Resistanssin sovitus. Mikä on vahvistimen lähtöimpedanssi? Mitä lähtöimpedanssia tarvitaan?

Ennen kaiuttimien, kaiuttimien tai kuulokkeiden tarkistamista, varmista, että vahvistimesi (joko paikallaan, aktiivikaiuttimiin tai tietokoneen äänikorttiin) on riittävän hyvät tekniset ominaisuudet (parametrit). Nuo. kuinka suoraviivainen ja leveä se on Taajuusvaste, voiko hän antaa kaiken taajuuksia samalla tasolla, ilman matalien taajuuksien vaihtoa (mikä on usein ongelma huonolaatuisissa vahvistimissa).

Samalla voit määrittää, kehittääkö se valmistajan ilmoittamaa suurin teho(Pmax) ja mitä lähtöimpedanssi(Rout) on.

Metodologia amplitudi-taajuusvasteen tarkistamiseksi

Amplitudi-taajuusvasteen mittaamiseksi ( Taajuusvaste) johonkin kanavaan (vasemmalle tai oikealle) kaiuttimen sijaan, liitä vahvistin johtimilla, joiden resistanssi on 5-10 ohmia. Liitä AC volttimittari rinnan vastuksen kanssa (digitaalinen on tässä tapauksessa kätevämpi kuin osoitin) ja lähettämällä signaali tietokoneelta äänitaajuusgeneraattori(22Kb.) 1000 hertsin taajuudella, aseta äänenvoimakkuuden säätimellä lähtöjännite, esimerkiksi 1 voltti (1000 millivolttia) ja vähennä sitten signaalitasoa muuttamatta generaattorin taajuutta (alueella 1000 -100 hertsiä "-100"-painikkeella, alueella 100-20 hertsin painike "-10") alkaen 1000Hz. ja 20Hz asti. mukaan lukien (tässä tapauksessa vahvistimen äänisäätimien tulee olla keskiasennossa tai pois päältä, eli sen taajuusvasteen tulee olla suora (vaakasuora).

Vahvistimen lähtöjännite EI SAA muuttua enempää kuin ±2 desibeliä (tai 1,25 kertaa), mutta vähemmän on parempi (tapauksessamme sen tulisi olla välillä 0,8-1,25 volttia tai 800-1250 millivolttia). Ihanteellinen vaihtoehto on, että kaikki taajuudet lähetetään samalla tasolla.

No, jos jännitehäviö matalilla taajuuksilla on vähintään 2 kertaa, mikä vastaa 6 desibeliä tai enemmän (eli jännite putoaa 0,5 volttiin tai vähemmän), kaiuttimesi eivät koskaan pysty kuulostamaan kaikessa loistossaan. Lisäksi, jos vahvistimen vaste on epälineaarinen, et voi määrittää tarkasti kaiuttimien resonanssitaajuutta. Esimerkki tällaisesta epälineaarisesta taajuusvasteesta on esitetty vasemmalla olevassa kuvassa (katso sininen käyrä).

Vahvistimen toinen kanava tarkistetaan samalla tavalla. Jos signaali laskee merkittävästi matalilla taajuuksilla, on suositeltavaa vaihtaa vahvistin parempaan.

Vahvistimen lähtöimpedanssin mittaus

Vaimennuskerroin ja keskinäismodulaatiosärö riippuvat lähtöresistanssista, ja se vaikuttaa suoraan myös järjestelmän yleiseen laatutekijään. Tehovahvistimen lähtöimpedanssin tulee olla 1/10-1/1000 kuormitusresistanssista ja nykyaikaisissa vahvistimissa sen luokkaa 0,01-0,1 ohmia.

Mitataksesi sen vahvistimen kuormana kytkemällä sopivan tehon johtimet, joiden resistanssi on 4 tai 8 ohmia. Liitä AC-volttimittari rinnan vahvistimen lähtöön (digitaalinen on tässä tapauksessa kätevämpi kuin osoitin) ja lähetettyään signaalin tietokoneelta äänitaajuusgeneraattori(22Kb.) 1000 hertsin taajuudella, aseta äänenvoimakkuuden säätimellä lähtöjännite alueelle 1-5 volttia.

Ensin sinun on mitattava vahvistimen lähtöjännite tyhjäkäynnillä (ilman kuormaa). Tee sitten sama lataamalla se vastukseen. Kaikki suureet, mukaan lukien Rload, on mitattava mahdollisimman tarkasti. Lähtövastus lasketaan kaavalla
Rout=[(Uхх/Lataa)-1]×Rload or
Rout=[(Uхх-Lataa)/Lataa]×Rload. esimerkki: [(5-4,9)/4,9] × 8 = 0,163 ohmia.

Tällä tavalla voit määrittää lähtöimpedanssin toisella kanavalla ja millä tahansa taajuudella.

