Mi a nehézség?
Az Audio 11. 2019. számában az ATC SCM7 öt könyvespolc-hangszóró tesztjében szerepelt. Nagyon tekintélyes márka, amelyet a zene szerelmesei ismernek, és még inkább a szakemberek, hiszen számos hangstúdiót szereltek fel hangszóróival. Érdemes közelebbről is szemügyre venni - de ezúttal nem a történetével és javaslatával foglalkozunk, hanem az SCM7-et példaként használva egy általánosabb problémát fogunk megvitatni, amellyel az audiofilek szembesülnek.
Az akusztikai rendszerek egyik fontos paramétere az hatékonyságát. Ez az energiahatékonyság mértéke - az a fok, amellyel a hangszóró (elektroakusztikus átalakító) a betáplált elektromosságot (az erősítőből) hanggá alakítja.
A hatékonyságot a logaritmikus decibel skálán fejezzük ki, ahol a 3 dB különbség kétszerese (vagy kevesebb), 6 dB különbség négyszerese stb.. A 3 dB kétszer hangosabb lesz.
Érdemes hozzátenni, hogy a közepes hangszórók hatásfoka néhány százalék - az energia nagy része hővé alakul, így ez nem csak a hangszórók szempontjából „pazarló”, hanem tovább rontja azok munkakörülményeit - mivel a hangszórótekercs hőmérséklete nő, ellenállása megnő, a mágneses rendszer hőmérsékletnövekedése pedig kedvezőtlen, ami nemlineáris torzulásokhoz vezethet. Az alacsony hatásfok azonban nem egyenlő az alacsony minőséggel – sok alacsony hatásfokú és nagyon jó hangzású hangszóró létezik.
Nehézségek összetett terhelésekkel
Kiváló példa erre az ATC-konstrukciók, amelyek alacsony hatékonysága magukban a konverterekben alkalmazott speciális megoldásokban gyökerezik, és amelyek... paradox módon a torzítás csökkentését szolgálják. Ez körülbelül az úgynevezett rövid tekercs hosszú résbenA tipikus (az elektrodinamikus konverterek túlnyomó többségében használt) hosszú tekercs rendszeréhez képest rövid résben alacsonyabb hatásfok, de kisebb torzítás jellemzi (a tekercs egyenletes mágneses térben történő működése miatt, amely a tekercsben található. rés).
Ráadásul a hajtásrendszer fel van készítve nagy elhajlású lineáris működésre (ehhez a résnek jóval hosszabbnak kell lennie, mint a tekercsé), és ebben a helyzetben még az ATK által használt nagyon nagy mágneses rendszerek sem biztosítanak magas hatásfokot (a legtöbb a rés, függetlenül a pozíciótekercsektől, nincs kitöltve vele).
Jelenleg azonban inkább valami más érdekel bennünket. Megállapítjuk, hogy az SCM7 mind a méreteiből (kétirányú rendszer 15 cm-es midwooferrel, 10 liternél kisebb térfogatú tokban), mind ennek a technikának köszönhetően nagyon alacsony hatásfokú - a mérések szerint. az Audio labor, mindössze 79 dB (a gyártó magasabb értéket ígérő adataitól, az eltérés okaitól elvonatkoztatunk; az „Audióban” mért szerkezetek hatékonyságát azonos feltételek mellett hasonlítjuk össze).
Mint már tudjuk, ez arra kényszeríti az SCM7-et, hogy a megadott teljesítménnyel játsszon. sokkal csendesebb mint a legtöbb szerkezet, még akkora is. Tehát ahhoz, hogy egyformán hangosan szóljanak, el kell helyezni őket több erő.
Ez a helyzet sok audiofilt arra a leegyszerűsített következtetésre késztet, hogy az SCM7-hez (és általában az ATC-hez) olyan erősítőre van szükség, amely nem annyira erős, mint néhány nehezen meghatározható paraméterrel, amely képes „hajtásra”, „húzásra”, vezérlésre, „hajtásra”. ” ahogy a „nehéz terhelés” lenne, azaz az SCM7. A „nehéz teher” berögzültebb jelentése azonban egy teljesen más paraméterre (mint a hatékonyságra) utal - nevezetesen impedancia (hangszóró).
