Что такое громкоговоритель с сопротивлением 8 Ом, 4 Ом, 2 Ом или с другим импедансом?

Запутались в номиналах динамиков в Омах, слове импеданс и в том, что все это означает? Вы в правильном месте!

В этой статье я расскажу:

Что такое динамик с импедансом 8 Ом? Что такое 4 Ом, 2 Ом и другие сопротивления динамиков?
Значения импеданса и сопротивления в динамиках.
Можно ли использовать 8-омный динамик с 4-омным усилителем? А как насчет других динамиков с более высоким или более низким сопротивлением?
Влияют ли омы на качество звука? Как насчет кроссовера динамиков?

…и многое другое!

Что такое динамик с импедансом 8 Ом? Что такое 4 Ом, 2 Ом и другие?

Так случилось, что за многие-многие годы были разработаны некоторые нерегулируемые (не строгие) стандарты для импедансов динамиков, используемых в бытовой электронике.

Динамики с сопротивлением 8 Ом обычно используются в домашних стереосистемах, наружных системах и усилителях музыкальных инструментов. Поскольку домашние стереосистемы имеют доступ к более высоким напряжениям питания, для питания динамиков можно использовать динамик с более высоким импедансом, чем, скажем, в автомобиле.
Динамики с сопротивлением 4 Ом обычно используются в автомобильных стереосистемах. Поскольку в транспортных средствах доступно меньшее напряжение, чем в домашних стереосистемах, вместо этого они должны пропускать больший ток, чтобы создавать больше мощности. Для этого используется динамик с более низким сопротивлением (4 Ом, 2 Ом, а иногда даже 1 Ом).
Динамики с сопротивлением 2 Ом обычно используются в мощных автомобильных аудиосистемах, в основном в низкочастотных сабвуферах. Это стало более распространенным в последнее десятилетие или около того, поскольку технология усилителей улучшилась, а цены снизились.
Другое сопротивление, например 16 Ом, можно найти в небольших электронных устройствах, старых домашних стереосистемах и различных других аудиоприложениях.

По сути, динамики 8 Ом, 4 Ом и 2 Ом описывают общий диапазон импеданса динамика и являются одними из наиболее часто используемых. Динамики никогда не бывают точно Например, 8 Ом или 4 Ом.

Их называют «8», «4» и так далее, потому что они примерно равны этому количеству. Сопротивление громкоговорителя в Омах помогает вам сопоставить его с электроникой, которая обеспечивает его правильное питание, не беспокоясь о небольших различиях.

Что означает Ом в динамиках? Что такое импеданс динамика?

Когда мы говорим об Омах в динамиках вместе со словом импеданс , на самом деле мы говорим о полном противодействии динамика потоку электрического тока при подключении к стереосистеме или усилителю.

При выборе динамика импеданс, указанный в единицах измерения, называемых омами, используется в качестве хорошего приблизительного ориентира для подбора стереооборудования.

Примечание. В электрическом мире единицы сопротивления, измеряемые в Омах, часто записываются как греческий символ Омега или «Ом». Я буду часто использовать это в этой статье.

Что именно означает импеданс? Когда 8-омный динамик на самом деле не 8-омный?

На этом графике показано фактическое сопротивление 8-омного динамика, измеренное и нанесенное на график в диапазоне звуковых частот. Как видите, это не строго 8 Ом — время от времени оно сильно меняется.

Динамик с номинальным сопротивлением 8 Ом лишь часть времени работает на 8 Ом. Это связано с тем, что импеданс динамика сильно различается из-за таких реальных факторов, как резонанс. и индуктивность в зависимости от музыкальных частот, которые играет динамик в данный момент.

Например, общее сопротивление динамика 8 Ом (импедансная нагрузка, воспринимаемая стереосистемой) может составлять от 6 Ом, до 70 Ом в резонансе и приближаться к 12 Ом вблизи высоких частот, как показано на приведенном здесь графике.

Резонанс динамика

Резонансная частота динамика — это частота, на которой его магнит и звуковая катушка в сборе ведут себя по-разному и плохо контролируются, как на других частотах. Из-за этого динамик «резонирует» и в результате создает гораздо более высокий импеданс, который влияет на несколько факторов, связанных со звуком в этом коротком диапазоне частот.

