Электростатический громкоговоритель

Материал из МагВики::Справочник по автозвуку и электронике

Электростатический громкоговоритель

В головках этого типа используется эффект притягивания разноименных и отталкивания одноименных электрических зарядов (электростатический эффект). Конструкция, посуществу, представляет собой конденсатор. Излучающая поверхность выполнена из полимерной пленки, металлизированной алюминием, никелем, серебром или углеродно-молибденовой суспензией. Она расположена между двух акустически прозрачных сетчатых электродов, к которым подведено напряжение сигнала и постоянное поляризующее напряжение.

Плоская поверхность и малая масса мембраны обеспечивают гладкую АЧХ и передачу широкого диапазона частот: от 100 Гц до 25–30 кГц. В лучших конструкциях нижняя граница полосы воспроизводимых частот доходит до 35–40 Гц, но их отдача в этом диапазоне ограничена. Приемлемое воспроизведение низких частот требует значительного увеличения площади мембраны. Симметричная конструкция обеспечивает подавление четных гармоник и когерентность излучения. По чистоте и прозрачности звучания «электростатам» нет равных среди традиционных электромеханических конструкций. Достоинство этих излучателей – естественность звучания, недостаток – большие габариты и необходимость получения высокого (несколько сотен вольт) напряжения для поляризации электродов. При использовании их в автомобиле необходимо учитывать правила техники безопасности. Стоимость довольно высока.

Принцип работы

Электростатический громкоговоритель устройство.gif

Металлизированная пленочная мембрана 1 натянута между жесткими перфорированными электродами 2 и 3. Поляризующее напряжение U0 подано на электроды симметрично относительно мембраны, а звуковое U~ - антисимметрично. Под действием разности возникающих при этом сил притяжение к электродам мембрана колеблется в такт с колебаниями подданного на них напряжения звуковой частоты. Благодаря малой (5…10 мкм) толщине масса мембраны соизмерима с соколеблющейся массой воздуха, а это позволяет получить почти безынерционной режим возбуждения звуковых волн. Сила, приводящая в движение мембрану, в отличии от диффузорных громкоговорителей, равномерно распределена по всей площади, что обеспечивает синфазный (поршневой) режим колебаний в широком диапазоне частот. Благодаря дифференциальной конструкции громкоговорителя четные гармоники подавляются, а из-за высокого резистора К заряд на мембране не меняется. Оба этих фактора и обуславливают весьма малые нелинейные искажения электростатических громкоговорителей.

Электростатический громкоговоритель 1.gif

Последние годы характеризуются бурным развитием техники высококачественного звуковоспроизведения и бытовой звуковоиспрозводящей аппаратуры в частности. Немаловажное значение придается при этом дальнейшему совершенствованию громкоговорителей.

Поиски новых методов повышения качества звучания громкоговорителей заставили по-иному взглянуть на когда-то известные, а потом забытые принципы преобразования электрической энергии в звуковую. В полной мере это относится к электростатическим громкоговорителям с пленочной мембраной. Построенные в свое время образцы таких громкоговорителей имели весьма малый коэффициент гармоник, вполне приемлемых амплитудно-частотные и фазовые характеристики, а также высокую чувствительность. Однако из-за ряда трудностей технологического характера электростатические громкоговорители не получили широкого распространения. В настоящее время конструкторы вновь вернулись к пленочным громкоговорителям и на современной материальной базе им удалось создать излучатели, позволяющие при прослушивании высококачественной музыкальных программ в домашних условиях создать эмоциональную атмосферу, не уступающую, по мнению экспертов, атмосфере концертного зала.

Первый отечественный электростатический громкоговоритель был разработан в ИРПА им А.С. Попова в 1977 году. Речь идет о широкополосном электростатическом громкоговорители АСЭ-1 , предназначенный для работы с усилительно-коммутационными устройствами высшего класса.

В отличии от зарубежных широкополосных электростатических громкоговорителей, в которых используется диэлектрическая пленка с особо высокоомным, обычно графитовым, покрытием (100 мОм/см2), обеспечивающий постоянство заряда на мембране. В АСЭ-1 применена более легкая и эластичная (чем графитовая) металлизированная конденсаторная пленка из полиэтилентерефталата. Это позволило несколько улучшить акустические параметры громкоговорителя, но зато потребовало принятия специальных мер для обеспечения постоянства заряда на мембране. В АСЭ-1, кроме того, оригинальная эффективная частотно-разделительная цепь, функции индуктивности в которой выполняют обмотки и индуктивности рассеяния согласующих трансформаторов, а функции емкости – собственная емкость их обмоток и самих излучателей.