A „komplex terhelés” mindkét jelentése (hatékonyságra vagy impedanciára vonatkoztatva) más-más intézkedést igényel ennek a nehézségnek a leküzdéséhez, így ezek keverése nemcsak elméleti, hanem gyakorlati szempontból is komoly félreértésekhez vezet – pontosan a megfelelő erősítő kiválasztásakor.
A hangszóró (hangszóró, oszlop, elektroakusztikus átalakító) elektromos energia vevője, amelynek impedanciával (terheléssel) kell rendelkeznie ahhoz, hogy hanggá vagy akár hővé alakuljon. Ekkor a fizikából ismert alapképletek szerint áram fog felszabadulni rajta (mint azt már tudjuk, sajnos többnyire hő formájában).
A csúcskategóriás tranzisztoros erősítők az ajánlott terhelési impedancia meghatározott tartományában megközelítőleg úgy viselkednek, mint a DC feszültségforrások. Ez azt jelenti, hogy ahogy a terhelési impedancia fix feszültség mellett csökken, több áram folyik a kapcsokon (fordított arányban az impedancia csökkenésével).
És mivel a teljesítményképletben az áram négyzetes, az impedancia csökkenésével a teljesítmény fordítottan nő, ahogy az impedancia csökken. A legtöbb jó erősítő így viselkedik 4 ohm feletti impedanciáknál (tehát 4 ohmon a teljesítmény majdnem kétszerese a 8 ohmosnak), van, amelyik 2 ohmnál, a legerősebbek pedig 1 ohmnál.
De egy tipikus, 4 ohm alatti impedanciájú erősítőnek „nehézségei” lehetnek - a kimeneti feszültség csökken, az áram már nem folyik fordítottan, ahogy az impedancia csökken, és a teljesítmény enyhén nő, vagy akár csökken is. Ez nem csak a szabályozó egy bizonyos pozíciójában fog megtörténni, hanem az erősítő maximális (névleges) teljesítményének vizsgálatakor is.
A hangszóró tényleges impedanciája nem állandó ellenállás, hanem változó frekvenciamenet (bár a névleges impedanciát ez a karakterisztikája és annak minimumai határozzák meg), ezért nehéz pontosan számszerűsíteni a bonyolultsági fokot - ez az adott kölcsönhatástól függ. erősítő.
Egyes erősítők nem szeretik a nagy impedancia fázisszögeket (az impedancia változékonyságával összefüggésben), különösen, ha azok alacsony impedancia modulusú tartományokban fordulnak elő. Ez a klasszikus (és helyes) értelemben vett "nehéz terhelés", és egy ilyen terhelés kezeléséhez megfelelő erősítőt kell keresni, amely ellenáll az alacsony impedanciáknak.
Ilyen esetekben néha "áramhatékonyságnak" nevezik, mivel valójában több áramra van szükség (mint az alacsony impedanciánál), hogy nagy teljesítményt érjenek el alacsony impedancián. Van azonban itt egy félreértés is, hogy egyes „hardver-tanácsadók” teljesen elválasztják az áramot az áramtól, mivel úgy gondolják, hogy egy erősítő lehet kis teljesítményű is, amennyiben mitikus árammal rendelkezik.
Azonban elég alacsony impedancián mérni a teljesítményt, hogy minden rendben legyen - elvégre a hangszóró által kibocsátott teljesítményről beszélünk, és nem magáról a hangszórón átfolyó áramról.
Az ATX SCM7-ek alacsony hatásfokúak (ebből a szempontból tehát "komplexek"), névleges impedanciájuk pedig 8 ohm (és ennél fontosabb okból "könnyűek"). Sok audiofil azonban nem tesz különbséget ezek között az esetek között, és arra a következtetésre jut, hogy ez "nagy" terhelés - egyszerűen azért, mert az SCM7 csendesen fog játszani.
