ПАССИВНЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР ДЛЯ ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ

Настоящая полезная модель относится к пассивным мультиплексорам для громкоговорителей со схемой включения преобразователей для распределения сигналов между двумя или более громкоговорителями
Настоящая полезная модель касается пассивного мультиплексора для громкоговорителей, к которому громкоговорители могут быть параллельно подключены. В частности, в соответствии с настоящей полезной моделью, используя пассивный мультиплексор громкоговорителей, некоторое количество различных систем громкоговорителей может быть параллельно подсоединено к усилителю.
Известно, что количество громкоговорителей и итоговой импеданс, подключенные к усилителю является критической величиной с точки зрения согласование, а подходящего усилителя к системе громкоговорителей. Большинство усилителей не в состоянии надежно работать при импедансе ниже 4. Только небольшое количество усилителей в состоянии функционировать при нагрузке 2. Это является серьезным ограничивающим фактором, когда требуется присоединить значительное число громкоговорителей к одному усилителю. Системы усилителей с напряжением на выходе 100 V проектируются для распределения мощности от одного усилителя к большому числу громкоговорителей. В течение ряда лет такие системы в 100 V представляли собой единственный способ, дающий возможность согласования пространства громкоговорителей с одним усилителем.
Также существует согласование импеданса на резистивной основе. Такие системы обычно представляют собой сетку сопротивлений, включенных в требуемую конфигурацию с помощью лимба или переключатели. Для этого требуется вручную создать правильную настройку, соответствующую количеству подсоединенных громкоговорителей.
Известно также согласование импеданса на основании трансформатора. Такой способ согласования импеданса обычно включает использование трансформатора для его согласования. Обычно это может быть достигнуто в определенном диапазоне динамическим путем, когда нет необходимости находить правильную настройку вручную. Однако, такой трансформатор вызывает потери электроэнергии в результате низкой эффективности и возможных искажений.
Активный дизайн может быть использован в качестве альтернативы методу согласование импеданса. Активные цепи позволяют обнаруживать динамики, подключенные к такому устройству. Необходимая цепь согласования импеданса приводится в действие резистивным согласованием импеданса или согласованием импеданса, основанном на трансформаторе.
Патент US 8,150,074 раскрывает способ резистивного согласования импеданса вручную. Однако, все эти способы имеют существенные недостатки. Например, резистивное согласование импеданса требует выбора числа подключенных динамиков с помощью лимба. При использовании кабинетов динамиков с разными сопротивлениями, зачастую может произойти неправильный выбор необходимых параметров. Дизайны, основанные на трансформаторе, характеризуются потерей мощности и искажениями. Активные дизайны требуют внешнего источника питания и имеют тенденцию к слишком большой сложности, что создает дополнительные предпосылки для провала операции. Кроме того, активные дизайны слишком дороги в цене.
Задачей настоящей полезной модели является создание пассивного мультиплексора для громкоговорителей с обеспечением возможности сокращения потери мощности.
Поставленная задача выполнена за счет того, что пассивный мультиплексор для громкоговорителей приспосабливается для присоединения между усилителем и громкоговорителями. Пассивный мультиплексор для громкоговорителей включает два порта ввода, адаптированных для соединения с портами вывода усилителя. Кроме того, пассивный мультиплексор для громкоговорителей включает два порта вывода, адаптированных для соединения с портами ввода громкоговорителей таким образом, что громкоговорители соединятся с портами вывода параллельно друг с другом. Этот пассивный мультиплексор для громкоговорителей содержит по меньшей мере один конденсатор между первым портом ввода и первым портом вывода. Фильтр высоких частот мультиплексора пассивного громкоговорителя присоединяется между портами вывода.
Такой пассивный мультиплексор для громкоговорителей может обслуживать произвольное число присоединенных громкоговорителей, не нуждаясь при этом в ручной настройке параметров устройства и мультиплексора соответственно.
Пассивный мультиплексор для громкоговорителей имеет пассивный дизайн, являющийся сравнительно недорогим и очень надежным по сравнению с более сложными активными системами, такими как система громкоговорителей, работающая на 100 V. Почти неограниченное число динамиков в любой конфигурации может быть соединено с выводом усилителя. Пассивный мультиплексор для громкоговорителей, предлагаемый настоящей полезной моделью, устраняет все проблемы, связанные с несоответствием, например, плохое качество звука или отключение усилителей, вызванное включением схемы защиты, поскольку общий импеданс нагрузки слишком мал. Поскольку в соответствии с настоящей полезной моделью, пассивный мультиплексор для громкоговорителей имеет абсолютно пассивный дизайн, он не требует наружного источника питания.
Кроме того, нет потерей мощности, и сигнал не претерпевает никаких искажений.
Пассивный мультиплексор для громкоговорителей, предлагаемый настоящей полезной моделью, имеет то преимущество, что к нему можно подсоединить почти произвольное число громкоговорителей, не требуя при этом никакой доводки вручную настройки конфигурации. Настройка любой конфигурации динамиков осуществима, независимо от величины общего или индивидуального импеданса. Таким образом, настоящая полезная модель предлагает такой пассивный мультиплексор для громкоговорителей, который не приводит к потере мощности, неэффективности или искажениям. Кроме того, пассивный мультиплексор для громкоговорителей нуждается во внешнем источнике питания.
