На что влияет сопротивление динамика. На что влияет сопротивление динамика

Импеданс обычно указывается как номинальное значение. Это означает, что это среднее значение, и фактическое сопротивление будет выше или ниже этого среднего значения с течением времени.

Всё про сопротивление акустики — Ом, импеданс и прочее

Сопротивление акустики, то есть импеданс, одна из излюбленных тем в непостижимых головах начинающих меломанов, кстати, дураки на звуковых форумах любят использовать эту тему для запугивания бедных ничего не подозревающих новичков…

Но это действительно очень просто.

Итак, давайте попробуем понять концепцию согласования импеданса/сопротивления в акустике и усилителях, в двух словах, насколько это возможно.

Что такое сопротивление акустики?

Сопротивление электрической цепи относится к тому, насколько сложно передать электрический сигнал через нее.

Чем выше импеданс акустики, тем сложнее послать сигнал.

Также почитайте эту статью —> Почему усилители имеют различные номинальные мощности при разном сопротивлении «Ом»?

а также —> Сколько мощности усилителя и мощности акустики мне надо

В автозвуке и бытовой акустике, где мощность важнее звуковых нюансов, часто выбирают акустику с более низким импедансом. Но тут стоит помнить, что чем меньше импеданс, тем больше роль выводов в общем сопротивлении. Отчасти поэтому аудиофилы уделяют им столько внимания и отдают предпочтение динамикам с высоким импедансом.

Что такое импеданс

Строго говоря, импеданс — это электрический импеданс динамика. Его обычно составляют динамики и кроссоверы, которые за счет электромагнитной катушки и небольшого набора радиодеталей имеют некоторое сопротивление постоянному току. Однако звук в проводах это переменный ток, соответственно на разных частотах сигнала сопротивление будет разным. Во избежание путаницы импеданс динамика обычно измеряют на частоте 1000 Гц, поэтому термины «сопротивление» и «импеданс» идентичны.

Вообще говоря, импеданс говорит вам, насколько сложно усилителю будет раскачивать динамик и какую нагрузку он оказывает на усилитель. Применяется следующее правило:

Чем ниже импеданс динамика/громкоговорителя, тем труднее усилителю управлять им.

То есть 4-омный динамик будет сложнее раскачать усилителю, чем 8-омный динамик. Это следует из закона Ома: напряжение, деленное на сопротивление, равно силе тока. То есть сила тока обратно пропорциональна сопротивлению цепи. Если последний уменьшается, то ток или напряжение необходимо увеличить, чтобы сохранить тот же уровень громкости.

Импеданс можно измерить и дома: вам понадобится звуковая карта, усилитель, динамик и соответствующее программное обеспечение. В результате получается график, который, к удивлению экспериментатора, может быть далек от паспортных данных.

Импеданс обычно имеет большой горб в области низких частот из-за резонансов и плавно возрастает на высоких частотах из-за реактивного сопротивления магнитной катушки громкоговорителя. На пиках сопротивление может прыгать намного выше заявленных характеристик, что необходимо учитывать при проектировании концертных залов и студий. Впрочем, для домашней акустики это не такая уж большая проблема, если не доводить ее до предела.

Почему импеданс важен?

Согласование импедансов усилителя и динамиков обеспечит безопасную и длительную работу обоих устройств, исключив проблемы и искажения звука. В свою очередь, если подключить колонки с импедансом в пару Ом к усилителю, рассчитанному не менее чем на 8 Ом, и включить музыку на полную громкость, то с колонками можно попрощаться.

Также выходная мощность усилителя напрямую зависит от импеданса акустики: чем выше импеданс, тем меньше мощность. Например, усилитель, выдающий 50 Вт на канал на 4-омные динамики, будет выдавать только 25 Вт на 8-омный динамик. Вообще говоря, в первом случае он будет сильнее. Часто в спецификациях усилителя указывается, какой будет его мощность в сочетании с акустикой, исходя из базовых значений импеданса.