Ugyanakkor sokkal halkabban fognak szólni (a hangerőszabályzó bizonyos helyzetében), mint a többi hangszóró, nemcsak az alacsony hatásfok, hanem a magas impedancia miatt is - a piacon a legtöbb hangszóró 4 ohmos. És mint már tudjuk, 4 ohmos terhelésnél több áram folyik majd a legtöbb erősítőből, és több teljesítmény is keletkezik.
Ezért fontos különbséget tenni a hatékonyság és a érzékenység, azonban ezeknek a paramétereknek a keverése is gyakori hiba a gyártók és a felhasználók körében. A hatásfok az a hangnyomás, amely a hangszórótól 1 m távolságra van 1 W teljesítmény mellett. Érzékenység - 2,83 V feszültség alkalmazásakor. Függetlenül attól
terhelési impedancia. Honnan származik ez a "furcsa" jelentés? 2,83 V 8 ohmosra csak 1 W; ezért egy ilyen impedancia esetén a hatékonyság és az érzékenység értékei megegyeznek. De a legtöbb modern hangszóró 4 ohmos (és mivel a gyártók gyakran és hamisan 8 ohmosnak tüntetik fel őket, ez más kérdés).
A 2,83 V-os feszültség ezután 2 W leadását okozza, ami kétszerese a teljesítménynek, ami a hangnyomás 3 dB-es növekedésében tükröződik. A 4 ohmos hangszóró hatásfokának méréséhez a feszültséget 2V-ra kell csökkenteni, de… ezt egyetlen gyártó sem teszi meg, mert a táblázatban megadott eredmény, akárhogy is hívják, 3 dB-lel alacsonyabb lesz.
Pontosan azért, mert az SCM7 a többi 8 ohmos hangszóróhoz hasonlóan "könnyű" impedanciájú terhelést jelent, sok felhasználó számára úgy tűnik - aki dióhéjban ítéli meg a "nehézséget", pl. egy bizonyos helyzetben kapott kötet prizmáján keresztül. szabályozó (és a hozzá tartozó feszültség) „összetett” terhelés.
És két teljesen különböző okból (vagy összevonásuk miatt) halkabban szólalnak meg – egy hangszórónak kisebb a hatékonysága, de kevesebb energiát is fogyaszthat. Ahhoz, hogy megértsük, milyen helyzettel van dolgunk, ismerni kell az alapvető paramétereket, és nem csak az azonos vezérlőállású, ugyanarra az erősítőre csatlakoztatott két különböző hangszóróból nyert hangerőt kell összehasonlítani.
Amit az erősítő lát
Az SCM7 felhasználója halkan hallja a hangszórók lejátszását, és intuitív módon megérti, hogy az erősítőnek "elfáradt" kell lennie. Ebben az esetben az erősítő csak az impedanciaválaszt "látja" - ebben az esetben magas, ezért "könnyű" -, és nem fárad el, és nem okoz gondot az sem, hogy a hangszóró a teljesítmény nagy részét fűtésre változtatta. , nem hang. Ez "a hangszóró és köztünk" van; az erősítő nem "tud" semmit a benyomásainkról - akár halk, akár hangos.
Képzeljük el, hogy egy nagyon erős 8 ohmos ellenállást kötünk több wattos, több tízes, több százas teljesítményű erősítőkhöz... Ez mindenki számára problémamentes terhelés, mindenki annyi wattot ad, amennyit megengedhet magának. ez az ellenállás, „fogalma sincs arról, hogyan változtatta ezt az energiát hővé, nem hanggá.
Az ellenállás és az erősítő által leadható teljesítmény közötti különbség az utóbbi szempontjából lényegtelen, ahogy az sem, hogy az ellenállás teljesítménye kétszer, tíz vagy százszor nagyobb. Annyi mindent elvisel, de nem kell.
