2014-02-10T19:57

2014-02-10T19:57

Audiofiili tarkvara

PROLOOG V: Kõrvaklappide väljundtakistus on üks levinumaid põhjuseid, miks samad kõrvaklapid võivad olenevalt sellest, kuhu need on ühendatud, erinevalt kõlada. Tootjad määravad seda olulist parameetrit harva, kuid samal ajal võib see põhjustada olulisi helikvaliteedi erinevusi ja oluliselt mõjutada kõrvaklappide ühilduvust.

KOKKUVÕTE: Kõik, mida peate tõesti teadma, on see, et enamik kõrvaklappe töötab kõige paremini, kui seadme väljundtakistus on väiksem kui 1/8 kõrvaklappide takistusest. Nii et näiteks 32-oomise Grado puhul peaks väljundtakistus olema maksimaalselt 32/8 = 4 oomi. Etymotic HF5 on 16 oomi, seega peaks maksimaalne väljundtakistus olema 16/8 = 2 oomi. Kui soovite olla kindel, et allikas töötab kõigi kõrvaklappidega, veenduge, et selle väljundtakistus oleks alla 2 oomi.

MIKS ON VÄLJANDUSLIKKUS NII OLULINE? Vähemalt kolmel põhjusel:

• Mida suurem on väljundtakistus, seda suurem on pingelang väiksemate koormustakistuste korral. See langus võib olla piisavalt suur, et takistada madala takistusega kõrvaklappide "kiikumist" soovitud helitugevuse tasemele. Näiteks Behringer UCA202, mille väljundtakistus on 50 oomi. 16–32-oomiste kõrvaklappide kasutamisel kaotab see palju kvaliteedi.
• Kõrvaklappide takistus varieerub sõltuvalt sagedusest. Kui väljundtakistus on palju suurem kui null, tähendab see, et kõrvaklappide pingelangus muutub ka sagedusega. Mida suurem on väljundtakistus, seda suurem on sagedusreaktsiooni tasapinnalisus. Erinevad kõrvaklapid suhtlevad erinevate allikatega erinevalt (ja tavaliselt ettearvamatult). Mõnikord võivad need erinevused olla märkimisväärsed ja üsna kuuldavad.
• Kui väljundtakistus suureneb, väheneb summutustegur. Disaini käigus kõrvaklappide jaoks arvutatud bassi taset saab ebapiisava summutamise korral oluliselt vähendada. Madalad sagedused on rohkem sumisevad ja mitte nii selged (määrdunud). Mööduv reaktsioon halveneb ja bassi sügavus kannatab (madalatel sagedustel rullub rohkem). Mõnele inimesele, nagu neile, kellele meeldib "soe toruheli", võib see alasummutatud bass isegi meeldida. Kuid enamikul juhtudel annab see vähem ausa heli kui madala takistusega allika kasutamisel.

ÜHE KAheksanda Reegel: Kõigi ülaltoodud efektide minimeerimiseks on vaja ainult tagada, et väljundtakistus oleks vähemalt 8 korda madalam kui kõrvaklappide takistus. Veelgi lihtsam: jagage kõrvaklappide takistus 8-ga, et saada maksimaalne võimendi takistus, et vältida kuuldavaid moonutusi.

KAS VÄLJANDUSLIKU IMEDANTSI SUHTES ON MIDAGI STANDARD? Ainus selline standard, mida ma tean, on IEC 61938 (1996). See seab väljundtakistuse nõudeks 120 oomi. Põhjuseid, miks need nõuded on aegunud ega ole üldiselt hea mõte, on mitu. Stereophile'i artikkel standardväärtuse 120 oomi kohta ütleb sõna otseses mõttes järgmist:

"Kes selle kirjutas, elab selgelt unenägude maailmas"

Ma pean nõustuma. Võib-olla oli 120 oomi väärtus veel vastuvõetav (ja siis vaevalt) enne iPodi tulekut ja enne kaasaskantavate seadmete laialdast populaarsust, kuid mitte enam. Tänapäeval on enamik kõrvaklappe disainitud täiesti erinevalt.

PSEUDO STANDARDID: Enamiku professionaalsete seadistuste kõrvaklappide väljundid on 20 kuni 50 oomi takistusega. Ma ei tea ühtegi, mis sobiks 120 oomiga nagu IEC standard. Tarbijaklassi seadmete puhul on väljundtakistus tavaliselt vahemikus 0–20 oomi. Kui mõned torud ja muud esoteerilised konstruktsioonid välja arvata, on enamiku tipptasemel audiofiilsete seadmete takistused alla 2 oomi.

iPODI MÕJU: Alates 120-oomise standardi avaldamisest 1996. aastal, alates odavatest kassettmängijatest kuni kaasaskantavate CD-mängijateni, oleme lõpuks liikunud iPodi hullusega. Apple aitas teha kvaliteetset kaasaskantavat ja nüüd on meil vähemalt pool. miljard digipleierit, telefone arvestamata Peaaegu kõik kaasaskantavad muusika-/meediumipleierid saavad toite üksikutest taaslaetavatest liitiumioonakudest. Need akud toodavad pinget veidi üle 3 volti, mis tavaliselt tekitab kõrvaklappide väljundis umbes 1 volti (RMS) vähem.) Kui paned 120-oomise väljundtakistuse ja kasutad tavalisi kaasaskantavaid kõrvaklappe (mis jäävad vahemikku 16-32 oomi), siis suure tõenäosusega taasesituse helitugevusest ei piisa.Lisaks hajub suurem osa aku energiast. soojusena 120-oomise takisti juures.Ainult väike osa võimsusest läheb kõrvaklappidele.See on tõsine probleem kaasaskantavate seadmete puhul, kus on väga oluline pikendada aku eluiga. Tõhusam oleks kogu võimsus kõrvaklappidele panna.

KÕRVAKLAPIDE DISAIN: Millise väljundtakistuse jaoks disainivad tootjad oma kõrvaklappe? 2009. aasta seisuga on müüdud üle 220 miljoni iPodi. iPodid ja sarnased kaasaskantavad mängijad on kõrvaklappide turul nagu 800-naelased gorillad. Seega pole üllatav, et enamik disainereid on hakanud kõrvaklappe kujundama nii, et need ühilduvad hästi iPod. See tähendab, et need on loodud töötama väljundtakistusega alla 10 oomi. Ja peaaegu kõik tipptasemel täissuuruses kõrvaklapid on mõeldud allikatele, mis järgivad 1/8 reeglit või mille takistus on nullilähedane .Ma pole kunagi näinud koduseks kasutamiseks mõeldud audiofiilist kõrvaklappe, mis on disainitud iidse 120 oomi standardi järgi.

PARIMAD KÕRVAKLAPID PARIMATE ALLIKATE JAOKS: Kui vaatate kiiresti üle kõige tipptasemel kõrvaklappide võimendid ja DAC-id, näete, et peaaegu kõigil neil on väga madal väljundtakistus. Näiteks Grace Designs, Benchmark Media, HeadAmp, HeadRoom, Violectric, Loomulikult toimivad enamik tipptasemel kõrvaklappe kõige paremini, kui need on ühendatud sama klassi seadmetega. Mõned kõige paremini vastu võetud kõrvaklapid on oma olemuselt madala takistusega, sealhulgas erinevad mudelid Denon, AKG, Etymotic, Ultimate Ears, Westone, HiFiMAN ja Audeze. Minu teada olid need kõik mõeldud kasutamiseks madala (ideaaljuhul null) takistusega allikaga ja Sennheiseri esindaja ütles mulle, et nad disainivad oma audiofiilsed ja kaasaskantavad kõrvaklapid nulltakistusega allikate jaoks.

AFC KÜSIMUS: Kui väljundtakistus on suurem kui 1/8 kõrvaklappide takistusest, on sagedusreaktsioon tasane. Mõnede kõrvaklappide, eriti armatuur (tasakaalustatud armatuur) või mitme draiveriga kõrvaklappide puhul võivad need erinevused olla tohutud. Siit saate teada, kuidas 43-oomine väljundtakistus mõjutab Ultimate Ears SuperFi 5 sagedusreaktsiooni – käegakatsutav 12 dB tasane:

VÄLJANDUSLIKKUS 10 oomi: Mõned võivad ülaltoodud näidet vaadates arvata, et selline oluline erinevus ilmneb ainult 43 oomi juures. Kuid paljude allikate takistus on umbes 10 oomi. Siin on samad 10 oomi allikaga kõrvaklapid – ikka kuulda 6 dB ebatasasust. Sellise kõvera tulemuseks on nõrgad bassid, väljendunud keskvahemiku rõhuasetused, summutatud kõrged helid ja järsu 10 kHz languse tõttu ebaselge faasireaktsioon, mis võib mõjutada stereopilti.

