En développant un cycle sur les critères de choix des enceintes, j'ai décidé de continuer l'histoire avec une histoire d'émetteurs. Chaque type sera consacré à un matériau distinct, dans ce post, je parlerai des haut-parleurs électrostatiques.
Les systèmes électrostatiques se distinguent par leur faible prévalence, leur coût élevé et leurs caractéristiques uniques. Ceux qui ont entendu l'acoustique électrostatique savent que la précision de la transmission du son dans de tels systèmes est nettement supérieure à celle de la plupart des autres types de haut-parleurs.
Apparue dans les années 20 du siècle dernier, la conception des électrostats a évolué et est actuellement considérée comme l'une des plus efficaces pour une transmission sonore précise (en particulier dans les moyennes et hautes fréquences).
Un principe simple - une technologie sophistiquée
Le principe physique sur lequel repose le fonctionnement des électrostats est assez simple. Les vibrations de fréquence sonore sont créées par une membrane conductrice ultramince (de 15 à 3 microns) (généralement à haute résistance), à laquelle une tension haute tension (jusqu'à plusieurs kV) est appliquée.
La membrane, en interaction avec le champ électrique des stators (qui reçoit un signal sonore haute tension avec une polarité différente pour chaque stator), émet des ondes sonores. Dans la plupart des cas, des tôles perforées métalliques (acier ou aluminium) ou des fils sont utilisés comme stators, la membrane est constituée de films synthétiques ultra-fins. Le principe nous permet de réduire la distorsion à des quantités infiniment petites et d'obtenir une réponse en fréquence presque parfaitement plate.
Malgré l'apparente simplicité, la mise en œuvre technologique des principes de l'acoustique électrostatique est difficile à prendre racine dans la production de masse. Les fabricants d'une telle acoustique (sans compter les écouteurs) peuvent littéralement être comptés sur les doigts de deux mains. Les raisons du faible intérêt des grands acteurs du marché audio pour les électrostats sont nombreuses, les principales sont les suivantes: une membrane coûteuse, des exigences d'assemblage élevées, la nécessité d'utiliser des amplificateurs avec un transformateur de sortie, ou l'utilisation d'un transformateur dans la conception des haut-parleurs. En conséquence de tout ce qui précède, le coût du haut-parleur devient digne d'être décrit dans les fables de Krylov.
Un gros problème pour les systèmes électrostatiques était la reproduction des basses. Étant donné que pour un son à part entière dans la gamme des basses fréquences et des basses moyennes, une énorme zone d'émetteur (plusieurs mètres carrés) est nécessaire. Pour résoudre ce problème sans augmenter la surface de la membrane, les électrostats sont équipés d'émetteurs électrodynamiques supplémentaires et, par conséquent, de croisements pour séparer les bandes.
Une brève histoire des électrostats du XIXe siècle à nos jours
La plupart des sources s'accordent à dire que le principe même de fonctionnement des émetteurs électrostatiques a presque le même âge que l'électroacoustique, en tant que domaine de connaissance physique, et est apparu à la fin du XIXe siècle. Pour la première fois, un tel appareil a été présenté à l'Exposition électrique de Paris en 1881.
Les tentatives de création d'un haut-parleur électrostatique ont commencé avant même la Grande Guerre (Première Guerre mondiale). Depuis les années 1920, il est connu d'utiliser des électrostats commerciaux à cycle unique (avec 1 stator) pour sonner des salles de concert, des salles de réunion, des lieux extérieurs pour des événements publics, ainsi que pour jouer de la musique dans des cinémas silencieux coûteux. De tels haut-parleurs ont été utilisés avec les premiers amplificateurs à lampes.
Les plus commercialement réussis (dans les années 20-30) ont été les premiers haut-parleurs électrostatiques push-pull créés par l'ingénieur allemand Hans Vogt.
Ces haut-parleurs ont été utilisés dans les salles de cinéma pour les films sonores jusqu'à la fin des années 30. Le principal problème des haut-parleurs de ce type à cette époque était leur faible capacité de survie, en raison de l'utilisation d'une feuille d'aluminium à faible résistance (ils ont également expérimenté avec une feuille d'or et un certain nombre d'autres conducteurs), qui avaient tendance à brûler lors de la panne. Le développement des ferromagnétiques (respectivement, des haut-parleurs électrodynamiques) et le manque de matériaux efficaces pour créer des membranes ont stoppé le développement des électrostats jusqu'aux années 50.
L'étape suivante dans le développement des électrostats a été l'apparition du lavsan, qui était le matériau le plus approprié pour la membrane. En 1953, Arthur Jansen a reçu un brevet pour un nouveau type d'émetteur électrostatique, et déjà en 1957 est apparu l'électrostat QUAD ESL57 à longue durée de vie, dont la libération a duré jusqu'en 1981. Les conceptions originales ont été proposées par Williamson et Reed.