Материал провода, которым намотана катушка, сильно влияет на воспроизведение динамиком средних частот. Использование алюминиевой проволоки за счет меньшей массы увеличивает ее отдачу. Динамики с медной катушкой лучше всего работают на низких частотах.

Диапазон воспроизводимых частот

Следующим параметром является диапазон воспроизводимых частот. Если в этом абзаце написано что-то вроде «35 Гц — 25 кГц», и все, то в таком случае рекомендую сразу воскликнуть что-то вроде «Я так не думаю!» от директора. Потому что перед нами еще одна уловка, причем довольно распространенная среди продавцов экономических систем. Да, наша колонка может воспроизводить 35 герц. Но на этой частоте его чувствительность (о которой в данном случае производитель скромно умолчал) может быть очень маленькой. В результате в этом месте (его называют нижним пределом) АЧХ может иметь «замок», децибеловый провал в 20. А это, в свою очередь, означает, что на этой драгоценной низкой частоте, столь важной для играть «удар», звуки колонки, в ощущениях.

Пример измерения АЧХ акустики

Правильно, диапазон частот, указанный в технических характеристиках, будет виден только в сочетании с неравномерностью АЧХ в децибелах по всему этому диапазону. А такие данные, как «диапазон частот 35 Гц — 25 кГц с разницей в ±3 децибела» сразу вызывают уважение и серьезное отношение к продукту. Оптимально, если в документации эти данные будут проиллюстрированы графиком АЧХ — АЧХ, где по горизонтальной оси отложена частота, а по вертикальной — звуковое давление.

Важным, хотя и не столь распространенным, является указание диапазона частот и его неравномерность при отклонении его от оси на угол, как правило, от 15 до 30 градусов. Этот параметр позволяет оценить амплитуду направленности звука динамиков. От него, в частности, зависит размер «пятна» объемного звука — области, в которой слушатели получат качественный пространственный эффект. Это, в свою очередь, определяет, сколько «посадочных мест» можно разместить в зрительном зале, составленном из новых колонок, в том или ином помещении, что особенно важно не только для классической стереосистемы, но и при использовании акустики в системах домашнего кинотеатра House.

Чувствительность

В связи со всем вышесказанным перейдем к параметру «чувствительность». Измеряется в децибелах. Этот показатель в определенной степени указывает на степень совершенства нашей колонки. На практике это его эффективность, эффективность. Для современной акустики этот параметр находится в пределах примерно 83-95 децибел. Понятно, что высокие значения чувствительности, особенно для классической многополосной системы, достигаются за счет многих серьезных и зачастую дорогостоящих технологических усовершенствований.

Схема измерения чувствительности колонки

Повышение чувствительности на 6 децибел дает ощущение, что при том же входном сигнале акустика звучит примерно в два раза громче! И, кстати, чтобы увеличить громкость на 3 децибела, диффузор динамика должен колебаться с удвоенной амплитудой. Для маломощного усилителя, а это, в частности, большинство ламповых моделей, звучание которых так привлекательно, нужна акустика с высокой чувствительностью.

Это очень важно понимать, так как без изменения уровня напряжения на выходе усилителя мы физически не можем отдельно увеличить уровень тока, а значит и увеличить уровень мощности.

Конструктивные особенности динамических головок

Теперь попробуем разобраться в конструктивных особенностях динамиков и их назначении. Сразу оговорюсь – речь пойдет о профессиональном использовании этих круглых изделий.

Первое, на что мы обращаем внимание, когда берем в руки колонку, это ее размер. Это немаловажный фактор, но об этом позже. Далее размер магнита. Это тоже очень важный геометрический параметр. От этого зависит величина индукции в отверстии и, следовательно, чувствительность громкоговорителя. Диаметр звуковой катушки косвенно зависит от размера магнита. А от него, в свою очередь, зависит мощность динамика. Как. Ты еще не проиграл?

