Что означают омы на динамиках
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.
Акустические системы: читаем технические характеристики (часть 6)
Тем, кто видит характеристики акустических систем впервые и никогда раньше не сталкивался со всем этим набором информации, можно только посочувствовать. На первый взгляд, все сложно. Хотя с другой стороны, для того, чтобы разобраться, вполне достаточно знания школьного курса физики.
Наверное, все упростится, если прокомментировать по порядку реальный набор характеристик, который, кстати, я бы рекомендовал получать из фирменного документа под названием Info Sheet — Информационный лист. Такой PDF-файл можно скачать на сайте практически любого изготовителя акустики для практически любой его модели. Именно там, как правило, все описывается наиболее коротко и ясно.
Сопротивление или импеданс
Итак, по порядку. Сопротивление или импеданс. В одних случаях указывается одно, в других — другое, и в этом есть определенное лукавство. Да, если подсоединить омметр к клеммам акустического кабеля, мы получим требуемые 4, 6 или 8 Ом с точностью ±10%. Только вот беда, это измерение некорректно: мы используем постоянный ток, а нас интересует сопротивление переменному току в звуковом диапазоне частот. И заметим: голосовая катушка динамика по определению не может иметь линейное (не зависящее от частоты) электрическое сопротивление — ведь это индуктивность! А если учесть, что у динамика есть резонансные частоты, и в составе колонки таких динамиков несколько, плюс все это объединяет и вовсе нелинейная схема кроссовера, то измеренное нами сопротивление постоянному току становится просто ориентировочной цифрой.
График замера импеданса (сопротивления)
Корректным параметром становится импеданс, под которым, как правило, имеется в виду сопротивление переменному току — в нашем случае различное на разных частотах. Чаще всего, он представляется в виде графика такой зависимости. В серьезных моделях колонок такой график часто прилагается. Для колонок сопротивлением 8 Ом на определенных частотах импеданс может «проседать» втрое — скажем, до 2-3 Ом — и это способно стать серьезной проблемой для работы подключенного к колонке усилителя. Более-менее ровная кривая импеданса у многополосной системы — признак серьезного уровня разработки АС.
Диапазон воспроизводимых частот
Следующий параметр — диапазон воспроизводимых частот. Если в этом пункте указано что-то типа «35 Гц – 25 кГц» — и все, то в этом случае я рекомендую сразу воскликнуть что-то типа режиссерского «Не верю!». Поскольку перед нами — очередное лукавство, и у продавцов недорогих систем оно встречается довольно часто. Да, наша колонка может воспроизводить 35 герц. Но на этой частоте ее чувствительность (о которой, в данном случае, изготовитель скромно умолчал) может быть очень небольшой. В результате в этом месте (оно называется нижний предел) частотная характеристика может иметь «завал» — спад децибел на 20. А это, в свою очередь, означает, что на этой заветной низкой частоте, которая так важна для воспроизведения «панча», колонка звучит, по ощущениям, тише раза в 3-4. То есть, практически молчит. То же самое касается и верхней граничной частоты диапазона.
Пример измерения АЧХ акустики
Корректно диапазон частот, указанный в технических характеристиках, будет выглядеть только в сочетании с показателем неравномерности частотной характеристики в децибелах во всем этом диапазоне. И данные типа «диапазон частот 35 Гц – 25 кГц при неравномерности ±3 децибела» сразу же вызывают уважение и серьезное отношение к продукту. Оптимально, если в документации эти данные проиллюстрированы графиком АЧХ — амплитудно-частотной характеристики, где по горизонтальной оси отложена частота, а по вертикальной — звуковое давление.
Важным, хотя и не так часто встречающимся, является указание диапазона частот и его неравномерности при отклонении от оси на угол, как правило, 15-30 градусов. Этот параметр позволяет оценить, насколько широка направленность звучания колонок. От нее, в частности, зависит величина «пятна» объемного звучания — области, в которой слушатели получат качественный пространственный эффект. От этого, в свою очередь, зависит, сколько «посадочных мест» может располагаться в образованном новыми колонками зрительном зале в условиях конкретной комнаты, что особенно важно не только для классического стерео, но и при использования акустики в системах домашнего кинотеатра.
