На что влияет импеданс сабвуфера
Импеданс и его влияние в акустической системе
Сам столкнулся с этой темой давно, но разобраться решил, когда начал серьёзно заниматься акустическими измерениями. Немного покапал в инете, немного пообщался с друзьями и в конце концов нарисовалась данная статья, которая надеюсь поможет в нашем непростом деле.
Импеданс – это комплексное (полное) сопротивление двухполюсника для гармонического сигнала, которое имеет активную и реактивную составляющие. Обычно импеданс акустических систем равен 4, 6 или 8 Ом. Импедансом так же называется отношение комплексной амплитуды напряжения гармонического сигнала, прикладываемого к двухполюснику, к комплексной амплитуде тока, протекающего через двухполюсник.
Пример импеданса акустической системы:
В отличие от резистора, электрическое сопротивление которого характеризует соотношение напряжения к току на нём, попытка применения термина электрическое сопротивление к реактивным элементам (катушка индуктивности и конденсатор) приводит к тому, что сопротивление идеальной катушки индуктивности стремится к нулю, а сопротивление идеального конденсатора — к бесконечности.
Сопротивление правильно описывает свойства катушки и конденсатора только на постоянном токе. В случае же переменного тока свойства реактивных элементов существенно иные: напряжение на катушке индуктивности и ток через конденсатор не равны нулю. Такое поведение сопротивлением уже не описывается, поскольку сопротивление предполагает постоянное, не зависящее от времени соотношение тока и напряжения, то есть отсутствие фазовых сдвигов тока и напряжения.
Было бы удобно иметь некоторую характеристику и для реактивных элементов, которая бы при любых условиях связывала ток и напряжение на них подобно сопротивлению. Такую характеристику можно ввести, если рассмотреть свойства реактивных элементов при гармонических воздействиях на них. В этом случае ток и напряжение оказываются связаны некой стабильной константой (подобной в некотором смысле сопротивлению), которая и получила название электрический импеданс (или просто импеданс). При рассмотрении импеданса используется комплексное представление гармонических сигналов, поскольку именно оно позволяет одновременно учитывать и амплитудные, и фазовые характеристики сигналов и систем.
В целом величина полного электрического сопротивления (импеданса) акустической системы ни о чем, связанном с качеством звучания того или иного изделия, покупателю не скажет. Производителем указывается этот параметр лишь, чтобы сопротивление учитывали при подключении акустической системы к усилителю. Если значение сопротивления колонки ниже, чем рекомендуемое значение нагрузки усилителя, в звучании могут присутствовать искажения или сработает защита от короткого замыкания; если выше, то звук будет значительно тише, нежели с рекомендуемым сопротивлением.
Если представить акустическую систему, как четырёхполюсник к входным клеммам которого подключен генератор сигналов, то в зависимости от частоты подаваемого сигнала и состава вашего фильтра + излучатель, импеданс будет изменяться. Изменение носит нелинейный характер и может быть в одной области частот ёмкостным, а в другой – индуктивным. Чем сложнее выполнен фильтр в вашей акустической системе, тем больше изменений в импедансе.
Что такое импеданс колонок и как подобрать усилитель по этому параметру
Содержание
Содержание
Про импеданс обычно узнают при выборе усилителя для набора комнатной акустики или автомобильных колонок. Чем важен этот параметр, что от него зависит? Что лучше — высокий или низкий импеданс, отражается ли это на звуке, и что произойдет, если колонки с низким импедансом подключить к усилителю, рассчитанному на высокий? Обо всем этом ниже.
Что такое импеданс
Строго говоря, импеданс представляет собой полное электрическое сопротивление акустической системы. Она обычно состоит из динамиков и кроссоверов, у которых за счет электромагнитной катушки и небольшого набора радиодеталей есть определенное сопротивление постоянному току. Однако звук в проводах представляет собой ток переменный, соответственно, при разной частоте сигнала сопротивление будет разным. Чтобы избежать путаницы, импеданс акустики обычно измеряется на частоте 1000 Гц. Таким образом, термины «сопротивление» и «импеданс» тождественны.
