Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Громкоговоритель с присоединенным понижающим трансформатором для использования в системе постоянного напряжения

Акустические системы постоянного напряжения относятся к сетям громкоговорителей , подключенные к аудио усилителя с помощью ступенчатых и понижающих трансформаторов для упрощения импеданса расчетов и свести к минимуму потери мощности по сравнению с акустическими кабелями . Их более уместно называть системами распределения звука высокого напряжения . [1] Напряжение является постоянным только в том смысле, что при полной мощности напряжение в системе не зависит от количества подключенных динамиков (пока не превышается максимальная мощность усилителя). [2] Акустические системы постоянного напряжения также обычно называютАкустические системы на 25 , 70 , 70,7 или 100 вольт ; распределенные акустические системы ; или акустические системы с высоким сопротивлением . В Канаде и США их чаще всего называют 70-вольтовыми динамиками . В Европе наиболее распространена система на 100 В, где усилители и динамики обозначаются просто 100 В.

Операция [ править ]

Акустические системы постоянного напряжения аналогичны методам передачи электроэнергии, используемым электроэнергетическими компаниями для передачи электроэнергии на большие расстояния. Как правило, электроэнергетическая компания увеличивает напряжение передаваемой мощности, что, соответственно, снижает ток и , следовательно, снижает потери мощности во время передачи. В пункте назначения напряжение понижается. Точно так же в акустической системе с постоянным напряжением усилитель использует трансформатор для повышения напряжения аудиосигнала, чтобы уменьшить потери мощности по кабелю динамика, позволяя передавать больше мощности по проводу заданного диаметра. Каждый динамик в системе имеет понижающий трансформатор для понижения напряжения до приемлемого уровня.

Подключение громкоговорителя [ править ]

Понижающий трансформатор каждого громкоговорителя может быть рассчитан на один уровень мощности или может иметь несколько ответвлений, один из которых выбирается в соответствии с желаемым уровнем мощности, подаваемой на громкоговоритель. Трансформаторы с различными ответвлениями позволяют установщику регулировать уровень звукового давления вверх или вниз на отдельном громкоговорителе. Доступны специальные модели, в которых трансформатор находится внутри корпуса громкоговорителя . Первичная обмотка понижающего трансформатора громкоговорителя подключена параллельно к линии постоянного напряжения. [3]

Подключение усилителя [ править ]

Линии постоянного напряжения могут управляться обычным усилителем с внешним повышающим трансформатором, усилителем с внутренним повышающим трансформатором или усилителем высокого напряжения с бестрансформаторным выходом.

Внешний повышающий трансформатор [ править ]

Используется усилитель общего назначения с типичным выходом с низким сопротивлением. Его выход подключен к первичной обмотке внешнего повышающего трансформатора. Трансформаторы специального назначения могут адаптировать конструкцию системы к целевым уровням мощности проекта. Несколько усилителей можно объединить через трансформаторы, чтобы получить линии с более высоким напряжением и большей емкостью по току. Например, три 70-вольтовых усилителя были использованы для создания 210-вольтовой линии, подключив их к специальному внешнему выходному трансформатору, который имеет три первичных обмотки и одну вторичную. [4] [ неудачная проверка ]

Внутренний повышающий трансформатор [ править ]

Усилители со встроенными выходными трансформаторами на 70 В доступны с выходными соединениями с низким и высоким импедансом, последние обычно имеют маркировку «25 В» и «70 В». Это надежные, специально разработанные усилители с множеством конструктивных особенностей для конкретных приложений, таких как защита от перегрузки по току и агрессивная фильтрация верхних частот для защиты от обратного напряжения. Некоторые модели могут быть сконфигурированы так, что один канал управляет одним или двумя 8-омными динамиками с низким сопротивлением, а другой - цепочкой динамиков с постоянным напряжением. [3]

Бестрансформаторный высоковольтный [ править ]

С развитием силовых полупроводников стало возможным выводить высокое напряжение непосредственно с выходного каскада усилителя. Например, в 1967 году Crown International представила усилитель DC300, способный напрямую управлять линиями напряжением 70 В, а также традиционными нагрузками на громкоговорители, благодаря своей общей мощности [5] в 500 Вт. [6] В 1987 году Crown представила Macrotech 2400, способный напрямую управлять 100-вольтовыми линиями. [3] С тех пор дальнейшие разработки в технологии мощных усилителей расширили выбор. Многие производители выпускают усилители, способные напрямую подключаться к линии громкоговорителей с постоянным напряжением с высоким импедансом. Усилители звука высокого напряжения стали практически одночиповым решением. Например,LME49810 [7] от National Semiconductor (и аналогичные продукты LME49811 [8] и LME49830 [9] ) могут выводить сигналы от пика до пика 100 В, но имеют относительно низкий выходной ток, поэтому стандартная схема включает дискретный выходной каскад Дарлингтона или полевых транзисторов. .

