Як колонки узгоджуються з аудіо підсилювачами? (уникаючи перевантаження)

Я знаю, що подібне запитання було задано, але я вважаю, що це не відповідає на моє запитання (і я не міг придумати кращий спосіб сформулювати це питання).

Мене трохи бентежить те, як саме підсилювач може перевантажувати динамік, і навпаки.

Багато динаміків гітарного підсилювача мають опір 8 Ом .

Якщо я правильно розумію, вихідний підсилювач (повинен) видає вихідний сигнал постійної напруги незалежно від того, яке навантаження на нього покладено . Якщо цей крок невірний, будь ласка, виправте мене.

Отже, якщо є сигнал фіксованої напруги (скажімо, + -15V, тобто 30В розмаху ) і якщо опір динаміків становить ~ 8Ω (я розумію, це буде змінюватися частотою, але скажімо, що він знаходиться навколо цієї цифри), то як це потужність варіюється в залежності від комбінів підсилювачів, хоча імпеданс приблизно однаковий? Хіба що напруга зростає при підвищеній комбінації підсилювача / колонок високої потужності.

Наприклад, комбінований 10 Вт із динаміком 8 Ом проти підсилювачем 100 Вт, підключеним до 4-х колонок, провідним для імпедансу 8 Ом (паралельно підключіть 2 серії пар динаміків 8 Ом), 100 Вт, очевидно, голосніше. Хіба що вихідні напруги підсилювача 100 Вт більше? Інакше як можна домогтися збільшення потужності, якщо ви тримаєте напругу та опір постійними?

Що буде, якби підключити 10Вт підсилювач безпосередньо до шафи з 4 динаміками? Чи перевантажив би це підсилювач? Або просто пограти тихіше? Теоретично, якщо напруга однакова, а імпеданс все ще 8 Ом, напруга повинна бути однаковою, тобто 10 Вт через динаміки з номіналом 100 Вт.

Якщо так, то чи правда це тоді: коли ми говоримо 10W 8ohm динамік, ми маємо на увазі його здатність обробляти максимальні пікові напруги (P = V ^ 2 / R, V = sqrt (PR)) ~ 9V . Тоді як для динаміка потужністю 100 Вт 8 Ом він здатний обробляти пікові напруги ~ 28 В ?

У якій ситуації ви можете нашкодити мовцю? Підключивши до нього занадто потужний підсилювач? Але хіба це не те, що рекомендують багато людей? (Вихід підсилювача принаймні в 2 рази від рейтингу динаміка). Якщо так, то вихід напруги підсилювача не фіксований? Це залежить від того, який динамік підключений до нього? (хоча імпеданс однаковий?)

У якій ситуації ви можете нашкодити підсилювачу? Підключивши до нього динамік занадто високої потужності? Тоді чому я бачу так багато людей, які публікують відео на youtube з 1 / 2W гітарним підсилювачем, підключеним до високої рейтингової потужності 4 колонок стека колонок або принаймні навіть 2 комбінації динаміків?

У вас багато запитань, але я думаю, що ви можете зрозуміти це краще за допомогою одного пояснення. Дивіться, що навколо цього предмету існує багато міфів. Але це також питання аналогової електроніки.

Динаміки - це навантаження Z у вашій схемі, яке може змінювати їхній імпеданс за частотою. Зауважте, що головна мета динаміка - підтримувати стабільний і майже постійний опір у частотному діапазоні, над яким він був побудований. Цей опір майже дорівнює опору котушки. Таким чином, коли ваш динамік працює в добре розробленій системі, навантаження на Z можна розглядати як майже чисте резистивне навантаження (у більшості випадків 8, 6 або 4 Ом).

Зважаючи на це, у нас повинні бути способи живлення динаміка, щоб він міг відтворювати звукові хвилі. Зверніть увагу, що магнітна частина динаміка безпосередньо пов'язана з струмом, який проходить через нього. Таким чином, ми можемо сказати, що динамік - це своєрідне резистивне навантаження, яке має справу з поточними варіаціями для отримання звуку (простий спосіб зрозуміти). Таким чином, ми можемо змінювати струм в резистивному навантаженні, коливаючи напругу на ньому.

Якщо ви підключите динамік або простий резистор до виходу підсилювача, а також підключите датчик осцилографа поперек навантаження, ви побачите зміни напруги так само, як ваша музика змінюється (звукові хвилі). Це не постійна напруга на виході. Інакше ви не можете видавати звукові хвилі, оскільки для створення магнітних змін та сил за формулою Лоренца вам потрібні зміни струму.