В общем и целом, импеданс говорит о том, насколько сложно будет усилителю нагрузить динамик и какую нагрузку он предоставляет усилителю. При этом действует правило:
Чем меньше импеданс динамика/колонки, тем сложнее усилителю будет ее нагрузить.
То есть, динамик с сопротивлением 4 Ом усилителю будет сложнее раскачать, чем динамик с импедансом 8 Ом. Это следует из закона Ома: напряжение, деленное на сопротивление, дает силу тока. Т. е. сила тока обратно пропорциональна сопротивлению в цепи. Если последнее снижается, то либо току, либо напряжению нужно увеличиваться, чтобы сохранить тот же уровень громкости.
Импеданс можно измерить и в домашних условиях: понадобится аудиокарта, усилитель, динамик и соответствующий софт. В результате получится график, который, к удивлению экспериментатора, может быть далек от паспортных данных.
Обычно импеданс имеет большой горб в области баса из-за резонансов и плавно растет на высоких — из-за реактивного сопротивления магнитной катушки динамика. На пиках сопротивление может подскакивать намного выше заявленных характеристик, что нужно учитывать при конструировании концертных залов и студий. Однако это не является большой проблемой для домашней акустики, если не эксплуатировать ее на пределе возможностей.
Почему импеданс важен?
Согласованность усилителя и колонок по импедансу обеспечит безопасную и долговечную работу обоих приборов, избавит от проблем и искажений звука. В свою очередь, если подключить колонки с импедансом в пару Ом к усилителю, рассчитанному минимум на 8 Ом, и включить громкую музыку, тогда динамикам можно сказать до свидания.
Помимо этого, мощность усилителя на выходе напрямую зависит от импеданса акустики: чем выше импеданс, тем меньше мощность. Например, усилитель, выдающий по 50 Вт на канал с колонками на 4 Ом, обеспечит лишь по 25 Вт на колонку с импедансом 8 Ом. Грубо говоря, в первом случае будет громче. Часто в спецификациях усилителя указывается, какова будет его мощность в сочетании с акустикой, исходя из базовых значений импеданса.
Что лучше — высокий или низкий импеданс?
Ценители качественного звука обычно предпочитают колонки с более высоким импедансом. Эта традиция отчасти идет от наушников: там студийные и аудиофильские модели имеют импеданс в 300 и более Ом. Считается, что высокоомная нагрузка более благоприятна для усилителя, так он выдает меньше искажений.
В автозвуке и бытовой акустике, где мощность важнее нюансов звучания, чаще выбирают акустику с более низким импедансом. Но здесь стоит помнить, что чем ниже импеданс, тем большую роль в общем сопротивлении играют провода. Отчасти поэтому аудиофилы уделяют им так много внимания и предпочитают высокое сопротивление динамиков.
Тем не менее, в конечном счете, куда важнее оказывается качество изготовления прибора, а не его импеданс, а также правильное согласование усилителя и громкоговорителей.
Как подобрать усилитель по импедансу?
На самом деле с импедансом все просто. В большинстве случаев сопротивление и колонок, и усилителей находится в диапазоне 4-8 Ом, так что долго ломать голову с выбором не придется. Стандарты динамиков для автозвука — 2, 3 и 4 Ом. При выборе усилителя нужно, чтобы колонки подпадали под этот диапазон. При этом:
Нестандартные значения импеданса бывают, в основном, в экзотических аудиофильских системах. Бывают и многоканальные усилители, в которых сопротивление на канал можно переключать самостоятельно в определенном диапазоне. Яркий пример — гитарные усилители, которые имеют отдельные выходы для динамиков с разным сопротивлением.
Как подогнать импеданс под усилитель?
Есть простой хинт, позволяющий точно согласовать почти любые колонки с любым усилителем. Если импеданс колонок слишком высок, нужно подключить их к усилку параллельно, а если слишком низкий — последовательно:
Также можно использовать комбинации последовательного и параллельного подключения, если динамиков много. Есть и специальные приборы, которые упрощают коммутацию и предлагают гибкость в выборе нужного импеданса.
