseño de recintos del altavoz, particularmente en las frecuencias bajas en donde los altavoces para bajas audiofrecuencias funcionan. Esto era un avance muy considerable en la práctica del diseño del subsistema del altavoz para bajas audiofrecuencias, y ahora es practicado casi universal (a excepción de la línea recintos del cuerno y de transmisión) por los diseñadores de sistema competentes. Los diseñadores del altavoz, incluyendo constructores DIY, pueden utilizar cualesquiera de varios programas de computadora que realicen los cálculos a veces implicados. Algunos son programas fuente abiertos, otros son ofrendas comerciales costosas. Para utilizar se saben qué mientras que el Thiele/pequeñas técnicas de diseño de (a veces llamado T/S), un altavoz para bajas audiofrecuencias se debe primero medir cuidadosamente para caracterizar sus características eléctricas, magnéticas, y mecánicas; éstos se conocen colectivamente como el Thiele/los pequeños parámetros. Ahora se incluyen comúnmente en las hojas de especificación para la mayoría de los conductores más de alta calidad del altavoz para bajas audiofrecuencias; no todos, por supuesto, se han medido cuidadosamente, y en todo caso, los conductores específicos pueden variar del funcionamiento medio producido.

La frecuencia de la resonancia es una de éstos, y es determinada por una combinación de la conformidad (es decir, flexibilidad) de la suspensión del cono y de la masa de las piezas móviles del altavoz (el cono, la bobina de voz, el tapón antipolvo y el algo de la suspensión). Cuando está combinado con la fuerza del motor, las características eléctricas del conductor, y la conformidad del aire proporcionó por el recinto, habrá un relacionado, solamente diversa característica de la resonancia, de que del sistema de altavoz sí mismo. Generalmente la frecuencia de la resonancia cuanto más baja es del sistema, más baja es la frecuencia reproductiva por el sistema de altavoz en un cierto nivel dado de distorsión. Enumeran a la frecuencia de la resonancia del conductor en sus parámetros de la hoja de especificación T/S como Fs .

Todos los altavoces para bajas audiofrecuencias tienen características eléctricas y mecánicas que dicten el tamaño correcto de la caja de un tipo dado (e., reflejo bajo, recinto sellado, " baffle" infinito;, etc.) para un funcionamiento deseado dado y eficacia. No todas las calidades de sistema deseadas de altavoz se pueden maximizar simultáneamente. También afectan fuerte a los componentes de la cruce necesarios para un funcionamiento dado en un sistema particular del altavoz . Un altavoz para bajas audiofrecuencias dado puede trabajar bien en un tipo del recinto, pero no en otro. Por ejemplo, un altavoz para bajas audiofrecuencias con una pequeña excursión máxima (ésos con las bobinas de voz críticamente colgadas no serán adaptados a menudo a los diseños acústicos de la suspensión (que requieren típicamente excursiones abundantes), ni para el uso en reflejo bajo diseña sin un filtro eléctrico que previene señales mucho debajo de la resonancia del sistema de alcanzar el altavoz para bajas audiofrecuencias. En este último caso, el recinto carga no más seriamente el altavoz para bajas audiofrecuencias debajo de esa frecuencia de la resonancia, y las excursiones del cono aumentan grandemente. Está en el mínimo crítico saber y entender el Thiele/los pequeños parámetros de un conductor para diseñar un sistema de altavoz satisfactorio usar él. Los diseños del cuerno tienen sus propios procedimientos de diseño al igual que las líneas de transmisión, aunque estos dos pasados han tenido solamente recientemente un análisis usable del diseño.

Altavoces activos

En 1965, la electrónica de Sennheiser de Austria introdujo el sistema de sonido filarmónico que utilizó electrónica para superar algunos de los problemas que los subsistemas ordinarios del altavoz para bajas audiofrecuencias enfrentan. Agregaron un sensor al altavoz para bajas audiofrecuencias, y utilizaron la señal que correspondía a su movimiento real a la regeneración como entrada de control a un amplificador especialmente diseñado. Si está hecha cuidadosamente, esto puede mejorar funcionamiento (en “tirantez” y ampliar el funcionamiento de baja frecuencia) considerablemente a expensas de la flexibilidad (el amplificador y el altavoz se unen permanentemente) y del coste., el L W Erath, ingeniero de la industria de petróleo, introdujo una línea de altavoces de gama alta a lo largo mucho de las mismas líneas.