Чувствительность
В связи со всем вышесказанным, перейдем и к параметру «чувствительность». Она измеряется в децибелах. Этот показатель, в какой-то степени указывает на степень совершенства нашей колонки. Практически это — ее КПД, коэффициент полезного действия. Для современной акустики этот параметр находится в пределах около 83-95 децибел. Понятно, что высокие значения чувствительности, особенно для классической многополосной системы, достигаются путем множества серьезных и часто затратных технологических усовершенствований.
Схема измерения чувствительности колонок
Повышение чувствительности на 6 децибел приводит к ощущению, что при том же входном сигнале акустика звучит приблизительно вдвое громче! И кстати, для того чтобы поднять громкость на 3 децибела, диффузор динамика должен колебаться с приблизительно удвоенной амплитудой. Для маломощного усилителя, а это, в частности, большинство ламповых моделей, звук которых столь привлекателен, нужна акустика именно с высокой чувствительностью.
Максимальное звуковое давление
В технических параметрах пользовательской акустики (в отличие от профессиональных моделей) этот показатель указывается достаточно редко. Максимальное звуковое давление, естественно, также измеряется в децибелах и, очевидно, может быть косвенно вычислено из данных о чувствительности и максимальной мощности.
Сознательно не залезая в подробности и условия измерения этих параметров, скажем только, что для получения полной совокупности впечатлений от аудио, более-менее устоявшимся считается предел в 90 дБ — на этой громкости (фиксируемой, как правило, в метре от излучателя, в то время, как слушатели располагаются гораздо дальше), многие протоколы испытаний рекомендуют производить тестовое прослушивание. Для сравнения, комплекты дискотечной аппаратуры для залов работают на уровнях до 130 (топы) – 140 (субы) дБ. Это уровень, приближающийся к болевому порогу. Серьезная домашняя акустика, в среднем, выдает максимальные 100–110дБ, и, ради всего святого, пожалейте своих соседей!
Коэффициент нелинейных искажений
Это очень важная характеристика, которая, тем не менее, также нечасто фигурирует в параметрах колонок. Методики ее измерения бывают не совсем корректны. И все же, для качественных моделей она не превышает одного процента, для колонок хорошего уровня это треть процента (0,32% – 0,37%) практически во всем диапазоне частот, и лишь на низах этот параметр может перевалить за 1 процент. Если учесть, что именно на низких частотах наши уши не очень восприимчивы к искажениям, то такой «скачок» не критичен.
Еще одна особенность: КНИ резко возрастает при высокой громкости. Следует понимать, что в звуковом тракте «источник — межкомпонентный кабель — предварительный усилитель — межкомпонентный кабель — оконечный усилитель — акустический кабель — колонка», именно акустическая система является источником наиболее серьезных искажений, хотя подробнее об искажениях, наверное, стоило бы поговорить в связи с усилителями.
Мощность
И раз упомянуты усилители — самое время перейти к мощности. Это тема также «усилительная», но и в приложении к колонкам в ней немало интересного. В параметрах колонки, чаще всего, указывается рекомендованная мощность усилителя в виде двух чисел — минимального и максимального значения. Например, читаем, что для некоей напольной пассивной акустики, указывается минимальная мощность усилителя 20 Вт, максимальная — 200. Это значит, что при мощности усилителя ниже 20 Ватт колонка не сможет обеспечить приемлемый диапазон звукового давления (громкости), ограниченный ее чувствительностью. А при мощности выше 200 Ватт изготовитель, очевидно, не гарантирует сохранность колонки.
При превышении максимальной мощности (часто используется термин «пиковая» мощность или другое, на усмотрение изготовителя) происходит лавинообразное нарастание искажений, затем динамик может перейти в режим клиппирования — когда части подвижной системы ударяются в ограничивающие их смещение детали динамика. Это отмечается характерными щелчками. Появление таких щелчков — верный признак того, что динамику осталось работать совсем недолго. Не стоит доводить до этого.
Окно программы для разработки акустики VituixCAD
Как ни странно, очень важно при выборе колонок обратить внимание не только на цифры технических характеристик, но и на типы излучателей, их особенности и размеры. Особенно стоит оценить совокупный размер диффузоров низкочастотных драйверов. Наличие единственного прямонаправленного низкочастотного динамика с диффузором диаметром 5 дюймов очень плохо сочетается с заявленной нижней граничной частотой 30 Гц, особенно при неравномерности 3 децибела — а такие надписи доводилось видеть у недобросовестных изготовителей.
