Наскільки важливим є опір імпедансу в аудіо-програмах?

Скільки значень відображених сигналів має значення в аудіо-програмах (скажімо, між підсилювачем і динаміком, або передпідсилювачем і підсилювачем)? Переважно щодо вірності, а не передачі електроенергії.

Які існують варіанти співвідношення імпедансу та їхніх плюсів / мінусів? Це може бути на вихідному терміналі, вхідному терміналі чи зміні кабелю?

audio

— Ерудитас
джерело

Відповіді залежать від того, ви інженер-електрик чи аудіофол. Якщо останнє, ми можемо довго розмовляти про кабелі, що не містять кисню, екстенсивні конденсатори та багато інших дорогих дурниць, які ви повинні дотримуватися, коли махаєте мертвою рибою над вашим підсилювачем під час повного місяця.

— Олін Летроп

Відповіді:

Імпедансна відповідність не використовується в сучасній аудіо електроніці.

Вихід мікрофона може становити близько 600 Ом, тоді як входи мікрофонного підсилювача становлять 1 кОм або більше.
Вихід лінії буде приблизно на зразок 100 Ом, тоді як лінійний вхід більше 10 кОм.
Підсилювач гучномовців буде менше 0,5 Ом, тоді як гучномовці більше схожі на 4 Ом.
Вихід на гітарі може становити 100 кОм, тоді як вхідний підсилювач гітари - не менше 1 МОм.

У всіх цих випадках опір навантаження значно перевищує вихідний; вони не збігаються. Ця конфігурація забезпечує максимальну вірність .

Узгодження імпедансу було використано в телефонних системах , які аудіо система еволюціонувала від, і (іноді?) , Використовуваних в лампових підсилювачів, але навіть в цьому випадку, це компроміс між максимальною потужністю і максимальною точністю .

Ефекти лінії електропередачі не застосовуються. З довжиною хвилі щонайменше 10 км (на 20 кГц), я думаю, що найбільший ефект, який ви коли-небудь побачили від відображення, - це фільтрування гребінцем (ВЧ відкат) з лініями довжиною кілька кілометрів? Але це абсолютно нереально.

Білл Вітлок :

Аудіокабелі НЕ лінії електропередачі. Маркетинговий ажіотаж на екзотичні кабелі часто посилається на класичну теорію лінії електропередачі і передбачає, що наносекунда відповідь якимось чином важлива. Справжня фізика нагадує нам, що аудіокабелі не починають проявляти ефектів лінії передачі в інженерному розумінні, поки вони не досягнуть приблизно 4000 футів фізичної довжини.

Теорема про максимальну потужність не застосовується, оскільки:

сигнали низького рівня переносяться напругою, а не потужністю
вихідні імпеданси підсилювача високого рівня можуть бути невеликими порівняно з динаміками, якими вони керують. Теорема про максимальну потужність призначена для відповідності навантажень джерелам, а не відповідності джерел до навантажень .

Корпорація Rane :

Імпеданс збігався з вакуумними трубами, Едселами та вуликами. Сучасні транзисторні та опорні підсилювачі не потребують відповідного опору. Якщо це зроблено, відповідність імпедансу знижує продуктивність звуку .

Чому відповідність опору імпедансу не потрібна (а насправді шкідлива) у програмах аудіопрограми, див. Вільям Б. Сноу "Імпеданс - збігається чи оптимум" [ написаний у 1957 році! ], Збільшення звуку: Антологія , під редакцією Девіда Л. Клеппера (Аудіоінженерне товариство, Нью-Йорк, 1978, с. G-9 - G-13), та RaneNote Unity Doin and Impedance Matching: Strange Bedfellows .

Брати Shure :

Чи важливо для аудіосхем відповідати імпедансу?

Більше не. На початку 20-го століття важливо було відповідати імпедансу. Компанія Bell Laboratories виявила, що для досягнення максимальної передачі електроенергії в міжміських телефонних схемах, імпеданси різних пристроїв повинні відповідати. Коефіцієнт опору зменшив кількість необхідних підсилювачів вакуумних труб, які були дорогими, об'ємними та виробляють тепло.