Ниже приведены данные, которые можно использовать для оценки мощности динамика по геометрическим размерам ферритового магнита:

Диаметр магнита, мм	Диаметр рулона, мм	Мощность, Вт
220	сто	400-700
184	76	250-400
156	50-63	150-250
134	пятьдесят	100-200

Важной конструктивной особенностью является высота намотки звуковой катушки. Катушки высотой 16 мм и выше устанавливаются в низкочастотных динамиках. Это приводит к увеличению массы подвижной системы, ухудшению воспроизведения средних и высоких частот, снижению чувствительности. Но при этом увеличивается допустимое смещение диффузора, при котором звуковая катушка не выходит из зазора, и с увеличением площади теплового излучения увеличивается долговременная мощность, которую может выдержать динамик.

В полнодиапазонных громкоговорителях, способных работать в 2-полосных системах, звуковые катушки устанавливаются высотой от 12 до 16 мм. Если производитель не указывает высоту катушки или величину допустимого смещения X max, то величину смещения можно оценить по толщине переднего фланца магнитной системы (находится рядом с рамой). Значение X max примерно равно ? толщина фланца.

Материал провода, которым намотана катушка, сильно влияет на воспроизведение динамиком средних частот. Использование алюминиевой проволоки за счет меньшей массы увеличивает ее отдачу. Динамики с медной катушкой лучше всего работают на низких частотах.

Вернемся к диаметру самого динамика. Динамики с номинальным диаметром 6,8,10,12,15,18 дюймов используются в основном в профессиональных акустических системах. Редко, но встречаются размеры 5,21,24 дюйма.

Перейдем к описанию характерных свойств головок различного диаметра.

Динамик на 6″

Из-за своих малых размеров он не способен воспроизводить низкие частоты с требуемым в профессиональной технике звуковым давлением. В то же время они имеют широкую диаграмму направленности в широком диапазоне частот. Поэтому для воспроизведения средних частот до 5-6 кГц используются 6-дюймовые динамики. Размер рамки не позволяет установить магнит диаметром более 134 мм. Катушки диаметром более 2 дюймов (50 мм) считаются достаточно непрактичными. Мощность лучших моделей достигает 250 Вт при условии использования специальных средств отвода тепла от звуковой катушки. Средние значения мощности составляют 80-150 Вт. Чувствительность 94-98 дБ (1Вт 1м). Цена хороших моделей соответствует цене хороших 15-дюймовых колонок.

Эта статья будет посвящена отчету о широком ассортименте наушников и одном из основных показателей — их импедансе. 16, 32 или 320 Ом: какое сопротивление выбрать и на что оно влияет?

Тайна цифр

Представьте, что вы решили купить новую модель наушников. Оставим в стороне вопрос бюджета, так как толщина пакета у каждого покупателя разная. Давайте сразу посмотрим на характеристики.

Внимательный покупатель наверняка обратил внимание на ряд непонятных физических характеристик, напечатанных на красивой коробке. Ниже фото с вырезами трех разных моделей наушников известных брендов:

На что обратить внимание при покупке? Таким образом, у нас есть три модели с разными характеристиками:

Характеристики модели А:

Характеристики модели B:

Характеристики модели C:

Диапазон частот. Три модели имеют совершенно разные числовые характеристики. Наша задача определить, какие наушники будут удобнее с портативным плеером или со смартфоном. Модель B имеет самую широкую частотную характеристику, от 5 Гц до 40 кГц (хотя человеческое ухо воспринимает диапазон только от 16 до 20 000 Гц). Поэтому частотный диапазон всех трех моделей подойдет любому слушателю, даже самому требовательному. При выборе наушников в средней ценовой категории этот параметр не является определяющим, а скорее маркетинговым.

Выносливость. Вот тут мы и подходим к самому интересному: все три модели принципиально отличаются друг от друга. Давайте посмотрим, что влияет на коэффициент импеданса и каково оптимальное значение сопротивления для использования вместе со смартфоном?

