Как соотносится импеданс динамика с частотной характеристикой?
Ом и импеданс динамиков определенно могут быть запутанной и своего рода загадочной темой. Я бы хотел помочь вам все прояснить!
Как импеданс динамика соотносится с частотной характеристикой? Что это импеданс динамика точно? И что еще вам нужно знать?
Я объясню все это очень подробно с полезными диаграммами и изображениями по пути. К тому времени, когда вы закончите читать, у вас будет почти экспертное понимание!
Что такое импеданс динамика? Объяснение импеданса динамика
Импеданс динамика, измеряемый в Омах, представляет собой полное сопротивление звуковой катушки потоку электрического тока, когда она работает с музыкальным сигналом.
Сопротивление динамика – это сумма двух факторов:
- Сопротивление длинной обмотки провода, из которого состоит звуковая катушка.
- Особое магнитное свойство, называемое индуктивностью, возникает, когда провод сматывается в катушку.
Усилитель или стереосистема требуют некоторого импеданса нагрузки динамиков, чтобы ограничить количество электрического тока, который они пытаются обеспечить, точно так же, как и в случае с резистором, используемым в электронике, с подключенным источником питания.
1. Сопротивление звуковой катушки
На фотографии выше я измеряю импеданс динамика сопротивлением 4 Ом, и мой цифровой измеритель отображает значение сопротивления. В данном случае это близко к 4 Ом, но не совсем точно.
Поскольку они сделаны из длинного провода, звуковая катушка динамика имеет некоторое значение сопротивления из-за самого провода. Обычно это всего несколько Ом. При измерении импеданса динамика с помощью измерительного прибора вы будете измерять сопротивление постоянному току (DC), а не индуктивность, которая не будет присутствовать без подачи сигнала переменного тока (AC).
2. Индуктивность звуковой катушки
Когда на звуковую катушку подается переменный сигнал от радиоприемника или усилителя, проволочная обмотка, образующая спиральную петлю, имеет электрическое свойство, называемое индуктивностью. . Это не похоже на прямой провод, идущий из точки "а" в точку "б".
Эта индуктивность противостоит потоку электричества, подобно сопротивлению, и изменяется в зависимости от звуковой частоты. Это свойство, похожее на сопротивление и присутствующее в катушках индуктивности, называется индуктивным реактивным сопротивлением.
Когда мы говорим об импедансе динамика, в большинстве случаев мы имеем в виду категорию (общий диапазон сопротивления) динамика, используемого для согласования с домашними или автомобильными стереоусилителями.
Обратите внимание, что Омы иногда обозначаются греческим символом Омега или "Ω".Какова связь между импедансом и частотой?
Пример диаграммы кривой импеданса, измеренной для среднечастотного динамика с сопротивлением 8 Ом. Обратите внимание, как растет импеданс с увеличением частоты. Это связано с индуктивностью звуковой катушки. Индуктивное сопротивление (импеданс) напрямую связано с частотой.
Сопротивление динамика в зависимости от частоты
Существует прямая связь между частотой и импедансом:
- По мере увеличения частоты индуктивное сопротивление увеличивается, что означает увеличение импеданса динамика.
- По мере снижения частоты индуктивное сопротивление уменьшается, а это означает, что импеданс динамика уменьшается обратно по направлению к сопротивлению постоянного тока катушки динамика.
Другими словами, импеданс прямо пропорционален к частоте, что означает, что он идет вверх или вниз по мере увеличения или уменьшения частоты. Импеданс — это не простое сложение сопротивления провода катушки и индуктивности, а скорее геометрическая сумма этих двух величин, как вы увидите ниже.
Обратите внимание, что импеданс динамика всегда будет равен или больше сопротивления звуковой катушки. Невозможно иметь динамик с нулевым сопротивлением (по крайней мере, без короткого замыкания) или с отрицательным сопротивлением — это не имеет смысла.
Расчет импеданса динамика в зависимости от частоты
Как вы можете видеть выше, индуктивное сопротивление (обычно обозначаемое как «Xl» для обозначения индуктивности) напрямую связано с частотой («f» в приведенной выше формуле). Кроме того, вы можете видеть, что импеданс динамика в Омах представляет собой квадратный корень из суммы квадратов сопротивления и индуктивного сопротивления динамика.
Это потому, что импеданс — это свойство физики, которое ведет себя иначе, чем сопротивление постоянному току — они никогда не складываются напрямую. Думайте об этом как о тригонометрии и способе нахождения гипотенузы треугольника.
Как импеданс динамика соотносится с частотной характеристикой?
Вообще говоря, связь между импедансом и частотной характеристикой практически отсутствует. Впрочем, это зависит от конкретного говорящего. Некоторые из них могут подвергаться большему влиянию, чем другие, но, вообще говоря, кроме резонансной частоты. частотная характеристика динамика не имеет к нему никакого реального отношения.
Частотная характеристика динамика – это конечный результат его конструкции, качества работы узла магнит/диффузор/подвеска и множества других подобных параметров.