У 1948 році компанія Bell Laboratories винайшла транзистор - дешевий, невеликий ефективний підсилювач. Транзистор використовує максимальну передачу напруги ефективніше, ніж максимальну передачу потужності. Для максимальної передачі напруги пристрій призначення (називається "навантаження") повинен мати імпеданс щонайменше в десять разів більший від передавального пристрою (званий "джерелом"). Це відомо як МІСТО. З'єднання мостів - це найпоширеніша конфігурація ланцюга при підключенні аудіопристроїв. У сучасних аудіосхемах відповідні імпеданси можуть фактично погіршити продуктивність звуку.

Це поширене оману. HyperPhysics використовував для показу виходу підсилювача 8 Ом , але вони покращили сторінку . Electronics Design давно показав вихід 8-омного підсилювача , але вони остаточно виправили це після купу скарг у розділі коментарів:

Тому, якщо ви не є телефонною компанією з пробіжками в довжину милі, імпеданси джерела та навантаження не потрібно узгоджувати ... до 600 Ом або будь-якого іншого опору. --- Білл Вітлок, президент та головний інженер компанії Jensen Transformers, Inc. та AES Life Fellow.

— ендоліт
джерело

Вам не вистачає частини великої картини. Зіставлення опорів проводилося за старих часів, оскільки вантажі та водії реагували. У прикладі аудіо, як правило, трансформатори знаходилися на шляху сигналу, і якби ви не відповідали імпедансу, він просто не працював. Сьогодні ви можете уникнути невідповідного імпедансу, оскільки більшість сучасних електронних пристроїв мають резистивні входи та виходи, а не реактивні. Але для обладнання, де реактивні компоненти знаходяться на шляху сигналу, важливим врахуванням залишається відповідність імпедансу.

— Роберт Харві

@endolith: Все, що має трансформатор з обох сторін, вимагає відповідного опору. Зрозуміло, більшість сучасних електронних пристроїв мають резистивні входи та виходи, тому метою стають великі імпеданси на входах та низькі імпеданси на виходах. Однак це не завжди створює ідеальні умови; якщо ви будуєте мікрофонний вхід для змішувального столу, вам не потрібно вхідний імпеданс 10 мегаом, оскільки вхід, який чутливий, підніме всі види шуму. Натомість ви хочете чогось більшого в межах 10К Ом.

— Роберт Харві

@endolith: Я здивований, що я не бачив вихідного імпедансу лампових підсилювачів, згаданих як фактор "звуку трубки", і не бачив обговорення проектування підсилювачів з більш високим "ефективним" вихідним опором для імітації звуку трубки ампер. Не потрібно використовувати резистори, що витрачають потужність, щоб регулювати вихідний опір; Я думаю, що зворотній зв'язок, що враховує поточний стан, міг би стати досить хорошою роботою.

— supercat

Чи стосується

— чогось із

@Kaz: Так, але скрипка - це інструмент, а не оратор для ораторів. Мета дизайну приладів - видавати приємний звук із нічого. Мета дизайну корпусу динаміків - відтворити приємний звук, який був записаний спочатку, без будь-яких змін. (Якщо ви не проектуєте гітарні підсилювачі. Вони більше схожі на інструменти.)

— endolith

Збіг коефіцієнта опору насправді не стосується частоти звуку, і у ваших прикладах його не дуже бажано. Однак вам потрібно звернути увагу на вхідні та вихідні імпеданси.

Ви зазвичай збігаєте імпеданс з 2 причин:

Мінімізація віддзеркалень - Роздуми стають проблемою, коли довжина лінії передачі стає в тому ж порядку, що і довжина хвилі сигналу. Тут є різні правила. Деякі кажуть, що хвилюються, коли довжина дроту становить 1/4 довжини хвилі, інші - 1/6, 1/10 тощо. Це залежить від сигналу та реактивності лінії електропередачі. У цьому випадку це насправді не має значення, оскільки електрична довжина хвилі сигналу 20 Гц становить ~ 49 000 футів. Іншими словами, роздуми - це не проблема для програми, про яку ви питаєте.
Максимальна передача потужності - узгодження вихідного опору водія з вхідним опором навантаження дозволяє максимальну передачу потужності. Спочатку це звучить важливо для ведення динаміка, але є більш важливі міркування (див. Нижче).