Пассивный мультиплексор для громкоговорителей может включать второй переходный фильтр, подсоединенный между портами ввода пассивного мультиплексора для громкоговорителей. Благодаря этому, нагрузка, соединенная с усилителем, может быть определена более точно.
Первый переходный фильтр может содержать последовательно соединенные первый резистор и второй конденсатор. Второй переходный фильтр может иметь последовательно соединенные между собой второй резистор и третий конденсатор.
Порты вывода пассивного мультиплексора для громкоговорителей могут быть соединены с некоторым количеством выводных разъемов, притом, что эти выводные разъемы соединены параллельно к портам вывода.
Соответственно, некоторое количество громкоговорителей может присоединяться параллельно к портам вывода через разные разъемы. Необходимо учитывать, что громкоговоритель может быть присоединен к каждому выводному разъему.
Первый конденсатор может представлять собой поляризованный конденсатор, предпочтительно электролитный конденсатор. Современные поляризованные конденсаторы и электролитные конденсаторы имеют большую емкость, чем неполяризованные конденсаторы.
Порты ввода могут содержать в себе плюсовой полюс и минусовой полюс, и порты вывода тоже могут содержать плюсовой полюс и минусовый полюс.
Первый конденсатор может быть подсоединен между плюсовым полюсом портов ввода и плюсовым полюсом портов вывода. В этом случае положительный электрод первого конденсатора соединяется с плюсовым полюсом портов вывода. В качестве альтернативы, первый конденсатор может быть подсоединен между минусовым полюсом усилителя и минусовым полюсом портов вывода. Положительный электрод первого конденсатора может в этой конфигурации быть соединен с минусовым полюсом портов ввода.
Емкость первого конденсатора может превышать емкость конденсатора одного канала источника питания усилителя. Этот канал может являться правым или левым каналом стерео усилителя. Предполагается, что в таких устройствах как система объемного звучания Долби (Dolby), усилитель может включать некоторое количество каналов, которые содержат более двух каналов.
Емкость первого конденсатора может превышать примерно 20,000 F.
Не желая быть привязанным к какой-либо определенной теории, заявитель предполагает, что первый конденсатор играет роль накопителя энергии, который гарантирует, что все параллельно соединенные громкоговорители получают питание.
Первый переходный фильтр может быть так настроен, что его частотная характеристика по существу уравновешивает частотную характеристику конденсатора. Это обеспечивает адекватное качество звука.
Первый и второй perexodnye фильтры могут быть настроены таким образом, чтобы их частотная характеристика по существу уравновешивала частотную характеристику первого конденсатора.
Первый переходный фильтр может включать несколько параллельно соединенных конденсаторов. Не желая быть привязанным к какой-либо определенной теории, заявитель предполагает, что, в результате параллельного присоединения, паразитические сопротивления могут быть уменьшены, что улучшит работу пассивного мультиплексора для громкоговорителя. Первый конденсатор может содержать параллельно соединенные поляризованный конденсатор и неполяризованный конденсатор. Следовательно, как высокие так и низкие частоты могут быть адекватно переданы пассивному мультиплексору для громкоговорителей.
Полезная модель также раскрывает усилитель, содержащий по крайне мере один пассивный мультиплексор для громкоговорителей.
Полезная модель также раскрывает расположение громкоговорителей, составляющих некоторое количество громкоговорителей и по крайней мере один пассивный мультиплексор для громкоговорителей.
Полезная модель также раскрывает переключатель громкоговорителей, содержащий по крайней мере один пассивный мультиплексор для громкоговорителей на каждом канале. Переключатель громкоговорителей для стерео усилителя может содержать два канала, а именно правый и каналы. Переключатель громкоговорителей системы объемного звучания может содержать от пяти до семи и более каналов.
Полезная модель таперь будет изложено со ссылкой на рисунки, которые изображают образцовое по неограничивающее воплощение полезной модели:
Рис. 1 показывает первое воплощение настоящей полезной модели.
Рис. 2 показывает второе воплощение в соответствии с настоящей полезной модели.
Рис. 3а-3с показывают результаты испытаний настоящей полезной модель.
Рис. 1 показывает первое воплощение настоящей полезной модели. Усилитель 2 содержит позитивный вывода 2а и негативный вывод 2b. Мощность на выходе усилителя 2 может составлять примерно 2,800 W для каждого канала при напряжении на выходе примерно 58 V (среднее квадратическое).
Порт вывода усилителя 2а соединен с портом ввода для пассивного мультиплексора для громкоговорителей 1. Негативный порт вывода 2b усилителя соединен со вторым портом ввода 6 пассивного мультиплексора для громкоговорителей 1. Два первых конденсатора 8 и 10 подсоединены между первым портом ввода 4 и первым портом вывода 12 пассивного мультиплексора для громкоговорителей 1. Первые два конденсатора 8 и 10 соединены параллельно. Каждый конденсатор имеет емкость 12.000 F и номинальное напряжение 63 V.