Maksimitehomittaus

Jotkut käyttäjät haluavat tietää, kuinka paljon tehoa heidän vahvistimensa todella tuottavat kuormaan, luottamatta valmistajien ilmoittamiin ominaisuuksiin. Se voidaan tehdä, mutta tarvitset:

1. tehokas kuormitusvastus
2. äänitaajuusgeneraattori
3. AC volttimittari
4. oskilloskooppi.

Vaikein asia on ostaa tai tehdä itse tehokas kuormitusvastus ja löytää oskilloskooppi. Viimeisenä keinona voit käyttää tietokonetta tai kannettavaa tietokonetta, jossa on "Virtual Oscilloscope" -ohjelma (tilavuus 0,3 MB) oskilloskoopina. Yksityiskohtainen kuvaus sen toiminnasta ja sovitinkaavio (jännitteenjakaja tietokoneen äänikortin tulon sovittamiseksi testattavan jännitteen lähteeseen) ovat saatavilla ohjelman ohjeessa. Vastus voidaan valmistaa vanhan raudan kierteestä, sähkökiuasista tai tuulettimesta.

Yhdistä yhteen kanavaan (vasemmalle tai oikealle) kaiuttimen sijasta vahvistimen kuormana johtimet, joiden vastus vastaa vahvistimesi laskettua kuormitusvastusta. Se on ilmoitettu laitteen ohjeissa ja on yleensä 8 tai 4 ohmia. Vastuksen tehon on oltava riittävä, jotta se ei pala käytön aikana, ts. ei pienempi kuin vahvistimen odotettu lähtöteho (jos vahvistimen tehoksi on ilmoitettu 100 wattia kanavaa kohti, vastuksen tehon tulee olla 100 wattia tai enemmän).

Liitä rinnan vastuksen kanssa AC-volttimittari (mieluiten mittakello, se näyttää tehollisen jännitteen arvon), sekä oskilloskooppi ja lähettää signaalin tietokoneelta äänitaajuusgeneraattori(22Kb.) 1000 hertsin taajuudella, aseta äänenvoimakkuuden säätimellä lähtöjännite, esimerkiksi 1 voltti (1000 millivolttia). Tarkkaile signaalin muotoa oskilloskoopilla ja lisää sitten signaalin amplitudia muuttamatta taajuutta.

Siniaalto kasvaa korkeus vääristämättä sen muotoa, mutta jossain vaiheessa se leikkaa, se ikään kuin lepää "kattoa ja lattiaa vasten", pyöristyksen sijaan sen ylä- ja/tai alaosa muuttuu vaakasuoraksi, kuten oikealla oleva kuva, ts. Signaalin amplitudi alkaa olla rajoitettu. Pienennä amplitudia niin, että signaali on katkeamisen partaalla (säilyttää edelleen pyöristetyn muodon). Volttimittarissa tällä hetkellä näkyvä jännite on yhtä suuri kuin Umax. Laske vahvistimen maksimiteho kaavalla P=U²/R.

Esimerkiksi Umax=21v. R = 4om. Pmax = 21²/4 = 110 wattia. Jos R = 8 ohmia, niin Pmax = 55 wattia.

Samalla tavalla voit tarkistaa maksimilähtötehon vahvistimen taajuusvasteen alemmalla taajuudella (20 Hz) tai kaiuttimillesi määritellyn taajuusalueen alemmalla taajuudella, esimerkiksi 40, 45 tai 50 Hz. Siniaallon amplitudirajoituksen tulisi ihannetapauksessa tapahtua tiukasti symmetrisesti signaalin molemmilla puoliaalloilla.

Mittaa samalla teho vahvistimen toisessa kanavassa.

MENE ULOS sisällysluetteloon

Copyright © Poluboyartsev A.V.

Lähtöimpedanssi voidaan määrittää kahdella tavalla.

1) Irrota kuormitusvastus. Oikosulje aktiivinen tulolähde. Kytke vaihtojännite vahvistimen lähtöliittimiin. Laske lähteestä kulutettu vaihtovirta. Määritä vahvistimen lähtöimpedanssi. Tämän menetelmän toteuttava vahvistinekvivalenttipiiri on esitetty kuvassa 2.11.

Kuva 2.11 - Vahvistimen vastinepiiri, laskentaa varten R Out

2) Lähtöresistanssin määritys kuormituskäyrän perusteella.

Vahvistimen lähtöpiiriä voidaan esittää seuraavalla mallilla, jossa transistorin lähtöpiiriä edustaa EMF-lähde (kuva 2.12).

Kuva 2.12 - Vahvistimen lähtöpiirin vastaava piiri

Vahvistimen kuormituskäyrä, joka määräytyy kuormitusjännitteen riippuvuudesta kuormitusvirrasta, on kuvan 2.13 mukainen.

Kuva 2.13 - Vahvistimen kuormitusominaisuus

Vahvistimen lähtöpiirille lepotilassa ( R H=¥) ja oikosulku ( R H=0) määritä arvot U Hxx Ja Oikosulun:

Kuormaominaisuuksista seuraa, että vahvistimen lähtöimpedanssi on:

Edellyttäen, että voimme kirjoittaa: .