Крім того, потужність - це енергія, яка споживається вашою системою. Миттєва потужність обчислюється P = UI або P = ZI². Отже, чим більший струм, що проходить через ваш динамік, тим більше енергії він буде розсіюватися (а також більше енергоспоживання, оскільки частина його буде перетворена на звукові хвилі).

Крім того, ви повинні врахувати регулювання гучності. Наведені вами приклади можна застосувати, лише якщо ваші підсилювачі завжди працюють при повному підсиленні (0 дБ). Таким чином, більш потужний підсилювач повинен виробляти більш високі напруги на виході порівняно з менш потужним підсилювачем (обидва в 0 дБ). Оскільки миттєва потужність також обчислюється P = U² / Z, то ви не можете збільшувати потужність, коли напруга та опір однакові.

Під час підключення (підсилювач + динамік) вам слід подбати про деякі деталі:

• Вихідна потужність підсилювача: він підкаже, яку потужність він може доставити на ваш динамік із визначеним опором. Це максимальна потужність, яку він може виробляти. Зауважте, що якщо увімкнути його з 20% гучності, він не забезпечить повну потужність. Зауважте також, що навіть у 0dB, ймовірно, не буде вироблятися повна потужність весь час, оскільки музика змінює свої амплітудні хвилі, тому вам слід обчислити середню потужність за інтегралом всього сигналу.

• Мінімальний опір підсилювача:Це підкаже, який найменший опір, який ви можете підключити до його виходу. Не має значення, якщо ви підключите туди більш високі опори. Ви просто не зможете отримати занадто гучний звук у своїй акустичній системі. Взагалі кажучи, при підключенні колонок високого опору ви можете мати більш чистий звук (менше спотворень), але менший рівень гучності. З іншого боку, якщо ви хочете більш гучної системи, вам слід підключити найменший дозволений опір, але, ймовірно, буде більше спотворень. Зауважте, що те, що може завдати шкоди будь-якій частині вашої системи, - це надлишок тепла. А тепло виробляється ефектом Джоуля, який безпосередньо стосується живлення. Таким чином, також можна підключити менші опори, ніж дозволено, оскільки ви не збільшуєте гучність більше певної точки. Таким чином, навіть при менших опорах ви створюєте таку ж потужність, що і більший опір у повному обсязі. Ви можете бачити, що підключивши динамік 2Ohms до підсилювача мінімумом 4Ohms, але в дуже низькій гучності. Це спрацює і нічого не зашкодить.

• Імпеданс гучномовця: як вже було сказано, його номінальний опір, який виробник намагається досягти і підтримувати стабільний в частотному діапазоні, для якого динамік призначений для роботи.

• Потужність динаміка: це найвища потужність, на яку динамік побудований. Звичайно, завжди виникають запитання щодо способів використання людьми для вимірювання того, що насправді є помилковими уявленнями про такі терміни, як RMS POWER. Загальний спосіб зробити це - підключити динамік до якогось сигналу, який має AVERAGE потужність P, і побачити, чи може він терпіти це протягом тривалого періоду часу. Найбільше значення Р, яке ви можете досягти, це ваша номінальна середня потужність (знову ж таки, це простий спосіб пояснити).