Mientras que los costes de la electrónica han disminuido, ha llegado a ser común para tener altavoces activos (en este significado) en “sistemas baratos de la música”, cajas de auge, o aún sistemas audios del coche. Esto se hace generalmente en un intento por conseguir un mejor funcionamiento de conductores baratos en recintos ligeros o mal diseñados. Este acercamiento presenta dificultades mientras que no toda la distorsión se puede eliminar usar técnicas servas, y un recinto mal diseñado puede hundir cualquier tentativa en la corrección electrónica.

Altavoces igualados

Porque las características de un altavoz pueden ser medidas, y ser predichas en gran medida, es posible diseñar el trazado de circuito especial que compensa las deficiencias de un sistema de altavoz. El ejemplo temprano más notable de este acercamiento del diseño en el equipo de alta fidelidad era el sistema de altavoz de Bose 901, introdujo en el finales de los sesenta y aún disponible en fecha esta escritura (2007). Las 901 aplicaciones nueve pequeños conductores idénticos, cada uno que mide cerca de cuatro pulgadas de diámetro. Una impulsión este tamaño no es capaz de la reproducción razonable de las frecuencias bajas (demasiado pequeñas) o de los de alta frecuencia (demasiado grandes). Pero, con un circuito electrónico especialmente diseñado del equalizador (suministrado el sistema de altavoz) antes del amplificador de energía, la señal en ambas frecuencias bajas y los de alta frecuencia se podrían cambiar para compensar las características inherentes del altavoz diseñado. Las primeras dos generaciones de los 901 eran cajas selladas, y considerable energía requerida del amplificador para los volúmenes que escuchaban típicos, y volúmenes que escuchaban del ror muy considerable de la energía los altos. Versiones subsecuentes (la corriente que era la serie 6) utilizó un recinto virado hacia el lado de babor, y tiene requisitos de energía relativamente convencionales. El resultado era un sistema de altavoz que hizo una considerable impresión comercial y tenía ventas substanciales.

Las técnicas de la igualación también se utilizan, para un propósito muy diverso, en la mayoría de los usos del refuerzo de la megafonía y del sonido. Aquí, el problema no es sobre todo reproducción de alta fidelidad, sino manejo del ambiente acústico (e., resonancia, reverberación, etc). En este caso, la igualación se debe ajustar individualmente para emparejar las características particulares de los sistemas de altavoz usados y del cuarto que se utilizan adentro.

Cruce e igualación de filtración de Digitaces

Las técnicas de computadora, particularmente técnicas DSP hacen posible una técnica de la cruce de una precisión más alta. Usando el ABETO y otras técnicas digitales, las cruces para un BI-amped o el tri-amped sistema se pueden lograr con una precisión no posible con los filtros análogos, si voz pasiva o active. Además, muchas particularidades del conductor (abajo a e incluyendo variaciones individuales) se pueden remediar al mismo tiempo, usar las mismas técnicas. Uno de diseños recientes Klein y de s de Hummel 'se ejecuta usar estas técnicas. Debido a el complejo y las técnicas avanzadas implicados, este acercamiento es poco probable ser utilizado en un equipo más barato durante un tiempo.

Materiales del cono

Todos los materiales del cono tienen ventajas y desventajas. Las tres principales características que los diseñadores buscan en conos son ligeras, tiesura, y carencia de la coloración (debido a la ausencia de que suena ). Los materiales exóticos como Kevlar y el magnesio son ligeros y tiesos, pero pueden tener problemas de sonido, dependiendo de su fabricación y diseño. Los materiales como los polímeros de papel (conos incluyendo del papel revestido) y varios sonarán generalmente menos que diafragmas del metal, pero pueden ser más pesados y no como stiff.