Обычно это учитывают производители динамиков. Они избегают использования динамиков вблизи этой частоты, чтобы уменьшить связанные с этим проблемы со звуком и производительностью.

Индуктивность катушки динамика

Датчики индуктивности — это очень полезные электрические детали, в которых используется индуктивность. Индуктивность — это свойство электронов, протекающих через проволочную петлю, и магнитных полей, которые формируются вокруг нее. Так же, как индуктор, звуковые катушки динамиков имеют магнитные поля, создаваемые при протекании через них электрического тока. Эти поля действовали таким образом, что обеспечивали некоторое «сопротивление» в зависимости от частоты.

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.

В большинстве динамиков используется традиционная конструкция со звуковой катушкой, состоящей из очень длинного провода, туго намотанного на бумажную трубку, называемую бобиной. При подаче питания от стереосистемы или усилителя магнитные поля создают движение, поскольку они притягиваются к магниту динамика или удаляются от него. Это перемещает диффузор динамика, и звук создается движением воздуха.

Звуковые катушки динамиков всегда имеют определенное сопротивление (Ом) от самого провода, которое является частью импеданса динамика. Это то, что вы измерите, используя тестовый измеритель для разъемов динамиков.

Из-за физического свойства индуктивности одни и те же магнитные поля производят звук из динамика, а также противодействуют протеканию тока, что в чем-то похоже на сопротивление провода. Это также немного увеличивает общую общую сопротивление, которое называется импедансом.

Сопротивление провода в звуковой катушке и индуктивность катушки можно сложить математически, чтобы рассчитать импеданс. (Обратите внимание, что импеданс динамика всегда равно или выше, чем сопротивление постоянного тока (DC) провода катушки.)

Можете ли вы измерить импеданс динамика?

При измерении омов (сопротивления) динамика вы измеряете только сопротивление проволочной катушки постоянному току (DC), а не импеданс. Однако, как правило, он довольно близок к общему среднему импедансу.

Например, при измерении импеданса с помощью тестера сопротивления вы измеряете сопротивление провода катушки, а не фактический общий импеданс. Для этого требуется более сложное оборудование. Тем не менее, зная сопротивление постоянному току, вы можете быть примерно уверены, поскольку обычно оно очень близко.

Что лучше:8-омные или 4-омные динамики? Что лучше:2 Ом или 4 Ом?

Колонки на 8, 4 и 2 Ом не обязательно «лучше» друг друга. Правильнее будет сказать, что лучший импеданс динамика зависит от используемой системы и электроники. Наилучший импеданс – тот, который правильно соответствует характеристикам импеданса усилителя, стереосистемы или кроссовера и обеспечивает наилучший звук и мощность.

Поскольку они оба являются самыми популярными типами в мире, я думаю, будет полезно прояснить некоторые моменты относительно 4-омных и 8-омных динамиков. Это особенно актуально для владельцев домашних стереосистем, которые не понимают, почему они должны использовать динамики на 8 Ом.

Вы не можете использовать динамики сопротивлением 4 Ом с стереосистемой или усилителем, совместимым с сопротивлением 8 Ом. (обычно домашние стереосистемы). Использование динамика с более низким импедансом, чем рассчитано на стереосистему, может привести к ее перегреву и даже к необратимому повреждению!
Динамики 8 Ом могут использовать с 4-омным радиоприемником или усилителем. Однако у этого есть недостаток, о котором я объясню позже.
При использовании кроссовера динамиков нельзя поменять местами динамики 4 или 8 Ом поскольку кроссовер предназначен для работы только с правильной нагрузкой на динамики. Changing this causes the crossover frequency to change, affecting the sound.

Home stereos have an advantage over car stereos systems in that they have a much higher voltage supply available and don’t need large amounts of electrical current to deliver power. Car amplifiers can deliver huge amounts of power to 4 and 2 ohm speakers by using an internal power supply to generate higher voltages (often somewhere around 28V) for amplifying the speaker signal.

Otherwise it wouldn’t be possible to drive car speakers with tons of power and get boomy bass like many people enjoy from a 12V system.