Все наушники делятся на две категории: низкоомные и высокоомные, причем градация этого деления напрямую зависит от их типа. Поэтому полноразмерные наушники с импедансом до 100 Ом считаются низкоимпедансными; выше 100 Ом — высокое сопротивление. Наушники-вкладыши («затычки» или наушники-вкладыши) с величиной сопротивления до 32 Ом — низкоимпедансные; выше 32 Ом — высокое сопротивление.

В акустическом мире полноразмерных динамиков и динамиков все просто: есть динамик на 30 Вт с импедансом 8 Ом. Подключаем соответствующий 8-омный усилитель к левому и правому каналам и наслаждаемся громким звуком. С наушниками ситуация намного сложнее и запутаннее. Только в приведенном выше примере мы находим три резистора:

На вопрос: какие наушники лучше всего подходят для смартфона, рядовой покупатель уверенно ответит, что лучшая модель — это модель с минимальным сопротивлением. «Низкоомные наушники в паре со смартфоном будут звучать громче, а высокоомные требуют отдельного мощного усилителя», — общепринятое утверждение продавца-консультанта в обычном магазине электроники. «Садитесь, вы теперь пара», — говорила моя школьная учительница физики, и вот почему.

В момент увеличения громкости воспроизведения музыки выходной сигнал изменяет не уровень мощности, а напряжение. И только напряжение напрямую влияет на мощность. Для этого из школьного курса физики достаточно запомнить две простые формулы закона Ома:

Наушники и iPhone

Модель А с резистором 22 Ом будет звучать громче, но в то же время потреблять больше тока. В результате 32-омная модель B позволит смартфону дольше воспроизводить музыку — минимум на четверть. Смартфоны, представленные на рынке, имеют максимальное выходное напряжение не более 150 — 200 мВ, что недостаточно для раскачки наушников с сопротивлением более 100 Ом.

Если громкость, полученная в высокоимпедансных наушниках, вас вполне устраивает, вас ждет приятное преимущество: существенное снижение расхода заряда аккумулятора.

Теперь давайте откроем лица моделей, рассмотренных в этой статье. Вот названия трех моделей:

Самый «правильный» вариант наушников для использования в связке с iPhone — низкоомная модель Bowers & Wilkins P7. По сути, это самая громкая из рассмотренных моделей со стандартным диапазоном звуковых частот.

Предстоящая модель Audio-Technica ATH-CKR10 имеет хороший диапазон воспроизведения и высокое сопротивление 32 Ом. Учитывая, что наушники относятся к категории внутриканальных, они обеспечивают хороший уровень звукоизоляции, а выходного напряжения смартфона будет достаточно для достижения оптимальной громкости.

Наконец, мониторные наушники Beyerdynamic DR 990 Pro — это немецкий эталон профессионального мастеринга. Качество звука этих наушников может позавидовать любому дорогому конкуренту, но высокое сопротивление в 250 Ом делает невозможным их использование с iPhone. Для DR 990 Pro и наушников этой категории требуется отдельный усилитель или аудиоплеер с мощной звуковой картой.

Наушники EarPods, поставляемые с iPhone, имеют следующие функции:

Сопротивление: 23 Ом
Чувствительность: 109 дБ
Частотная характеристика: от 5 Гц до 21 кГц.

Сам производитель дает четкий ответ: использовать высокоомные наушники с айфоном без дополнительных аксессуаров нецелесообразно.

Импеданс можно измерить и дома: вам понадобится звуковая карта, усилитель, динамик и соответствующее программное обеспечение. В результате получается график, который, к удивлению экспериментатора, может быть далек от паспортных данных.

Сколько мощности нужно динамикам? Объяснение характеристик динамиков

Это может показаться сложной и утомительной задачей при сборке системы домашнего кинотеатра. С такими характеристиками, как мощность, чувствительность динамика, децибелы и т д., это может показаться действительно сложной математической задачей. К счастью, определить, какая мощность требуется вашим динамикам, несложно.

