Poucas pessoas na indústria de áudio de automóveis parecem entender que os alto-falantes são tipicamente o elo mais fraco nos sistemas de áudio, em termos de adicionar distorção ao que ouvimos. Se ele's um design ruim com bobina de voz inadequada centrada na lacuna magnética ou linearidade magnética ou de conformidade ruim, os alto-falantes adicionam quantidades significativas de informações indesejadas ao que ouvimos. Este artigo vai dar um mergulho profundo na explicação de como o aumento da excursão do cone afeta a distorção.
Entendendo a excursão do cone do alto-falante de áudio do carro
Cones de alto-falantes se movem para frente e para trás para excitar moléculas de ar e produzir som. Eles funcionam da mesma forma que bater na pele de um tambor, soprar através de um chifre ou vibrar a corda de uma guitarra cria ondas de pressão no ar. Se aplicarmos mais tensão a um alto-falante, o cone se move mais. A reprodução de informações de baixa frequência requer que as moléculas de ar sejam deslocadas ainda mais, exigindo mais excursão de cone (e mais tensão) para produzir frequências graves. Instrumentos maiores como um baixo vertical, piano de cauda e timpani também produzem mais informações de baixa frequência do que um banjo, piano espinheira ou tambor de bongo.
Infelizmente para os alto-falantes, quanto mais seus cones se movem para frente e para trás, mais chances há para o cone não rastrear o sinal elétrico perfeitamente. Quando isso acontece, informações harmônicas indesejadas são adicionadas ao sinal de áudio. Chamamos isso de distorção. Se o cone, a tampa de poeira ou o surround ressoarem, isso também adiciona distorções indesejadas. Ela'não é incomum que os alto-falantes que jogam em níveis moderados de saída atinjam bem mais de 1% de distorção. Isso significa que mais de 1% do som que eles produzem não't siga o sinal de entrada com precisão.
Medição e compreensão da distorção do alto-falante
Para ajudar a explicar esse conceito, peguei um popular alto-falante estilo PA de 6,5 polegadas que's usado em sistemas de áudio de carro e montou-o no meu gabinete de teste. Eu configurei meu Clio Pocket com o microfone a poucos milímetros do cone e realizei uma série de varreduras de resposta de frequência em diferentes níveis de potência. O sistema Clio pode analisar a medição e exibir informações harmônicas de segunda e terceira ordem. Deixar's olhar para a primeira medição em detalhes.
Distorção do alto-falante
Resposta de frequência nearfield de um alto-falante estilo PA acionado com 0,25 watts de potência.
O gráfico que você vê acima mostra três pedaços de informação. Primeiro, o traço vermelho é a resposta de frequência do alto-falante. Este traço nos diz quanta energia o alto-falante produz em diferentes frequências quando alimentado com um sinal de chirp. O sinal de chirp é uma varredura de onda senoidal que começa em 20 Hz e termina em 40 kHz. Ajustei a saída do amplificador para este teste de tal forma que ele produziu apenas a 1 volt de saída, que é de 0,25 watts em uma carga de 4-ohm.
O alto-falante perfeito (o que não't existir) produziria uma resposta de frequência perfeitamente plana das frequências de baixo mais baixas para a mais alta das altas frequências. Este alto-falante estava dentro de cerca de 5 dB de flat de 200 Hz a 3000 Hz. Lembre-se, esta medição é com o microfone direito no cone, de modo que os números de nível de pressão de som no don esquerdo't correlacionar diretamente com o que você'ouvir em um carro ou caminhão a menos que você instalou o alto-falante em seu encorido de cabeça. Por favor, don.'t fazer isso.
O traço azul é o traço de distorção harmônica de segunda ordem. Para explicar o que essa informação significa, deixe's olhar para uma frequência específica, 200 Hz. O alto-falante está produzindo cerca de 88 dB SPL de saída a 200 Hz. Isso é chamado de frequência fundamental. O traço azul nos diz que's também produzindo um segundo harmônico (que seria de 400 Hz) a um nível de 38 dB SPL. Mais uma vez, os números absolutos don't importa, mas precisamos saber que a distorção é 50 dB abaixo do fundamental. Isso dá 0,316% para a segunda ordem harmônica.
O traço verde é o nível da terceira ordem harmônica, que para um sinal de 200 Hz é de 600 Hz. Temos uma saída de cerca de 29 dB SPL, 59 dB abaixo do fundamental e representando um nível de distorção de 0,112%.
Eu'vou reiterar e reformular isso para ser preciso: Se você alimentar este alto-falante um sinal de 200 hertz a um nível de 0,25 watts, ele também produzirá saída a 400 hertz e 600 hertz (e muitos mais múltiplos). É assim que a distorção do alto-falante funciona, e'é comum a cada alto-falante de cada design, a cada ponto de preço e de cada fabricante. Finalmente, melhores alto-falantes adicionam menos distorção–Isso'é uma parte fundamental do que os torna melhores. Eu deliberadamente escolhi este alto-falante estilo PA porque ele tem uma bobina de voz extremamente curta, por isso será fácil empurrá-lo para altos níveis de distorção em baixas frequências com potência mínima. O objetivo é quantificar como a distorção aumenta com a excursão do cone, não para"teste"este alto-falante.