TÄISSUURUSES SENNHEISER: Siin on täissuuruses, suurema takistusega Sennheiser HD590 sama 10-oomise allikaga. Nüüd on pulsatsioon üle 20 Hz vaid veidi üle 1 dB. Kuigi 1 dB pole nii palju, on ebatasasused "ümisevate" põhjade piirkonnas, kus igasugune aktsent on väga ebasoovitav:

KUIDAS SUMMUTUS TÖÖTAB: mis tahes kõlaripea, olgu need siis kõrvaklapid või kõlarid, liigub muusika mängides edasi-tagasi. Seega tekitavad nad helivibratsiooni, esindades liikuvat massi. Füüsikaseadused väidavad, et liikuv objekt kipub liikuma (st tal on inerts). Samuti aitab summutamine vältida soovimatuid liigutusi. Liiga detailidesse laskumata jätkab alasummutatud kõlar liikumist siis, kui see oleks pidanud peatuma. Kui kõlar on üle summutatud (seda juhtub harva), on selle võime liikuda vastavalt rakendatavale signaalile piiratud – kujutage ette, et kõlar üritab töötada vahtrasiirupisse uputatuna. Kõlari summutamiseks on kaks võimalust – mehaaniline ja elektriline.

HÜPPEVAD AUTOD: Mehaaniline summutus on sarnane auto amortisaatoritele. Need toovad sisse vastupanu, sest kui autot kõigutada, siis see pikalt üles-alla ei kõigu. Kuid amortisatsioon lisab ka jäikust, sest see ei lase vedrustusel oma asendit täielikult teepinnaga kooskõlas muuta. Seetõttu tuleb siin leida kompromiss: pehmed amortisaatorid muudavad sõidu pehmemaks, kuid toovad kaasa kõikumise, kõvad aga muudavad sõidu mugavamaks, kuid takistavad õõtsumist. Mehaaniline summutus on alati kompromiss.

TÄIUSLIK ELEKTRILINE: Soovimatu difuusori liikumise kontrollimiseks on parem viis, seda nimetatakse elektriline summutus. Mähis ja magnet interakteeruvad dünaamikas koos võimendiga hajuti liikumise kontrollimiseks. Seda tüüpi summutusel on vähem kõrvalmõjusid ja see võimaldab disaineritel luua vähemate moonutuste ja parema heliga kõrvaklappe. Nagu auto vedrustus, mis suudab teega täpsemalt kohaneda, suudavad optimaalselt summutatud kõrvaklapid helisignaali täpsemalt taasesitada. Kuid ja see on kriitiline hetk, elektriline summutus on efektiivne ainult siis, kui võimendi väljundtakistus on palju väiksem kui kõrvaklappide impedants . Kui ühendate 16-oomised kõrvaklapid 50-oomise väljundtakistusega võimendiga, kaob elektriline summutus. See tähendab, et kõlar ei peatu siis, kui see peaks peatuma. See on nagu kulunud amortisaatoritega auto. Muidugi, kui järgitakse 1/8 reeglit, piisab elektrilisest summutusest.

AKUSTILINE SUSPENSION: 70ndatel olukord muutus, kuna populaarseks said transistorvõimendid. Peaaegu kõik transistorvõimendid järgivad 1/8 reeglit. Tegelikult vastavad enamus reeglile 1/50 – nende väljundtakistus on alla 0,16 oomi, mis annab summutusteguriks 50. Nii on kõlarite tootjad suutnud kujundada paremaid kõlareid, mis kasutavad ära madalat väljundtakistust . Esiteks töötati välja esimesed kinnised akustiliselt riputatavad kõlarid firmadelt Acoustic Research, Large Advents jt.Neil oli sügavam ja täpsem bass kui samasuurustel lampvõimenditele mõeldud eelkäijatel. See oli suur läbimurre hi-fi vallas, tänu uutele võimenditele võisite nüüd suuresti toetuda elektrilisele summutusele. Ja kahju, et tänapäeval on nii mõnigi allikas ajast 40 või enam aastat maas.

MILLINE ON MINU SEADME VÄLJUNDITAKISTUS? Mõned arendajad teevad selgeks, et nende eesmärk on hoida väljundtakistus võimalikult madalal (nagu võrdlusnäitaja), samas kui teised loetlevad oma toodete tegeliku takistuse (näiteks Behringer UCA202 puhul 50 oomi). Kahjuks jätab enamik selle tähenduse saladuseks. Mõned riistvaraülevaated (näiteks siin blogis) hõlmavad väljundtakistuse mõõtmist, kuna see on suur tegur, kuidas seade teatud kõrvaklappidega kõlab.

MIKS ON NII PALJUD ALLIKAD KÕRGE VÄLJANDUSLIKU IMEDANTSUSEGA? Kõige levinumad põhjused on järgmised:

• Kõrvaklappide kaitse- Madala väljundtakistusega suuremad toiteallikad suudavad sageli madala impedantsiga kõrvaklappidele liiga palju voolu anda. Nende kõrvaklappide kaitsmiseks kahjustuste eest suurendavad mõned disainerid väljundtakistust. Nii et see on kompromiss, mis kohandab võimendi koormusega, kuid enamiku kõrvaklappide jõudluse halvenemise hinnaga.. Parim lahendus on võimalus valida kaks võimendustaset. Madal tase võimaldab seadistada madala impedantsiga kõrvaklappide jaoks madalama väljundpinge. Lisaks saab kasutada ka voolu piiramist, nii et allikas piirab automaatselt madala takistusega kõrvaklappide voolu isegi siis, kui võimenduse tase on seatud liiga kõrgeks.
• Et olla erinev- Mõned arendajad suurendavad teadlikult väljundtakistust, väites, et see parandab nende seadme heli. Seda kasutatakse mõnikord viisina, kuidas muuta toote heli konkureerivatest toodetest erinevaks. Kuid sel juhul sõltub iga saadav "üksik heli" täielikult kasutatavatest kõrvaklappidest. Mõnede kõrvaklappide puhul tajutakse seda paranemisena, teiste puhul aga pigem märkimisväärset halvenemist. Suure tõenäosusega on heli oluliselt moonutatud.
• See on odav- Kõrgem väljundtakistus on lihtsaim lahendus odavate allikate jaoks. See on odav viis stabiilsuse saavutamiseks, lihtsaim lühisekaitse; see võimaldab kasutada ka madalama kvaliteediga opvõimendeid, mida isegi 16- või 32-oomised kõrvaklapid muidu otse ei juhiks. Ühendades väljundiga järjest takistuse, lahendatakse kõik need probleemid mõne sendi hinnaga. Kuid selle odava lahenduse eest peate maksma paljude kõrvaklappide mudelite helikvaliteedi olulise halvenemise eest.

ERANDID REEGLIDEST: On mitmeid kõrvaklappe, mis on väidetavalt mõeldud suure väljundtakistusega kasutamiseks. Isiklikult mõtlen, kas see on müüt või reaalsus, kuna ma ei tea ühtegi konkreetset näidet. Siiski on see võimalik. Sellisel juhul võib nende madala impedantsiga allikaga kõrvaklappide kasutamine põhjustada bassi dünaamika ülesummutamist ja sellest tulenevalt disaineri kavandatust erineva sageduskarakteristiku. See võib seletada mõningaid "sünergia" juhtumeid, kui teatud kõrvaklapid on kombineeritud teatud allikaga. Kuid seda efekti tajutakse puhtalt subjektiivselt - kellegi jaoks heli väljendusrikkuse ja detailina, kellegi jaoks - liigse jäikusena. Ainus viis piisava jõudluse saavutamiseks on kasutada madala takistusega allikat ja järgida 1/8 reeglit.

KUIDAS SEDA ODAVALT KONTROLLIDA: Kui huvitab, kas helikvaliteet kannatab allika väljundtakistuse tõttu, võin soovitada osta FiiO E5 võimendi 19 dollari eest. Sellel on nullilähedase impedantsi väljund ja see on piisav enamiku takistusega kõrvaklappide jaoks.

KOKKU: Kui te pole täiesti kindel, et teie kõrvaklapid kõlavad paremini mõne konkreetse kõrgema väljundtakistusega, on parem alati kasutada allikaid, mille takistus ei ületa 1/8 teie kõrvaklappide takistusest. Või veelgi lihtsam: takistusega mitte rohkem kui 2 oomi.

TEHNILINE OSA

IMEDANTS JA TAKISTUS: Need kaks mõistet on mõnel juhul omavahel asendatavad, kuid tehniliselt on neil olulisi erinevusi. Elektritakistust tähistatakse tähega R ja sellel on kõigi sageduste jaoks sama väärtus. Elektriline takistus on keerulisem suurus ja selle väärtus muutub tavaliselt sagedusega. See on tähistatud pöögiga Z. Selle artikli raames on mõlema suuruse mõõtühikud oomid.

PINGE JA VOOLU: Et mõista, mis on impedants ja millest see artikkel räägib, on oluline omada vähemalt üldist ettekujutust pingest ja voolust. Pinge on sarnane veesurvega, vool aga veevooluga (nt liitrit minutis). Kui lasete oma aiavoolikust vett välja ilma vooliku otsa midagi kinnitamata, saate palju vett (voolu) ja saate kiiresti ämbri täita, kuid rõhk vooliku otsa lähedal on praktiliselt null . Kui kasutate voolikul väikest otsikut, on rõhk (pinge) palju suurem ja veevool väheneb (sama ämbri täitmine võtab rohkem aega). Need kaks väärtust on pöördvõrdeliselt seotud. Seos pinge, voolu ja takistuse (ja impedantsi, käesoleva artikli tähenduses) vahel on määratletud Ohmi seadusega. R võib asendada Z-ga.