Тож якщо ви підключаєте динамік до підсилювача, вам слід дивитися ці змінні, щоб побачити, чи завдасте вам нічого шкоди. Як правило, ви можете нашкодити динаміку, підключивши до нього занадто потужний підсилювач. Скажімо, у вас є динамік потужністю 300 Вт / 8 Ом і ви підключаєте підсилювач 800 Вт / 8 Ом. Як я вже говорив раніше, це також залежить від набору гучності. Всякий раз, коли ця система має низький рівень гучності, нічого не шкодить. Але коли ви досягнете певної точки гучності, що середня потужність на виході перевищить 300 Вт, ви, ймовірно, почнете шкодити своєму динаміку. Також люди іноді кажуть, що дуже потужний динамік може завдати шкоди не потужному підсилювачу. Або що не потужний підсилювач не може керувати потужним динаміком. Що відбувається, це те, що зараз ви можете мати підсилювач потужністю 20 Вт / 4 Ом із динаміком 800 Вт / 4 Ом. Зауважте, що ви можете їх підключити, і це буде працювати нормально. Це буде подібно до підключення до нього більш потужного підсилювача з низькою гучністю. Проблеми полягають у тому, що ви, мабуть, захочете досягти повної гучності, щоб мати звук. ЦЕ може завдати шкоди вашому підсилювачу, оскільки повний об'єм багато разів означає більше 0 дБ (плюс спотворення). Надлишок тепла в підсилювачі може пошкодити його вихід. Ще одна поширена проблема полягає в тому, що таке спотворення на повній гучності може пошкодити ваш динамік. Це відбувається тому, що оратор побудований для роботи в русі. Багато динаміків мають отвори для розсіювання тепла та отримання повітряного потоку для охолодження. Щоразу, коли відбувається спотворення, мобільна частина динаміка може ненадовго перестати рухатися. Він починає перегрівати котушку. ЦЕ може нашкодити вашому підсилювачу, оскільки повний об'єм багато разів означає більше 0 дБ (плюс спотворення). Надлишок тепла в підсилювачі може пошкодити його вихід. Ще одна поширена проблема полягає в тому, що таке спотворення на повній гучності може пошкодити ваш динамік. Це відбувається тому, що оратор побудований для роботи в русі. Багато динаміків мають отвори для розсіювання тепла та отримання повітряного потоку для охолодження. Щоразу, коли відбувається спотворення, мобільна частина динаміка може ненадовго перестати рухатися. Він починає перегрівати котушку. ЦЕ може завдати шкоди вашому підсилювачу, оскільки повний об'єм багато разів означає більше 0 дБ (плюс спотворення). Надлишок тепла в підсилювачі може пошкодити його вихід. Ще одна поширена проблема полягає в тому, що таке спотворення на повній гучності може пошкодити ваш динамік. Це відбувається тому, що оратор побудований для роботи в русі. Багато динаміків мають отвори для розсіювання тепла та отримання повітряного потоку для охолодження. Щоразу, коли відбувається спотворення, мобільна частина динаміка може ненадовго перестати рухатися. Він починає перегрівати котушку. Багато динаміків мають отвори для розсіювання тепла та отримання повітряного потоку для охолодження. Щоразу, коли відбувається спотворення, мобільна частина динаміка може ненадовго перестати рухатися. Він починає перегрівати котушку. Багато динаміків мають отвори для розсіювання тепла та отримання повітряного потоку для охолодження. Щоразу, коли відбувається спотворення, мобільна частина динаміка може ненадовго перестати рухатися. Він починає перегрівати котушку.

Коротше кажучи, будь-яка комбінація підсилювача та динаміка повинна бути можливою. Вам просто потрібно подбати про обсяг. Якщо ви не хочете будь-яких можливих проблем, знайдіть підсилювач, який є менш потужним, ніж ваш динамік з таким же імпедансом, і ніколи не перевищуйте щось на зразок 70% ~ 80% регулювання гучності. Якщо набір гучності набрав шкалу dB, спробуйте використовувати максимум 0dB.

Я сподіваюся, що це очистило ваші запитання. Вибачте за погану англійську.

Відповідні імпеданси можуть бути проблемою як для твердотільних, так і для трубних підсилювачів.

У випадку з підсилювачами трубки трубки не можуть безпосередньо приводити динаміки; вони повинні приводити динаміки через трансформатор, що відповідає імпедансу. Пошкодити трубки досить важко, але трансформатор або колонки можуть бути пошкоджені, якщо опір не буде відповідати. У підсилювачах трубки добре справляють великі напруги (100 вольт), але не дуже добре керують великими струмами. Отже, для того, щоб привести динаміки 8 Ом або 4 Ом, потрібен трансформатор, який перетворює вихід високої напруги труб у високий вихід струму для колонок. Основна сторона, з'єднана з трубами, має багато і багато витків дуже тонкого дроту. Вторинна сторона, підключена до колонок, має менше витків товстішого дроту. Трубки виступають як джерела струму. Якщо не підключено жоден динамік або динамік із занадто високим опором, трубки можуть представляти трансформатор дуже високими напругами, які можуть пошкодити ізоляцію на обмотках трансформатора. Якщо опір динаміка занадто низький, трубки можуть проштовхувати надлишки струму через обмотки, внаслідок чого вони нагріваються. Жодне з них не є ідеальним. Як правило, вторинний трансформатор матиме 2 або 3 крани для загального опору гучномовців, щоб зробити відповідність таким же простим, як вибір правильного опору на комутаторі.

У випадку з твердотільними підсилювачами у вас може виникнути аналогічна проблема з незавантаженим підсилювачем, що пошкоджує себе, генеруючи високі напруги всередині. Причина та ж: вихідні транзистори виконують роль джерел струму, і якщо опір занадто високий, це призведе до високих напруг. Сучасні підсилювачі, як правило, розроблені або для повного уникнення цієї проблеми, або мають внутрішні навантаження, які постійно з'єднані через вихідні клеми, щоб поставити верхню межу імпедансу, який бачить підсилювач.