Большинство людей используют мультимедиа на одинаковой максимальной громкости. Почти все усилители обеспечивают достаточную мощность для ваших динамиков. Усилители, способные обеспечить мощность от 10 до 20 Вт, могут полностью запустить вашу систему при нормальной громкости прослушивания. В частности, если у вас есть комната среднего размера (около 12 футов) и вы слушаете на средней громкости, вам, вероятно, потребуется только 50 Вт мощности для ваших динамиков.

Однако неправильный расчет и неправильное использование оборудования таят в себе опасность. Это может привести к повреждению ваших динамиков или усилителя, даже если они работают вместе. Например, независимо от того, используете ли вы 10-ваттный или 1000-ваттный усилитель, вы можете испортить свои динамики, если слишком сильно увеличите громкость. Чтобы понять, почему это происходит, нам нужно немного понять, как работают столбцы.

Объяснение характеристик динамика!

Важно отметить, что эти характеристики относятся к динамикам, а не к саундбарам. Если вам интересны эти функции звуковой панели, вы можете прочитать о них здесь.

Чувствительность динамика

Чувствительность динамика — это мера того, насколько эффективно он создает громкость за счет потребляемой мощности. Вы будете измерять мощность в ваттах и ​​громкость в дБ или децибелах. Иногда в громкоговорителях это известно как SNR или отношение сигнал/шум. Вы также можете найти его в списке SPL (уровень звукового давления), дБ и дБа.

Для определения чувствительности динамика измерьте громкость динамика на расстоянии 1 метра мощностью 1 Вт. Таким образом, если вы стоите на расстоянии одного метра от динамика и подаете 1 ватт мощности от вашего усилителя, и в результате получается 85 дБ звука, то чувствительность динамика составляет 85 дБ.

Удвоение мощности, подаваемой на динамик, увеличит громкость примерно на 3 дБ. В этом случае 2 Вт дают 88 дБ, 4 Вт дают 91 дБ и так далее. При 10 Вт вы производите около 96 дБ громкости. Это примерно так же сильно, как отбойный молоток с расстояния 50 футов.

Следующая таблица представляет собой полезный инструмент для расчета громкости на основе динамиков с рейтингом чувствительности 85 дБ и 90 дБ. Не забудьте измерить эти децибелы на расстоянии 1 метра от динамика. Вы будете терять примерно 6 дБ звука каждый раз, когда удваиваете расстояние между вами и динамиком.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВАТТ В ДБ ДЛЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ Номинальная 85 дБ и 90 дБ.

Импеданс, сопротивление или омы

Эти три термина в значительной степени взаимозаменяемы и используются для измерения способности динамика ограничивать поток электрического тока. Динамики обычно рассчитаны на 4, 8 или 16 Ом. Импеданс динамика называется «номинальным импедансом», потому что фактический импеданс зависит от частот воспроизводимого звука.

Хороший способ думать о силе и выносливости — думать о них как о садовом шланге. Сопротивление похоже на засовывание большого пальца в шланг, когда течет вода. Напряжение — это давление в шланге, поток — это сила тока, или сколько воды проходит через него, а Ом — это сопротивление, или какая часть отверстия закрывает ваш палец. Основная формула: ток = напряжение / импеданс.

Самое главное помнить, что чем меньше сопротивление, тем больше течет ток. Если у вас есть выход динамика с пометкой «минимум 4 Ом», вы можете подключить к этому выходу один динамик 4 Ом или два динамика 8 Ом. Если к этому выходу подключить два динамика по 4 Ом, усилитель перегрузится и, возможно, выйдет из строя.

Питание от аудио / видео ресивера или усилителя

Номинальная мощность, заявленная производителем A/V-ресивера или усилителя, может сбивать с толку и вводить в заблуждение (именно поэтому мы написали руководство). Это может быть общая выходная мощность, выходная мощность на канал или выходная мощность при использовании двух каналов. Для наших целей мы будем использовать показатель «мощность на канал» или WPC.

