Нелинейные искажения

Для того чтобы при работе диффузорного громкоговорителя не возникали нелинейные искажения, звуковое давление, создаваемое громкоговорителем, должно изменяться во времени по тому же закону, что и ток в звуковой катушке. Выполнению этого условия препятствует ряд причин, связанных с конструктивными особенностями диффузорного громкоговорителя. Одной из таких причин является непостоянство магнитной индукции в кольцевом зазоре магнитопровода. Зазор имеет конечную высоту, поэтому магнитное поле в зазоре не является однородным. Величина магнитной индукции максимальна в центре зазора и уменьшается у ее краев.

В результате при движении звуковой катушки нарушается прямая пропорциональность между электродинамической силой и величиной тока в звуковой катушке

(Р = В•l•I), так как коэффициент пропорциональности (В] не является постоянной величиной. Это приводит к возникновению нелинейных искажений. При воспроизведении синусоидальных сигналов вследствие неоднородности магнитного поля в зазоре возникает вторая гармоника. Искажения возрастают при увеличении амплитуды колебания, так как в этом случае катушка сильнее смещается к краям зазора. Особенно заметны нелинейные искажения, вызванные неоднородностью магнитного поля, при воспроизведении громкоговорителем сложного сигнала, состоящего из гармоник нижних и верхних частот. На нижних частотах подвижная система колеблется с большей амплитудой, чем на верхних частотах. Поэтому в те моменты времени, когда в соответствии с законом колебаний нижних частот звуковая катушка значительно смещается относительно центра зазора, величина средней магнитной индукции, действующей на звуковую катушку, уменьшается и колебание верхней частоты, воспроизводимое одновременно с низкочастотным сигналом, ослабляется. Когда же катушка пересекает центр зазора, средняя магнитная индукция возрастает и высокочастотное колебание усиливается. Таким образом, высокочастотное колебание модулируется с частотой низкочастотного сигнала. Возникающие искажения называются модуляционными. Они приводят к появлению на выходе громкоговорителя колебаний с частотой. Для уменьшения искажений высоту намотки звуковой катушки увеличивают в сравнении с высотой зазора магнитной цепи. Тогда величина средней индукции, действующей на катушку при ее колебаниях, изменяется в меньших пределах. Величина нелинейных искажений зависит от размещения катушки по высоте зазора. При отсутствии сигнала центр катушки должен совпадать с центром зазора магнитной цепи. Чтобы обеспечить правильное расположение звуковой катушки, в некоторых конструкциях громкоговорителей (например, головки 2А-12, 4А-32, 4А-44 и др.) подвижная система при сборке громкоговорителя подклеивается к диффузородержателю особой конструкции, а после этого собранный узел крепится к магнитной системе. Такая конструкция обеспечивает центрирование катушки по высоте зазора и не нуждается в дополнительной регулировке.

Кроме того, выбором формы керна добиваются симметрии убывания магнитного потока по краям зазора. Нелинейные искажения значительно снижаются.

Другой причиной нелинейных искажений, возникающих при работе громкоговорителей, является нелинейность подвеса подвижной системы. Это означает, что при увеличении смещения подвижной системы нарушается прямая пропорциональность между силой упругости, возникающей при деформации центрирующей шайбы и гофра, и смещением системы. Возрастание силы упругости приводит к искажению формы воспроизводимых колебаний. Появляется колебание третьей гармоники. Величина искажений зависит в основном от материала и формы гофра. Уменьшение искажения при использовании тангенциального гофра или гофра других, несимметричных форм достигается подбором материала для его изготовления.

Еще одной причиной искажений являются колебания диффузора под действием

продольной составляющей электродинамической силы. У основания диффузор посредством гофра крепится к диффузородержателю. В тот момент, когда сила изменяет свою полярность и действует на растяжение, образующая диффузора занимает нейтральное положение. Когда сила вновь действует на сжатие (по прошествии отрезка времени, равного периоду силы), образующая диффузора, двигаясь по инерции, прогибается в другую сторону. Следовательно, образующая диффузора совершает одно полное колебание за два периода силы. Отсюда следует вывод, что под действием продольной составляющей силы образующая диффузора совершает колебания, основная частота которых в два раза ниже частоты подводимых колебаний. Возникающие искажения называют параметрическими. Для уменьшения параметрических искажений выполняют диффузор с криволинейной образующей в виде отрезка дуги большого радиуса. В этом случае образующая диффузора может прогибаться только в одну сторону — в сторону уже имеющегося изгиба.