Що стосується виходу потужності підсилювача, то більшість підсилювачів фактично мають три вихідні межі - напруга, струм та потужність. Якщо опір невеликий, ви досягаєте межі струму. Якщо опір занадто великий, ви потрапляєте на межу напруги. Якщо ви виберете лише імпеданс потрібного розміру, щоб одночасно потрапити на межі струму та напруги, ви, ймовірно, вдаритесь до межі потужності. Межа напруги визначається напругами живлення підсилювача. Межа струму визначається вихідними транзисторами. А межа потужності, як правило, є тепловою межею - якщо перевищувати її занадто довго, підсилювач буде перегріватися.

Можна нашкодити оратору кількома способами. Один віддає занадто багато сил через це. Інша - надлишкова потужність через неї на частотах поза його проектним діапазоном частот. наприклад, не кладіть баси через твітер. Інша - підрізання підсилювача. Коли досягаються межі напруги або струму підсилювача, він відсікає верхню частину форми хвилі, створюючи безліч високочастотних гармонік. Це може пошкодити динамік, сильно смикаючи конус динаміка навколо частот, на яких він не розроблений. Крім того, якщо відсікання не симетричне, конус може просуватися через динамік або виходити з нього. Якщо він вийде досить далеко, котушка залишить канавку в магніті динаміка, і вона може бути пошкоджена, якщо пропустити паз, коли повернеться назад.

Ви можете нашкодити підсилювачу, перевантажуючи його або перевантажуючи його, незважаючи на імпеданс. Немає жодних проблем із підключенням 4W-динаміка до підсилювача 1/2 Вт, якщо підсилювач відмінно спрацьовує опір динаміка. Це просто не буде дуже голосно.

Перш за все, опір динаміка досить рідко знаходиться де-небудь близько до плоскої. Крива опору зазвичай виглядає невиразно так:

Пік F _s , вільний повітряний резонанс говорить. Номінальний опір є першим мінімумом кривої опору вище резонансу. Опір постійного струму зазвичай буде трохи нижчим за це, але, як правило, не набагато нижче (наприклад, може бути близько 6 Ом для динаміка, що має імпеданс 8 Ом). На опір постійного струму також впливають і інші фактори - наприклад, динамік, призначений для управління більшою потужністю, як правило, матиме товщину точного калібру в голосовій котушці, що знизить опір постійного струму, але майже не впливає на опір на більш високих частотах .

Коли ви монтуєте цей драйвер у поле, ви зазвичай додаєте щонайменше один (а часто і пару) більше, менших піків на нижчих частотах, які відображають резонансну частоту кабінету та будь-які порти, які він може мати.

Я не впевнений, звідки у вас ідея, що напруга є постійною (або навіть близькою до неї). Як і будь-яка інша схема, P = I * E. Так, наприклад, один ват через 8-омний динамік становить 2,83 вольта (квадратний корінь 8, оскільки P = E ² / R). Можливо, ви замислюєтесь над тим, що більшість амперів буде оцінюватися як максимальний перепад напруги (але зазвичай це буде вище 16 вольт).

Що стосується того, що станеться, якщо ви підключите 10 Ватт-ампер до 4 динаміків (імовірно, послідовно-паралельно, щоб підтримувати той же імпеданс), як правило, ви отримаєте хоча б невелику ефективність, оскільки більшість динаміків принаймні дещо нелінійні. Наприклад, динамік може бути оцінено в 92 дБ SPL на один ват (за деяких стандартних умов тестування). Теоретично це означає, що він повинен виробляти 95 дБ SPL з 2 Вт входу, або 102 дБ SPL з 10 Вт входу. Насправді, три або десять більше ДБ вводу зазвичай не дають (цілком) трьох чи десяти більше ДБ виводу. Розділяючи потужність від підсилювача на чотири окремі динаміки замість одного, ви зведете до мінімуму цей ефект, тому ви отримаєте (трохи) більш акустичний вихід за заданий обсяг електричного виходу від підсилювача.

Наскільки занадто потужний підсилювач, що пошкоджує динамік: це залежить. Якщо ви повністю переможете оратора, так, це може статися. Наприклад, якщо ви підключили підсилювач потужністю 500 Вт до невеликого 3-дюймового динаміка і просто закрутили його до будь-якого місця, близького до максимальної потужності, динамік майже неминуче вийшов з ладу досить швидко. Залежно від дизайну, важко бути впевненим, що спочатку вийде з ладу - ви можете перегріти голосову котушку, і провід просто випарується, або ви можете створити сильніше магнітне поле, ніж призначено, і натиснути / потягнути динамік конуса далі, ніж було призначено, і руйнує об'ємне оточення (на мій досвід, помилка звукової котушки набагато частіше зустрічається).