Все вышеупомянутые параметры акустики важны не только для понимания того, как она зазвучит, но и для того, чтобы правильно подобрать комплект «колонки-усилитель». Общие принципы достаточно просты. Максимальная мощность усилителя должно быть заведомо меньше, чем максимальная мощность акустики. А ее чувствительность, поведение импенданса, особенности схемы требуют серьезного анализа для понимания, какой усилитель станет оптимальным выбором. Но это — тема для другого рассказа.
Предыдущие материалы цикла «Акустические системы»:
Сопротивление акустики: имеет ли для усилителя значение 8-омная или 4-омная система к нему подключена?
Здравствуйте, вопрос у меня не то чтоб требующий немедленного решения, а скорее для расширения знания предмета.
Смотрел намедни на ютубе обзор Marantz KI Ruby и там Борзенков рекомендовал к нему Dynaudio Contour 30. Я не собираюсь покупать ни Marantz KI Ruby, ни контуры, а просто на этом примере хотел бы прояснить для себя ситуацию по предпочтительному сопротивлению при выборе акустики, может пригодится когда-нибудь.
Читая статьи тут на форуме сложилось мнение, что акустика Dynaudio туговата, и требует многого от усилителя, то есть низкоомная акустика с невысокой чувствительностью сильно нагружает усилитель. Вот интерес в том, как это выражается: греться он начинает сильно или прослужит меньше.
У меня акустика 4-8 Ом, вот начитавшись, что 4 сильнее нагружает усилитель и заинтересовался таким вопросом, так все же имеет смысл предпочесть акустику на 8 Ом чем на 4 Ом или же нет никакой разницы, в плане отражения этого на работоспособности усилителя и его долговечности? Вот на примере этого усилителя было бы интересно услышать мнение хорошо владеющих данным предметом, я хоть и человек уже не юный, но в этом пока еще начинающий.
Ответы
Г\На счет срабатывания защиты в усилителях. Особо надежды на нее нет, она может сработать, при перегрузки или перегреве выходных каскадов и сработать при КЗ в нагрузке, но срабатывание происходит с большой задержкой, уже после того, как произошел факт перегрузки усилительных каскадов, усилитель уходит в клиппинг и в АС выгорели пищалки. Рекомендация проста- надо пользоваться техникой осторожно и не доводить усилитель до срабатывания защиты. Тогда и проблем с АС никогда не возникнет.
Ддя усилителя важно, что бы нагрузочный импеданс был, как можно более
ровным, например, указано 4 Ом, но импеданс в рабочем диапазоне стабилен
и не повышается выще 8-12 Ом и не проваливается ниже 4 Ом,
А как это понять на практике? Измерительные приборы нужны? Без них наверное нет возможности.
Раньше надо было делать замеры, расчитывать по точкам и строить график, как на примере выше. Теперь это все автоматизировано и можно для многих АС найти готовые графики, зависимость импеданса от частоты.
Не считаю 4-омную акустику чем-то плохим, если усилитель рассчитан на неё. У меня тоже Кентоны 4-8 Ом, подключал их в том числе к ресиверу Пионер у которого рекомендуемое сопротивление колонок не ниже 6 Ом. И ничего, работал. Правда после просмотра фильма грелся ощутимо. Но во многих усилителях, а ресиверах тем более, имеется защита. В крайнем случае аппарат просто отключится. Но если на нём написано что от 4 Ом, то подключайте и не забивайте голову.
Низкая чувствительность ещё менее опасна. Ну будете в лучшем случае ручку громкости выкручивать на больший угол, а в худшем- усь просто не раскачает колонки- звук будет плоским, лишённым НЧ. Не потянул, стало быть.)
то есть когда усилитель расчитан на работу с акустикой и на 8 и на 4 ома то абсолютно без разницы вы имеете в виду? но я так понимаю что раз уж нагрузка сильнее то это неможет не сказаться на работоспособности усилителя, по аналогии с авто, машина едущая всегда порожняком прослужит дольше той что всегда едет груженной, или я ошибаюсь?
в применении к транзисторному усилителю примерно такая же штука. то он трудится во всю мощь а то вся мощь только когда барабаны стучат. и то только когда у хозяина гости. а вот с лампой наоборот. там продукты распада которые закокосвывают излучающие поверхности. и им встряска раз в месяц наоборот полезнее.