Tästä johtuen ensimmäisellä ja toisella menetelmällä saadut lähtöresistanssin määritystulokset ovat samat.

Koska OE:llä varustetun piirin tulo- ja lähtöimpedanssit ovat oikeassa suhteessa, on mahdollista kytkeä päälle peräkkäin OE-vahvistimien sarjat, jos ne sopivat tyydyttävästi. Joten esimerkiksi kaksivaiheiselle vahvistimelle, jonka vahvistustekijät K 1 ja K 2 ja yhtälö R Out1 = R In2, saadaan vahvistimen kokonaisvahvistus.

Johtopäätökset:

Jännitevahvistinpiirissä (VO) on suunnilleen samat tulo- ja lähtöresistanssit, mikä mahdollistaa seuraavan asteen tuloresistanssin jännitteen sovittamisen edellisen lähtöresistanssiin, kun ne on kytketty sarjaan monivaiheisissa vahvistimissa. Piiri OB:lla ei salli tällaista sisällyttämistä, koska . Jos haluat vaihtaa peräkkäin OC-kaskadeja niiden välillä, on tarpeen sisällyttää yhteensopivia kaskadeja, jotka on rakennettu kaavion mukaan OC:lla (katso kohta 2.3).

OE- ja OB-piirien jännitteen vahvistus K U>>1 (kymmeniä) ja eroavat vain vaihesuhteissa j OE= 180°, j TIETOJA=0°.

Virtavoitot piirille, jossa on OE ( K I>>1) ja piirille, jossa on OB ( K I<1). Поскольку коэффициент усиления по мощности K P=K U × K I, niin OE-piirillä on suurin kerroin.

OE-vahvistinpiiriä käytetään laajemmin elektroniikassa, mutta OB-piiriä käytetään useista näistä haitoista huolimatta sen etujen mukaisesti. Näitä ovat korkein lämpötilastabiilisuus ja pienemmät epälineaariset vääristymät (katso osa 5).

8 RC-VAHVISTIMIEN TAAJUUSOMINAISUUDET
ÄÄNITAAJUUDET

Vahvistimen tärkeimmät tekniset indikaattorit ovat:

vahvistustekijät (jännite, virta ja teho), tulo- ja lähtöresistanssi, lähtöteho, hyötysuhde, nimellinen syöttöjännite (herkkyys), vahvistettujen taajuuksien alue, dynaaminen amplitudialue ja itsehäiriötaso sekä epälineaarisia indikaattoreita, vahvistetun signaalin taajuus- ja vaihevääristymiä.

Hyötytekijät. Jännitteen vahvistus tai yksinkertaisesti vahvistus TO , on suure, joka osoittaa, kuinka monta kertaa signaalin jännite vahvistimen lähdössä on suurempi kuin sen sisääntulossa:

TO = .

Hanki arvoa TO eri jännitevahvistimille se voi olla kymmenien ja satojen luokkaa. Mutta joissakin tapauksissa tämä ei riitä vaaditun amplitudisignaalin saamiseksi vahvistimen ulostuloon. Sitten he turvautuvat useiden vahvistusvaiheiden peräkkäiseen kytkemiseen:

K = K 1∙ TO 2 ∙K n.

Vahvistus on dimensioton suure. Ottaen huomioon, että nykyaikaisissa vahvistuspiireissä dimensiottomina yksiköinä ilmaistu kerroin osoittautuu melko hankalaksi luvuksi, elektroniikassa on yleistynyt menetelmä vahvistusominaisuuksien ilmaisemiseksi logaritmisissa yksiköissä - desibelit (dB). Desibeleinä ilmaistu vahvistus on yhtä suuri kuin

TO = 20lg = 20lgTO

Käänteinen siirtyminen desibeleistä dimensiottomaan suureen tehdään lausekkeella

K =
.

Jos hyväksymme TO = 1 siis

K =
= 10= 1,12.

Siksi vahvistus on yhtä desibeliä, jos vahvistimen lähtöjännite on 1,12 kertaa (12 %) suurempi kuin tulojännite. Monivaiheisen vahvistimen vahvistus desibeleinä ilmaistuna on yksittäisten vahvistusasteiden vahvistusten summa ilmaistuna samoissa yksiköissä:

20lgTO = 20lgTO 1 + 20lgTO 2 + …+20lgTO n

Jännitevahvistuksen lisäksi käytetään virta- ja tehovahvistusta, jotka voidaan ilmaista myös desibeleinä. Esimerkiksi, jos signaaliteho vahvistimen tulossa oli R vkh, ja sitten se kasvoi arvoon R tehon vahvistus desibeleinä voidaan löytää kaavan avulla

.

On syytä muistaa, että desibeleihin siirtymiseksi tehosuhteen logaritmille asetetaan kerroin 10 ja jännite- tai virtasuhteen logaritmille kerroin 20. Tämä selittyy sillä, että teho on verrannollinen jännitteen neliöön tai virran neliöön

.

