Wysokowydajny subwoofer aktywny do domowego sprzętu Hi-Fi, część 1

W aktywnym subwooferze został zastosowany 12-calowy głośnik SB Acoustics SB34SWNRX-S75-6 346 mm oraz wbudowany moduł wzmacniacza klasy AB o mocy 200 W, który w tej konfiguracji może dostarczyć do 180 W ciągłej mocy wyjściowej.

Subwoofer został zaprojektowany z myślą o współpracy ze zwrotnicą aktywną oraz aktywnymi głośnikami monitorującymi opisanymi na łamach Silicon Chip (a także EdW z maja i czerwca 2025 roku). Jest to jednak konstrukcja wysokiej klasy o szerokim zakresie zastosowań, zapewniająca bas o dużej mocy oraz bardzo niskim poziomie zniekształceń w najniższych oktawach pasma.

Subwoofery mają za zadanie przenoszenie dużych ilości powietrza. Im głębiej schodzimy w niskie częstotliwości (basy), tym większe jest to dla nas wyzwanie. Aby uzyskać prawdziwie wysoką wierność, chcemy uzyskać punkt –3 dB znacznie poniżej 30 Hz i osiągnąć pełną moc wyjściową do 20 Hz.

Niestety, musimy również wziąć pod uwagę kwestie praktyczne, takie jak wymagana objętość fizyczna. Wymaga to od nas porzucenia egzotycznych rozwiązań, takich jak nieskończone przegrody czy obciążenie tuby.

Po sprawdzeniu kilku podobnych głośników, zdecydowałem się na SB Acoustics SB34SWNRX-S75-6. Zamontowany w 80-litrowej obudowie dostrojonej do 25 Hz, daje punkt –3 dB przy 25 Hz i w wolnej przestrzeni jest tylko o 8 dB niższy przy 20 Hz. Obudowa ta jest bardzo prosta jak na tak potężny głośnik i do pracy z tak niskimi częstotliwościami.

Możliwe byłoby zastosowanie znacznie większej obudowy i dostrojenie jej do niższej częstotliwości, jednak większe wymiary oraz problemy związane z projektowaniem tunelu bass-reflex czynią takie rozwiązanie mało praktycznym dla większości użytkowników.

Subwoofer opisany niżej jest konstrukcją dość zaawansowaną. Ze wzmacniaczem pracującym z pełną mocą, dostarczającym blisko 200 W, zastosowany głośnik działa całkowicie w swoim liniowym zakresie aż do 20 Hz. Zbudowałem wiele subwooferów, w tym także profesjonalne konstrukcje audio, i na ich tle opisywany w artykule model wypada bardzo korzystnie.

Przy takim poziomie mocy subwoofer wytworzy ponad 110 dB SPL (ciśnienia akustycznego) aż do 30 Hz i ponad 100 dB SPL przy 20 Hz. Wartości te dotyczą wolnej przestrzeni, w realnym świecie mamy podłogę i zwykle jedną lub dwie ściany, które zwiększają to ciśnienie nawet o 6 dB. Fakt, że znajdujemy się w pomieszczeniu o skończonej objętości oznacza, że subwoofer odznacza się płaską charakterystyką częstotliwościową do około 20 Hz.

Cewka drgająca tego głośnika ma średnicę 75 mm i długość 28,5 mm. Jest to więc cewka bardzo długa, wymagana do osiągnięcia wspomnianego liniowego wychylenia. Jedną z konsekwencji jest to, że znaczna część cewki głośnika znajduje się poza magnetyczną szczeliną powietrzną, która ma wysokość 6 mm. Ma to znaczący wpływ na wydajność, co jest ceną, jaką płacimy za osiągnięcie wysokiej mocy wyjściowej przy niskich częstotliwościach.

Głośnik może być sterowany z wyjścia subwoofera wzmacniacza kina domowego lub aktywnej zwrotnicy. Zalecam umieszczenie subwoofera niezbyt daleko od głównych głośników, ale w miejscu, które zaakceptują członkowie rodziny.