When are 2 and 1 ohm speakers used?

Factory-installed amps sometimes use 2 or 1 ohm speakers to develop more power without spending the money on amplifier designs using an improved power source.

2 and even 1 ohm (yes, 1 ohm!) car audio speakers are rarely used except for car subwoofers and some special cases. Some factory-installed premium amplified car audio systems use lower impedance speakers. Bose and others are some good examples of this.

Car manufacturers “cheat” and avoid using a “real” car amplifier with an internal power supply as aftermarket products do to save money. They often use 2 or 1 ohm speakers to develop more power by delivering more current to the speaker in order to get a bit more power from the 12V supply available.

However, this brings other problems like not being compatible with standard 4 ohm speakers when it’s time to upgrade or replace faulty ones. They also can’t produce as much power as even a moderate power budget aftermarket amp that uses 4 ohm speakers can.

Do Ohms affect sound quality? Are higher ohms better for speakers?

Shown here is a graph comparing the power developed by 8 and 4 ohm speakers when connected to the same amplifier. As you can see, an 8 ohm speaker produces less power at the same output (volume) as a 4 ohm speaker. That’s because they need a higher voltage due to their higher impedance.

Speaker Ohms affects sound normally only under certain circumstances such as power (volume) and how they interact with crossovers. Higher ohms doesn’t mean better sound quality in the majority of cases.

You’ll get the best sound when using the right speaker impedance for a given application:

Matching the correct speaker Ohms to a radio or amp for the best available power and volume.
When using speaker crossovers.

1. Speaker power, volume, and how speaker Ohms matters

In the graph I posted above you can see what happens if an 8 ohm speaker is used in the place of a 4 ohm. What you’re seeing is:

The power for the lower impedance speaker, at the same amplifier or stereo output level, is twice that of the 8 ohm speaker.
The maximum power you’ll get for an 8 ohm speaker connected to a 4 ohm rated amp will always be lower than that of using a 4 ohm speaker.

What this all means is that using a 16Ω speaker in place of an 8Ω one, for example, has disadvantages in power loss and volume. There’s nothing to be gained from doing it. (Likewise the same principle for 8Ω and 4Ω speakers, too). For two otherwise identical speakers the sound quality itself will be the same – but one will have a lower volume.

Note that doubling power does not mean the volume doubles. Because of how our ears work, doubling power only increase the volume our ears perceive by about 3 decibels (3dB) which is a small amount.

Can I use an 8 ohm speaker with a 4 ohm amp?

While you can use higher impedance speakers with an amp or stereo if you like, it’s better to avoid it if you can. In some situations like when there’s plenty of power available from an amplifier, it’s less of a problem. However, using 8 ohm speakers in a 4 ohm car audio system for example isn’t desirable because power is often already hard to come by.

The stereo or amplifier will work fine but the maximum power output will be 1/2 of versus using 4 ohm speakers. Also, mixing and matching the two types means the speakers will be mismatched in volume output.

It’s best to properly match speaker impedances to stereos and amps for the best results.

2. Crossover shift and how speaker impedance matters

This diagram shows what crossover shift is and how speaker impedances affect how a crossover works. Changing the speaker Ohms load means the crossover frequency will shift and affect the sound.

Speaker crossovers work using capacitors and inductors that filter out sounds based on the speaker load they’re connected to. When you change the speaker impedance used you change the crossover frequency and the sound. Changing the crossover frequency like this is called “crossover shift.”

In other words, the range of sound that speakers will play will no longer be as intended. Bass speakers will often have to play midrange or treble sounds while tweeters may be exposed to midrange and bass – both very undesirable.

This can affect the sound quality in several ways:

A “harsh” sound from woofers or midrange speakers. Tweeters may sound distorted and begin to “break up” at a lower volume than they used to.
A “thin”, weak quality to the music.
Gaps in the sound ranges you should be hearing.

Speaker crossovers should only be used with the speaker impedance they’re designed for or they won’t sound the same.

For example, using an 8 ohm home speaker crossover with a 4 ohm car speaker won’t work correctly. That’s because the part values were chosen for one impedance only. When you change that, it dramatically changes the crossover frequency and you can expect bad sound as a result.