Tulo- ja lähtövastus

Vahvistinta voidaan pitää aktiivisena nelinapaisena verkkona, jonka tuloliittimiin on kytketty vahvistetun signaalin lähde ja lähtöliittimiin on kytketty kuormitusvastus. Kuvassa on yksi mahdollisista vahvistinasteen ekvivalenttipiireistä. Tulosignaalilähde on esitetty jännitegeneraattorina, jossa on emf. E sisääntulo, jossa on sisäinen vastus R d. Lähtöpuolella vahvistin on esitetty jännitegeneraattorina, jossa on emf. E lähtö ja sisäinen vastus R poistu Vahvistin on samanaikaisesti kuorma signaalilähteelle ja signaalilähde ulkoiselle kuormalle R n, ja vahvistimen kuorma voi olla päätelaitteen (kuluttajan) lisäksi myös seuraavan vahvistinasteen tulo.

Vahvistimen tuloimpedanssi on joka tapauksessa vahvistimen tuloliittimien välinen vastus. Se on tasa-arvoinen

Lähtöimpedanssi R lähtö määräytyy vahvistimen lähtöliittimien väliin kuormitusvastuksen ollessa pois päältä R n.

Riippuen lähteen sisäisen vastuksen suhteesta R g ja vahvistimen tuloimpedanssi R tulosignaalilähde voi toimia seuraavassa tilassa:

tyhjäkäynti (R syöttö >> R G), oikosulku (R syöttö<< R G), koordinaatio(R vuonna ≈ R G).

Samanlaiset toimintatilat ovat mahdollisia lähtöpiirille:

(R n >> R ulos) – tyhjäkäynti; ( R n<< R ulos) – oikosulku; ( R n >> R ulos) – koordinointi.

Tämän mukaisesti sekä tulo- että lähtöpiireille erotetaan jännite-, virta- ja tehovahvistustilat.

Tulo- ja lähtöimpedanssi on erittäin tärkeä elektroniikassa.

Okei, aloitetaan kaukaa... Kuten tiedät, kaikki elektroniset laitteet koostuvat lohkoista. Niitä kutsutaan usein myös kaskadeiksi, moduuleiksi, solmuiksi jne. Artikkelissamme käytämme "lohkon" käsitettä. Esimerkiksi tämän piirin mukaan koottu virtalähde:

koostuu kahdesta lohkosta. Merkitsin ne punaisilla ja vihreillä suorakulmioilla.

Punaisessa lohkossa saamme vakiojännitteen, ja vihreässä stabiloimme sen. Eli lohkokaavio tulee olemaan seuraava:

Lohkokaavio on ehdollinen jako. Tässä esimerkissä voisimme jopa ottaa muuntajan erillisenä yksikkönä, joka laskee vaihtovirtajännitteen arvosta toiseen. Koska se on meille kätevämpää, jaamme elektroniikkamuistomme lohkoihin. Menetelmä "yksinkertaisesta monimutkaiseen" toimii täysin meidän maailmassamme. Alimmalla tasolla on radioelementtejä, korkeimmalla on valmis laite, esimerkiksi televisio.

Okei, olemme hajamielisiä. Kuten ymmärrät, mikä tahansa laite koostuu lohkoista, jotka suorittavat tietyn toiminnon.

- Joo! Mitä sitten tapahtuu? Voinko vain typerästi ottaa valmiita lohkoja ja keksiä minkä tahansa mieleeni tulevan elektronisen laitteen?

Joo! Juuri tähän moderni elektroniikka tähtää nyt;-) Mikro-ohjaimet ja suunnittelijat, kuten Arduino, lisäävät vieläkin enemmän joustavuutta nuorten keksijöiden luoviin pyrkimyksiin.

Paperilla kaikki kuulostaa hyvältä, mutta aina löytyy sudenkuoppia, jotka on tutkittava ennen kuin aloitat elektronisten laitteiden suunnittelun. Joitakin näistä kivistä kutsutaan tulo- ja lähtövastus .

Luulen, että kaikki muistavat mitä vastus on ja mitä. Vaikka vastuksella on vastus, se on aktiivinen vastus. Induktoriin ja kondensaattoriin tulee jo ns reaktanssi. Mutta mikä on ? Tämä on jo jotain uutta. Jos kuuntelet näitä lauseita, tulovastus on jonkin tulon resistanssi ja lähtövastus on jonkin lähdön vastus. No joo, kaikki on melkein niin. Ja mistä löydämme nämä kaaviosta? tulo- ja lähtövastukset ? Mutta ne "piiloutuvat" itse radioelektronisiin laiteyksiköihin.

Tuloimpedanssi

Joten, meillä on lohko. Kuten kaikkialla maailmassa on tapana, vasemmalla on lohkon tulo, oikealla on lähtö.

