Что произойдет, если я использую динамик с другим импедансом в кроссовере? Можно?

Вы когда-нибудь задумывались, что r действительно произойдет, если вы используете динамик с другим импедансом с кроссовером? Отличный вопрос!

Как оказалось, импеданс динамика (Ом) влияет на то, как работает кроссовер динамика и влияет на звук. Я объясню все подробно так, чтобы все могли понять.

Что такое кроссовер динамиков? Что делает кроссовер?

Вверху: Типичный кроссовер автомобильных стереодинамиков с маркировкой основных частей. Внизу: Типичный кроссовер домашних стереодинамиков, который очень похож. (Обычно они устанавливаются внутри корпуса динамика.) В обоих случаях используются конденсаторы и катушки индуктивности для формирования кроссоверных фильтров и управления звуком, отправляемым на высокочастотные, среднечастотные или низкочастотные динамики для обеспечения наилучшего качества звука.

Кроссоверы громкоговорителей часто называют «пассивными» кроссоверами, потому что они пропускают сигналы без источника питания, в отличие от электронных («активных») кроссоверов. Они работают с использованием пассивного компоненты:конденсаторы и катушки индуктивности.

Кроссовер динамика — это электрическая цепь, в которой используются катушки индуктивности и конденсаторы для фильтрации сигнала динамика и разделения его между одним или несколькими выходами. Выходные данные зависят от частотной характеристики используемых динамиков.

Они отличаются от электронных кроссоверов тем, что вместо того, чтобы подключаться к сигнальному тракту (например, кабели RCA), кроссоверы для динамиков подключаются к выходу усилителей или стереосистем. Затем динамики подключаются к разъемам для динамиков кроссовера.

Один из наиболее распространенных типов кроссовера динамиков, используемых сегодня:2-полосный кроссовер 2-го порядка с выходами на высокочастотный и среднечастотный/низкочастотный динамики. Катушки индуктивности обозначаются символом «L», а конденсаторы — символом «C». Кроссоверы динамиков служат для разделения звука, отправляемого на определенные динамики, для улучшения звучания, снижения искажений и управления использованием динамиков. Например, они блокируют басы, которые не могут воспроизвести твитеры, и высокие частоты, которые плохо воспроизводятся низкочастотными динамиками.

Катушки индуктивности и конденсаторы обладают очень интересными (и очень полезными!) свойствами, когда через них проходит электрический звуковой сигнал:

• Дроссели представляют собой витки проволоки, которые имеют большее сопротивление (в данном случае импеданс) высокочастотному сигналу, чем низкочастотный. Поэтому при последовательном соединении они отфильтровывают более высокие звуковые частоты.
• Конденсаторы имеют большее «сопротивление» низкочастотному сигналу, чем более высокому, когда они соединены последовательно. Чем ниже частота, тем меньший сигнал может пройти.

Когда на конденсатор или катушку индуктивности подается сигнал за пределами определенного частотного диапазона, называемого частотой кроссовера, частотой среза, или частота среза количество пропускаемого им сигнала уменьшается, что делает его действующим как фильтр.

Это означает, что динамик будет получать все меньше и меньше сигнала динамика, который мы хотим заблокировать, уменьшая выходную громкость для этого нежелательного диапазона звука. Важно понимать, что частота, на которой это происходит, зависит от импеданса подключенного динамика (нагрузки в Омах).

Порядки пересечения динамиков (наклоны) и схемы

При последовательном использовании с твитером кроссовер отфильтровывает повреждающие и искажающие басы, с которыми он не может справиться . При использовании отдельно один конденсатор представляет собой кроссовер 1-го порядка (однокаскадный) с наклоном -6 дБ на октаву — самый базовый уровень.

Кроссоверы бывают разных конструкций для разных типов настройки звука и уровней производительности, но все они работают по одному и тому же основному принципу. Они разработаны с «порядками» или этапами, которые при добавлении делают их фильтрацию еще лучше, блокируя нежелательные звуки от достижения динамиков.

Например, вот список кроссоверов общего порядка, которые вы часто будете видеть:

• 1-й порядок:не очень крутой -16 дБ на октаву), состоит из одного конденсатора или катушки индуктивности, включенных последовательно с динамиком.
• 2-й порядок:улучшенная фильтрация -12 дБ/октава с использованием ДВУХ компонентов для каждого динамика.
• 3-й порядок:еще лучше, с фильтрацией -18 дБ/октава и использованием ТРЕХ компонентов для каждого динамика.