Некоторые также используют обычный резистор, чтобы подогнать импеданс под нужное значение. К примеру, если импеданс колонок всего 2 Ом, а усилитель рассчитан на 4-16 Ом, тогда резистор на пару Ом может решить дело для тех, кто знаком с радиотехникой и понимает, какой провод куда идет. В фирменных приборах с выбором импеданса внутри находится как раз пара резисторов, прикрепленных к радиаторам, чтобы не перегревались при нагрузке.
Мостовое подключение
Мост позволяет подключить мощные колонки или, чаще всего, сабвуфер к усилителю, поддерживающему соответствующую функцию (об этом должно быть написано в мануале). Суть его очень проста: к динамику подключается плюс от одного канала и минус от другого канала усилителя. Таким образом левый и правый каналы объединяются в один моноканал, мощность которого в 4 раза выше каждого по отдельности.
На что еще смотреть при выборе усилителя?
Помимо импеданса, нужно учесть мощность и чувствительность.
Мощность — это квадрат напряжения, поделенный на сопротивление, измеряется в ваттах. Обычно в спецификациях указывают номинальную и пиковую мощность, в этом случае нужно смотреть на номинальную: она показывает, грубо говоря, насколько громким будет усилитель при обычном режиме работы. К примеру, 200 Вт при 4 Ом. При согласовании мощности нужно быть внимательным:
Грубо говоря, если акустика имеет номинальную мощность 50 Вт, то номинальная мощность усилителя должна примерно ей соответствовать. Некий разброс при этом допустим и не критичен, если нет задачи слушать музыку подолгу на максимальной громкости.
Параметр чувствительности относится только к колонкам и определяет, как громко будет звучать колонка на расстоянии в 1 м, если подать на нее 1 Вт. Чувствительность измеряется в децибелах. Чем ниже чувствительность колонок/динамиков, тем тише они звучат, тем более мощный усилитель им нужен. Высокая чувствительность снижает требования к усилителю.
Заключение
Активная акустика со встроенным усилителем лидирует в сегменте бытовых колонок. Она избавляет от необходимости подбирать одно к другому и полностью исключает риск роковой ошибки. Поэтому об импедансе чаще всего задумываются любители автозвука, которым приходится выбирать динамики и усилитель по отдельности, либо аудиофилы, которые строят свою кастомную систему. В обоих случаях достаточно посмотреть, сколько мощности выдаст усилитель на импедансе выбранных колонок, и проверить по их номинальной мощности, не надорвутся ли динамики от такой нагрузки.
Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео
ЗВУКОМАНИЯ
Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео
Всё про сопротивление акустики — Ом, импеданс и прочее
Всё про сопротивление акустики — Ом, импеданс и прочее
Bowers & Wilkins DM305
Сопротивление акустики, а именно импеданса — это одна из любимых тем в непонимающих головах начинающих меломанов, кстати эту тему чайники на звуковых форумах любят использовать, чтобы запугивать бедных ничего не подозревающих новичков…
Но — это действительно очень просто.
Итак, давайте попробуем понять концепцию согласования импеданса / сопротивления в акустике и усилителях — в двух словах, насколько это возможно.
Что такое сопротивление акустики?
Сопротивление электрической цепи относится к тому, насколько трудно передать электрический сигнал через нее.
Чем больше сопротивление акустики, тем сложнее отправить сигнал.
Также почитайте эту статью —> Почему усилители имеют различные номинальные мощности при разном сопротивлении «Ом»?
а также —> Сколько мощности усилителя и мощности акустики мне надо
Какая разница между сопротивлением колонок и импедансом?
Простой ответ что такое сопротивление акустики (для простаков, которые не слишком заботятся о мельчайших деталях), заключается в том, что сопротивление и импеданс — это, по сути, одно и то же, то есть они оба являются мерой того, насколько трудно посылать электрический сигнал по цепи.
Сопротивление — это термин, используемый в цепи, в которой используется постоянный ток (DC). Полное сопротивление — это термин, используемый в цепи, в которой используется переменный ток (AC).