KUST TULI 1/8-REEGEL?: Minimaalne kuuldav helitugevuse erinevus, mida inimene tajub, on umbes 1 dB. Väljundtakistuse langus -1 dB vastab tegurile, 10^(-1/20) = 0,89 . Pingejaguri valemit kasutades saame, et kui väljundtakistus on 1/8 koormustakistusest, on suhe täpselt 0,89, st pingelang on -1 dB. Kõrvaklappide takistus võib heliriba piires varieeruda 10 korda või rohkem. SuperFi 5 puhul on takistuseks 21 oomi, kuid tegelikult varieerub see vahemikus 10 kuni 90 oomi. Seega annab 1/8 reegel meile maksimaalseks väljundtakistuseks 2,6 oomi. Kui võtame lähtepingeks 1 V:

• Kõrvaklappide pinge 21-oomise takistuse juures (nominaalne) = 21 / (21+2,6) = 0,89 V
• Kõrvaklappide pinge 10-oomise takistuse juures (minimaalne) = 10 / (10+2,6) = 0,79 V
• Kõrvaklappide pinge 90-oomise takistuse juures (maksimaalne) = 90 / (90+2,6) = 0,97 V
• Sagedusreaktsiooni tasasus = 20*log(0,97/0,89) = 0,75 dB (vähem kui 1 dB)

VÄLJUNDI IMEDANTSI MÕÕTMINE: Nagu ülaltoodud skeemist näha, moodustab väljundtakistus pingejaguri. Mõõtes väljundpinget ilma ühendatud koormuseta ja teadaoleva koormusega, saate arvutada väljundtakistuse. Seda saab hõlpsasti teha veebikalkulaatoriga. Tühipinge on "Input Voltage", R2 on teadaolev koormustakistus (sel juhul ärge kasutage kõrvaklappe), "Output Voltage" on pinge, kui koormus on ühendatud. Vajutage Compute ja hankige soovitud väljundtakistus R1. Seda saab teha ka 60 hertsise siinuslainega (saad seda genereerida nt Audacitys), digitaalse multimeetri ja 15 - 33 oomise takistiga. Enamikul DMM-idel on hea täpsus ainult umbes 60 Hz. Esitage 60 Hz siinuslainet ja reguleerige helitugevust nii, et väljundpinge oleks ligikaudu 0,5 V. Seejärel ühendage takisti ja märkige üles uus pinge väärtus. Näiteks kui saate ilma koormuseta 0,5 V ja 33 oomi koormuse korral 0,38 V, on väljundtakistus umbes 10 oomi. Siin on valem järgmine: Zist = (Rн * (Vхх - Vн)) / Vн. Vxx - pinge ilma koormuseta (tühikäik).

Ühelgi kõrvaklapil pole täiesti takistuslikku takistust, mis ei muutu helisagedusvahemikus. Valdav enamus kõrvaklappe on reaktiivsed ja neil on keeruline takistus. Kõrvaklappide impedantsi mahtuvuslike ja induktiivsete komponentide tõttu muutub selle väärtus sagedusega. Näiteks siin on impedantsi (kollane) ja faasi (valge) sõltuvus sagedusest Super Fi 5 puhul. Alla ~200 Hz on impedants vaid 21 oomi. Üle 200 Hz tõuseb see ~90 oomini 1200 Hz juures ja siis langeb 10 oomini 10 kHz juures:

TÄISSUURUSES KÕRVAKLAPID: Võib-olla ei huvita kedagi kõrvasisesed kõrvaklapid nagu Super Fi 5, nii et siin on populaarse Sennheiser HD590 mudeli impedants ja faas. Takistus varieerub endiselt: 95 kuni 200 oomi - peaaegu kaks korda:

ASI:Üks artikli alguses olevatest graafikutest näitas umbes 12 dB sageduskarakteristiku pulsatsiooni SuperFi 5 puhul, mis oli ühendatud 43-oomise takistusega allikaga. Kui võtame võrdlusaluseks nimiväärtuse 21 oomi ja võtame allika väljundpinge 1 V, on kõrvaklappide pingetase järgmine:

• Etalontase: 21 / (43 + 21) = 0,33 V - mis vastab 0 dB
• Minimaalse takistuse 9 oomi korral: 9 / (9 + 43) = 0,17 V = -5,6 dB
• Maksimaalse takistuse 90 oomi korral: 90 / (90 + 43) = 0,68 V = +6,2 dB
• Vahemik = 6,2 + 5,6 = 11,8 dB

SUMMUSTAMISED: Nagu varem selgitatud, võib kõlarite summutamine olla kas puhtalt mehaaniline (Qms) või elektrilise (Qes) ja mehaanilise summutuse kombinatsioon. Kogu summutus on tähistatud Qt-ga. Seda, kuidas need parameetrid madalatel sagedustel interakteeruvad, selgitab Thiel-Small modelleerimine. Summutuse tasemed võib jagada kolme kategooriasse:

• Kriitiline summutus (Qts = 0,7) – Paljude arvates on see ideaalne juhtum, kuna see annab sügavaima bassi ilma sageduskarakteristiku kõrvalekalde või liigse helinata (kontrollimatud koonuse liikumised). Sellise kõlari bassi tajutakse tavaliselt kui "vastupidavat", "selget" ja "läbipaistvat". Enamik inimesi arvab, et Qts 0.7 pakub ideaalset mööduvat reaktsiooni.
• Liigne summutus (Qts
• Nõrk summutus (Qts > 0,7) – võimaldab mõningast bassi võimendust, mille tipp on bassivahemiku tipus. Kõlar ei ole täielikult juhitud, mille tulemuseks on ülemäärane "helin" (st koonus ei lakka pärast elektrisignaali summutamist piisavalt kiiresti liikumast). Nõrk summutus põhjustab sagedusreaktsiooni hälbeid, vähem sügav bass, halb mööduv reaktsioon ja sagedusreaktsiooni tõus bassi ülemise piiri piirkonnas. Nõrk summutus on odav viis bassi võimendamiseks bassikvaliteedi hinnaga. Seda tehnikat kasutatakse aktiivselt odavates kõrvaklappides, et luua "võltsbassi". Alasummutatud kõlarite heli iseloomustatakse sageli kui "buumilist" või "lohavat" bassi. Kui teie kõrvaklapid on mõeldud elektriliseks summutamiseks ja kasutate neid allikaga, mille takistus on suurem kui 1/8 kõrvaklappide takistusest, saate just selle, alasummutatud bassi. .

SUMMUTUSTÜÜBID: Kõlarite summutamiseks / resonantsi juhtimiseks on kolm võimalust:

• Elektriline summutus- Meile juba tuntud Qes, see sarnaneb hübriidelektrisõidukite regeneratiivpidurdusega. Kui vajutate pidureid, aeglustab elektrimootor autot, muutudes generaatoriks ja kandes energiat tagasi akudesse. Kõlar on võimeline sama tegema. Aga kui võimendi väljundtakistust suurendada, väheneb pidurdusefekt oluliselt – siit ka 1/8 reegel.
• Mehaaniline summutus- Tuntud kui Qms, sarnaneb see pigem autoamortisaatoritega. Kui suurendate kõlari mehaanilist summutamist, piirab see seda juhtivat muusikasignaali, mille tulemuseks on suurem mittelineaarsus. See suurendab moonutusi ja halvendab helikvaliteeti.
• Korpusest tingitud summutus- Korpus võib summutada, kuid see peab olema suletud – kas korralikult häälestatud bassirefleksi või kontrollitud kärpimisega. Paljud tipptasemel kõrvaklapid on loomulikult avatud, mis välistab võimaluse kasutada korpuse summutamist, nagu kõlarite puhul.

PRESSITASE: Mõnusalt istuvate kõrvaklappide (nt täissuuruses kõrvaklapid tihedalt liibuvate kõrvaklappidega) puhul võivad disainerid kaaluda kõrvaklappidele täiendava polsterduse lubamist. Kuid pea kuju, kõrvad, soeng, kõrvaklappide sobivus, prillide olemasolu ja muud tegurid muudavad selle efekti peaaegu ettearvamatuks. Kõrvapealsete kõrvaklappide puhul pole see funktsioon üldse saadaval. Allpool näete kahte graafikut, mis kujutavad Sennheiser HD650 impedantsi. Pange tähele: avatud bassi resonantsi tipp on 530 oomi, kuid tehispea kasutamisel langeb väärtus 500 oomini. Selle põhjuseks on sumbumine, mis on tingitud kõrvaklapi ja kõrvatopside moodustatud suletud ruumist.

KOKKUVÕTE: Loodan, et nüüd on selge, et ainus viis tõhusa kõrvaklappide võimendi jõudluse saavutamiseks on järgida 1/8 reeglit. Kuigi mõned inimesed eelistavad suurema väljundtakistusega heli, sõltub see äärmiselt kasutatavate kõrvaklappide mudelist, väljundtakistuse väärtusest ja isiklikest eelistustest. Ideaalis tuleks luua uus standard, mille järgi peaksid arendajad tootma allikaid, mille väljundtakistus on alla 2 oomi.

Sponsoriteave

KUPI.TUT.BY: mugav sülearvutite kataloog, sülearvutite hinnad. Siin saate sülearvuti kätte võtta ja osta madala hinnaga. Makse lihtsus, tarne, kvaliteedi tagamine.