Набагато частіше це руйнувати динамік, провівши підсилювач повз його номінальну потужність. Це особливо проблематично для біполярних підсилювачів, оскільки вони, як правило, мають досить жорсткі характеристики відсікання. Тут, однак, вас врятує той факт, що навмисне створення різних форм спотворень є досить поширеним явищем, тому, коли ви маєте справу саме з гітарним підсилювачем та динаміком, ви не так вже ймовірні, щоб знищити речі (дуже швидко все одно ). Зазвичай, як звичайний стерео, відсікання зазвичай збільшує високі частоти в сигналі дуже поспіхом - це, в свою чергу, призведе до набагато більшої потужності, що надходить на твіттер, ніж планувалося, що може дуже швидко знищити його .

Пошкодження підсилювача залежить. Короткий підсумок означає, що вихід з ладу в твердотільному підсилювачі зазвичай трапляється, якщо ви підключите занадто низький опір динаміка. Це спробує провести більше струму, ніж може підводити підсилювач, що призведе до перегріву та (якщо ви зайшли занадто далеко) плавлення вихідних транзисторів.

І навпаки, трубопровідні підсилювачі частіше пошкоджуються через підключення занадто високого опору колонок. Підсилювач призначений для того, щоб динамік завантажував вихід. Без достатнього навантаження з динаміка, підсилювач буде виробляти більш високу напругу, ніж було передбачено. Коли / якщо провід гучномовця розпущений, ви практично швидко отримуєте нескінченний опір. Залежно від дизайну, або захисний ланцюг запускається і вимикає підсилювач, інакше останній звук, який ви почуєте перед ремонтом підсилювача, - це гучний звук, як вигоряють вихідні трубки.

Характеристики для динаміків трохи поле мінного, але для підсилювачів вони простіші. Якщо підсилювач оцінюється в 10 Вт RMS, то це синусоїдальна потужність, він може доставити задане навантаження (зазвичай 2 Ом до 8 Ом) при певному рівні спотворень. Зазвичай спотворення відбувається через те, що підсилювач подає синусою на початку відсікання.

Таким чином, якщо у нього є внутрішні рейки потужності +/- 10 В, то вона майже зможе поставити 17,9 Vp-p з деякою кількістю невеликого затиску в навантаженні 8 Ом. Один і той же підсилювач може також мати змогу керувати навантаженням 4 Ом приблизно з однаковою амплітудою виходу, і в цьому випадку підсилювач може вказати, що це підсилювач потужністю 20 Вт.

Підсилювач, як правило, має дуже низький вихідний опір, і це, як правило, для транзисторних підсилювачів, що використовують негативний зворотний зв'язок - зворотний зв'язок має тенденцію до постійного виходу незалежно від навантаження. Однак з’явиться момент (якщо опір навантаження зменшиться), що підсилювач курить або запускається обмежувальний струм, щоб «врятувати» підсилювач від руйнування.

Для оратора він буде мати рейтинг, і, сподіваємось, цей рейтинг буде у тому ж вигляді одиниць, в якому вказаний підсилювач потужності, але це не повинно бути так, і ви повинні гарантувати, що ви порівнюєте яблука з яблуками. Рейтинг динаміка також буде включати частотну характеристику, за якою вона оцінюється, і це важливо відзначити, оскільки ви не можете натискати баси (за номінальною потужністю динаміка) у твіттер і очікувати, що він виживе, і ви не зможете перекачувати глибокі суб- бас в стандартний драйвер і очікуйте, що він виживе.

Тут є кілька справді хороших відповідей, тому для мене є лише трохи додати, тому що речі досить добре охоплені усіма іншими. Аудіосигнали твердотільного АБ класу AB досить гнучкі щодо опору оратора в межах струму і вольт, який уже охоплюється. Клас D - це інша історія, тому що зазвичай є фільтр низьких частот, який має частоту різання вище найвищої звукової частоти, що цікавить вас, і нижче частоти комутації. Приклад частоти різання 30 кГц і частоти комутації 150 кГц. Фільтр буде розроблений так, щоб він був гарним і рівним поперек звуковий діапазон. Якщо ви скажете, що запускають колонки 16 Ом, наприклад, 4 Ом підсилювач, фільтр може отримати пік, і це може звучати жахливо або навіть пошкодити речі, якщо фільтр знаходиться поза циклом зворотного зв'язку.Якщо ви займаєтесь класом D, не зациклюйтеся на ораторських опір, якщо ви дійсно не знаєте, чим займаєтесь.