Kuten odotettiin, tätä lohkoa käytetään jonkinlaisessa radioelektronisessa laitteessa ja se suorittaa jonkin toiminnon. Tämä tarkoittaa, että sen tuloon syötetään jonkin verran tulojännitettä U sisään toisesta laitteesta tai virtalähteestä, ja sen lähdössä näkyy jännite U ulos(tai ei näy, jos lohko on äärellinen).

Mutta koska syötämme jännitettä tuloon (tulojännite U sisään), siksi tämä lohko kuluttaa jonkin verran virtaa minä sisään.

Nyt mielenkiintoisin asia... Mistä se riippuu? minä syötän? Mistä piirin virranvoimakkuus yleensä riippuu? Muistetaan Ohmin laki piirin osalle:

Tämä tarkoittaa, että virran voimakkuus riippuu jännitteestä ja resistanssista. Oletetaan, että jännite ei muutu, joten virran voimakkuus piirissä riippuu... VASTUSTA. Mutta mistä löydämme sen? Ja se piiloutuu itse kaskadiin ja sitä kutsutaan tuloimpedanssi .

Eli kun on purettu tällainen lohko, voimmeko löytää tämän vastuksen sen sisältä? Ei tietenkään). Se on eräänlainen tämän lohkon piirin mukaan kytkettyjen radioelementtien vastus. Sanotaan vaikka kokonaisvastus.

Kuinka mitata tuloimpedanssi

Kuten tiedämme, jokaiseen lohkoon syötetään jonkinlainen signaali edellisestä lohkosta tai se voidaan jopa saada virtaa verkosta tai akusta. Mitä voimme tehdä?

1) Mittaa tähän lohkoon syötetty jännite Uin

2) Mittaa yksikkömme kuluttama virta Iin

3) Etsi Ohmin lain avulla tuloresistanssi Rin.

Jos tuloresistanssisi on erittäin korkea, käytä tätä piiriä, jotta voit mitata sen mahdollisimman tarkasti.

Sinä ja minä tiedämme, että jos tuloresistanssimme on suuri, piirissä oleva tulovirta on hyvin pieni (Ohmin laista).

Jännitteen pudotus vastuksen yli R merkitään se nimellä U R

Kaikesta tästä saamme...

Kun teemme näitä mittauksia, pidä mielessä, että generaattorin ulostulon jännite ei saa muuttua!

Joten lasketaan, minkälainen vastus meidän on valittava, jotta tämä tulovastus voidaan mitata mahdollisimman tarkasti. Oletetaan, että meillä on tuloimpedanssi Rin = 1 MegaOhm, ja otti vastuksen R = 1 kiloohm. Anna generaattorin tuottaa vakiojännitettä U = 10 volttia. Tuloksena saamme piirin, jossa on kaksi vastusta. Jännitteenjakajan sääntö sanoo: jännitehäviöiden summa piirin kaikkien vastusten välillä on yhtä suuri kuin generaattorin emf.

Tuloksena on piiri:

Laskemme virran piirissä ampeereina

Osoittautuu, että jännite putoaa vastuksen yli R voltteina se tulee olemaan:

Karkeasti sanottuna 0,01 volttia. On epätodennäköistä, että pystyt mittaamaan tarkasti niin pientä jännitettä kiinallasi.

Mikä on johtopäätös tästä? Korkean tulovastuksen mittaamiseksi tarkemmin on tarpeen ottaa lisäresistanssi, jolla on myös erittäin suuri arvo. Tässä tapauksessa shunttisääntö toimii: suuremmalla resistanssilla suurempi jännite putoaa ja päinvastoin pienemmällä resistanssilla pienempi jännite putoaa.

Tuloimpedanssin mittaus käytännössä

No, siinä se, pysäköinti on ohi ;-). Yritetään nyt käytännössä mitata laitteen tuloimpedanssi. Kateeni osui välittömästi transistorimittariin. Joten asetamme tämän transistorimittarin käyttöjännitteen virtalähteeseen, eli 9 volttiin, ja kun se on päällä, mittaamme virrankulutuksen. Kuinka mitata virta piirissä, lue tästä artikkelista. Kaavion mukaan kaikki näyttää tältä:

Mutta todellisuudessa asia on näin:

Joten, meillä on 22,5 milliampeeria.

Nyt, kun tiedät kulutetun virran arvon, voit löytää tulovastuksen tällä kaavalla:

Saamme:

Lähtöimpedanssi

Hämmästyttävä esimerkki lähtöresistanssista on Ohmin laki täydelliselle piirille, jossa on niin kutsuttu "sisäinen vastus". Niille, jotka ovat liian laiskoja lukemaan tästä laista, katsotaanpa sitä lyhyesti täällä.

Mitä meillä oli? Meillä oli auton akku, jolla sytytimme halogeenilamppua. Ennen hehkulampun kytkemistä mittasimme jännitteen akun navoista:

Ja heti kun liitimme hehkulampun, akun jännite laski.

