 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Главная электрическая характеристика динамического громкоговорителя «с водителем является его электрическим сопротивлением в зависимости от частоты . Это можно визуализировать, построив график , называемый кривой импеданса.
Объяснение [ править ]
Наиболее распространенный тип драйвера - электромеханический преобразователь, использующий звуковую катушку, жестко соединенную с диафрагмой (обычно конусом ). Другие типы имеют аналогичные, хотя и различающиеся в деталях, связи между их акустической средой и их электрическими свойствами.
Звуковая катушка в драйверах с подвижной катушкой подвешена в магнитном поле, создаваемом магнитной структурой громкоговорителя . Когда электрический ток течет через звуковую катушку (от электронного усилителя ), магнитное поле, создаваемое катушкой, реагирует на фиксированное поле магнита и перемещает звуковую катушку (и, следовательно, конус). Переменный ток будет двигать конус вперед и назад.
Резонанс [ править ]
Подвижная система динамика (включая диффузор, конусную подвеску, паук и звуковую катушку) имеет определенную массу и податливость . Это чаще всего сравнивают с простой массой, подвешенной на пружине, которая имеет определенную резонансную частоту, при которой система будет вибрировать наиболее свободно.
Эта частота известна как «резонанс в свободном пространстве» динамика и обозначается F s . На этой частоте, поскольку звуковая катушка вибрирует с максимальной амплитудой и скоростью от пика до пика , обратная ЭДС, генерируемая движением катушки в магнитном поле, также максимальна. Это приводит к тому, что эффективное электрическое сопротивление динамика становится максимальным при F s , что показано на графике как Z max . Для частот чуть ниже резонанса импеданс быстро растет по мере приближения частоты к F s и является индуктивным по своей природе.
В резонансе импеданс является чисто резистивным, а за его пределами - по мере падения импеданса - он ведет себя емкостным образом . Импеданс достигает минимального значения ( Z min ) на некоторой частоте, где поведение является достаточно (но не идеально) резистивным в некотором диапазоне. Номинальное или номинальное сопротивление динамика ( Z nom ) выводится из этого значения Z min (см. Ниже).
За пределами точки Z min импеданс снова в значительной степени индуктивный и продолжает постепенно расти. Частота F s, а также частоты выше и ниже нее, где импеданс составляет Z max / √ 2 , важны для определения параметров T / S громкоговорителя, которые можно использовать для разработки подходящего корпуса для драйвера, особенно для низкочастотных драйверов. Обратите внимание, что F s сам по себе является одним из параметров T / S громкоговорителя.
Импеданс нагрузки и усилители [ править ]
Изменение громкоговорителя импеданса является фактором в аудио конструкции усилителя. Помимо прочего, усилители, рассчитанные на такие вариации, более надежны. При подборе динамика к усилителю следует учитывать два основных фактора.
Минимальный импеданс [ править ]
Это минимальное значение зависимости импеданса от частоты, которое всегда выше, чем сопротивление звуковой катушки постоянному току, т. Е. Измеренное омметром . Минимальный импеданс важен, потому что чем ниже импеданс, тем выше должен быть ток при том же напряжении привода. Выходные устройства усилителя рассчитаны на определенный максимальный уровень тока, и при его превышении устройство (а) иногда более или менее быстро выходит из строя.
Номинальное сопротивление [ править ]
Из-за реактивного характера импеданса динамика на частотах звукового диапазона дать динамику одно значение для «рейтинга импеданса» в принципе невозможно, как можно предположить из приведенной выше кривой зависимости сопротивления от частоты. Номинальный импеданс громкоговорителя является удобным, одиночным справочным номером , который свободно описывает значение импеданса громкоговорителя в течение большей части звукового диапазона. Номинальный импеданс динамика определяется как:
На графике показана кривая импеданса одиночного динамика на открытом воздухе (без установки в корпусе любого типа). Домашняя акустическая система Hi-Fi обычно состоит из двух или более драйверов, электрической кроссоверной сети для разделения сигнала по частотным полосам и соответствующей маршрутизации их к драйверам, а также корпуса, в котором монтируются все эти компоненты. Кривая импеданса таких система может быть очень сложной, и простая формула, приведенная выше, не так легко применима.