Valamelyik erősítőnek gondja lesz az ellenállás "meghajtásával"? És mit jelent az aktiválása? Biztosítja a maximális teljesítményt, amit fel tud venni? Mit jelent a hangszóró vezérlése? Csak a maximális teljesítményt adja ki, vagy valami alacsonyabb értéket, amely felett a hangszóró elkezd jól szólni? Miféle hatalom lehet ez?
Ha figyelembe vesszük azt a "küszöböt", amely felett a hangszóró már lineárisan szól (dinamikában, nem frekvenciamenetben), akkor nagyon alacsony, 1 W-os nagyságrendű értékek jöhetnek szóba, még a nem hatékony hangszórók esetében is. . Érdemes tudni, hogy a hangszóró maga által bevitt nemlineáris torzítás az alacsony értékekről történő teljesítmény növekedésével (százalékban) növekszik, így halk lejátszáskor jelenik meg a „legtisztább” hang.
Amikor azonban a kellő mennyiségű zenei érzelmet biztosító hangerő és dinamika eléréséről van szó, a kérdés nemcsak szubjektívvé válik, személyes preferenciáktól függően, de még egy bizonyos hallgató számára is kétértelmű.
Ez legalább attól függ, hogy mekkora távolság választja el a hangszóróktól - elvégre a hangnyomás a távolság négyzetével arányosan csökken. Különböző teljesítményre lesz szükségünk a hangsugárzók 1 m-re „hajtásához”, egy másik (tizenhatszor több) pedig 4 m-re, kedvünk szerint.
A kérdés az, hogy melyik erősítő "megcsinálja"? Bonyolult tanács... Mindenki egyszerű tanácsot vár: vedd meg ezt az erősítőt, de ezt ne vedd meg, mert "nem fog sikerülni"...
Példaként az SCM7-et használva a következőképpen foglalható össze: nem kell 100 wattot kapniuk ahhoz, hogy szépen és halkan játsszanak. Szépen és hangosan kell játszani őket. 100 wattnál többet viszont nem fogadnak el, mert a saját teljesítményük korlátozza őket. A gyártó az erősítő ajánlott teljesítménytartományát (valószínűleg névleges, és nem azt a teljesítményt adja meg, amit "normálisan" kell adni) 75-300 watton belül.
Úgy tűnik azonban, hogy egy 15 cm-es midwoofer, még olyan csúcskategóriás, mint az itt használt, nem fogadja el a 300 W-ot... Ma a gyártók gyakran adnak ilyen magas határokat az együttműködő erősítők ajánlott teljesítménytartományaira, aminek szintén más okai vannak. - nagy hangszóróteljesítményt feltételez, de ezen kívül nem kötelezi... nem az a névleges teljesítmény, amit a hangszórónak kezelnie kellene.
Lehet veled a táp?
Feltételezhető az is, hogy az erősítőnek rendelkeznie kell teljesítménytartalék (a hangsugárzó névleges teljesítményéhez viszonyítva), hogy semmilyen helyzetben ne legyen túlterhelve (a hangszóró károsodásának kockázatával). Ennek azonban semmi köze a hangszóróval való munka "nehézségéhez".
Nincs értelme különbséget tenni a hangszórók között, amelyek ekkora fejteret „igényelnek” az erősítőtől, és azokat, amelyek nem. Valakinek úgy tűnik, hogy az erősítő teljesítménytartalékát valahogy megérzi a hangszóró, a hangszóró viszonozza ezt a tartalékot, és az erősítő könnyebben működik ... Vagy egy „nehéz” terhelés, még akkor is, ha alacsony a hangszóró teljesítménye. , nagy tartalék erővel vagy rövid sorozatokkal „elsajátítható”...
Problémát jelent még az ún csillapítási tényezőaz erősítő kimeneti impedanciájától függ. De erről bővebben a következő számban.
