01 од 03
Решавање једног од највећих збуњујућих предмета у аудио електроници
Када сам учио основе звука, један од концепата који ми је најтеже схватио била је излазна импеданција. Инпутну импеданцију инстинктивно сам схватио, из примера говорника . На крају крајева, звучник звучника садржи кабл жице, и знао сам да се жица од жице отпорна на електрични ток. Али излазна импеданса? Зашто би појачало или преамп имао импеданцију на свом излазу, питао сам се? Зар не би желео да испоручи све могуће волтове и амп за све оно што вози?
У мојим часовима са читаоцима и ентузијастима током година, схватио сам да нисам био једини који није имао целу идеју излазне импедансе. Зато сам мислио да би било лепо направити прајмер на тему. У овом чланку ћу се бавити са три уобичајене и веома различите ситуације: преамп, ампс и појачало за слушалице.
Прво, укратко рецимо концепт импедансе . Отпор је степен у којем нешто ограничава проток ДЦ струје. Импеданса је у основи иста ствар, али са АЦ уместо ДЦ. Типично, импеданса компоненте ће се променити с обзиром да се фреквенција електричног сигнала мења. На пример, мали намотај жице има скоро нулу импеданцију на 1 Хз, али висока импеданса на 100 кХз. Кондензатор може имати скоро бесконачну импеданцију на 1 Хз, али готово без импедансе на 100 кХз.
Излазна импеданса је количина импедансе између излазних уређаја за предамп или појачала (обично транзистори, али можда и трансформатора или цеви) и стварних излазних прикључака компоненте. Ово укључује унутрашњу импеданцију самог уређаја.
Зашто вам је потребна излазна импеданса?
Па зашто би компонента имала излазну импеданцију? Већином је то заштитити од оштећења од кратких спојева.
Сваки излазни уређај је ограничен у количини струјног тока са којим се може руковати. Ако је излазак уређаја кратак, од њега се тражи да испоручи огромну количину струје. На пример, излазни сигнал од 2,83 В ће произвести струју од 0,35 А и 1 В снаге у типичан 8-охм звучник. Нема проблема тамо. Али ако је жица са импеданцијом од 0,01 ома повезана преко излазних прикључака појачала, исти исти излазни сигнал од 2,83 волта ће произвести струју од 282,7 ампера и 800 вати снаге. То је далеко, далеко више него што већина излазних уређаја може испоручити. Осим ако ампер има неку врсту заштите или уређаја, онда ће се излазни уређај прегријати и вероватно ће трајати трајна оштећења. И да, чак се могла упалити.
Са извесном количином импедансе уграђене у излаз, компонента очигледно има већу заштиту од кратких спојева, јер је излазна импеданција увек у кругу. Реците да имате појачавач за слушалице са излазном импедансом од 30 ома, покрените пар слушалица од 32 ома и кратко спојите кабл за слушалице случајним резањем помоћу пар маказа. Ви иде од укупне импеданције система од 62 ома до тоталне импедансе од можда 30,01 ома, што није тако велика ствар. Свакако много мање екстремно него што се креће од 8 охма до 0,01 ома.
Колико би требало бити излазна импеданса?
Веома опште правило у аудио-запису је да желите да излазна импеданција буде најмање 10 пута нижа од очекиване улазне импедансе коју ће се хранити. На тај начин, излазна импеданција нема значајан утицај на перформансе система. Ако је излазна импеданција много више од 10 пута од улазне импедансе коју ће се хранити, можете добити неколико различитих проблема.
Са било којом аудио електроником, превисока излазна импеданција може да створи ефекте филтрирања који узрокују чудне аномалије фреквенцијског одзива, а такође резултирају смањеном излазном снагом. Више о овим појавама, погледајте мој први и други чланак о томе како каблови звучника могу утицати на квалитет звука.