Более высокие уровни мощности [ править ]

Высоковольтные системы постоянного напряжения могут быть спроектированы для использования линий напряжением 140, 200 и 210 вольт, в зависимости от выбранных трансформаторов и топологии подключения усилителя. Такие высоковольтные системы использовались в местах, где уже проложен провод малого диаметра, где используются протяженные провода, а также на особо громких объектах, таких как Daytona International Speedway [10] и Indianapolis Motor Speedway до его модернизации в 2003 году. . [11] По соображениям безопасности при таких высоких напряжениях в большинстве стран мира требуется установка линии громкоговорителей внутри кабелепровода .

Трансформаторы на 600 Вт широко доступны для подрядчиков, которым необходимы громкоговорители большой мощности в установках постоянного напряжения. [12] Доступны специальные трансформаторы, способные выдерживать 1250 ватт даже при частоте 50 Гц. [4] Одна из проблем, связанных с мощными силовыми трансформаторами, заключается в том, что на одной линии постоянного напряжения можно использовать меньшее количество трансформаторов. Рекомендуется кабель динамика большего диаметра. Трансформаторы большего размера, необходимые для работы с высокой мощностью, уменьшили высокочастотный отклик.

Альтернативы [ править ]

Традиционной альтернативой акустическим системам с постоянным напряжением являются акустические системы с низким сопротивлением (обычно называемые «8-омные акустические системы», несмотря на то, что их импеданс не может быть 8 Ом), в которых усилитель и динамик соединены напрямую. без использования трансформаторов. Недостатки систем с постоянным напряжением состоят в том, что акустические кабели должны быть короче или больше в диаметре и что требуется больше усилителей, если в разных местах желательны разные уровни прослушивания.

Другой альтернативой являются активные динамики с усилителем, встроенным в корпус динамика. Поскольку усилитель находится в том же месте, что и динамик, для динамика требуется только аудиосигнал линейного уровня в качестве входа. Сигналы линейного уровня обычно составляют около 1-2 вольт и могут передаваться по кабелю гораздо меньшего размера (обычно 20-26 AWG). Основным недостатком активных громкоговорителей является то, что для них требуется дополнительное питание переменного тока , тогда как для пассивных громкоговорителей такого требования нет.

Преимущества [ править ]

Основными преимуществами использования акустической системы с постоянным напряжением по сравнению с обычной акустической системой с низким сопротивлением являются:

  • Несколько громкоговорителей: многие громкоговорители могут управляться одним усилителем без сложных схем последовательного / параллельного подключения. [13]
  • Несколько уровней мощности: различные целевые уровни звукового давления могут быть достигнуты в разных зонах прослушивания при использовании одного усилителя. [13]
  • Менее дорогой: поскольку напряжение сигнала было повышено, а ток относительно низкий, можно использовать более легкий и менее дорогой кабель без дополнительных потерь мощности. Там, где для типичной акустической системы с сопротивлением 8 Ом может потребоваться кабель калибра 12 , для системы на 70 В можно использовать кабель 18 калибра или меньше. [13]
  • Расширение системы: систему на 70 В можно легко расширить.
  • Простая регулировка громкости: может быть установлен пассивный регулятор громкости, чтобы пользователь мог легко контролировать уровень звука в одном громкоговорителе или зоне с несколькими динамиками.

Недостатки [ править ]

