Kako povečanje impedance zvočnika vpliva na glasnost in izhodno moč v dB?
Ali spreminjanje impedance zvočnika vpliva na glasnost (decibelov ali dB ) boste dobili? Kaj pa moč – kako se to spremeni?
Rad bi pomagal razjasniti vse to! V tem članku bom obravnaval:
- Kaj je impedanca?
- Kako se spremeni izhod dB (glasnost), če povečate impedanco zvočnika
- Razlike v moči in glasnosti avtomobilskega in domačega stereo sistema, povezane z impedanco zvočnikov
…in veliko drugih odličnih informacij. Berite naprej, če želite izvedeti več!
Kaj je impedanca zvočnika?
Upor zvočnika, merjen v Ohmih, je skupna glasovna tuljava odpornost na pretok električnega toka, saj deluje z glasbenim signalom.
Vsakič, ko lahko napetost oddaja tok, ki teče skozi žico, potrebujete nekaj upora, da omejite, koliko lahko teče. Podobno ojačevalnik ali stereo potrebuje vsaj nekaj upora zvočnika (obremenitev zvočnika, če hočete), da omeji količino električnega toka, ki ga radio ali ojačevalnik poskušata zagotoviti.
Za razliko od ravne žice, ki poteka od točke "a" do točke "b", ko priključite napajanje, navitje žice glasovne tuljave tvori zanko, ki ima električno lastnost, imenovano induktivnost. Induktivnost se nekoliko razlikuje od upora, saj je upor odvisen od frekvence izmeničnega toka (AC), ki teče vanj.
To se imenuje induktivna reaktanca.
Impedanca zvočnika se spreminja z glasbenimi frekvencami – nekoliko
Za avtomobilske zvočnike to pomeni, da se dejanska impedanca (skupni upor) med predvajanjem glasbe dejansko nekoliko spremeni! Vendar pa je dobra novica ta, da lahko zvočnikom še vedno dodelimo oceno ohmov (ocena impedance zvočnikov), saj je vedno v določenem območju, kot je 2 ohma, 4 ohma itd.
Ko govorimo o impedanci zvočnika, ljudje večino časa mislijo na kategorijo (splošen obseg) zvočnika, ki se uporablja za ujemanje z domačimi ali avtomobilskimi stereo ojačevalniki.
V električnem svetu so Ohmi včasih predstavljeni z grškim simbolom Omega ali »Ω«.Kako deluje impedanca zvočnika?
Kot sem že omenil, je impedanca zvočnika sestavljena iz njegovega upora in induktivne reaktanse zaradi žične tuljave, ki sestavlja zvočno tuljavo.
Impedance ni mogoče v celoti izmeriti s preskusnim merilnikom enosmernega toka (DC). Na primer:
- Če uporabljate digitalni multimeter za odčitavanje upora v ohmih, boste izmerili samo enosmerni upor žice.
- Če bi imeli pravo opremo in bi lahko uporabili AC signal, bi opazili tudi dodatno količino upora.
Seštevanje obeh skupaj bi dalo dejansko skupno "impedanco". Podobno se zgodi, da se iste stvari zgodijo, ko glasbeni signal spodbuja zvočnik, da ustvari zvok:ojačevalnik ali stereo bo »videl« obremenitev zvočnika, ki je vsota obeh.
Razložena matematika upora in induktivne reaktanse
Za razliko od standardnega upora mu ne morete preprosto dodati induktivne reaktance. Če želite izračunati skupno impedanco zvočnikov, jih seštejte tako, da poiščete kvadratni koren vsote kvadratov, ki se včasih imenuje "trigonometrična vsota".
Opomba: Zavoljo splošne razprave nam ni treba vedeti natančne impedance zvočnika, ko usklajujemo zvočnike, govorimo o dB izhodu in moči itd.To ponujam kot dodatne informacije, ki vam bodo pomagale razumeti, od kod vse to prihaja.
Kako povečana impedanca zvočnika vpliva na moč?
Kot lahko vidite iz diagrama, ki sem ga navedel zgoraj, povečanje impedance zvočnika ne vpliva samo na glasnost (kar bom podrobneje obravnaval spodaj), ampak tudi na moč. Pravzaprav je lahko veliko razlika v tem, koliko energije imate na dotiku z domačim ali avtomobilskim stereo sistemom ali ojačevalnikom.
