Reproduktorové soustavy

Vyhovující reprodukci akustického signálu může zajistit jen soustava reproduktorů, z nichž každý přenáší jen určité pásmo frekvencí, pro které byl navržen. Celé akustické pásmo je rozděleno filtry (tzv. reproduktorové výhybky nebo křížnice) na dílčí úseky pro jednotlivé reproduktory.

Malé a levné reproduktorové soustavy se řeší jako dvoupásmové, větší a kvalitnější pak většinou jako třípásmové. Objevují se ale i soustavy čtyřpásmové. Jednotlivé reproduktory by měly být blízko u sebe, aby tvořily přibližně bodový zdroj zvuku.

Při větších rozměrech reproduktorové soustavy by posluchač nevnímal zvuk ze všech reproduktorů stejně (jiná vzdálenost, směr, …).

S rostoucími rozměry soustavy je tedy nutné poslouchat reproduktorovou soustavu z větší vzdálenosti.

Reproduktor HIFI (viz obr. 289) má tři jednotky pro pokrytí všech frekvencí:

1. kupolovitý výškový reproduktor (tweeter) dává znít vysokým tónům o frekvenci až

2. střední reproduktor obstarává další pásmo frekvencí v rozsahu

3. hloubkový reproduktor (woofer) vydává hluboké tóny; jeho kužel je připojen k cívce, která osciluje v magnetickém poli podle toho, jaký zvuk kolem ní protéká.

Obr. 289

Křížnice (reproduktorová výhybka) rozděluje hlavní signál na proudy pro jednotlivé reproduktory. Jedním z důležitým kritérií pro volbu dělících frekvencí třípásmových soustav je ohled na směrovou charakteristiku. Při použití přímo vyzařujících reproduktorů se volí dělící frekvence mezi hlubokotónovým a středotónovým reproduktorem () a mezi středotónovým a vysokotónovým () takto: , kde D je aktivní průměr membrány hlubokotónového resp. středotónového reproduktoru a v je velikost rychlosti šíření zvuku. Výstupní signál z výkonového zesilovače je přiváděn na jednotlivé reproduktory přes pasivní RLC filtry (reproduktorové výhybky): cívky (tlumivky) nepropustí vysoké tóny, zatímco kondenzátor nepropustí nízké frekvence do vysokotónového reproduktoru. V praxi se používají filtry prvého, druhého a výjimečně i vyšších řádů, přičemž řád udává velikost útlumu filtru mimo jeho propustné pásmo. Filtr prvého řádu má útlum na oktávu (tj. na dekádu), filtr druhého řádu má útlum na oktávu, filtr třetího řádu pak na oktávu, …

Rozdělení signálu do jednotlivých frekvenčních pásem je možné provést také pomocí aktivních RLC filtrů s operačními zesilovači. Tento způsob dává přesnější výsledky, protože je návrh nezávislý na skutečných vlastnostech reproduktorů, zatímco pasivní výhybky se musí navrhovat již pro konkrétní typ reproduktoru.

Musí se totiž brát v úvahu vlastnosti reproduktoru: frekvenční závislost, impedance, …

Nevýhodou aktivních výhybek je nutnost použít pro každé pásmo výkonový zesilovač. Nejčastěji se používají třípásmové soustavy. S ohledem na frekvenční rozložení výkonu se v přirozeném signálu volí výkony zesilovačů v poměru 10:3:1,5 (basy, středy, výšky). Jsou-li aktivní výhybky umístěny společně s výkonovými zesilovači a reproduktory v jedné společné skříni, jedná se o reproduktorovou soustavu.

Kužel reproduktoru vysílá zvukové vlny z přední i zadní plochy membrány. Obě strany sice produkují tentýž zvuk, ale vlny vycházející z obou stran jsou přesně v opačné fázi, tj. produkuje-li se vpředu oblast vysokého tlaku vzduchu, na zadní straně se vytváří oblast nízkého tlaku vzduchu a naopak. V závislosti na tvaru reproduktoru dojde buď k zeslabení (zrušení) nebo k zesílení zvuku:

1. otevřený reproduktor (viz obr. 290) - dochází k zeslabení zvuku tak, že se setká oblast vysokého tlaku vzduchu s oblastí nízkého tlaku vzduchu; tento děj vede k řadě problémů zvláště u nízkých tónů (velké vlnové délky zvukového vlnění)

2. uzavřený reproduktor (viz obr. 291) - reproduktor je umístěn ve skříni s vedením, které směruje vlny ze zadní strany dopředu, přičemž tyto vlny projdou trubicí o přesně známé délce tak, aby se oblasti nízkého a vysokého tlaku vzduchu na přední straně reproduktoru nerušily, ale naopak posilovaly.

Obr. 290	Obr. 291