Кроссоверные фильтры всегда кратны 6 децибелам (дБ) из-за того, как работают компоненты. «Более крутой» (более высокий) порядок кроссовера просто означает, что он более эффективно блокирует диапазон звуковых частот, которые мы не хотим достигать в динамике.

Что такое импеданс динамика? Как работает импеданс динамика?

Сопротивление динамиков – это общее величина сопротивления, которую имеет динамик из-за сопротивления его проволочной катушки и индуктивность контура проволочной катушки. Импеданс измеряется в единицах сопротивления, называемых омами.

Точно так же, как у вас не может быть короткого замыкания на батарее, усилитель или стереосистема нуждаются в некоторых величина импеданса нагрузки громкоговорителя для ограничения электрического тока, который радиоприемник или усилитель пытается обеспечить.

В отличие от прямого провода, который идет от одной точки к другой, когда вы подключаете питание, проволочная обмотка звуковой катушки образует петлю, обладающую электрическим свойством, называемым индуктивностью. Индуктивность немного отличается от сопротивления, поскольку она изменяется при изменении частоты. Это называется индуктивным реактивным сопротивлением.

Почти для всех динамиков это означает, что реальный импеданс (общее сопротивление) несколько изменяется по мере воспроизведения музыки.

Когда мы говорим об импедансе динамиков, в большинстве случаев мы имеем в виду категорию (общий диапазон сопротивления) динамика, используемого для согласования с домашними или автомобильными стереоусилителями.

Измерения сопротивления в единицах Ом , иногда обозначаются греческим символом омега:"Ω"

Как работает импеданс динамика?

Когда музыкальный сигнал (состоящий из переменного тока) приводит в действие динамик, он создает магнитные поля, поскольку электрический ток течет через плотно намотанную звуковую катушку. Что интересно, вокруг катушки с проволокой возникают магнитные поля, которые препятствуют протеканию тока, когда это происходит.

Вот откуда берется частотно-зависимая часть импеданса динамика.

(Это также происходит и с другими электрическими устройствами, такими как двигатели, катушки свечей зажигания двигателя и т. д. Они также имеют дело с электрическим сопротивлением при подаче переменного тока (AC).)

Что произойдет, если я использую динамик с другим импедансом в кроссовере?

Диаграмма, показывающая, что происходит при изменении омической нагрузки динамика, подключенного к кроссоверу:смещение кроссовера имеет место. Это означает, что поскольку он был разработан для другого импеданса динамика, частота, на которой он работает, меняется.

Сдвиг кроссовера при использовании динамиков с разным импедансом

Как я упоминал ранее, кроссоверы динамиков основаны на компонентах (конденсаторах и катушках индуктивности), которые работают как фильтры в зависимости от нагрузки динамика, к которой они подключены. Из-за этого когда вы меняете импеданс динамика, вы меняете частоту кроссовера и звук.

После этого вы можете заметить несколько проблем:

• «Резкий» звук из низкочастотных или среднечастотных динамиков. Твитеры могут звучать искаженно и начать «ломаться» при меньшей громкости, чем раньше.
• Музыка «тонкая», слабая.
• Разрывы в звуковых диапазонах, которые вы должны слышать.

Кроссоверы динамиков можно использовать только с импедансом динамика. они созданы, иначе они не будут звучать так же.

Например, использование кроссовера домашней акустической системы на 8 Ом с автомобильной акустической системой на 4 Ом будет работать неправильно. Это связано с тем, что номиналы деталей были выбраны только для одного импеданса. Когда вы меняете это, частота кроссовера резко меняется!

Что произойдет с кроссовером, если уменьшить импеданс динамика вдвое?

При изменении импеданса динамика, подключенного к кроссоверу, частота среза кроссовера может значительно измениться. Как правило:

• Уменьшение вдвое импеданса динамика (например, с 8 Ом до 4 Ом) удваивает частоту кроссовера (например, с 3,5 кГц до 7 кГц).
• Удвоение импеданса динамика (например, с 8 Ом до 16 Ом) уменьшает вдвое частоту кроссовера (например, с 3,5 кГц до 1,75 кГц).