To je zaradi Ohmovega zakona in delovanja moči:
- Domači in avtomobilski stereo sistemi ter ojačevalniki imajo določeno količino napetosti, ki jo lahko proizvedejo, da napajajo zvočnike.
- Če po Ohmovem zakonu spremenite upor (v tem primeru impedanco zvočnika), se razvita moč ustrezno spremeni.
- Ojačevalniki in radijski sprejemniki imajo zgornjo mejo napetosti, ki jo lahko oddajo, tako da se največja moč ne spremeni, če povečate impedanco zvočnika. To je fiksna omejitev.
- Zato:če povečate impedanco zvočnika, bo z istim stereom ali ojačevalnikom proizvedena manjša moč.
V tem primeru grafa lahko vidite, koliko moči bo razvil 4 ohmski zvočnik z enakim ojačevalnikom kot 8 ohmski zvočnik. 4 ohmski zvočnik ne bo le razvil 2-krat večjo moč kot 8 ohmski zvočnik, ampak 8 ohmski zvočnik ne bo nikoli dobil celotne moči, ki je na voljo iz ojačevalnika.
To je v nekaterih primerih pomembno, v drugih pa manj. Na primer, za domače stereo naprave, kjer ne potrebujete velike količine energije, lahko uporabite 16 ohmske zvočnike namesto 8 ohmskih, ne da bi opazili tako veliko razliko.
Vendar pa je drugačen primer, ko govorimo o avtomobilskem zvoku, saj pogosto potrebuje veliko več moči za ustvarjanje odličnega zvoka ali glasnosti v vozilu – še posebej z globokotonci za močne nizke tone. V tem primeru preklop s 4 ohmskih na 8 ohmskih zvočnikov pomeni, da boste imeli na voljo 1/2 moči, kot ste jo imeli.
Ali impedanca zvočnika vpliva na glasnost?
Diagram, ki prikazuje primer grafa, ki primerja izhodno glasnost dB 8-ohmskega zvočnika pri enaki izhodni ravni ojačevalnika ali stereo kot 4-ohmski zvočnik. 8 ohmski zvočnik bo proizvedel manj moči in glasnosti pri enaki nastavitvi glasnosti. Ko je ojačevalnik na največji moči (največja izhodna napetost), bo imel 4-ohmski zvočnik večji izhod v dB kot 8-ohmski zvočnik na isti ravni.
Na zgornjem grafu lahko vidite, kaj se zgodi, če uporabimo 8 ohmski zvočnik namesto 4 ohmskega zvočnika, priključenega na isti ojačevalnik. Da bodo stvari enake, bom primerjal 4 in 8 ohmske zvočnike z enako občutljivostjo 89 dB pri 1 W/1 M.
Morda se sprva zdi zmedeno, a graf prikazuje naslednje:
- Izhod dB za 4-ohmski zvočnik pri vsaki izhodni napetosti ojačevalnika/stereo, ki mu napaja 1 vat, 2 vata, 4 vate itd. Zvočnik z 8 ohmi potrebuje višjo izhodno napetost ojačevalnika ali stereo, da doseže enako raven moči.
- Izhod dB za 8-ohmski zvočnik pri isti izhodni ravni ojačevalnika, če se uporablja namesto 4-ohmskega zvočnika.
Lahko je tudi veliko manjša od pravilne impedance pri največjem izhodu.
Povečati boste morali izhodno moč radia ali ojačevalnika, da boste dobili enako glasnost v dB za zvočnik z višjo impedanco.
To pomeni, da:
- Pri zvočniku z višjo impedanco bo skupna glasnost običajno nekaj dB nižja, odvisno od podrobnosti tega govorca.
- Nikoli ne boste izkoristili polne zmogljivosti stereo ali ojačevalnika kot bi z zvočnikom z nižjo impedanco, za katerega je zasnovan.
Za avtomobilske nizkotonce je to na primer velika stvar. Za vsako podvojitev moči zvočnika boste dobili 3 dB večjo glasnost, ne podvojite glasnost. 4x je moč 6dB in tako naprej.