  • Частотная характеристика : недорогие трансформаторы могут плохо воспроизводить низкие и высокие частоты. [13]
  • Искажения : трансформаторы с перегрузкой могут добавить к звуковому сигналу звенящие искажения. Недорогие трансформаторы склонны к искажениям на более высоких уровнях мощности, особенно в отношении низкочастотной характеристики. [13] Сигналы низкого уровня могут не привести в действие сердечник плохо спроектированного трансформатора, достаточный для предотвращения более высоких, чем обычно, гармонических искажений . [14]
  • Вариации: в трансформаторах с плохой конструкцией могут наблюдаться колебания от блока к блоку. [14]
  • Задержка : более удаленные громкоговорители на той же линии постоянного напряжения не могут быть задержаны, чтобы соответствовать скорости звука в воздухе, чтобы импульсы из ряда громкоговорителей приходили одновременно с точки зрения удаленного слушателя.
  • Вносимые потери : сами трансформаторы обычно снижают общую мощность, подаваемую на громкоговорители, требуя, чтобы усилитель был на 10-20% более мощным, чем общая мощность, которая предназначена для подачи на громкоговорители. Типичные измерения вносимых потерь трансформатора выполняются при частоте 1000 Гц для оптимизации технических характеристик трансформатора. [4] При использовании этого метода типичные вносимые потери составляют около 1 дБ, т.е. 20% потерь мощности. Большая часть мощности в аудиосистемах голосовых приложений ниже 400 Гц, а это означает, что вносимые потери на более низких частотах будут больше. Лучшие трансформаторы снижают средние частоты на 0,5 дБ (примерно 10% потери мощности) или меньше, в результате чего громкоговоритель мощностью 10 Вт потребляет от усилителя 11,1 Вт. [13]
  • Емкость : для достижения более высоких уровней мощности трансформаторы должны быть больше по размеру. Большие трансформаторы (более 200 Вт) начинают страдать от ослабления высоких частот из-за собственной емкости. [4]
  • Дороже: если используются громкоговорители большой мощности с акцентом на низкочастотную характеристику, требуемые трансформаторы будут намного больше, что значительно увеличит стоимость проекта. В некоторых областях строительные и электрические нормы требуют прокладки 70-вольтных кабелей внутри кабелепровода, что увеличивает стоимость проекта. [3]
  • Более чувствительный: поскольку системы постоянного напряжения работают при относительно высоком импедансе, они более чувствительны к небольшим токам утечки и частичным коротким замыканиям. Прокладка 70-вольтных линий громкоговорителей в трубопроводе, в котором собирается вода, может вызвать потрескивание в системе. [3]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Разматывающие трансформаторы распределения" . Технические примечания . Rane.com. Архивировано из оригинала на 2018-05-29 . Проверено 31 декабря 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  2. ^ "Системы распределения звука постоянного напряжения: 25, 70,7 и 100 вольт" . Технические примечания . Rane.com. Архивировано из оригинала на 2018-05-30 . Проверено 31 декабря 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  3. ^ a b c d e Инженерный персонал Crown (октябрь 2005 г.). Корона Аудио. Руководство по системам постоянного напряжения
  4. ^ a b c d Edcor Electronics. TEK-NOTES V1.0 1997-2004 [ постоянная мертвая ссылка ]
  5. ^ Руководство по DC300 , страница 1
  6. ^ "Живой звук: Исторические файлы: Усилитель Crown DC300 ведет твердотельную революцию" . Pro Sound Web. 2010-08-27 . Проверено 31 декабря 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  7. ^ "LME49810 - Драйвер усилителя мощности звука 200 В с зажимом Бейкера" . National.com. 2008-11-10. Архивировано из оригинала на 2012-01-08 . Проверено 31 декабря 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  8. ^ «LME49811 - Высококачественный входной каскад усилителя мощности на 200 В с отключением» . National.com. Архивировано из оригинала на 2012-01-26 . Проверено 31 декабря 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  9. ^ "LME49830 - Входной каскад усилителя мощности MOSFET с высокой точностью воспроизведения на 200 В с функцией отключения звука" . National.com. 2007-04-20. Архивировано из оригинала на 2008-12-16 . Проверено 31 декабря 2011 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  10. ^ Боген. Приложения. Правила мощности для выступающих на Daytona Speedway
  11. ^ «Подрядчик по звуку и видео. УСТАНОВКА: Автодром Индианаполиса, 18 февраля 2004 г., Робилард Невин» . Архивировано из оригинала на 2006-04-27 . Проверено 22 мая 2008 .
  12. ^ "Громкоговоритель Sx600 от Electro-Voice дебютирует в AES" . Гармония Центральная. 9 октября 2002 года в архив с оригинала на 27 ноября 2002 года . Проверено 28 мая 2013 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  13. ^ a b c d e е Джон Эргл , Крис Форман. JBL Audio Engineering для звукоусиления (2002) ISBN 0-634-04355-2 
  14. ^ a b «Трансформаторы Дженсена. FAQ » . Архивировано из оригинала на 2014-11-12 . Проверено 22 мая 2008 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Системы распределения звука постоянного напряжения