Jänniteero eli 0,3 volttia (12,09-11,79) putosi ns. sisäisellä resistanssilla r;-) Sitä se on LÄHTÖVASTUS. Sitä kutsutaan myös lähdevastus tai vastaava vastus .

Kaikilla akuilla on tämä sisäinen vastus r, ja se "kiinni" sarjaan EMF-lähteen kanssa ( E).

Mutta onko vain ladattavilla paristoilla ja erilaisilla akuilla lähtöimpedanssi? Ei vain. Kaikissa virtalähteissä on lähtöimpedanssi. Tämä voi olla virtalähde, taajuusgeneraattori tai mikä tahansa vahvistin.

Theveninin lause (lyhyesti sanottuna hän oli niin älykäs kaveri) sanoi, että mikä tahansa piiri, jossa on kaksi napaa ja joka sisältää joukon erilaisia ​​EMF-lähteitä ja eriarvoisia vastuksia, voidaan typerästi tuoda EMF-lähteeseen jolla on jokin jännitearvo ( E ekvivalentti) ja jollain sisäisellä vastuksella ( R-vastaava).

E ekv– vastaava EMF-lähde

R ekv– vastaava vastus

Toisin sanoen käy ilmi, että jos mikä tahansa jännitelähde syöttää kuormaa, se tarkoittaa, että jännitelähteellä on EMF ja vastaava vastus, joka tunnetaan myös nimellä .

Lepotilassa (eli kun lähtöliittimiin ei ole kytketty kuormaa) yleismittarilla voimme mitata EMF ( E ). EMF:n mittaaminen näyttää selvältä, mutta näin se mitataan R ulos?

Periaatteessa on mahdollista luoda oikosulku. Eli oikosulje lähtöliittimet paksulla kuparilangalla, jonka läpi oikosulkuvirta kulkee Olen lyhyt.

Tämän seurauksena saamme suljetun piirin yhdellä vastuksella. Ohmin laista se selviää

Mutta siinä on pieni saalis. Teoriassa kaava on oikea. Mutta käytännössä en suosittele tämän menetelmän käyttöä. Tässä tapauksessa virta saavuttaa järjettömän arvon, ja yleensä koko piiri käyttäytyy sopimattomasti.

Lähtöresistanssin mittaaminen käytännössä

On toinen, turvallisempi tapa. En toista itseäni, kopioin vain Ohmin lain artikkelista täydelliselle piirille, josta löysimme akun sisäisen resistanssin. Tuossa artikkelissa kiinnitimme halogeenilampun akkuun, joka oli kuormitus R. Tämän seurauksena sähkövirta kulki piirin läpi. Jännite putosi hehkulampun ja sisäisen resistanssin yli, jonka summa oli yhtä suuri kuin EMF.

Joten ensin mitataan akun jännite ilman hehkulamppua.

Koska tässä tapauksessa piiri on auki (ei ole ulkoista kuormaa), siis piirin virranvoimakkuus minä on yhtä kuin nolla. Tämä tarkoittaa, että jännitehäviö sisäisen vastuksen yli U r on myös nolla. Tämän seurauksena meille jää vain EMF-lähde, josta mittaamme jännitteen. Meidän tapauksessamme E = 12,09 volttia.

Heti kun liitimme kuorman, jännite putosi välittömästi sisäisen vastuksen ja kuorman, tässä tapauksessa hehkulampun, yli:

Nyt kuormitettuna (halogeenilla) jännite on laskenut U R = 11,79 Volttia, jännitehäviö sisäisen vastuksen yli oli siis U r = E-U R = 12,09 - 11,79 = 0,3 Volta. Virran voimakkuus piirissä on yhtä suuri kuin I = 4,35 Ampeeri. Kuten jo sanoin, EMF on yhtä suuri kuin E = 12,09 Volt. Siksi koko piirin Ohmin lain perusteella laskemme, mikä sisäinen vastuksemme on yhtä suuri r:

Johtopäätös

Portaiden (lohkojen) tulo- ja lähtöimpedanssilla elektroniikassa on erittäin tärkeä rooli. Olemme vakuuttuneita tästä, kun alamme pohtia radioelektronisia piirejä. He myös yrittävät valmistaa kaikki korkealaatuiset volttimittarit ja oskilloskoopit erittäin korkealla tuloimpedanssilla, jotta se ei vaikuta mitattuun signaaliin eikä vaimenna sen amplitudia.

Lähtövastuksen kanssa kaikki on paljon mielenkiintoisempaa. Kun kytkemme matalaresistanssin, mitä suurempi sisäinen vastus, sitä enemmän jännite putoaa sisäisen resistanssin yli. Eli kuormaan syötetään vähemmän jännitettä, koska ero laskeutuu sisäiseen vastukseen. Siksi he yrittävät valmistaa korkealaatuisia virtalähteitä, kuten virtalähdettä tai taajuusgeneraattoria, mahdollisimman pienellä lähtöresistanssilla, jotta lähtöjännite ei "vajoa", kun matalaimpedanssinen kuorma kytketään. Vaikka se painuisi huomattavasti, voimme korjata sen manuaalisesti säätämällä lähtöjännitettä, joka on saatavilla jokaisessa normaalissa virtalähteessä. Jotkut lähteet tekevät tämän automaattisesti.