Ingliskeelne originaalartikkel: Headphone & Amp Impedance

Miks on allika (võimendi) väljundtakistuse väärtus nii oluline, kuidas see suhtleb kõrvaklappidega ja mida see mõjutab.

Autoriõigus Taras Kovrijenko 2009–2019

Ma arvan, et paljud teavad, et kui sõitval autol kaugtuled, ahi, tagaklaasi soojendus sisse lülitada, siis generaatori poolt tekitatav pinge väheneb, isegi sel juhul öeldakse, et pinge on langenud. Kuidas see elektroonika kohta kehtib? Elektroonikas toimub kõik sama stsenaariumi järgi, kui ühendada signaaligeneraatoriga mingi madala takistusega koormus, siis selle klemmides pinge väheneb, selle põhjuseks on mõlemal juhul generaatori sisetakistus, mis on tavaliselt kujutatakse generaatoriga järjestikku ühendatud takistina. Generaatori ekvivalentahel näidatud alloleval pildil.

Miks samaväärne? Sest tegelikult ei ole pildil kujutatud takisti füüsiliselt vähemalt auto generaatoris, kuid generaatori või võimendi sees, aga ka muudes vooluahelates toimuvate protsesside arvestamiseks on mugav kirjeldage neid sel viisil.
Liigume edasi praktika juurde, mõõdame signaaligeneraatori väljundtakistust.
Kõigepealt ühendage ostsilloskoop signaaligeneraatori väljunditega, nagu alloleval pildil näidatud, ja vaadake, milline on pinge.

Ostsillogramm näitab, et pinge amplituudi väärtus on 1 V.
Nüüd ühendame signaaligeneraatori väljunditega potentsiomeetri ja keerame seda seni, kuni pinge generaatori otstes võrdub poolega varem mõõdetust ehk 0,5 V.

51-oomise takistuse korral muutus potentsiomeetri pingelangus võrdseks poolega avatud ahela pingest.
Kui vaadata ülalolevat pilti, siis on näha, et generaatori ja meie poolt ühendatud potentsiomeetri sisetakistus moodustavad pingejaguri ja selle ühe haru pingelang on võrdne poolega generaatori pingest, mis tähendab täpselt pool pingest jääb teisele õlale. Kuna pingelangused sisetakistusel ja meie poolt ühendatud potentsiomeetril on võrdsed, tähendab see, et generaatori sisetakistus on võrdne potentsiomeetri takistusega, see tähendab 51 oomi.
Kuid on aegu, kus generaatori pinget ei ole võimalik mõõta tühikäigul, see tähendab ilma koormuseta, sel juhul tehakse kaks mõõtmist erineva takistusega ja generaatori takistus arvutatakse allpool näidatud valemi abil.

Valem tuletatakse järgmiselt, kõigepealt arvutatakse pinge R1 ja R2 vahel, nagu tavalisel jaguril. Mõlemas saadud valemis on generaatori pinge olemas, väljendame selle igast valemist ja võrdsustame ülejäänud osad. Järgmiseks peate lihtsalt väljendama Rg ja see lõpetab arvutuse.
Nüüd teame, kuidas mõõta generaatori väljundtakistust.

6.3. Aperioodilise madalsagedusvõimendi paigaldamine ja uurimine bipolaarsele transistorile

Bipo-võimenditesPolaartransistorides kasutatakse kolme transistori ühendusskeemi: ühise alusega, ühise emitteriga, ühise kollektoriga. Kõige laialdasemalt kasutatav ühise emitteriga lülitusahel.

Tuletame meelde, et tundliku madalsagedusvõimendi sisendahelad teostatakse tingimata varjestatud juhtmega.

Võimendi töö uurimiseks vastavalt joonisel olevale skeemile 6.6 võimendi saate kokku panna joonisel näidatud abil 6.8 paigaldusplaat.

Võimendi paigaldamisel tuleb kindlasti jälgida elektrolüütkondensaatorite ühenduse polaarsust. Ühendusskeem näitab ainult ühe elektrolüütkondensaatori ühendamise polaarsust. Ülejäänud kahe kondensaatori ühendamise polaarsus määratakse võimendi skeemiga. Kuna generaatori väljundiks on sinusoididKui konstantse pinge komponenti pole, siis n-p-n tüüpi transistoride kasutamisel peaks kondensaatorite polaarsus olema selline, nagu on näidatud joonisel 6.6 ja p-n-p tüüpi transistori puhul - joonisel 6.7.

Kuna elektrolüütkondensaatoritel on induktiivne takistus, siis kvaliteetsetes madalsagedusvõimendites paigutatakse väikesed keraamilised kondensaatorid paralleelselt elektrolüütkondensaatoritega.

Tundlikkuse ja nimivõimsuse mõõtmine

madala sagedusega võimendi võimsus

Eelnevalt seadke võimendi väljundis vajalik harmoonilise koefitsiendi väärtus. Võimendi helitugevuse regulaator on seatud maksimaalse helitugevuse asendisse ja tooni juhtnupp keskmisesse asendisse. Ühendage kõik mõõteriistad võrku seadmed ja võimendi toitepinge. Heligeneraatorist antakse läbi takistite R 1, R 2 pingejaguri sagedusega 1000 Hz siinuspinge võimendi sisendisse. Suurendage järk-järgult võimendi sisendis siinuspinget ja mõõtke samal ajal signaali harmoonilist sisu võimendi väljundis. Niipea kui harmooniline koefitsient jõuab etteantud väärtuseni, mõõdetakse võimendi väljundis olev pinge U N.OUT ja määratakse pinge võimendi sisendis U N.IN. Kui tundlikku elektroonilist voltmeetrit pole, määratakse võimendi sisendi pinge pärast pinge mõõtmist elektroonilise voltmeetriga 1 U 1 pingejaguri sisendis (takistitel R 1 ja R 2 - joon. 6.9 ).

(6.1)

Võimendi madala tundlikkuse korral võib pingejagurist loobuda, kuna võimendi sisendahelaga testjuhtmete ühendamisel tekkivad segavad pinged mõõtmistulemusi oluliselt ei mõjuta.

Sisendpinge U n.in iseloomustab võimendi tundlikkust antud harmoonilise koefitsiendi juures võimendi väljundis. Nimiväljundvõimsus koormusel Rn määratakse järgmise valemiga:

(6.2)

Ostsilloskoobi abil saab ligikaudselt määrata harmoonilist moonutust 5-8%. Selle harmoonilise moonutusega on ostsilloskoobi ekraanil märgatav sinusoidi moonutus. Siinusmoonutusi on lihtsam tuvastada, kui kasutada kahekiirelist ostsilloskoopi ja võrrelda võimendi väljundis olevat signaali sisendi signaaliga.

Seega on võimalik mõõta madalsagedusvõimendi tundlikkust ja määrata nimiväljundvõimsust signaali harmoonilise koefitsiendiga võimendi väljundis 5-8%, ligikaudu ilma harmooniliste koefitsientide mõõtjata. Võimendi maksimaalne väljundvõimsus määratakse harmoonilise moonutuse korral 10%.

Võimendi sisendtakistuse mõõtmine

Madalsagedusvõimendi sisendtakistust mõõdetakse tavaliselt 1000 Hz juures. Kui võimendi sisendtakistus R in on palju väiksem kui kasutatava voltmeetri sisetakistus, siis võimendi sisendtakistuse määramiseks ühendatakse selle sisendiga järjestikku takisti, mille takistus on ligikaudu võrdne võimendi sisendtakistusega. Kaks elektroonilist voltmeetrit on ühendatud, nagu joonisel näidatud. 6.10 , kus R in on võimendi sisendtakistus. Võimendi sisendtakistuse määramine taandatakse järgmise probleemi lahendamisele: voltmeetritega V 1 ja V 2 näidatud teadaolevad pinged U 1 ja U 2, takisti R takistus; on vaja määrata R in. Kuna voltmeetri V 2 sisetakistus on palju suurem kui võimendi sisendtakistus, siis:

(6.3)

Kui võimendi sisendtakistus osutub proportsionaalseks voltmeetri sisetakistusega, siis pole R-i sel viisil võimalik määrata.

Sel juhul monteeritakse võimendi sisendtakistuse määramiseks seadmed vastavalt joonisel olevale skeemile 6.9 , kuid ainult ilma harmooniliste koefitsientide mõõturita. Võimendi sisendile rakendatakse siinuspinge sagedusega 1000 Hz, mis ei ületa nominaalset sisendpinget. Mõõdetakse võimendi pinge sisend U in1 ja väljund U out1 ning määratakse pingevõimendus K = U out1 / U in1. Seejärel ühendatakse takisti R järjestikku võimendi sisendiga ja heligeneraatori väljundis pinget muutmata mõõdetakse võimendi Uout2 väljundis olevat pinget. Pinge võimendi väljundis on vähenenud, kuna takisti R on järjestikku ühendatudvõimendi sisendiga langeb osa generaatori väljundist saadavast pingest takistile R ja osa sisendtakistusele R in. Jadaühenduse seaduste põhjal võime kirjutada:

U in1 = U R + U R in (6.4)

(6.5)

U Rin ja Uin1 väljendame võimendi väljundis oleva pingena

(6.6) (6.7)

Asendades (6.6) ja (6.7) väärtusega (6.5), saame:

(6.8)

(6.8) saame võimendi sisendtakistuse avaldise:

(6.9)

Rin määramise täpsuse parandamiseks on vajalik, et takisti R takistus oleks samas järjekorras võimendi sisendtakistusega R in.

