01 од 03
Справување со еден од најчувствителните предмети во аудио-електрониката
Кога ги учев основите на аудио, еден од концептите што ми беше најтешко да се сфати беше излезната импеданса. Влезната импеданса ја сфатив инстинктивно, од примерот на говорникот . На крајот на краиштата, возачот на звучници содржи калем од жица, и знаев дека калем од жица му се спротивставува на електричниот проток. Но излезна импеданса? Зошто засилувачот или пре-печатерот ќе има импеданса на излезот, се прашував? Зарем не би сакал да ги испорача сите можни напон и засилувачи за она што е возење?
Во моите разговори со читателите и ентузијастите низ годините, сфатив дека не сум единствениот кој не ја има целата идеја за излезна импеданса. Па мислам дека би било убаво да се направи прајмер на оваа тема. Во оваа статија, ќе се занимавам со три чести и многу различни ситуации: претходници, засилувачи и засилувачи за слушалки.
Прво, ајде кратко да го повториме концептот на импеданса . Отпорност е степенот до кој нешто го ограничува протокот на струја од еднонасочна струја. Импедансата е во основа иста работа, но со AC наместо DC. Типично, импедансата на компонентата ќе се промени со промена на фреквенцијата на електричниот сигнал. На пример, мал калем на жица ќе има речиси нула импеданса на 1 Hz, но висока импеданса на 100 kHz. Кондензатор може да има речиси бесконечна импеданса на 1 Hz, но речиси без импеданса на 100 kHz.
Излезна импеданса е износот на импедансата помеѓу излезните уреди на пре-печатерот или излезот на засилувачот (обично транзистори, но можеби трансформатор или цевка) и вистинските излезни терминали на компонентата. Ова ја вклучува внатрешната импеданса на самиот уред.
Зошто ви е потребна излезна импеданса?
Па зошто компонента би имала излезна импеданса? Во најголем дел, тоа е да го заштитиме од оштетување од кратки кола.
Секој излез уред е ограничен во количината на електрична струја што може да се справи. Ако излезот на уредот е краток, од него се бара да испорача огромна количина струја. На пример, излезниот сигнал од 2,83 волти ќе произведува струја од 0,35 засилувач и 1 вати на енергија во типичен звучник со 8 оми. Нема проблем таму. Но, ако жица со импеданса од 0,01 оми беа поврзани преку излезни терминали на засилувачот, истиот излезниот сигнал од 2,83 волти ќе произведе струја од 282,7 засилувачи и 800 вати на моќ. Тоа е далеку, далеку повеќе отколку што повеќето излезни уреди можат да испорачаат. Освен ако на засилувачот има некој вид на заштита коло или уред, тогаш излез уред ќе се прегрее и веројатно ќе страдаат трајно оштетување. И да, може дури и да се запали.
Со одредена количина импеданса вградена во излезот, компонентата очигледно има поголема заштита од кратки кола, бидејќи излезната импеданса е секогаш во колото. Кажете дека имате засилувач за слушалки со излезна импеданса од 30 оми, возење пар на 32-омински слушалки, и го кратете го кабелот за слушалки случајно со сечење со неколку ножици. Одите од вкупната импеданса на системот од 62 оми до целосна импеданса од можеби 30,01 оми, што не е толку голема работа. Секако дека е многу помалку екстремен отколку да одите од 8 оми до 0,01 оми.
Колку е пониска излезната импеданса?
А многу општо правило во аудио е дека сакате излезната импеданса да биде најмалку 10 пати помала од очекуваната влезна импеданса што ќе ја нахрани. На овој начин, излезната импеданса нема значително влијание врз перформансите на системот. Ако излезната импеданса е многу повеќе од 10 пати поголема од влезната импеданса што ќе ја нахрани, можете да добиете неколку различни проблеми.
Со било која аудио-електроника, премногу висока излезна импеданса може да создаде ефекти на филтрирање кои предизвикуваат аномалии со чудни фреквенции, а исто така резултираат со намалена излезна моќност. За повеќе информации за овие феномени, проверете ги моите први и втора статија за тоа како каблите на звучниците можат да влијаат на квалитетот на звукот.