Ha habido buenos y malos altavoces para bajas audiofrecuencias hechos con cada tipo de material del cono. Casi cada clase de material se ha utilizado para los conos, de fibras de la fibra de vidrio y del bambú al material de aluminio ampliado del panel de emparedado del panal y a los conos plásticos cargados mica.

Diseño del capítulo

El marco, o la cesta, es la estructura que sostiene el cono, la bobina de voz y el imán en la alineación apropiada. Puesto que el boquete de la bobina de voz es absolutamente estrecho (las separaciones están típicamente en los milésimos bajos de una pulgada), la rigidez es importante prevenir el frotamiento de la bobina de voz contra la estructura del imán en el boquete y también evitar movimientos extraños. Hay dos tipos de marco principales del metal, estampados y molde. Las cestas estampadas (generalmente de acero) son un acercamiento más barato. La desventaja de este tipo de bastidor es que la cesta puede doblar si el altavoz se conduce en los altos volúmenes, allí ser resistencia al doblez solamente en ciertas direcciones. Las cestas del molde son más costosas, pero son generalmente más rígidas en todas las direcciones, tienen mejor humedecer (que reduce su propia resonancia), pueden tener formas más intrincadas, y son por lo tanto generalmente las preferred para conductores más de alta calidad.

Dirección de la energía

Una característica importante del altavoz para bajas audiofrecuencias es energía que dirige, de que es la cantidad de energía media que el altavoz para bajas audiofrecuencias puede manejar sin daño. Este grado del conductor no puede ser caracterizado bien y muchos fabricantes citan números algo optimistas. En la mayoría de los casos, la única vez que los grados del vatiaje del amplificador llegan a ser importantes estar en las situaciones muy en grandes cantidades (de la intensidad), situaciones de baja potencia del amplificador (overload&mdash del amplificador; clipping— puede producir señales peligrosas), las señales inusuales (es decir, non-musical), las frecuencias muy bajas en las cuales el recinto proporcionan poco o nada de cargamento acústico (y tan habrá excursión máxima del cono), o falta del amplificador. En situaciones en grandes cantidades, la bobina de voz de un altavoz para bajas audiofrecuencias puede recalentarse y torcer, causando rascar, poner en cortocircuito debido a la deterioración del aislamiento del alambre, o el otro daño mecánico. Pueden incluso derretir. En usos llanos normales de la música que escuchan, este grado es generalmente poco importante, por lo menos para los altavoces para bajas audiofrecuencias.

Hay dos tipos de dirección de la energía: termal (calor) y mecánico. La energía mecánica que maneja límites se alcanza cuando las excursiones del cono exceden límites máximos. Considerar un recinto virado hacia el lado de babor (también conocido como el reflejo bajo, o recinto expresado), para el cual hay poco cargamento del diafragma debajo de una frecuencia limitadora, después de lo cual el movimiento del cono es esencialmente incontrolado. En esta región de la frecuencia, el altavoz para bajas audiofrecuencias puede viajar físicamente demasiado lejos y ser dañado físicamente. La dirección de la energía termal puede ser alcanzada cuando demasiada energía se alimenta al altavoz para bajas audiofrecuencias durante demasiado tiempo, incluso si no excede límites mecánicos en cualquier momento. La energía no transferida al aire se convierte al calor, casi todo en la bobina de voz, y si no disipado de alguna manera, excederá eventual la temperatura máxima que la bobina de voz puede aguantar con seguridad. Los pegamentos pueden derretir, el cuerpo de bobina de la voz puede derretir o torcer, o el aislamiento que separa las bobinas de bobina de voz puede fallar. Cada uno de estos acontecimientos dañará el altavoz para bajas audiofrecuencias, quizás más allá de la utilidad.

Usos (PA) de la megafonía y del instrumento

Los altavoces para bajas audiofrecuencias diseñaron para la megafonía (PA) y los usos del instrumento son similares en maquillaje a los altavoces para bajas audiofrecuencias audios caseros. Típicamente, las variaciones del diseño incluyen: gabinetes construidos para el envío y la dirección repetidos, conos más grandes del altavoz para bajas audiofrecuencias de tener en cuenta niveles de sonido más altos, bobinas de voz más robustas a una energía más alta del withstand, una tiesura más alta de la suspensión, etc. Generalmente, un altavoz para bajas audiofrecuencias casero usado en un uso de PA/instrument se puede esperar para fallar más o menos rápidamente. Un altavoz para bajas audiofrecuencias de PA/instrument usado en un uso casero no es probable tener la misma calidad del funcionamiento, particularmente en los bajos volúmenes.