Синусоидальная волна
Усилитель посылает переменный ток на акустику — поэтому мы должны использовать термин импеданс при работе с колонками. Основное отличие состоит в том, что импеданс будет варьироваться в зависимости от частоты (именно поэтому вы можете видеть, что некоторые колонки указаны в диапазоне импеданса — поскольку импеданс будет меняться в зависимости от частоты аудиосигнала).
Сопротивление и импеданс измеряются в Омах — и могут быть записаны с помощью небольшого волнистого символа омега, как этот — Ω
А как насчет тока и напряжения?
Усилитель посылает аудиосигнал на колонки в виде электрического тока (переменного тока) — этот ток измеряется в амперах. Ток «проталкивается» на динамик напряжением.
Закон Ома гласит: ток = напряжение ÷ сопротивление
Поэтому, если сопротивление снижается, то должно увеличиваться либо напряжение, либо ток (обычно ток). В любом случае, это увеличивает нагрузку на источник питания усилителя.
Например, если вы отсоедините громкоговорители на 8 Ом от усилителя и подключите акустику на 4 Ом, то сопротивление уменьшится.
силовой кабель Фуракава + Ояде штекера
Меньшее сопротивление позволяет протекать большему току, и, следовательно, усилитель будет доставлять больше мощности к колонкам (току или напряжению) — что, возможно, не предназначено для этого.
Что именно импеданс сделал с моей акустикой?
Все колонки имеют импеданс. Это полное сопротивление зависит от размера и конструкции колонок, поэтому очень важно помнить, что акустика может иметь другое сопротивление, чем другая пара колонок.
Акустика предназначенная для использования в домашних условиях, обычно рассчитана на 4, 6 или 8 Ом, хотя более специализированные модели могут выходить за пределы этого диапазона.
Если вы покупаете новые колонки домашнего кинотеатра, то вы должны проверить их номинальное сопротивление.
Импеданс обычно указывается как номинальное значение. Это означает, что это среднее значение, и фактическое сопротивление со временем будет выше или ниже этого среднего значения.
Колонки с четырьмя омами имеют более низкое среднее сопротивление, чем колонки с сопротивлением 8 Ом, и поэтому потребляют больше тока.
Преимущество громкоговорителей на 4 Ом заключается в том, что увеличение тока означает, что их можно легко использовать на большей громкости.
Или, другими словами, для того, чтобы 4-омные колонки достигли того же уровня звукового давления (SPL), что и 8-омные колонки, требуется меньше напряжения. Это может быть хорошо, если у вас усилитель с недостаточной мощностью, но не так хорошо, если вы включите его слишком громко.
Ваш усилитель должен быть в состоянии справиться с этим низким сопротивлением.
Сопоставление импеданса акустики и усилителей
Как указывалось ранее, усилитель не имеет выходного сопротивления, Но акустика имеет сопротивление.
Следовательно, полное сопротивление усилителя, относится к оптимальному сопротивлению акустики, на которое он рассчитан.
Вы можете подключить акустику любого сопротивления к усилителю, и они будут работать.
Однако, если усилитель не предназначен для управления акустикой с более низким импедансом (например, 4 Ом), усилитель может перегреться, если вы увеличите громкость очень сильно. Это связано с тем, что он потребляет больше тока, чем предусмотрено источником питания.
В этот момент усилитель отключится, прежде чем он нанесет слишком большой ущерб.
Поэтому, если возможно, то вы должны попытаться согласовать импеданс ваших колонок с импедансом, на который рассчитан усилитель. Тогда у вас не должно быть никаких проблем.
Акустика Онкен
Совет. Вы там не очень-то балуйтесь с регулятором громкости!
В характеристике усилителя нужно обратить внимание на диапазон импеданса (если он есть).
Диапазон сопротивления акустики
Если он показывает 4-8 Ом, то это означает, что усилитель рассчитан на работу с акустикой 4, 6 или 8 Ом.
Если в характеристиках 6-8 Ом, то вы все равно можете подключить к нему 4-омные колонки, и он будет работать. Но если вам повернуть регулятор громкости слишком далеко, чтобы получить мощный звук в вашей комнате, то вы рискуете перегрузить источник питания, и усилитель отключится.
Проблема в том, что ваши колонки могут быть повреждены до того, как усилитель отключится.