Naša ušesa delujejo tako, da se približno 10 dB šteje za veliko razliko, ki vzame približno 10x moč. Pri podvojitvi impedance zvočnika, kot lahko vidite iz zgornjih grafov, vam bo »zmanjkalo moči« precej preden dosežete največjo moč, ki jo lahko oddaja ojačevalnik, kot bi jo z zvočnikom pravilne (nižje) impedance.
Za avtomobilske stereo sisteme z nižjo izhodno močjo (večina avtomobilskih stereo sistemov je omejena na približno 14-15 W ali več) to še posebej ni idealno.
Kaj se zgodi, če na kretnici uporabim zvočnik z višjo impedanco?
Kaj je crossover shift?
Križnice zvočnikov so zasnovane z uporabo vnaprej določenih vrednosti za kondenzatorje in induktorje, ki jih uporabljajo kot filtre. Ko proizvajalec zvočnikov oblikuje kretnice za zvočnike, vedno temelji na impedanci zvočnikov, s katero so zasnovani za uporabo.
Crossoverji se obnašajo drugače, ko se spremeni obremenitev zvočnikov (ohmska obremenitev, ki jo vidijo). Zaradi tega ko spremenite impedanco zvočnika, spremenite frekvenco križanja in zvok. Prehodna frekvenca se bo spremenila – običajno veliko.
Z drugimi besedami, sprememba impedance zvočnika bo premaknila križno frekvenco. Po tem boste morda opazili več težav:
- »Oster« zvok iz nizkotoncev ali srednjetonskih zvočnikov. Visokotonci lahko zvenijo popačeno in "razbijejo" zvok pri glasnosti.
- »Tanka«, slaba kakovost glasbe.
- Vrzeli v zvočnih razponih, ki bi jih morali slišati.
Zvočniške kretnice uporabljajte samo z impedanco zvočnikov, za katero so zasnovane, sicer ne bodo zvenele pravilno.
Na primer, uporaba 16-ohmskega zvočnika z 8-ohmskim domačim zvočnikom ne bo delovala pravilno. Slišalo se bo slabo in ne bo delovalo, kot je bilo načrtovano. Vsekakor lahko pričakujete, da boste nad zvokom razočarani.
Ne pozabite, da če vaši zvočniki nimajo enake impedance, višji ne bo imel enake izhodne ravni kot pravilni, kar pomeni, da se ne ujemajo pravilno.
Ali moram uskladiti impedance visokotonca in nizkotonca za 2-stezne zvočnike?
Ne priporočam mešanja impedance zvočnikov v 2- ali 3-steznih zvočnikih, ker ne bodo imeli enake glasnosti, ko povečate glasnost. To pomeni, da zvok ne bo pravilen in da se boste morali ukvarjati s tem, da bodo nekatere zvočne frekvence po določeni točki slabe.
Kot lahko vidite iz grafov, ki sem jih navedel prej, bo z večanjem moči zvočnik z večjo impedanco vedno slabši od prav tako pravilno usklajenega zvočnika.
Pri dvosteznih sistemih zvočnikov je to še večja težava, ker imajo visokotonci že zelo pogosto večjo glasnost kot njihovi nizkotonci ali srednjetonci. Da bi bile stvari še hujše, ima večina 2-steznih zvočnikov vsaj kretnico, od katere so odvisni.
To pomeni, da bo v mnogih primerih sprememba ohmske obremenitve zvočnika spremenila tudi obnašanje kretnice in negativno vplivala na zvok.
Videl sem nekaj sistemi zvočnikov, pri katerih ima en zvočnik (običajno visokotonec) drugačno oceno ohmov kot drugi, vendar v tem primeru načrtovalci to upoštevajo.
Več odličnih člankov o govornikih
Še veliko se je treba naučiti! Oglejte si moje druge odlične članke, ki vam bodo všeč:
- Tu je podroben vodnik o delovanju zvočnikov
- Ugotovite, kaj zvočnik z 2, 4 ali 8 ohmi meri za enosmerni upor.
- Zakaj je slabo, če je impedanca zvočnika prenizka?
- Vse o impedanci avtomobilskega zvočnika in kaj morate vedeti.