Jeśli koszty nie stanowią ograniczenia, dwa subwoofery są zawsze lepszym rozwiązaniem niż jeden. Każdy z nich można umieścić w pobliżu jednego z głośników głównych. W praktyce jednak mało prawdopodobne jest, aby pojedynczy aktywny subwoofer kiedykolwiek osiągnął granice swoich możliwości.

Istotną zaletą prezentowanego subwoofera jest to, że szerokość przenoszonego pasma nie zależy od mocy wyjściowej. Dzięki temu może on pracować przy bardzo wysokich poziomach sygnału aż do częstotliwości 20 Hz. Osiągnięcie takich parametrów wymaga wprawdzie znacznych nakładów, jednak w praktyce uzyskany efekt jest naprawdę imponujący.

Obudowa bass-reflex czy membrana bierna

Zdecydowałem się na zastosowanie w naszym subwooferze portu szczelinowego. Istnieją głośniki bierne (radiatory pasywne), które można sparować z subwooferem, ale są one dość drogie, a potrzebne są dwa! W moim rozwiązaniu tunel bass-reflex jest tak duży, jak tylko mogłem go zmieścić. Tunel ma rozszerzone zakończenia, aby zminimalizować turbulencje powietrza przy wysokich poziomach mocy.

Wykonany jest z ułożonych warstw MDF przyciętych tak, aby tworzyły zaokrąglenia na obu końcach, co daje tunel o wysokości 48...50 mm i szerokości 180 mm.

Konfiguracja otworu bass-reflex wraz ze wzmacniaczem i obudową, które zostały opisane niżej, przedstawiono na rysunku 1.

Rysunek 1. Widok subwoofera z góry w przekroju („rentgenowskim”) wraz ze zintegrowanym wzmacniaczem panelowym

Jeśli subwoofer nie będzie pracował przy bardzo wysokich poziomach sygnału ani reprodukował najniższych częstotliwości, wystarczający okaże się pojedynczy okrągły tunel o średnicy 10 cm i długości 41 cm. Jednak biorąc pod uwagę koszt całej konstrukcji, uważam, że w tym przypadku kompromisy w projekcie portu nie są uzasadnione.

Wzmacniacz

Zintegrowany wzmacniacz pobiera sygnał z wejścia liniowego RCA ze wzmacniacza zwrotnicy aktywnej i dostarcza moc około 180 W.

Wzmacniacz, którego użyłem to moduł Ultra-LD Mk.4 (sierpień-październik 2015, siliconchip.au/Series/289). A jeśli nie lubimy pracować z układami SMD, alternatywnie można użyć modułu Ultra-LD Mk. 3 200 W (lipiec-wrzesień 2011, siliconchip.au/Series/286). Oba sprawdzą się w tej roli doskonale.

Zaprojektowałem obudowę, która będzie pasować do każdego modułu wzmacniacza, ponieważ są one tego samego rozmiaru.

Obudowa

Obudowa jest wykonana z płyty MDF o grubości 18 mm. Aby zapewnić dodatkową wytrzymałość i zmniejszyć wibracje, przednia i tylna ścianka są dwuwarstwowe, a w środku obudowy znajduje się pełne usztywnienie. Obudowa ma 560 mm głębokości, 470 mm szerokości i 470 mm wysokości.

W naszym systemie głośnikowym aktywny subwoofer pracuje z częstotliwością podziału ustawioną na 80 Hz oraz bardzo stromym filtrem o nachyleniu 24 dB na oktawę. Dzięki temu odtwarzane są wyłącznie najniższe częstotliwości, których ludzkie ucho nie potrafi precyzyjnie zlokalizować w przestrzeni. W praktyce oznacza to, że nie da się „usłyszeć”, gdzie stoi subwoofer – chyba że w jego pobliżu coś zacznie rezonować lub grzechotać.

Jeśli używasz go z innym systemem kina domowego, spodziewam się, że podział częstotliwości znajdzie się w przedziale 80...150 Hz, i będzie w pełni akceptowalne.

Przyjęty rozmiar stanowi idealne rozwiązanie sprawiające, że subwoofer zmienia się z „ukrytego” w domu, w przedmiot, który trzeba jakoś pomieścić. Obudowa jest solidna i zapewnia zarówno niesamowitą precyzję, jak i „powalający” bas.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie

Kup teraz