Мы не хотим этого, потому что это позволяет направлять динамики в звуковой диапазон, для которого они не подходят и звучат плохо. В случае с твиттерами басы и средние частоты плохие, потому что они не могут воспроизводить их должным образом. На самом деле, после определенного уровня мощности твитеры могут быть повреждены при сильном воздействии низких частот.

Точно так же многие низкочастотные динамики плохо воспроизводят высокочастотные звуки и могут звучать ужасно.

Обычно, если вы меняете нагрузку динамика в Омах, вам также придется заменить кроссовер динамика, чтобы соответствовать нагрузке в Омах.

Однако есть обходной путь, дающий некоторую надежду…

Как использовать динамики с другим импедансом? Возможно ли это?

Хорошая новость заключается в том, что это можно использовать другой импеданс динамика с кроссовером динамика, для которого он не предназначен! Однако вам придется пойти на некоторые компромиссы.

Как согласовать другой импеданс динамика с кроссовером

Это на самом деле довольно просто! Чтобы согласовать импеданс динамика с кроссовером:

1. Случай №1:динамик с более низким импедансом: Вы можете добавить резистор последовательно с динамиком, чтобы довести общую нагрузку в Омах до уровня, необходимого для кроссовера. Вам понадобится резистор с достаточной мощностью (называемый «мощным» резистором), чтобы избежать его перегрева (см. ниже).
2. Случай №2:динамик с более высоким импедансом: Вы можете добавить резистор параллельно динамику, чтобы снизить общую нагрузку в Омах до уровня, необходимого для кроссовера.

Примеры:

• Вы можете использовать динамик на 8 Ом с кроссовером на 4 Ом, подключив параллельно ему резистор на 8 Ом. Конечный результат:8 Ом/2 =4 Ом, которые увидит кроссовер.
• Вы можете использовать динамик на 4 Ом с кроссовером на 8 Ом, подключив его последовательно с резистором на 4 Ом. Конечным результатом будет 8 Ом, воспринимаемых кроссовером.

Что такое силовой резистор?

Примеры мощных резисторов, обычно используемых с динамиками. В отличие от крошечных резисторов, используемых в электронике, они могут выдерживать гораздо большую мощность и не сгорают из-за нагрева. Их можно приобрести у поставщиков электроники, в том числе у розничных продавцов компонентов для динамиков.

Мощный резистор — это просто резистор большего размера, который может выдерживать гораздо большую мощность и тепло, чем маленькие резисторы, обычно используемые на электронных платах. На самом деле они довольно недороги (около 5 долларов США за 2–4 штуки в упаковке) и обычно используются для пользовательских проектов динамиков.

Для акустических систем рекомендую использовать акустическую систему с номинальной мощностью 25 Вт или более, чтобы быть уверенным. Однако для автомобильных стереосистем часто можно обойтись от 10 Вт до 15 Вт.

Недостатки использования резисторов для согласования с кроссовером

Как я уже говорил ранее, это не без компромиссов. В зависимости от того, с каким делом вы имеете дело, вам придется смириться с несколькими вещами:

• Добавление резистора последовательно с динамиком приведет к снижению максимальной мощности и громкости, доступных для него. В случае с динамиком на 4 Ом и резистором на 4 Ом это означает, что вы потеряете 3 дБ громкости ( крошечный сумма), но мощность всегда будет составлять 1/2 от того, что было раньше.
• Добавление резистора параллельно динамику означает, что мощность будет разделена между ними. В случае резистора 8 Ом, параллельного динамику 8 Ом, каждая сторона получит 1/2 мощности, ранее подаваемой на один динамик. (Пример:теперь усилитель мощностью 50 Вт будет подавать на динамик максимум 25 Вт.)

Обычно я бы рекомендовал использовать правильный кроссовер, но если вы «в крайнем случае», это решение — отличный способ заставить ваши динамики работать и при этом звучать хорошо.

Дополнительная литература

Не пропустите другие мои увлекательные статьи:

• Низкий импеданс динамика может быть проблемой. Вот как это плохо.
• Подробнее о том, как работают динамики, можно узнать здесь.
• Громкие твиттеры раздражают! Вот как правильно уменьшить громкость твитера.

Ознакомьтесь с полной линейкой моих практических и информационных статей здесь.