Los favorables altavoces para bajas audiofrecuencias audios tienen generalmente eficacia alta, y capacidad de dirección del poder más elevado. La compensación para la eficacia alta en un coste razonable es una capacidad relativamente baja de la excursión (no pueden moverse adentro y hacia fuera por lo que lo hacen muchos altavoces para bajas audiofrecuencias caseros) mientras que se piensan para el cuerno o el montaje reflejo grande del gabinete. Son también generalmente impropios a la respuesta baja baja extendida puesto que la octava pasada de la respuesta baja aumenta tamaño y costo considerablemente. Debido a esto, la mayoría de los favorables altavoces para bajas audiofrecuencias audios no están en usos caseros de alta fidelidad de la alta calidad y viceversa bien adaptados utilizar.

Gamas de frecuencia

En los niveles de presión sana ordinarios (SPL ), la mayoría de los seres humanos pueden oír abajo a cerca de 20 hertzios. Un altavoz que puede producir el bajo adecuado abajo a 50 hertzios sonará full-range a la mayoría de la gente al reproducir la mayoría del material musical. La única excepción verdadera, excepto una cierta música electrónica, es grabaciones de los órganos muy grandes, algunos cuyo tener pipas muy de baja frecuencia. Muchos pequeños altavoces modernos se diseñan para producir el bajo abajo a alrededor 80-100 hertzios, donde se asume que el usuario final utilizará un Subwoofer para cubrir las dos octavas inferiores. Para reproducir exactamente esas octavas inferiores, un altavoz para bajas audiofrecuencias debe ser bastante grande mover un volumen apropiado de aire, y esto llega a ser más difícil en frecuencias más bajas. Cuanto más grande es el cuarto, más en gran parte el altavoz para bajas audiofrecuencias tendrá que ser en la mayoría de los casos producir el SPL required en el cuarto en las frecuencias bajas. Ambos requisitos son incompatibles con los pequeños conductores en sistemas de altavoz.

La carta abajo da las gamas de frecuencia aproximadas de diversos altavoces para bajas audiofrecuencias clasificados. En casos especiales, por ejemplo cuernos integrales, los pequeños conductores pueden reproducir el material inusualmente de baja frecuencia en los niveles útiles con la distorsión baja. La zona verde representa la gama que un altavoz para bajas audiofrecuencias puede manejar comúnmente, mientras que el amarillo es la frecuencia extendida donde el funcionamiento puede ser comprometido. El área púrpura en la parte inferior representa la gama de frecuencia musical fundamental de instrumentos comunes. Las áreas púrpuras más ligeras prolongan la gama a las notas raramente jugadas, a las por ejemplo, primeras y pasadas 10 llaves del instrumento en un piano estándar. (La gama de frecuencia de las notas sobre un piano dominante del estándar 88 es 27 a 4.096 hertzios, pero observa que los pianos, como todos los instrumentos, producen las insinuaciones armónicas que son importantes en correctamente la reproducción de su sonido.) Comparando las gamas del instrumento contra las gamas del conductor del nominal, algunos de los problemas enfrentados por los diseñadores del altavoz pueden ser vistos. Ningún altavoz para bajas audiofrecuencias puede hacer todo bien.

Derechos reservados Peter J Smith 2005 de la imagen

Observar que esta carta no demuestra altavoces para bajas audiofrecuencias más grandes tales como 15", 18", 21" y tamaños más grandes raros. También no demuestra los efectos de dos o más altavoces para bajas audiofrecuencias que trabajan junto para mover una mayor masa del aire, ideal dando por resultado una extensión más baja de la frecuencia.

Ver también

Full-range
Altavoz
Recinto del altavoz
Altavoz del alcance medio
Subwoofer
Altavoz de agudos
Thiele/pequeño

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Zenithic

Bishop Hill, Illinois

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