Võimendi väljundtakistuse mõõtmine

Võimendi väljundtakistus määratakse Ohmi seaduse alusel terve vooluahela jaoks

(6.10)

kus R n on koormuse takistus, R ext on allika sisemine (väljund)takistus. Arvestades, et pinge allika klemmidel U = I× R n alates (6.10) saame

U=e- I× R ext (6.11)

Lülitage R n välja, siis on vool I väga väike, seetõttu on allika klemmide U pinge võrdne elektromotoorjõuga e. Ühendame R n. Siis pingelang allika sees (e- U Rн) viitab pinge langusele üle koormuse U Rн, kuna allika sisetakistus viitab koormuse takistusele

(6.12) (6.13)

Võimendi sisemise (väljund)takistuse täpsemaks määramiseks on vaja võtta takistus R n samas suurusjärgus kui sisemine.

Tavaliselt mõõdetakse võimendi väljundtakistust sagedusel 1000 Hz. Heligeneraatorist rakendatakse võimendi sisendisse siinuspinge 1000 Hz,nii et koormuse lahtiühendamisel signaali harmooniline koefitsient võimendi väljundis ei ületanud selleks ette nähtudväärtusvõimendi.

Väljundtakistuse Rout määramiseks mõõtke võimendi väljundpinget kaks korda. Kui koormus on lahti ühendatud, võrdub väljundpinge EMF-iga ja ühendatud koormuse korral - U Rn.

Võimendi väljundtakistus määratakse valemiga

(6.14)

Amplituudikarakteristiku loomine

Olulist infot võimendi kvaliteedi kohta saab amplituudikarakteristikust. Amplituudiomaduste eemaldamiseks monteeritakse seadmed vastavalt joonisel fig. 6.9 , välja arvatud harmooniline mõõtur. Heligeneraatorist võimendi sisendisse antakse siinuspinge sagedusega 1000 Hz, nii et erinevus võimendi väljundis oleva signaali ja sinusoidi vahel muutub märgatavaks. Saadud sisendpinge väärtust suurendatakse umbes 1,5 korda ja mõõdetakse võimendi väljundpinget elektroonilise voltmeetriga. Saadud võimendi sisend- ja väljundpinge väärtused annavad ühe võimendi amplituudi karakteristiku punktidest (äärmuslikest). Seejärel sisendpinget vähendades eemaldatakse väljundpinge sõltuvus sisendist. Võimendi amplituudikarakteristiku põhjal on pinge võimendus kergesti määratav K \u003d U out / U in. Võimendi võimenduse määramiseks kasutatavad võimendi sisend- ja väljundpinged tuleb valida amplituudikarakteristiku lineaarlõikel. Sel juhul ei sõltu võimendi võimendus sisendpingest.

Võimendi müra mõõtmine

D Võimendi mürataseme määramiseks mõõdetakse võimendi väljundpinget, ühendades võimendi sisendisse takisti, mille takistus on võrdne võimendi sisendtakistusega. Võimendi enda mürataset väljendatakse detsibellides – valem (5.6). Väliste elektromagnetväljade häirete mõju vähendamiseks on võimendi sisendahelad hoolikalt varjestatud.

Võimendi efektiivsuse määramine

Võimendi efektiivsus määratakse siis, kui sisendile rakendatakse siinuspinget sagedusega 1000 Hz, mis vastab nimiväljundvõimsusele. Määrake nimiväljundvõimsus vastavalt valemile (6.2)

Võimendi poolt allikatest (allikast) tarbitav võimsus määratakse valemiga P 0 =I× U , kus I on allikast tarbitav vool, U on toiteallika ühendamiseks mõeldud võimendi klemmide pinge (ampermeetri ja voltmeetri ühendusskeem on valitud võttes arvesse minimaalset viga võimendi tarbitava võimsuse määramisel , olenevalt saadaolevast ampermeetrist ja voltmeetrist).

Võimendatud sageduste vahemiku määramine

Võimendatud sageduste vahemiku ja sageduse moonutusteguri määramiseks koostatakse sageduse (amplituud-sagedus) karakteristik.

Võimendi amplituud-sageduskarakteristiku definitsioonist järeldub, et selle ehitamiseks võib võimendi sisendile rakendada mis tahes pinget, mis vastab amplituudikarakteristiku lineaarlõikele. Kuid liiga madala sisendpinge korral võivad tekkida mürast ja vahelduvvoolu suminast tulenevad vead. Kõrge sisendpinge korral võivad ilmneda võimendi elementide mittelineaarsused. Seetõttu võetakse sageduskarakteristik tavaliselt sisendpingel, mis vastab väljundvõimsusele, mis on võrdne 0,1 nimiväärtusest.

Seadmed amplituud-sageduskarakteristikute võtmiseks on kokku pandud vastavalt joonisel fig. 6.9 , ning harmoonilist mõõtjat ja ostsilloskoopi ei saa ühendada.

Võimendatud sageduste vahemik määratakse amplituud-sageduskarakteristiku järgi, võttes arvesse lubatud sagedusmoonutust. Võimendi sageduskarakteristik on pinge võimenduse sõltuvus sagedusest. Jooniselt fig. 5.5 on näha, kuidas määrata võimendi poolt võimendatud sageduste vahemik (ribalaius), vähendades võimenduse piirsagedustel 0,7-ni maksimumist, mis vastab sageduse moonutustegurile 3 dB.

(INTERMODULATSIOONIDE JA HELI VÄHENDAMISE KÕLARIDES)

Valjuhääldite heli erinevust erinevate UMZCH-dega töötamisel märkab ennekõike lamp- ja transistorvõimendite võrdlemine: nende harmooniliste moonutuste spekter on sageli oluliselt erinev. Mõnikord on sama rühma võimendite vahel märgatavaid erinevusi. Näiteks ühes heliajakirjas kaldusid 12 ja 50 W lampidega UMZCH-d antud hinnangud vähem võimsama kasuks. Või oli hindamine kallutatud?

Meile tundub, et artikli autor selgitab veenvalt üht müstilist põhjust, miks kõlarites esinevad mööduvad ja intermodulatsioonimoonutused, mis tekitavad erinevate UMZCH-dega töötamisel helis märgatava erinevuse. Samuti pakub see taskukohaseid meetodeid valjuhääldi moonutuste oluliseks vähendamiseks, mis on tänapäevase elementbaasi abil üsna lihtsalt rakendatud.

Praegu on üldtunnustatud seisukoht, et võimsusvõimendi üks nõudeid on tagada, et selle väljundpinge jääks muutumatuks koormuse takistuse muutumisel. Teisisõnu peaks UMZCH väljundtakistus olema koormusega võrreldes väike, moodustades mitte rohkem kui 1 / 10,1 / 1000 koormuse takistusmoodulist (impedantsist) |Z n |. See seisukoht kajastub paljudes standardites ja soovitustes ning ka kirjanduses. Isegi selline parameeter nagu summutustegur - K d (või summutustegur), mis on võrdne nimikoormuse takistuse ja võimendi väljundtakistuse suhtega R out PA, on spetsiaalselt kasutusele võetud. Niisiis, nimikoormuse takistusega 4 oomi ja võimendi väljundtakistusega 0,05 oomi, on K d 80. HiFi-seadmete kehtivad standardid nõuavad, et kvaliteetsete võimendite summutustegur oleks vähemalt 20 (ja see on soovitatav). mitte vähem kui 100). Enamiku turul pakutavate transistorvõimendite puhul on K d suurem kui 200.
Argumendid väikese Rout PA (ja vastavalt kõrge Kd) kasuks on hästi teada: need on võimendite ja kõlarite vahetatavuse tagamine, peamise (madalsagedusliku) valjuhääldi resonantsi efektiivse ja prognoositava summutamise saavutamine ning ka võimendite omaduste mõõtmise ja võrdlemise mugavus. Vaatamata ülaltoodud kaalutluste õiguspärasusele ja paikapidavusele on aga järeldus sellise suhte vajalikkuse kohta autori sõnul põhimõtteliselt vale!

Asi on selles, et see järeldus tehakse ilma elektrodünaamiliste valjuhääldipeade (GG) töö füüsikat arvesse võtmata. Valdav enamus võimendikonstruktoreid usub siiralt, et neilt nõutakse vaid vajaliku pinge andmist antud koormustakistuse juures võimalikult väheste moonutustega. Valjuhääldidisainerid näivad omalt poolt eeldavat, et nende toodete toiteallikaks on tühise väljundtakistusega võimendid. Näib, et kõik on lihtne ja selge - millised küsimused võivad olla?

Sellegipoolest on küsimusi ja väga tõsiseid. Peamine nende seas on suurusjärgu küsimus intermodulatsiooni moonutus kasutusele GG, kui seda käitatakse tühise sisetakistusega võimendist (pingeallikas või EMF-i allikas).