2014-02-10T19:57

2014-02-10T19:57

Audiophilen ohjelmisto

PROLOGI: Kuulokeliitännän lähtöimpedanssi on yksi yleisimmistä syistä, miksi samat kuulokkeet voivat kuulostaa erilaiselta riippuen siitä, mihin ne on kytketty. Valmistajat määrittelevät tämän tärkeän parametrin harvoin, mutta samalla se voi aiheuttaa merkittäviä eroja äänenlaadussa ja vaikuttaa merkittävästi kuulokkeiden yhteensopivuuteen.

LYHYESTI: Sinun tarvitsee vain tietää, että useimmat kuulokkeet toimivat parhaiten, jos laitteen lähtöimpedanssi on alle 1/8 kuulokkeiden impedanssista. Joten esimerkiksi 32 ohmin Gradosin lähtöimpedanssin tulee olla enintään 32/8 = 4 ohmia. Etymotic HF5 on 16 ohmia, joten suurimman lähtöimpedanssin tulisi olla 16/8 = 2 ohmia. Jos haluat olla varma, että lähde toimii kaikkien kuulokkeiden kanssa, varmista, että sen lähtöimpedanssi on alle 2 ohmia.

MIKSI LÄHTÖIMPEDanssi ON NIIN TÄRKEÄÄ? Ainakin kolmesta syystä:

• Mitä suurempi lähtöimpedanssi on, sitä suurempi jännitehäviö pienemmillä kuormitusimpedansseilla. Tämä pudotus voi olla riittävän suuri estämään matalaimpedanssisia kuulokkeita ohjaamasta halutulle äänenvoimakkuustasolle. Esimerkki on Behringer UCA202, jonka lähtöimpedanssi on 50 ohmia. Se menettää paljon laatua käytettäessä 16 - 32 ohmin kuulokkeita.
• Kuulokkeiden impedanssi riippuu taajuudesta. Jos lähtöimpedanssi on paljon suurempi kuin nolla, tämä tarkoittaa, että myös kuulokkeiden yli laskeva jännite vaihtelee taajuuden mukaan. Mitä suurempi lähtöimpedanssi on, sitä suurempi on taajuusvasteen tasaisuus.. Eri kuulokkeet toimivat eri tavalla (ja yleensä arvaamattomasti) eri lähteiden kanssa. Joskus nämä erot voivat olla merkittäviä ja melko kuultavia.
• Kun lähtöimpedanssi kasvaa, vaimennuskerroin pienenee. Suunnittelun aikana kuulokkeille laskettua bassotasoa voidaan vähentää merkittävästi, jos vaimennus on riittämätön. Matalat taajuudet ovat enemmän surinaa ja vähemmän selkeitä (tahroja). Ohimenevä vaste heikkenee ja basson syvyys kärsii (enemmän rullausta matalilla taajuuksilla). Jotkut ihmiset, kuten ne, jotka pitävät "lämpimästä putkisoundista", saattavat jopa kokea tämän alivaimennuksen olevan heidän mielensä mukaan. Mutta useimmissa tapauksissa tämä antaa vähemmän rehellisen äänen kuin käytettäessä matalaimpedanssista lähdettä.

YKSI KAHdeksAS ÄÄNTÖ: Minimoidaksesi jokaisen yllä mainitun vaikutuksen sinun tarvitsee vain tarjota lähtöimpedanssi, joka on vähintään 8 kertaa pienempi kuin kuulokkeiden impedanssi. Vielä yksinkertaisempi: jaa kuulokkeiden impedanssi kahdeksalla ja hanki vahvistimen suurin impedanssi, jotta vältytään äänihäiriöltä.

ONKO LÄHTÖ-IMMPEDANTSILLE MITÄÄN STANDARDIA? Ainoa tällainen standardi, jonka tiedän, on IEC 61938 (1996). Se asettaa lähtöimpedanssivaatimuksen 120 ohmiin. On useita syitä, miksi nämä vaatimukset ovat vanhentuneita eivätkä ole ollenkaan hyvä idea. Stereophile-artikkeli standardista 120 ohmin arvosta sanoo kirjaimellisesti seuraavaa:

"Se, joka kirjoitti tämän, elää selvästi unelmamaailmassa."

Minun täytyy olla samaa mieltä. Ehkä 120 ohmia oli vielä hyväksyttävää (ja sitten tuskin) ennen iPodin tuloa ja ennen kuin kannettavat laitteet saivat yleistä suosiota, mutta ei enää. Useimmat tämän päivän kuulokkeet on suunniteltu täysin eri tavalla.