Важно помнить, что если вы хотите громкоговорители с низким сопротивлением (4 Ом), то вам нужно убедиться, что ваш усилитель / ресивер сможет легко их раскачать и ими управлять.
Если для усилителя / ресивера не указан диапазон полного сопротивления, то вы можете получить хорошее представление из приведенной номинальной мощности.
акустика Panasonic SB PF 310 + ламповый усилитель
Если номинальная мощность рассчитана на импеданс 8 Ом — тогда вы должны быть уверены, что он будет работать с акустикой на 8 Ом.
Точно так же, если есть другое значение, указанное в 6 Ом, то он также должно нормально работать с акустикой на 6 Ом.
Акустика при другом сопротивлении
Если вы не уверены, может быть, стоит сначала перепроверить у продавца или производителя.
Суть в том, что большинство современных усилителей и ресиверов будут работать с акустикой 8 Ом и, 6 Ом без проблем. Усилитель также может успешно работать с громкоговорителями на 4 Ом, если вы не включите их слишком громко.
Если вы планируете использовать сопротивление акустики ниже 6 Ом, то вы можете проверить их еще раз.
Должен ли я изменить настройку импеданса в моём усилителе или AV-ресивере?
На большинстве современных AV-ресиверов в меню настройки есть настройка, позволяющая сообщать ресиверу импеданс подключенных к нему акустики. В некоторых случаях это может быть физический переключатель на задней панели устройства.
Quadral KX 120 II задняя панель
Если вы прочитаете руководство к АС, то вам будет предложено изменить настройку в зависимости от импеданса подключенных вами колонок. Таким образом, если у вас есть громкоговорители с номиналом 4 Ом, вы должны изменить настройку на 4 Ом.
Этот параметр иногда называют высоким и низким импедансом.
акустика-на динамиках 4А28 TQWT
Теория заключается в том, что это обеспечит правильную подачу на вашу акустику от усилителя. По умолчанию обычно устанавливается 8 Ом.
Теперь вы можете следовать этим рекомендациям, если хотите. Но в большинстве случаев вы должны оставить настройку сопротивления по умолчанию 8 Ом независимо от импеданса колонок, которые вы используете.
В реальных ситуациях, когда вы прослушиваете музыку или кино, то у вас будет достаточно, особенно, если вы используете активный сабвуфер и, следовательно, направляете низкие частоты в сторону от основных колонок.
Эта опция существует для того, чтобы производитель мог получить официальную оценку устройства для акустики с более низким импедансом. Таким образом, они могут поместить это в руководство и маркировать это на внешней стороне коробки.
Однако, если вы измените этот параметр, то это снизит производительность/качество звука вашего усилителя. Это снизит выходное напряжение и, следовательно, уменьшит ток, передаваемый на ваши колонки. Проще говоря, это уменьшит количество доступной мощности и с большей вероятностью отправит искаженные сигналы на вашу акустику. Эти обрезанные сигналы могут повредить вашим динамикам.
XRCD2 почитайте обязательно
Помните, что я сказал ранее. Заявленное сопротивление любого динамика является номинальным значением в среднем.
В любой момент времени фактическое сопротивление акустики будет выше и ниже его номинального сопротивления в зависимости от частоты, которую он получает.
Просто будьте осторожны с регулятором громкости на усилителе, и все будет в порядке.
ИТОГИ. Итак, как мы видим, после прохождения этого урока физики для чайников, как только мы посмотрим на детали согласования импеданса акустики и усилителя, мы увидим, что не так уж много и нужно знать — но это то, что нам нужно знать.
Ламповый предусилитель СССР Прибой 101
В наши дни большинство современных усилителей / ресиверов вполне могут управлять практически любыми колонками, поэтому в большинстве случаев вы можете полностью игнорировать эту проблему.
Тем не менее, если вы покупаете колонки с низким импедансом (4 или 2 Ом) — или специализированные модели с необычным импедансом — тогда вы можете еще раз проверить, что ваш усилитель справится с этим нормально. Однако даже в этом случае это может стать проблемой только в том случае, если вы собираетесь использовать усилитель на большой громкости в течение довольно длительного времени.