Номинальный импеданс потребительских систем громкоговорителей может помочь в выборе правильного громкоговорителя для данного усилителя (или наоборот). Если домашний hi-fi усилитель рассчитан на нагрузку 8 Ом или больше , следует позаботиться о том , чтобы не использовались громкоговорители с более низким импедансом, чтобы усилитель не вырабатывал больше тока, чем он рассчитан. Использование системы громкоговорителей с сопротивлением 4 Ом на усилителе с сопротивлением 8 Ом или больше может привести к отказу усилителя.
Фазовый угол импеданса [ править ]
Изменение импеданса нагрузки в зависимости от частоты приводит к изменению соотношения фаз между напряжением и током усилителя.выходы. Для резистивной нагрузки обычно (но не всегда) напряжение на выходных устройствах усилителя является максимальным, когда ток нагрузки минимален (и напряжение минимально на нагрузке) и наоборот, и, как следствие, рассеиваемая мощность в этих устройствах. меньше всего. Но из-за сложной и изменчивой природы нагрузки драйвера / кроссовера и ее влияния на соотношение фаз между напряжением и током, ток не обязательно будет минимальным, когда напряжение на выходных устройствах будет максимальным - это приводит к увеличению рассеивание мощности в выходном каскаде усилителя, которое проявляется в виде нагрева выходных устройств. В громкоговорителях с подвижной катушкой фазовый угол изменяется больше всего около резонанса. Если этот момент не будет учтен при проектировании усилителя, усилитель может перегреться, что приведет к его отключению.или вызвать отказ устройств вывода. ВидетьКоэффициент мощности для более подробной информации.
Проблемы с демпфированием [ править ]
Громкоговоритель действует как генератор, когда катушка движется в магнитном поле. Когда катушка громкоговорителя перемещается в ответ на сигнал от усилителя, катушка генерирует отклик, который сопротивляется сигналу усилителя и действует как «тормоз», чтобы остановить движение катушки. Это так называемая обратная ЭДС . Эффект торможения имеет решающее значение для конструкции динамика, поскольку дизайнеры используют его, чтобы гарантировать, что динамик перестанет издавать звук быстро и что катушка будет в состоянии воспроизвести следующий звук. Электрический сигнал, генерируемый катушкой, возвращается по кабелю динамика к усилителю. Хорошо спроектированные усилители имеют низкий выходной импеданс, поэтому генерируемый сигнал мало влияет на усилитель.
Характерно, что твердотельные усилители имеют гораздо более низкий выходной импеданс, чем ламповые усилители. Настолько, что различия на практике между драйвером с номинальным импедансом 16 Ом и драйвером с номинальным импедансом 4 Ом не были достаточно важны для корректировки. Коэффициент демпфирования (отношение выходного сопротивления (усилитель) к входному сопротивлению (звуковая катушка драйвера)) в любом случае подходит для хорошо спроектированных усилителей.
Ламповые усилители имеют значительно более высокие выходные сопротивления, поэтому они обычно включают многоотводные выходные трансформаторы, чтобы лучше соответствовать импедансу драйвера. Драйверы на 16 Ом (или системы громкоговорителей) должны быть подключены к ответвлению 16 Ом, 8 Ом - к ответвлению 8 Ом и т. Д.
Это важно, поскольку соотношение между импедансом громкоговорителя и импедансом усилителя на определенной частоте обеспечивает демпфирование (т. Е. Поглощение энергии) для обратной ЭДС, генерируемой драйвером. На практике это важно для предотвращения звона или выступа, которые, по сути, представляют собой свободную вибрацию движущихся структур в драйвере, когда он возбуждается (то есть приводится в действие сигналом) на этой частоте. Это хорошо видно на графиках измерения водопада . Правильно отрегулированный коэффициент демпфирования может контролировать эту свободную вибрацию движущихся конструкций и улучшить звук водителя.
См. Также [ править ]
- Параметры Тиле / Смолла
Ссылки [ править ]
- ^ Davis & Jones, с.205.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Проектирование, создание и тестирование собственной акустической системы с помощью проектов Дэвида Б. Вимса (McGraw-Hill / TAB Electronics, ISBN 0-07-069429-X )
- Громкоговорители, динамические, магнитные конструкции и импеданс Стандарт EIA RS-299-A
Внешние ссылки [ править ]
- Статья о влиянии импеданса динамика на усилители
- Эссе о вариациях импеданса громкоговорителей
- Объяснение импеданса громкоговорителя