"Mis on sellega pistmist võimendi väljundtakistusel? Ära peta mind!" ütleb lugeja. - Ja ta eksib. See on ja kõige otsesem, hoolimata asjaolust, et selle sõltuvuse fakti mainitakse äärmiselt harva. Igatahes pole leitud tänapäevaseid teoseid, mis seda mõju arvestaksid kõik otsast lõpuni elektroakustilise tee parameetrid - alates pingest võimendi sisendil kuni heli vibratsioonini. Millegipärast piirdusime seda teemat käsitledes varem GG käitumise analüüsimisega põhiresonantsi lähedal madalatel sagedustel, samas kui mitte vähem huvitavad asjad juhtuvad märgatavalt kõrgematel sagedustel - paar oktaavi resonantssagedusest kõrgemal.

See artikkel on mõeldud selle lünga täitmiseks. Peab ütlema, et juurdepääsetavuse suurendamiseks on esitlus väga lihtsustatud ja skemaatiline, mistõttu jäid mitmed “peened” küsimused läbimõtlemata. Seega, et mõista, kuidas UMZCH väljundtakistus mõjutab kõlarite intermodulatsiooni moonutusi, peame meeles pidama, milline on GG koonuse helikiirguse füüsika.

Peamise resonantssageduse all, kui GG kõnepooli mähisele rakendatakse siinussignaali pinget, määrab selle hajuti nihke amplituud vedrustuse (või suletud kastis kokkusurutud õhu) elastsustakistusega ja on peaaegu sõltumatu. signaali sagedusest. GG tööd selles režiimis iseloomustavad suured moonutused ja kasuliku akustilise signaali väga väike tagasitulek (väga madal efektiivsus).

Põhiresonantssagedusel moodustab hajuti mass koos võnkuva õhumassi ja vedrustuse elastsusega võnkesüsteemi, mis sarnaneb vedru raskusega. Kiirguse efektiivsus selles sagedusvahemikus on selle HG maksimumi lähedal.

Põhiresonantssagedusest kõrgemal osutuvad hajuti inertsjõud koos võnkuva õhumassiga suuremaks kui vedrustuse elastsusjõud, seega on hajuti nihe pöördvõrdeline sageduse ruuduga. Koonuse kiirendus sel juhul aga teoreetiliselt sagedusest ei sõltu, mis tagab sageduskarakteristiku ühtluse helirõhu osas. Seetõttu tuleb HG sageduskarakteristiku ühtsuse tagamiseks põhiresonantssagedusest kõrgematel sagedustel rakendada helipooli küljelt difuusorile konstantse amplituudiga jõudu, nagu tuleneb Newtoni teisest seadusest (F=m). *a).

Kõnepoolist koonusele mõjuv jõud on võrdeline selles oleva vooluga. Kui GG on ühendatud pingeallikaga U, määratakse häälemähises olev vool I igal sagedusel Ohmi seaduse järgi I (f) \u003d U / Z g (f), kus Z g (f) on sagedus sõltuv kõnepooli komplekstakistus. Selle määrab peamiselt kolm suurust: häälepooli aktiivtakistus R g (mõõdetuna oommeetriga), induktiivsus L g Taga-emf, mis tekib häälepooli liikumisel magnetväljas ja on võrdeline kiirusega liikumine mõjutab ka voolu.

Põhiresonantsist palju kõrgematel sagedustel võib tagasi-EMF-i väärtuse tähelepanuta jätta, kuna häälemähisega koonusel pole lihtsalt aega signaali sageduse poole perioodi jooksul kiirendada. Seetõttu määravad Z g (f) sõltuvus põhiresonantsi sagedusest peamiselt suurustega R g ja L g

Seega ei erine takistus R g ega induktiivsus L g konkreetse konstantsuse poolest. Kõnepooli takistus sõltub tugevalt temperatuurist (vase TCS on umbes +0,35% / o C) ning väikese suurusega keskmise sagedusega GG-de kõnepooli temperatuur muutub normaalse töö käigus 30 ... 50 o C ja väga kiiresti – kümnete millisekundite ja vähemaga. Sellest lähtuvalt muutuvad kõnepooli takistus ja seega ka seda läbiv vool ning helirõhk konstantsel rakendatud pingel 10 ... 15%, tekitades vastava väärtuse termilise signaali tihendamise intermodulatsiooni moonutused).

Induktiivsuse muutused on veelgi keerulisemad. Amplituud ja faas Kõnepooli läbiva voolu sagedustel, mis on märgatavalt kõrgemad kui resonants, määrab suuresti induktiivsuse väärtus. Ja see sõltub väga palju häälepooli asendist pilus: tavalise nihke amplituudiga sagedustel, mis on vaid veidi kõrgemad põhiresonantssagedusest, muutub induktiivsus erinevatel GG-del 15 ... 40%. Seega võib valjuhääldi nimivõimsusel intermodulatsiooni moonutus ulatuda 10 ... 25% -ni.

Ülaltoodut illustreerib foto helirõhu ostsillogrammidest, mis on tehtud ühel parimal kodumaisel kesksageduslikul GG-l - 5GDSH-5-4. Mõõtmise seadistuse plokkskeem on näidatud joonisel.

Kahetoonilise signaali allikana kasutati generaatorite paari ja kahte võimendit, mille väljundite vahele ühendati testitav GG, mis paigaldati akustilisele ekraanile, mille pindala on umbes 1 m 2. Kasutatakse kahte eraldi võimendit suure võimsusvaruga (400 W), et vältida intermodulatsiooni moonutuste teket kahetoonilise signaali läbimisel võimendusteel. Pea poolt välja töötatud helirõhku tajus lintelektrodünaamiline mikrofon, mille mittelineaarne moonutus jääb helirõhutasemel 130 dB alla -66 dB. Sellise valjuhääldi helirõhk selles katses oli ligikaudu 96 dB, nii et mikrofoni moonutusi võis nendes tingimustes tähelepanuta jätta.

Nagu on näha ülemise ostsilloskoobi ekraani ostsillogrammidel (ülemine - ilma filtreerimiseta, alumine - pärast HPF-filtreerimist), toimub sagedusega 4 kHz signaali moduleerimine teise sagedusega 300 Hz ( peavõimsusega 2,5 W) ületab 20%. See vastab umbes 15% intermodulatsiooni moonutusele. Näib, et pole vaja meelde tuletada, et intermodulatsiooni moonutusproduktide tajutavuslävi on palju madalam kui üks protsent, ulatudes mõnel juhul protsendi sajandikkudeni. On selge, et UMZCH-i moonutused, kui need on "pehmed" ja ei ületa mõnda sajandikku protsenti, on valjuhääldi moonutuste taustal lihtsalt eristamatud, kui need on tingitud selle tööst pingest. allikas. Intermodulatsiooni moonutusproduktid hävitavad heli läbipaistvuse ja detailsuse – saadakse "puder", milles üksikuid instrumente ja hääli kuuleb vaid aeg-ajalt. Seda tüüpi helid on ilmselt lugejatele hästi teada (heaks moonutuste testiks võib olla lastekoori fonogramm).

Teadjad võivad väita, et häälepooli impedantsi varieeruvuse vähendamiseks on palju võimalusi: tühimiku täitmine magnetjahutusvedelikuga, magnetsüsteemi südamike vaskkorkide paigaldamine ning südamiku profiili ja mähise mähise tiheduse hoolikas valimine ja palju muud. Kuid kõik need meetodid ei lahenda esiteks probleemi põhimõtteliselt ja teiseks toovad kaasa HG tootmise komplikatsiooni ja kallinemise, mille tulemusena ei kasutata neid täielikult isegi stuudiokõlarites. Seetõttu pole enamikul kesk- ja madalsageduslikel GG-del ei vaskkorke ega magnetvedelikku (sellistes GG-des täisvõimsusel töötades paiskub vedelik sageli pilust välja).

Seetõttu on GG toide suure takistusega signaaliallikast (piiril - vooluallikast) kasulik ja otstarbekas viis nende intermodulatsiooni moonutuste vähendamiseks, eriti mitmeribaliste aktiivsete akustiliste süsteemide ehitamisel. Sel juhul tuleb põhiresonantsi summutada puhtalt akustiliselt, kuna kesksageduslike GG-de sisemine akustiline kvaliteeditegur ületab reeglina oluliselt ühtsust, ulatudes 4...8-ni.

On uudishimulik, et just see GG "voolu" toiteallika režiim toimub lampis UMZCH pentoodi või tetroodväljundiga madala (alla 10 dB) FOS-iga, eriti kui voolu jaoks on kohalik FOS. takistuse kujul katoodahelas.

Sellise võimendi loomise protsessis osutuvad selle moonutused ilma üldise OOS-ita tavaliselt 2,5% piiresse ja on kindlalt kõrvaga märgatavad, kui need sisalduvad juhtimistee katkemises (võrdlusmeetod "sirge juhtmega"). Pärast võimendi ühendamist valjuhääldiga leitakse aga, et tagasiside sügavuse kasvades heli esmalt paraneb ning seejärel kaob detaili ja läbipaistvus. Eriti on see märgatav mitmeribalises võimendis, mille väljundastmed sõidavad otse vastavatesse kõlaripeadesse ilma filtriteta.