Приклад підсилювача:

Завдяки сучасній конструкції підсилювачів (активна ступінь потужності, відсутність вихідного трансформатора) ваша реальна мета, серед іншого, є найвищим можливим коефіцієнтом затухання. Коли ви керуєте динаміком, сам динамік фактично генерує струм у міру його керування, це повинно мати сенс, враховуючи, що ви керуєте пристроями для переміщення котушки всередині магнітного поля. В ідеальному випадку це не має значення, оскільки конус / котушка негайно реагуватиме на вхідний сигнал. Насправді виникає затримка і прокручування конуса через механічну природу оратора. В результаті динамік виробляє струми, які направляються назад на підсилювач.

Якщо говорити простіше, більш застосовні терміни. Високий коефіцієнт демпфування дозволяє підсилювачу мати кращий контроль над конусом динаміка. Це особливо важливо поблизу резонансної точки оратора. Коефіцієнт демпфування (опір гучномовця) / (вихідний опір підсилювача) і деяка корекція опору проводу. Тож у цьому випадку ваша мета - це найменший можливий вихідний опір у підсилювачі.

Рівень лінії між пристроями (попередній підсилювач):

Знову не відповідає меті імпедансу. Як правило, ви хочете, щоб максимальний вихідний опір і найвищий вхідний опір були можливими. Це мінімізує подачу струму і, як результат, падіння напруги. Це найменша конфігурація спотворень і дозволяє максимальну передачу напруги.

— Позначити
джерело

"Відповідність вихідного опору драйвера до вхідного опору навантаження дозволяє максимум передачі потужності." Не зовсім. Відповідність навантаження до опору з нерухомим джерелом забезпечує максимальну передачу електроенергії, але якщо у вас є контроль над вихідним опором, ви хочете, щоб це було якомога менше, щоб збільшити потужність навантаження.

— ендоліт

Я не погоджуюсь, що значення вихідного опору нижче, не збільшує передачу електроенергії, якщо ви не можете знизити опір навантаження, щоб це відповідало, це просто означатиме, що вам знадобиться джерело резистор, який буде доданий до суміші, щоб відповідати опору навантаження. Припускаючи, що навантаження здебільшого є резистивною. Максимальна напруга на навантаженні та максимальна потужність - це дві різні речі.

— Марк

За цією логікою ви просто зробите все 0 Ом і отримаєте нескінченну потужність. :) Теорема про максимальну потужність застосовується лише тоді, коли фіксований опір джерела. У такому стані ви робите навантаження рівним джерелу, щоб отримати максимальну потужність від нього. en.wikipedia.org/wiki/Maximum_power_theorem Але якщо у вас фіксований навантаження (гучномовець) і ви можете змінити вихідний опір джерела, ви хочете зробити його якомога меншим. Джерело 0 Ом приводить всю подачу в навантаження 4 Ом, тоді як джерело 4 Ом на навантаження 4 Ом просто витратить половину наявної потужності.

— ендоліт

Мене цікавило одне, як змінюється вихідний опір гучномовців залежно від частоти, і як відслідковується імпеданс проти частоти з відкликом звук-вихід проти частоти (при рівномірній напрузі) і чи може використовувати підсилювач таких варіацій у спробі створити рівну частотну характеристику для динаміка в кімнаті. Будь-яка ідея, якщо це було вивчено?

— supercat

@supercat Добре, на імпеданс до рівня SPL - це складна функція, яка, безумовно, впливає на корпус динаміка, функції механіки драйвера та параметри ts серед іншого. Середній динамік "8 Ом" матиме перепади імпедансу від ~ 3ohm до 50 + Ом, проте він може досягти дуже близького до плоскої частоти відгуку. Як правило, ви не адаптуєте динамік до акустичного середовища, оскільки всі кімнати різні (особливо на низьких частотах). Корекція кімнати проводиться за допомогою EQ. Google Audyssey - найпопулярніша система автоматичної корекції кімнати.

— Марк

Навчальну статтю про акустичні кабелі написав Боб Піз з National Semiconductors у 1990 році під назвою "Що все це за сплайсифіковані речі?" . Читайте і насолоджуйтесь - тоді продовжуйте своє життя, безпечно ігноруючи продавців зміїної олії!

— uɐɪ
джерело

У цій статті я нічого не бачу про збіг імпедансу

— ендоліт

Стаття посилається на останню частину питання "... або модифікація кабелю". У ньому також розглядаються ефекти з'єднувачів, відбиття від розбіжності імпедансу точок і т.д.

— uɐɪ