Эта опция существует для того, чтобы производитель мог получить официальную оценку устройства для динамиков с более низким импедансом. Так что они могут поместить это в руководство и пометить снаружи коробки.

На что влияет импеданс наушников?

Чувствительность наушников

Чувствительность наушников обычно сводится к мощности, которая учитывает сразу две характеристики: напряжение, подаваемое на наушники, и силу тока. Это удобная конечная функция для теоретиков и чрезвычайно запутанная для практического использования конечными пользователями.
Для среднего потребителя само собой разумеется, что «чувствительность = громкость». Это работает с колонками, потому что значение всегда указывается сопротивлением динамика в виде 4 или 8 Ом, и мощность усилителя указывается аналогичным образом. Трудно запутаться.

Но если для динамиков всего два типовых резистора 4 и 8 Ом, и каждый усилитель имеет мощность для двух типов резисторов, то для наушников резисторов около 11: 8,16,24,32,64,128,256,320, 608 и т.д.

В результате потребитель выбирает наушники с разным сопротивлением и наивно полагает, что может что-то сравнить по чувствительности.

Чтобы отношение «чувствительность = громкость» применялось к наушникам, чувствительность должна быть выражена в терминах напряжения, а не мощности (как это делает Sennheiser). Но большинство производителей вообще не указывают, в каких единицах приведена чувствительность.

Вот почему «все знают», что наушники с высоким импедансом тихие, а наушники с низким импедансом громкие. И наивно полагают, что для высокоомных наушников нужен «мощный усилитель», а для низкоомных достаточно паршивого смартфона. И хотя в действительности все совсем иначе, из-за крайне ущербных терминов стандартов ГОСТ и АЭС сформировались отдельные «понятия», противоречащие законам физики, но на просторечии точно описывающие результат, типа: «Для высокоомные наушники, нужен мощный усилитель». Физически неграмотен, но «все всё понимают».

Затронем эту тему более глубоко (осторожно, переходим к школьным формулам, начинаем напрягать мозг!)

На выходе усилителя мы напрямую не регулируем мощность, а только уровень напряжения. В зависимости от сопротивления наушников получается уровень потребляемого наушниками тока, который в свою очередь определяет конечный уровень мощности.

Это очень важно понимать, так как без изменения уровня напряжения на выходе усилителя мы физически не можем отдельно увеличить уровень тока, а значит и увеличить уровень мощности.

U=I*R, где
U — напряжение на выходе усилителя, В
I — сила тока, А
R — сопротивление наушников, Ом

W=I*U, где
W — выходная мощность усилителя, Вт
U — напряжение на выходе усилителя, В
I — сила тока, А

Если ваш мозг не вскипел от двух простых формул, можете двигаться дальше.

Отличным примером являются наушники серии Beyerdynamic DT 770 с разным импедансом, 32, 80, 250 и 600 Ом (некоторые модели сняты с производства).

Все наушники имеют уникальную чувствительность 96 дБ/мВт, а это значит, что если мы подадим в наушники ровно 1 мВт, уровень звукового давления будет равен 96 дБ SPL.

При 1 мВт для разных моделей нужно применять разные соотношения напряжения и тока:

Сопротивление, Ом	32	80	250	600
Напряжение на 1 мВт, мВ	179	283	500	775
Ток при 1мВт, мА	5.6	3,5	два	1,3

Эти модели с низким сопротивлением 32 Ом требуют самого низкого напряжения, но самого высокого уровня тока.

Как измерить сопротивление наушников?

Для получения подробного расписания необходимо специализированное программное обеспечение и стенд. А вот чтобы узнать значение активного сопротивления (в области самых низких частот) достаточно недорогого мультиметра, который стоит от 200 рублей.

Вполне нормально при покупке наушников проверять сопротивление левого и правого каналов, расхождение не должно превышать 2-3 Ом между каналами в большинстве случаев.