La véritable percée pour l'acoustique électrostatique a été la start-up de Gale Martin Sanders et Ron Logan Sutherland, qui, en "tortillant" l'acoustique électrostatique de la conception originale dans le garage, l'a placée dans la lumière de Dieu et a montré les honnêtes gens au Chicago CES en 1982.
Le résultat a été impressionnant: l'invention est devenue la gagnante de l'exposition, et les partenaires de développement à ce jour gagnent de l'argent en produisant en masse des électrostats. Soit dit en passant, Martin Logan est à juste titre considéré comme l'un des meilleurs fabricants de ces enceintes.
Les avantages
L'un des principaux avantages des haut-parleurs électrostatiques est le niveau de distorsion extrêmement faible. Le THD n'est pas supérieur à 0,5%, l'IMD ne dépasse pas 1%, la distorsion de phase est pratiquement absente. Un autre avantage impressionnant est que la réponse en fréquence inégale des électrostats modernes se situe à ± 3 dB. Large plage de fréquences (moyenne de 100 Hz à 40 000 kHz). Les haut-parleurs avec une grande surface de membrane peuvent faire face avec succès aux graves et graves.
À l'exception de la sensibilité relativement faible et du seuil inférieur parfois limité de la gamme de fréquences en ce qui concerne la reproduction du son, les haut-parleurs électrostatiques n'ont pratiquement pas d'inconvénients et ne sont comparables, peut-être, qu'aux ionophones.
Idéal pour les électrostats modernes, les enceintes actives combinées (ES + basses dynamiques) du Martin Logan Renaissance ESL 15A ont les caractéristiques.
- Puissance minimale recommandée, W: 20
- Puissance maximale, W: 700
- Sensibilité: 92 dB
- Impédance: 4 ohms
- Gamme de réponse en fréquence: 22-21000 Hz (± 3 dB)
- Fréquence de coupure de coupure: 300 Hz
- THD: moins de 0,1%
- IMD: moins de 0,5%
Inconvénients
- Coût astronomique: la plupart des électrostats coûtent beaucoup d'argent. Il est à noter qu'il existe un fabricant russe et plusieurs fabricants chinois avec des systèmes relativement peu coûteux (moins de 60 000 roubles), mais leurs caractéristiques sont comparables à électrodynamiques et isodynamiques pour le même prix;
- Sensibilité relativement faible: dépasse rarement 85-87 dB, tous les modèles d'électrostats de pointe ne peuvent pas se vanter d'indicateurs supérieurs. 92 - 95 dB peut être considéré comme un plafond presque inaccessible;
- La nature dipolaire du son: limite la liberté de placement des enceintes, ne permet pas de placer le système le long du mur;
- Limiter les limites de volume maximum par l'espace entre la membrane et les stators;
- Exigeant une amplification, UMZCH avec un transformateur de sortie est requis ou un transformateur intégré prévu par la conception AC;
- Directivité du son relativement étroite;
- L'attraction de la poussière réduit l'esthétique de l'apparence;
- Les haut-parleurs non combinés avec des haut-parleurs basse fréquence de haut-parleurs électrostatiques se caractérisent par un manque dans le spectre des basses fréquences;
Les électrostats de bricolage ne sont pas un mythe, mais un fait
La simplicité du principe de fonctionnement des enceintes électrostatiques ouvre des opportunités de développement indépendant. Je doute que vous puissiez facilement collecter des électrostats par vous-même, atteignant le niveau des échantillons en série, mais les personnes dont les bras sortent de leur corps ne passent généralement pas de temps à chercher des moyens faciles.
D'une manière ou d'une autre, l'expérience de garage de Gale Martin Sanders et Ron Logan Sutherland montre la faisabilité d'un plan aussi audacieux. Qui sait, peut-être que dans 10 ans la console échangera les électrostats de l'un des lecteurs de ces lignes.
L'utilisateur de KRIdas donne des recommandations très précieuses sur la façon de créer indépendamment un haut-parleur électrostatique dans
une conférence xbit .
Quelques points importants sur lesquels KRIdas a écrit:
- Il est nécessaire d'utiliser un film d'une épaisseur ne dépassant pas 30 microns (il est préférable de tomber dans la plage de 3 à 15 microns)
- En tant que grilles perforées, des tôles d'acier ou d'aluminium avec un diamètre de trou de 3 mm et un pas de 4 mm peuvent être utilisées.
- les espaces entre la membrane et les stators doivent être d'environ 3 mm
Un peu de jeans
Notre catalogue contient plusieurs haut-parleurs électrostatiques. Nos experts ont essayé de choisir le meilleur de ce qui existe sur le marché de ces appareils sans compromis. La qualité satisfera même les audiophiles les plus exigeants. Je vous préviens - les prix ne se contentent pas de mordre, mais s'efforcent de ronger une main avec une carte de crédit.