Selle põhjuseks on esmapilgul paradoksaalne nähtus, et OOS-i sügavuse suurenemisega pinges väheneb võimendi väljundtakistus järsult. Madala väljundtakistusega UMZCH-st GG toite andmise negatiivseid tagajärgi käsitletakse eespool. Trioodvõimendis on väljundtakistus reeglina palju väiksem kui pentoodil või tetoodil ja lineaarsus enne tagasiside sisseviimist on suurem, seega pinge tagasiside sisseviimine parandab üksiku võimendi jõudlust, kuid halvendab samal ajal valjuhääldipea jõudlust. Selle tulemusena võib trioodvõimendisse väljundpinge tagasiside sisseviimise tulemusena heli tegelikult halveneda, hoolimata võimendi enda omaduste paranemisest! See empiiriliselt kindlaks tehtud fakt on ammendamatu toit spekulatsioonideks helivõimendites tagasiside kasutamisest tuleneva kahju teemal, aga ka argumendid heli erilise torukujulise läbipaistvuse ja loomulikkuse üle. Ülaltoodud faktidest aga järeldub selgelt, et asi ei ole mitte OOS-i enda olemasolus (või puudumises), vaid sellest tulenevas võimendi väljundtakistuses. Sinna see "koer on maetud"!

Tasub öelda paar sõna negatiivse väljundtakistuse UMZCH kasutamise kohta. Jah, positiivne voolu tagasiside (POF) aitab summutada GG-d põhiresonantssagedusel ja vähendada häälemähises hajuvat võimsust. Siiski tuleb maksta summutamise lihtsuse ja tõhususe eest, suurendades GG induktiivsuse mõju selle omadustele, isegi võrreldes pingeallika töörežiimiga. Seda seetõttu, et ajakonstant L g /R g asendatakse suuremaga, mis on võrdne L g /-ga. Vastavalt sellele väheneb sagedus, millest alates hakkab induktiivne reaktiivtaks domineerima süsteemi "GG + UMZCH" takistuste summas. Samamoodi suureneb termiliste muutuste mõju kõnepooli aktiivtakistusest: häälepooli muutuva takistuse ja võimendi muutumatu negatiivse väljundtakistuse summa muutub protsentides rohkem.

Muidugi, kui R väljas. PA absoluutväärtuses ei ületa 1/3 ... 1/5 kõnepooli mähise aktiivtakistusest, kadu POS-i kasutuselevõtust on väike. Seetõttu saab madala sagedusriba väikeseks täiendavaks summutamiseks või kvaliteediteguri peenhäälestamiseks kasutada nõrkvoolu POS-i. Lisaks ei ühildu praegune POS ja UMZCH praegune allikarežiim üksteisega, mille tagajärjel ei ole GG praegune toide madalsagedusalas kahjuks alati rakendatav.

Intermodulatsiooni moonutuste abil saime selle ilmselt aru. Nüüd jääb üle kaaluda teist küsimust - impulsssignaalide taasesitamisel GG difuusoris tekkivate ülemtoonide ulatust ja kestust. See küsimus on palju keerulisem ja "lahjem".

Nende ülemtoonide kõrvaldamiseks on teoreetiliselt kaks võimalust. Esimene on nihutada kõik resonantssagedused töösagedusalast kaugemale, kaugele ultraheli piirkonda (50...100 kHz). Seda meetodit kasutatakse väikese võimsusega kõrgsageduslike GG ja mõnede mõõtemikrofonide väljatöötamisel. Seoses GG-ga on see "kõva" difuusori meetod.

Seega on võimalik ka kolmas variant - suhteliselt "kõva" difuusoriga GG kasutamine ja selle akustilise summutuse kasutuselevõtt. Sel juhul on võimalik mõlema lähenemise eeliseid mingil määral kombineerida. Nii on kõige sagedamini ehitatud stuudio juhtimiseks mõeldud kõlarid (suured monitorid). Loomulikult, kui summutatud HG-d toidetakse pingeallikast, on sageduskarakteristik märkimisväärselt moonutatud põhiresonantsi kogukvaliteediteguri järsu languse tõttu. Vooluallikas osutub sel juhul samuti eelistatavaks, kuna see aitab ühtlustada sageduskarakteristikut samaaegselt termilise kokkusurumise mõju välistamisega.

Ülaltoodut kokku võttes saame teha järgmised praktilised järeldused:

1. Valjuhääldipea töörežiim vooluallikast (erinevalt pingeallikast) vähendab oluliselt pea enda tekitatud intermodulatsiooni moonutusi.

2. Kõige sobivam konstruktsioonivariant madala intermodulatsioonimoonutusega valjuhääldi jaoks on aktiivne mitmeribaline ristmikfilter ja iga sagedusala jaoks eraldi võimendid. See järeldus on aga tõsi sõltumata GG dieedist.

4. Võimendi kõrge väljundtakistuse saamiseks ja selle väikese moonutuse säilitamiseks tuleks OOS-i kasutada mitte pinge, vaid voolu järgi.

Muidugi mõistab autor, et pakutud meetod moonutuste vähendamiseks ei ole imerohi. Lisaks on valmis mitmeribalise valjuhääldi kasutamisel selle üksikute GG-de voolutoide muutmata võimatu. Katse ühendada mitmeribaline valjuhääldi tervikuna suurenenud väljundtakistusega võimendiga ei vii mitte niivõrd moonutuste vähenemiseni, vaid sageduskarakteristiku järsu moonutamiseni ja sellest tulenevalt ka tonaalse tasakaalu rikkeni. . sellest hoolimata intermodulatsiooni moonutuste GG vähendamine peaaegu suurusjärgu võrra, ja sellise ligipääsetava meetodi abil väärib see selgelt tähelepanu.

S.AGEEV, Moskva

Tavaliselt ei pöörata vastupanu sobitamise küsimusele piisavalt tähelepanu. Selle jaotise eesmärk on visandada impedantsi sobitamise põhimõtted ja praktika.

Sisendtakistus Igal elektriseadmel, mis vajab töötamiseks signaali, on sisendtakistus. Nii nagu mis tahes muu takistus (eriti takistus alalisvooluahelates), on seadme sisendtakistus voolu mõõt, mis läbib sisendahelat, kui sisendile rakendatakse teatud pinge.

Näiteks 0,5 amprit tarbiva 12-voldise lambipirni sisendtakistus on 12/0,5 = 24 oomi. Lamp on lihtne näide takistusest, kuna teame, et see ei sisalda midagi peale hõõgniidi. Sellest vaatenurgast võib ahela, näiteks bipolaarse transistorvõimendi, sisendtakistus tunduda midagi keerukamat. Esmapilgul muudab kondensaatorite, takistite ja pooljuhtide p-n-siirde olemasolu ahelas sisendtakistuse määramise keeruliseks. Kuid mis tahes sisendahelat, olenemata sellest, kui keeruline see on, saab kujutada lihtsa impedantsina, nagu on näidatud joonisel 2.18. Kui VIN on vahelduvvoolu sisendsignaali pinge ja IIN on sisendahelat läbiv vahelduvvool, siis on sisendtakistus ZIN = UIN/ IIN[Ω].

Enamiku vooluahelate puhul on sisendtakistus takistusliku (oomilise) iseloomuga laias sagedusvahemikus, mille piires on sisendpinge ja sisendvoolu vaheline faasinihe tühine. Sel juhul näeb sisendahel välja selline, nagu on näidatud joonisel fig. 2.19, Ohmi seadus kehtib ja puudub vajadus kompleksarvude algebra ja vektordiagrammide järele, mida rakendatakse reaktiivsete elementidega ahelatele.

Joon.2.18. Sisendklemmide paariga diagramm, mis illustreerib sisendtakistuse ZIN kontseptsiooni

Siiski on oluline märkida, et sisendtakistuse oomiline olemus ei tähenda tingimata, et seda saab mõõta alalisvoolul; Sisendsignaali teel võivad olla reaktiivsed komponendid (nt sidestuskondensaator), mis ei ole kesksageduste vahelduvvoolu signaali jaoks olulised, kuid ei võimalda mõõtmist alalisvoolu sisendi sihtmärgil. Eelneva põhjal eeldame edasisel kaalumisel, et impedants on olemuselt puhtalt oomiline ja Z=R.

Sisendtakistuse mõõtmine. Sisendpinget on lihtne mõõta ostsilloskoobi või vahelduvvoolu voltmeetriga. Vahelduvvoolu ei saa aga nii lihtsalt mõõta, eriti kui sisendtakistus on kõrge. Kõige sobivam viis sisendtakistuse mõõtmiseks on näidatud joonisel 2.19.

Joon.2.19. Sisendtakistuse mõõtmine

Generaatori ja uuritava ahela sisendi vahele on ühendatud teadaoleva takistusega R takisti. Seejärel mõõdetakse ostsilloskoobi või suure takistusega sisendiga vahelduvvoolu voltmeetri abil pinged U1 ja U2 mõlemal pool takistit R. Seega I BX = (U1 - U2)/R, R BX = U2 / R. Seega Kui uuritav vooluahel on võimendi, siis on sageli kõige mugavam määrata U1 ja U2, tehes mõõtmised võimendi väljundis: U1 mõõdetakse siis, kui generaator on otse sisendiga ühendatud ja U2 mõõdetakse takistiga. R on jadamisi ühendatud takisti R sisendiga. Kuna ainult suhe U1 / U2, ei mängi võimendus mingit rolli. Eeldatakse, et nende mõõtmiste ajal jääb pinge generaatori väljundis muutumatuks. Siin on väga lihtne näide: kui sisendiga järjestikku ühendatud 10 kΩ takisti vähendab võimendi väljundpinget poole võrra, siis U1/U2 = 2 ja RIN = 10 kΩ.

väljundtakistus. Näide, mis annab aimu väljundtakistusest, on järgmine: auto esituled tuhmuvad veidi, kui starter töötab. Starteri poolt võetav suur vool põhjustab aku sees pingelanguse, mille tulemusel pinge selle klemmidel väheneb ja esituled muutuvad vähem eredaks. See pingelangus esineb aku väljundtakistusel, ehk paremini tuntud kui sisemine või allikatakistus.