Са појачавачима постоји додатни проблем. Када појачало премјести конус звучника унапред или уназад, суспензија звучника извлачи конус назад у средишњи положај. Ова акција ствара напон који се онда баци на појачало. (Овај феномен је познат као "натраг ЕМФ" или обратна електромоторна сила.) Ако је излазна импеданција појачала довољно ниска, она ће ефикасно скратити тај повратни ЕМФ и дјеловати као кочница на конусу док се извлачи. Ако је излазна импеданција појачала превисока, неће бити у могућности зауставити конус, а конус ће наставити да се креће напред и назад док се не заустави трење. Ово ствара ефекат звоњења и бележи белешке након што је требало да се зауставе.
Ово можете видети у оцјенама фактора пригушења појачавача. Дампинг фактор је очекивана просечна улазна импеданција (8 ома) подељена са излазном импеданцијом ампера. Што је већи број, то је бољи фактор душења.
Излазна импеданса појачала
Пошто говоримо о амперима, почнимо са том примјером, који је приказан на горњој цртежи. Импеданса звучника је типично од 6 до 10 ома, али уобичајено је да звучници падну на импеданцију од 3 ома на одређеним фреквенцијама, па чак и на 2 ома у неким екстремним случајевима. Ако водите два звучника паралелно, пошто често постављају прилагођени монтери приликом креирања вишекорисничких аудио система , који смањују импеданцију на пола, што значи звучник који се испушта на 2 ома на, рецимо, 100 Хз сада се сипа на 1 ома на тој фреквенцији када је упарен са другим звучницима истог типа. То је екстремни случај, наравно, али дизајнери појачавача морају да објасне такве екстремне случајеве или би могли да се суоче са великом гомилом ампера који долазе у поправку.
Ако сматрамо минималну импеданцу звучника од 1 ома, то значи да ампер треба да има излазну импеданцу не више од 0,1 ома. Очигледно, нема места за додавање довољног отпора на излаз овог ампера да би излазним уређајима пружила праву заштиту.
Стога ће појачало морати да користи неку врсту заштите. То би могло бити нешто што ће пратити струјни излаз ампера и искључити излаз ако је тренутни извлачак превисок. Или би то могло бити једноставно као осигурач или прекидач на долазном АЦ линији напајања или шинама напајања. Они искључују напајање када је тренутни извлачење више него што ампер може руковати.
Успут, готово сви цевни појачавачи користе излазне трансформаторе, а излазни трансформатори су само намотаји жице омотане око металног оквира, имају значајну импеданцију сопствене, понекад чак и 0,5 ома или више. Заправо, да би се симулирао звук цевног ампера у његовим Сунфире чврстим (транзисторским) појачавачима, познати дизајнер Боб Царвер додао је прекидач "цуррент моде" који је поставио 1-охмски отпорник у серији са излазним уређајима. Наравно, ово је нарушило минимални однос излазне импеданције од 1 до 10 на очекивану улазну импеданцију о којој смо већ говорили и на тај начин имао значајан утицај на фреквентни одзив повезаног звучника, али то је оно што добијате са много ампера цеви и то је управо оно што Царвер жели да симулира.
02 од 03
Излазна импеданса уређаја преамп / извор уређаја
Са преампом или изворним уређајем (ЦД плејер, кутија за кабл, итд.), Како је приказано на горњој цртежи, то је друга ситуација. У овом случају вам није стало до струје или струје. Све што треба да пренесете аудио сигнал је напон. Стога, низводни уређај - појачало снаге, у случају преампа или преамп, у случају изворног уређаја - може имати високу улазну импеданцију. Свака струја која пролази кроз линију скоро је у потпуности блокирана том високом улазном импедансом, али напон се добија тек тако добро.
За већину потенциометара и претпојачала, уобичајена је улазна импеданса од 10 до 100 килохмова. Инжењери могу ићи виши, али могу на тај начин добити више буке. Успут, гитарски појачавачи обично имају улазне импеданце од 250 килохмс до 1 мегахм, с обзиром на то да електрични гитарски пријемници обично имају излазне импеданце од 3 до 10 килохмс.