т.е. если усилитель на 4 ома то ему лучше 4 ома. а если он как новые аркамы в классе g то тем более цепи вольт добавки без работы останутся на нерасчетной нагрузке. а тут в путях аудиофила уже любой неравномерный износ «парных деталек» слышен. не комильфо. по любому.
Не так важно сопротивление, как его стабильность.
Я не нашел графика импеданса именно 30 контуров, если есть, давайте его сюда и обсудим.
У меня усилитель работает с акустикой, у которой импеданс опускается до 2,5 Ом и никаких проблем нет. Поэтому это больше от конкретного усилителя, его конструкции зависит. Усилителю с хорошим демпинг фактором комфортно будет работать к акустикой от 2 Ом.
тут знаете как, я понимаю что раз маранз ки руби поставили играть с 4омными динаудио контур 30 то видимо это не просто так, наверное это одно из лучших решений раз так решили поступить, вопрос у меня несколько в другой плоскости, если бы например эти контуры 30 были бы с сопротивлением и 4ом и 8 ом и их подключили бы к двум одинаковым усилителям, то например была бы разница в звучании, ведь колонки кроме сопротивления ни чем бы не отличались, или просто в одном случае громкость при одинаковом положении регулятлра была бы выше, а в другом ниже, ну и соответственно с какими колонками у усилителя более долгая жизнь, с 4 омными или с 8 омными, мне почему то кажется что с 8 омными ресурс должен быть выше, раз уж нагрузка меньше, или все это настолько малозначительно, что нестоит заморачиваться подобным вопросом?
Поведение импеданса может иметь важное значение для лампового усилителя, у которого ДФ всего несколько единиц. Вот в этом случае даже делают адаптацию фильтра для сглаживания импеданса.
Ух, как у них «красиво» график фазы извивается))))).
ну а почему этот вопрос я задаю на примере маранза ки руби, отвечу что есть у маранза еще один усилитель в классе д, но подешевле и рамером меньше, так вот про него пишут что он часто уходит в защиту если колонки к нему не грамотно подобранны, вот и подумалось может это характерная черта усилителей д класса? и к ним лучше подбирать акустику с которой им работать комфортнее?
Вы ошибаетесь. У меня усилитель класса D. Так он совсем холодный. Колонки 5 Ом.
На нагрузке в 2 Ома будут греться все усилители и большая часть будет уходить в защиту. Вне зависимости от класса усилителя.
5 Ом, которые я назвал, это номинальное сопротивление АС. А импеданс у них опускается и ниже 4 Ом. И при этом усилитель холодный даже на высокой мощности. Забыл добавить, демпфер фактор усилителя 500 🙂
Вот, например, выдержка из характеристик Hattor INT500W
Специально выделил падение на 20% мощности на 2 Ом. А у касса АБ был бы рост на 50-70 % ( в идеале 100 %).
Наверное, не совсем правильно выразился, поясню. Когда писал, что срабатывает защита, то имел в виду не внешнюю защиту, которая отключает усилитель, а внутреннюю защиту на уровне кристалла, которая ограничивает выходную мощность и не дает возможности произойти перегрев кристалла. Если бы этой защиты не было, то мощность бы удваивалось и тепло просто не успевало бы отводиться.
Я думаю, что вы ошибаетесь. Первое, усилитель класса D не теряет свою эффективность, как вы говорите, она у него на уровне 95%. Это усилители класса АВ наоборот повышают своё кпд с уменьшением сопротивления нагрузки.
Второе, в усилителе класса D нет микросхем на выходе. Там стоят, как правило, полевые транзисторы с низким сопротивлением, которые работают в режиме открыт/закрыт. Поэтому такой высокий кпд.
Третье, в вашем частном примере Hattor int 500w скорее всего ограничение в блоке питания. Он тоже не может выдавать ток бесконечно.
Не совсем корректно сравнивать усилитель с автомобилем, потому что в первом нет механических деталей, изнашивающихся от более высокой нагрузки. Разве что в лампах от чрезмерных токов может раньше эмиссия упасть. Даже если усилитель не рассчитан на 4 Ом (что уже редкость в коммерции), то можно спокойно подключать эти 4 Ома, только не наваливать громкость до конца.
Только авторизованные пользователи могут отвечать на вопросы, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.