Laiendame seda vaadet nii, et see hõlmaks kõiki väljundahelaid, sealhulgas alalis- ja vahelduvvooluahelaid, millel on alati teatud pingeallikaga ühendatud väljundtakistus. Sellise lihtsa kirjelduse rakendatavuses ka kõige keerukamate vooluahelate puhul veenab reegel, mis ütleb, et iga takistuste ja allikatega vooluringi, millel on kaks väljundklemmi, saab asendada ühe takistuse ja ühe järjestikku ühendatud allikaga. Siin tuleks sõna "allikas" mõista kui ideaalset komponenti, mis genereerib pinget ja hoiab seda pinget muutumatuna ka siis, kui sellest voolu tarbitakse. Väljundahela kirjeldus on näidatud joonisel fig. 2.20 kus ROUT on väljundtakistus ja U on tühikäigu väljundpinge, st pinge avatud vooluahela väljundis.

Joon.2.20. Väljundahela ekvivalentahel

Arutades sisend- ja väljundtakistuse küsimust, on asjakohane pöörata tähelepanu esmakordselt ilmuvale kontseptsioonile: ekvivalentskeem. Kõik skeemid joonisel fig. 2.18, 2.19 ja 2.20 on samaväärsed vooluringid. Need ei pruugi kajastada kõnealuste seadmete tegelikke komponente ja ühendusi; need diagrammid on mugav esitus, mis on kasulik konkreetse seadme käitumise mõistmiseks.

Riis. 2.20 näitab, et juhul, kui väljundklemmidega on ühendatud teise seadme takisti või sisendklemmid, langeb osa allika pingest U allika sisetakistusele.

Väljundtakistuse mõõtmine. Lihtne meetod väljundtakistuse mõõtmiseks tuleneb joonisel 2.20 olevast ahelast. Kui väljundklemmid on lühises, muudetakse voolu lühisvoolu ISC ja võetakse arvesse, et see langeb kokku vooluga, mis voolab läbi takistuse ROUT sellele pinge U rakendamise tulemusena, siis saame: ROUT = U/IKC. Allika poolt vooluahelale tarnitud pinget U mõõdetakse väljundklemmidel "tühikäigu" režiimis, see tähendab tühise väljundvooluga. Seega saab väljundtakistuse kergesti saada avatud ahela pinge ja lühisevoolu suhtena.

Arvestades seda väljundtakistuse määramise põhimõttelist meetodit, tuleb öelda, et sellel teel on takistusi, mis on enamikul juhtudel omane väljundi lühisevoolu mõõtmisele. Tavaliselt rikutakse lühise korral ahela töötingimusi ja usaldusväärseid tulemusi pole võimalik saada; mõnel juhul võivad teatud komponendid ebaõnnestuda, kuna nad ei suuda taluda ebatavaliselt suurt koormust. Lihtne näide lühisemeetodi mittekasutatavusest: proovige mõõta vahelduvvooluvõrgu väljundtakistust! Vaatamata nendele puudustele praktilisest vaatenurgast, on selle meetodi kasutamine ahela väljundtakistuse teoreetilises tuletamises õigustatud ja seda kasutatakse käesolevas peatükis edasi.

Praktiline viis väljundtakistuse mõõtmiseks on näidatud joonisel 2.21. Siin mõõdetakse koormuseta väljundpinget kõrge takistusega sisendiga voltmeetri või ostsilloskoobiga ja seejärel šunteeritakse väljundklemmid teadaoleva takistusega R koormusega. Vähendatud väljundpinge ühendatud koormusega määratakse otseselt sama meeter. ROUT väärtust saab arvutada pinge languse ja väljundvoolu suhtena.

Joon.2.21. Väljundtakistuse mõõtmine šunttakisti abil

Kui U on avatud ahela väljundpinge ja U1 on väljundpinge koormusel R, siis on koormuse olemasolul ROUT-i pingelang U-U1, väljundvool koormuse olemasolul on U1/R, seega ROUT = R(U - U1) / U1 Takistuse sobitamine optimaalseks pingeülekandeks. Enamik elektroonikalülitusi peab signaale pingeteks. Enamasti on ahela ühe osa ühendamisel teisega vaja pinget maksimaalselt üle kanda minimaalsete kadudega. See on maksimaalse pinge ülekande nõue, mis on tavaliselt täidetud takistuste sobitamisel. Seda kriteeriumi arvesse võttes käsitleme vastupanu sobitamise põhimõtet.

Joonisel 2.22 on kujutatud kaks omavahel ühendatud plokki: optimaalse pingeülekande jaoks peaks UIN olema U-le võimalikult lähedal. Pinge UIN on: UIN = URIN / ROUT + RIN ja UIN≈U, RIN >> ROUT

Joon.2.22. Kahe seadme vahelise impedantsi sobitamise illustratsioon

Teisisõnu, parima võimaliku pinge ülekandmiseks ühest ahelast teise peab esimese ahela väljundtakistus olema palju väiksem kui teise ahela sisendtakistus; üldiselt soovite RIN > 10ROUT. Just sel põhjusel on testimisseadmed, nagu generaatorid, konstrueeritud madala väljundtakistusega (tavaliselt< 100 Ом). С другой стороны, осциллограф, предназначенный для наблюдения напряжений в испытываемой схеме, делается с большим входным сопротивлением (типичное значение >1 MΩ).

Joon.2.23. Ahela väljundpinge sõltuvus koormustakistusest

Kui takistuste optimaalse sobitamise tingimused ei ole täidetud ja signaal suunatakse vooluahela sisendisse sisendtakistusega, mis on võrreldav allika väljundtakistusega, siis kõige üldisemal juhul tekivad lihtsalt pingekadud. See olukord tekib siis, kui bipolaarse transistori võimendi kaks etappi, nagu näidatud joonisel fig. 11.5 ühendatakse üksteise järel (kaskaadiga). Sellise bipolaarse transistori astme nii sisend- kui väljundtakistus on samas suurusjärgus (tavaliselt mitu tuhat oomi), mis tähendab, et astmetevahelises ühenduses läheb kaduma umbes 50% signaalipingest. Seevastu FET-võimendi (joon. 11.13) on impedantsi sobitamise osas palju parem: sellel on väga suur sisendtakistus ja keskmine väljundtakistus; selliste kaskaadide üksteise järel ühendamisel on signaalikaod tühised.

On üks või kaks juhtumit, kus impedantsi sobitamine vajab erilist tähelepanu, kuna liiga väike koormustakistus mõjutab mitte ainult pinge võimendust, vaid ka sagedusreaktsiooni. See juhtub siis, kui allika väljundtakistus ei ole puhtalt takistuslik, vaid on hoopis reaktants ja seega muutub sageduskarakteristik. Lihtne näide on kondensaatormikrofon, mille väljundtakistust väljendatakse pikofaradides, mitte oomides, tüüpilise väärtusega 50 pF. Hea madala sagedusega taasesitus eeldab, et võimendi sisendtakistus on suur, võrreldes mahtuvusliku reaktantsiga 50 pF sagedustel kuni 20 Hz. Praktikas on selleks vaja umbes 200 MΩ sisendtakistust, mille annab tavaliselt mikrofoni korpusesse paigaldatud FET-võimendi.

Takistuse sobitamine optimaalseks jõuülekandeks. Kuigi impedantsi sobitamise kriteeriumiks on tavaliselt maksimaalne pinge ülekanne, on aegu, mil soovite edastada maksimaalset võimsust. Ilma matemaatilisi arvutusi andmata teatame teile, et ahela 2.22 puhul saavutatakse maksimaalne võimsus RIN-is, kui RIN = ROUT. Seda tulemust tuntakse maksimaalse võimsuse teoreemina: maksimaalne võimsus kantakse allikast koormusele, kui koormuse impedants on võrdne allika väljundtakistusega. See teoreem kehtib mitte ainult takistuslike komponentide, vaid ka keerukate komponentide ZIN ja ZOUT puhul. Sel juhul on nõutav, et lisaks tingimusele RIN = ROUT oleks täidetud ka tingimus XIN = -XOUT, ehk kui üks impedants on mahtuvuslik, peab teine ​​takistus olema induktiivne.

Takistuse sobitamine optimaalse vooluülekande tagamiseks. Mõnikord on sisendahela maksimaalse voolu tagamiseks vajalik takistuse sobitamine. Viidates uuesti joonisele fig. 2.22, on näha, et maksimaalne sisendvool IВХ saavutatakse siis, kui ahelas on impedants valitud võimalikult väikeseks. Seetõttu tuleks fikseeritud ROUT-i puhul püüdlema väikseima võimaliku RIN-i väärtuse poole. See üsna ebatavaline olukord on täpselt vastupidine tavapärasele juhtumile, kui on vaja pinget edastada.