Между портами вывода пассивного мультиплексора для громкоговорителей присоединены первый резистор и второй конденсатор, образующие первый переходный фильтр. Первый резистор 16 имеет сопротивление от примерно 6 до примерно 20, предпочтительно от примерно 11 до примерно 13, лучше всего примерно 12. Второй конденсатор 18 имеет емкость от примерно 0.15 F до примерно 0.30F, предпочтительно приблизительно от 0.20 F до 0.24 F, лучше всего 0.22 F. Это обеспечивает соответствующую частотную характеристику от 10 Hz до 40 kHz. Первый переходный фильтр настроен таким образом, что частотная характеристика первых конденсаторов 6 и 10 уравновешивается так, что пассивный мультиплексор громкоговорителей 1 имеет по существу линейную частностную характеристику и не вносит никаких искажений.
Между портами ввода 4 и 6 пассивного мультиплексора для громкоговорителей присоединяется необязательный второй фильтр высоких частот, который состоит из второго резистора 34 и третьего конденсатора 36. Второй резистор 34 имеет сопротивление от примерно 500 до примерно 51,500, желательно от примерно 750 до примерно 1,250, лучше всего 1к. Третий конденсатор 36 имеет емкость от примерно 0.15F до примерно 0.30 F, предпочтительно приблизительно от 0.20 F до 0.24 F, лучше всего 0.22 F. Это обеспечивает соответствующую частотную характеристику от 10 Hz до 40 KHz. 10
Первый переходный фильтр, содержащий первый резистор 12 и второй конденсатор 18, практически уравновешивает частотную характеристику первых конденсаторов 8 и 10. Второй переходный фильтр, содержащий второй резистор 34 и третий конденсатор 36 также может уравновесить частотную характеристику первых конденсаторов 8 и 10. Кроме того, второй переходный фильтр может создавать нагрузку определенной величины на портах выхода 2а и 2b усилителя 2.
Громкоговорители 24-32 присоединяются к портам вывода 20 и 22 пассивного мультиплексора для громкоговорителей 1.
Громкоговорители могут различаться по номинальной мощности и поставляющей части частотного диапазона. Например, громкоговоритель 24 может быть настроен таким образом, чтобы воспроизводить высокие частоты, тогда как другой громкоговоритель может быть настроен так, чтобы воспроизводить низкие частоты. Важно принимать во внимание, что частотные диапазоны различных громкоговорителей 24-32 могут перекрывать друг друга. Все громкоговорители могут воспроизводить по существу полный частотный диапазон, который человек может себе представить, или часть такого диапазона.
Не желая быть привязанным ни к какой определенной теории, изобретатель предполагает, что первые конденсаторы 8 и 10 действуют как накопители мощности, питающей электрической энергией громкоговорители 24-32. Поскольку первые конденсаторы 8 и 10 действуют как переходный фильтр, первый переходный фильтр, содержащий первый резистор 16 и второй конденсатор 18, присоединен между портами вывода пассивного мультиплексора для громкоговорителей, чтобы уравновесить частотную характеристику пассивного мультиплексора для громкоговорителей 1.
Рис. 2 показывает пассивный мультиплексор для громкоговорителей 1′, соответствующий второму способу воплощения. Усилитель 2′ имеет повышенную номинальную мощность до примерно 4,000 W на каждый канал, соответственно с напряжением на выходе примерно 94 V (средне-квадратическое). Соответственно, номинальное напряжение первых конденсаторов 8′ и 10′ было изменено на 100V.
Рис. 3а и 3с показывают результаты измерений пассивного мультиплексора для громкоговорителей 1 и 1′ настоящей полезной модели. В первой колонке слева приведены данные напряжения на выходе усилителя в вольтах (V) без нагрузки. Во второй колонке слева приведены значения напряжения на выходе в вольтах (V) с нагрузкой. В третьей колонке слева приведены значения тока выхода пассивного мультиплексора для громкоговорителей. В четвертой колонке слева приведены значения частоты, созданные усилителем на выходе. В пятой колонке слева приведены значения внутреннего импеданса усилителя. В крайней правой колонке приведены значения импеданса выхода пассивного мультиплексора для громкоговорителей.
Рис. 3а представляет случай, когда нагрузка размером 2 присоединена к усилителю 2, при том, что усилитель 2 не соединен ни с пассивным мультиплексором для громкоговорителей 1 ни с пассивным мультиплексором громкоговорителей 1′.
Рис. 3b представляет случай, когда нагрузка размером 2 присоединена к пассивному мультиплексору 1 или 1′.
Рис. 3с представляет случай, когда нагрузка размером 0.47 присоединена к портам выхода 20, 22 пассивного мультиплексора для громкоговорителей.
Из приведенных таблиц видно, что внутренний импеданс усилителя не изменился, хотя импеданс нагрузки изменился существенно. Кроме того, подаваемый усилителем электрический ток существенно изменился благодаря приложенной нагрузке. Однако напряжение на выходе усилителя осталось без изменений, несмотря на значительное изменение нагрузки. Следовательно, можно предотвратить переход усилителя в режим защиты или его отключение по какой-либо другой причине.