Со засилувачите, има дополнителен проблем. Кога засилувачот го поместува конусот на звучникот напред или назад, суспензијата на звучникот го спушта конусот назад во средишната положба. Оваа акција генерира напон кој потоа се фрла назад на засилувачот. (Овој феномен е познат како "назад ЕМФ" или обратна електромоторна сила.) Ако излезната импеданса на засилувачот е доволно ниска, таа ќе го скрати тоа назад ЕМП и ќе дејствува како кочница на конусот додека се враќа назад. Ако излезната импеданса на засилувачот е превисока, таа нема да може да го запре конусот, а конусот ќе продолжи да се движи напред и назад додека не престане триењето. Ова создава ефект на ѕвонење и прави белешки да останат по нивното застанување.
Ова може да се види во рејтингот на факторот за амортизација на засилувачите. Фактор на амортизација е очекуваната просечна влезна импеданса (8 оми) поделена со излезна импеданса на засилувачот. Колку е поголем бројот, толку подобро факторот на амортизација.
Излезна импеданса на засилувачот
Бидејќи зборуваме за засилувачи, да почнеме со тој пример, кој е прикажан на цртежот погоре. Импедансата на звучникот обично е рангирана од 6 до 10 оми, но вообичаено е звучниците да паднат до импеданса од 3 оми на одредени фреквенции, па дури и 2 оми во некои екстремни случаи. Ако работите паралелно паралелно со два звучници, како што честопати прават сопствени монтери при креирањето мултимедијални аудио системи , што ја намалува импедансата на половина, што значи звучник кој се спушта до 2 оми, на пример, 100 Hz сега се намалува на 1 ом на таа фреквенција кога е поврзан со друг звучник од ист тип. Тоа е екстремен случај, се разбира, но дизајнерите на засилувачите мора да ги земат предвид таквите екстремни случаи или тие би можеле да се соочат со голем куп на засилувачи што доаѓаат за да се поправат.
Ако се пресмета минималната импеданса на звучниците од 1 ом, тоа значи дека засилувачот треба да има излезна импеданса од не повеќе од 0,1 оми. Очигледно, нема простор да додадете доволно отпор кон излезот на овој засилувач за да му дадете вистинска заштита на излезните уреди.
Така, засилувачот ќе мора да користи некој вид на заштита коло. Тоа може да биде нешто што го следи струјниот излез на засилувачот и го исклучува излезот ако тековната нерешено е премногу висока. Или тоа би можело да биде едноставно како осигурувач или прекинувач на влезната линија за напојување со наизменична струја или шините на напојувањето. Овие исклучување на напојување кога тековната нерешено е повеќе од засилувачот може да се справи.
Патем, скоро сите засилувачи на цевката користат излезни трансформатори и затоа излезните трансформатори се само калеми од жица обвиткани околу метална рамка, тие имаат значителна импеданса на сопствената, понекогаш дури 0,5 оми или повеќе. Всушност, за да го симулира звукот на засилувач на цевки во неговите засилувачи на Sunfire со цврста состојба (транзистор), познатиот дизајнер Боб Карвер додаде прекинувач "струен режим" кој го поставува 1-Ом резисторот во серија со излезни уреди. Се разбира, ова го наруши минималниот сооднос на излезната импеданса од 1 до 10 до очекуваната влезна импеданса за која зборувавме погоре, а со тоа имаше значителен ефект врз фреквентниот одзив на поврзаниот звучник, но тоа е она што го добивате со многу цевки засилувачи и тоа е токму она што Карвер сакаше да симулира.
02 од 03
Излезна импеданса на претходниот / излезен уред
Со предупредувачки или изворски уред (CD плеер, кабелска кутија, итн.), Како што е прикажано на горниот цртеж, тоа е поинаква ситуација. Во овој случај, не ми е гајле за моќност или струја. Се што ви треба да го пренесете аудио сигналот е напонот. Така, надолниот уред - засилувач на моќност, во случај на предупредувач или предупредувач, во случај на изворно уред - може да има висока влезна импеданса. Секоја струја што доаѓа преку линијата е скоро целосно блокирана од таа висока влезна импеданса, но напонот се добива преку добро.
За повеќето моќни засилувачи и претходни сигнали, влезната импеданса од 10 до 100 килооми е честа. Инженерите можат да одат на повисоко ниво, но тие можат да добијат поголем бучава на тој начин. Патем, гитарските засилувачи обично имаат влезни импеданса од 250 kilohms до 1 мегам, бидејќи електричните гитара обично имаат излезни импеданси кои се движат од 3 до 10 килограми.