Обратите внимание, что на резонансной частоте импеданс, как правило, очень высок из-за резонанса, поскольку именно тогда сборка динамика не может оставаться стабильной для этого очень маленького частотного диапазона. Тем не менее, это довольно второстепенная ситуация, и, как правило, разработчики динамиков избегают того, чтобы динамики играли вблизи их резонансной частоты.
Какая частота определяет импеданс динамика?
Обычно для определения импеданса динамика не используется частота. Вместо этого указанный производителем импеданс в Омах приблизительно равен среднему значению в нормальном рабочем диапазоне.
Другие параметры, такие как эффективность (измеряемая выходная мощность динамика в децибелах [дБ] для 1 Вт обычно) и внеосевая характеристика, обычно измеряются на частоте 1 килогерц (кГц). Дело не в импедансе, так как в этом нет смысла.
Для некоторых конкретных динамиков с дополнительными данными может быть значением импеданса, заданным для заданной частоты. Однако, если это включено, оно обычно предоставляется в виде графика. В этом случае импеданс отображается в виде графика для широкого диапазона звуковых частот.
Влияет ли сопротивление динамика на качество звука?
График, на котором сравнивается мощность, создаваемая динамиками с сопротивлением 8 и 4 Ом при подключении к одному и тому же усилителю. Динамик с сопротивлением 8 Ом потребляет меньше энергии при той же мощности (громкости), что и динамик с сопротивлением 4 Ом.
Только определенные факторы, связанные с импедансом, такие как мощность динамика (громкость) и то, как они работают с кроссоверами, влияют на музыку. В подавляющем большинстве случаев более высокое сопротивление не означает лучшее качество звука.
Наилучший звук получается при использовании правильного импеданса динамика для правильного применения:
- Согласование правильного сопротивления динамика с вашим радио или усилителем для наилучшей доступной мощности и громкости.
- При использовании кроссоверов громкоговорителей используйте правильный импеданс громкоговорителей.
Как сопротивление динамика влияет на мощность и громкость
На приведенном выше графике показан пример мощности, производимой 8-омным динамиком при использовании с тем же усилителем, что и 4-омный динамик.
- Мощность динамика с более низким импедансом при том же уровне усилителя или стереовыхода вдвое больше, чем у динамика на 8 Ом.
- Максимальная мощность, которую вы получите для динамика на 8 Ом, подключенного к усилителю с номинальным сопротивлением 4 Ом, всегда будет ниже, чем при использовании динамика на 4 Ом.
Например, использование динамика с сопротивлением 16 Ом вместо динамика с сопротивлением 8 Ом для стереосистемы с номинальным сопротивлением 8 Ом имеет недостатки, связанные с потерями мощности и громкостью. Нет ничего, что можно было бы получить от этого. (Аналогично тот же принцип для динамиков 8 Ом и 4 Ом). Для двух во всем остальном идентичных динамиков само качество звука будет одинаковым, но тот, у которого более высокий импеданс, будет иметь меньшую громкость, поскольку через него будет проходить меньшая мощность из-за меньшего электрического тока.
Примечание:удвоение мощности через динамик не влияет означает, что объем удваивается. Из-за того, как работают наши уши, удвоение мощности только увеличивает громкость, которую воспринимают наши уши, примерно на 3 децибела (3 дБ) — очень небольшую величину.Как импеданс динамика влияет на частоты кроссовера?
Кроссоверы предназначены для работы только с определенным импедансом динамика. Когда используется неправильная нагрузка в омах, происходит «сдвиг кроссовера», то есть частота кроссовера изменяется, и звук страдает.
Можно ли использовать динамики с разным сопротивлением с кроссовером? Что такое перекрестный сдвиг?
Пассивные (неактивные) кроссоверы для динамиков — это, по сути, тип фильтра, разработанного для нагрузки определенного импеданса динамика (Ом). Они работают с использованием конденсаторов и катушек индуктивности, которые можно использовать для исключения передачи определенных нежелательных участков звуковой частоты на динамик. В сочетании друг с другом их можно использовать для создания великолепно звучащей акустической системы с гораздо большей четкостью и меньшими искажениями благодаря используемой частоте кроссовера.
Изменение импеданса динамика, подключенного к кроссоверу, изменяет частоту кроссовера. Это называется переходным сдвигом. и приводит к плохому звуку, потому что частота немного смещена.
Вот некоторые из побочных звуковых эффектов сдвига кроссовера:
- «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 следует использовать только с их предполагаемым импедансом динамиков. В противном случае у вас будет плохой звук и низкая производительность.
Например, нельзя использовать динамики 8 Ом с кроссовером, рассчитанным на 4 Ом, и наоборот.
Дополнительные статьи о динамиках и аудио
Ознакомьтесь с другими замечательными статьями, которые вам понравятся!
- Узнайте, как можно изменить или согласовать импеданс динамика с помощью резисторов.
- Почему это плохо, если сопротивление динамика слишком низкое?
- Что такое динамик с импедансом 8 Ом?
- Узнайте, как динамики создают звук из электричества.