Кратки спојеви могу бити уобичајени са линијским круговима, јер је тако лако случајно прорезати два гола проводника РЦА утикача на комад метала који их спречава. Према томе, излазне импеданце од 100 ома или више су уобичајене у претходним и изворним уређајима. Видио сам неколико егзотичних, хигх-енд компоненти са излазним импенданцијама нивоа на нивоу од 2 ома, али ови ће имати или веома тешке излазне транзисторе или заштитне кругове како би спречили оштећења од кратких. У неким случајевима, они могу имати кондензатор за спајање на излазу за блокирање ДЦ напона и спречавање излаза излазног уређаја.
Пхоно преампови су потпуно различити субјекти. Иако обично имају излазне импеданције сличне онима код ЦД плејера, њихова улазна импеданција се веома разликују од оних у претинацу линијске фазе. То је превише да уђемо овде. Можда ћу ископати тему у другом чланку.
03 од 03
Излазна импеданса на слушалици
Пораст популарности слушалица донио је прилично чудан, нестандардни системски импедансни распоред типичних појачала за слушалице у центру пажње. За разлику од конвенционалних ампера, појачавачи за слушалице долазе у широком спектру излазних импеданци. Стварно јефтини појачавачи за слушалице, попут оних уграђених у већину лаптоп рачунара, могу имати излазну импеданцију чак 75 или чак 100 ома, иако импеданција слушалица обично креће од око 16 до 70 ома.
Ријетко је потрошач да прекине и поново повеже звучнике када ради амп, а такођер се ретко за каблове звучника који се оштећују када ради амп. Али са слушалицама, ове ствари се догађају стално. Људи рутински повезују или искључују слушалице када се покреће слушалица. Каблови за слушалице су често оштећени - понекад стварају кратки спој - док су у употреби. Наравно, већина појачавача за слушалице су јефтини уређаји, што може учинити додавање пристојног заштитног склопа превисоке цијене. Дакле, већина произвођача има лакши излаз: подижу излазну импеданцију појачала додавањем отпорника (или повремено кондензатора).
Као што можете видети у мерењима за слушалице (идите на други графикон), импеданса високе импедансе може имати велики утицај на фреквентни одзив слушалица. Прво измерим фреквенцијски одзив слушалице са Мусицал Фиделити ампером за слушалице који има излазну импеданцију од 5 ома, а затим поново са додатним 70 ома резистенције, а креира укупну излазну импеданцу од 75 ома.
Утицај који ће импеданса високе излазне снаге имати у зависности од импедансе прикључених слушалица, а нарочито са промјеном импедансе слушалица на различитим фреквенцијама. Слушалице које имају велике импеданције - као што већина модела у ушима са балансираним арматурним драјверима - обично ће показати значајне промјене у фреквенцијском одзиву када мењате из ампера са ниском излазном импеданцијом на једну са високом импендансом излазне импедансе. Често, слушалице које имају равнотежу тонова природног звука када се користе са извором са ниском импедансом, имају башни, успорени звук равнотеже када се користе са извора високе импедансе.
На срећу, ниска излазна импеданса је доступна у многим врхунским појачавачима за слушалице (нарочито на чврстим моделима), па чак и на неке мале чипове за слушалице, уграђене у уређаје као што су иПхоне уређаји. Очигледно нема начина да се сигурно сазна да ли су слушалице звучане за употребу са импеданцама високе или ниске излазне снаге, али више волим да држим ниску излазну импеданцију из разлога наведених у овом чланку.
Ја више не бих волео да користим слушалице са огромним импеданцама које би изазвале промјене фреквенцијског одзива када се користе са амперима за слушалице који имају високу излазну импеданцију (попут оне у лаптопу на који уносим ово). Нажалост, ипак, ја углавном преферирам звук добро уравнотежене слушалице у ушима за оне који користе динамичке драјвере, тако да када користим ове слушалице са мојим лаптопом, обично повезујем ампер за екстерни амп или УСБ хеадпхоне амп / ДАЦ.
Знам да је ово дуготрајно објашњење, али излазна импеданција је сложена тема. Хвала што сте се носили са мном, и ако имате било каквих питања или ако сам нешто оставио, пошаљите ми е-маил и јавите ми.