Кратките кола може да бидат вообичаени со кола на ниво на ниво, затоа што лесно е случајно да ги протривате двата голи проводници на RCA приклучок против парче метал што ги прицврстува. Така, излезни импеданси од 100 оми или повеќе се вообичаени кај претходниците и изворните уреди. Сум видел неколку егзотични, high-end компоненти со излезни импеданси на ниво на линија на ниво од 2 оми, но тие ќе имаат или многу тешки транзистори за излез или заштита коло за да се спречи оштетување од шорцеви. Во некои случаи, тие може да имаат кондензатор за спојување на излезот за да го блокираат DC напонот и да го спречат излегувањето на излезниот уред.
Фоно претхоните сигнали се сосема различни теми. Додека тие обично имаат излез импеданса слични на оние на CD плеер, нивните влез импеданса се многу различни од оние на линијата фаза preamp. Тоа е премногу за да влезе овде. Можеби ќе копам во таа тема во друга статија.
03 од 03
Излезна импеданса на излез за слушалки
Порастот на популарноста на слушалки доведе до прилично чудно, нестандардно поставување на импеданса на системот на типични засилувачи за слушалки до центарот на вниманието. За разлика од конвенционалните засилувачи, засилувачите за слушалки доаѓаат во широк спектар на излезни импеданси. Навистина евтини засилувачи за слушалки, како оние што се вградени во повеќето лаптоп компјутери, може да имаат излезна импеданса до 75 или дури 100 оми, иако импедансата на слушалките обично се движи од околу 16 до 70 оми.
Ретко е потрошувачот да ги исклучи и повторно да ги поврзе звучниците кога се работи за засилувач, а исто така ретко се појавуваат кабли за звучници кога се работи за засилувач. Но, со слушалки, овие работи се случуваат цело време. Луѓето рутински се поврзуваат или исклучуваат слушалки кога работи засилувач за слушалки. Каблите за слушалки често се оштетени - понекогаш создаваат краток спој - додека се во употреба. Се разбира, повеќето засилувачи за слушалки се ефтини уреди, што може да направи додавање на пристоен заштитен коло кој е премногу висок. Значи, повеќето производители го олеснуваат излезот: Тие ја зголемуваат излезната импеданса на засилувачот со додавање на отпорник (или повремено кондензатор).
Како што можете да видите во мерењата на слушалките (следете го вториот графикон), високата излезна импеданса може да има огромен ефект врз фреквентниот одзив на слушалките. Прво мерите на фреквентната реакција на слушалките со засилувач за слушалки за музика со вертикален изглед кој има излезна импеданса од 5 оми, а потоа повторно со дополнителни 70 оми отпор за да создадете вкупна излезна импеданса од 75 оми.
Ефектот дека високата излезна импеданса ќе варира со импедансата на поврзаните слушалки, а особено со промената на импедансата на слушалките на различни фреквенции. Слушалките кои имаат големи импедантни нишалки - како и повеќето модели за во уво кај балансираните арматура, обично ќе покажат значителни промени во фреквентниот одзив кога ќе преминете од засилувач со ниска излезна импеданса до оној со висока излезна импеданса. Честопати, слушалките што имаат тонален баланс со природна звучност кога се користат со извор со мала импеданса, ќе имаат басирани, досадни звуци кога се користат со извор на висока импеданса.
За среќа, ниската излезна импеданса е достапна кај многу high-end засилувачи за слушалки (особено модели со цврста состојба), па дури и некои од чипките за зачувување на слушалки изградени во уреди како што се iPhone. Обично не постои начин да се знае сигурно дали слушалките се изразени за употреба со високи или ниски излезни импеданси, но претпочитам да се држите со ниска излезна импеданса за причините наведени претходно во овој член.
Јас би сакал да не користам слушалки со огромни импедантни нишалки кои би предизвикале промена на фреквентниот одговор кога ќе се користат со засилувачи за слушалки кои имаат висока излезна импеданса (како оној во лаптопот што го пишувам). Но, за жал, генерално претпочитам звук на добро избалансиран арматура за слушалки за во уво за оној што користи динамички драјвери, па кога ги користам овие слушалки со мојот лаптоп, обично ги поврзувам надворешниот засилувач или USB засилувачот за засилувач / DAC.
Знам дека ова е долготрајно објаснување, но излезната импеданса е комплицирана тема. Ви благодариме што минувавте со мене, и ако имате какви било прашања или ако оставив нешто надвор, испратете ми е-пошта и дозволете ми да знам.