PSEUDO-STANDARDIT: Useimpien ammattikäyttöön tarkoitettujen kuulokelähtöjen impedanssi on 20 - 50 ohmia. En tiedä yhtään, joka vastaisi 120 ohmia, kuten IEC-standardissa. Kuluttajatason laitteissa lähtöimpedanssi on tyypillisesti 0 - 20 ohmia. Joitakin putkia ja muita esoteerisia malleja lukuun ottamatta useimpien huippuluokan audiofiililaitteiden impedanssit ovat alle 2 ohmia.

iPOD-VAIKUTUS: Siitä lähtien kun 120 ohmin standardi julkaistiin vuonna 1996, olemme siirtyneet heikkolaatuisista kasettisoittimista kannettaviin CD-soittimiin iPod-hulluuteen. Apple auttoi tekemään korkealaatuisia kannettavia, ja meillä on nyt ainakin puoli miljardia digitaalista soitinta , ei sisällä puhelimia. Lähes kaikki kannettavat musiikki-/mediasoittimet saavat virtansa yhdestä ladattavasta litiumioniakusta. Nämä akut tuottavat hieman yli 3 voltin jännitteen, joka tuottaa tavallisesti noin 1 voltin (RMS) kuulokkeiden ulostulossa (joskus vähemmän). Jos asetat lähtöimpedanssiksi 120 ohmia ja käytät tavallisia kannettavia kuulokkeita (joiden impedanssi on 16-32 ohmia), toiston äänenvoimakkuus ei todennäköisesti ole riittävä. Lisäksi suurin osa akun energiasta haihtuu lämmön muodossa 120 ohmin vastus.Vain pieni osa tehosta menee kuulokkeisiin.Tämä on vakava ongelma kannettavissa laitteissa, joissa akun käyttöiän pidentäminen on erittäin tärkeää. Tehokkaampaa olisi lähettää kaikki teho kuulokkeisiin.

KUULOKEIDEN SUUNNITTELU: Mihin lähtöimpedanssiin valmistusyritykset suunnittelevat kuulokkeet? Vuoteen 2009 mennessä iPodeja on myyty yli 220 miljoonaa. iPodit ja vastaavat kannettavat soittimet ovat kuin 800 punnan gorillat kuulokemarkkinoilla. Ei siis ole yllättävää, että useimmat kehittäjät ovat alkaneet suunnitella kuulokkeita siten, että ne ovat hyvin yhteensopivia. iPodin kanssa. Tämä tarkoittaa, että ne on suunniteltu toimimaan alle 10 ohmin lähtöimpedanssilla. Ja melkein kaikki huippuluokan täysikokoiset kuulokkeet on suunniteltu lähteille, jotka noudattavat 1/8-sääntöä tai joiden impedanssi on lähellä En ole koskaan nähnyt kotikäyttöön tarkoitettuja audiofiilisiä kuulokkeita, jotka on suunniteltu muinaisen 120 ohmin standardin mukaan.

PARHAAT KUULOKKEET PARHAIHIN LÄHTEISIIN: Jos katsot nopeasti arvostetuimpia huippuluokan kuulokevahvistimia ja DAC-muuntimia, huomaat, että lähes kaikilla niistä on erittäin alhainen lähtöimpedanssi. Esimerkkejä ovat Grace Designsin, Benchmark Median, HeadAmpin, HeadRoomin, Violectricin jne. Tietenkin useimmat huippuluokan kuulokkeet toimivat parhaiten, kun ne yhdistetään vastaaviin laitteisiin, ja jotkin parhaiten arvioiduista kuulokkeista ovat suunnittelultaan matalaimpedanssisia, mukaan lukien useat Denonin, AKG:n, Etymoticin, Ultimate Earsin, Westonen, HiFiMANin ja Audezen mallit. Kaikki ne, tietääkseni, on suunniteltu käytettäväksi yhdessä matalan (ihanteellisessa) impedanssin lähteen kanssa, ja Sennheiserin edustaja kertoi minulle, että he suunnittelevat audiofiilit ja kannettavat kuulokkeet nollaimpedanssisia lähteitä varten.

Taajuusvaste KYSYMYS: Jos lähtöimpedanssi on suurempi kuin 1/8 kuulokkeiden impedanssista, esiintyy epätasaista taajuusvastetta. Joissakin kuulokkeissa, erityisesti ankkurikuulokkeissa (balansoitu ankkuri) tai moniohjainkuulokkeissa, nämä erot voivat olla valtavat. Näin 43 ohmin lähtöimpedanssi vaikuttaa Ultimate Ears SuperFi 5:n taajuusvasteeseen - melko huomattava 12 dB:n epätasaisuus:

LÄHTÖIMPEDanssi 10 ohmia: Jotkut saattavat katsoa yllä olevaa esimerkkiä ja ajatella, että tällaiset merkittävät erot näkyvät vain 43 ohmissa. Mutta monien lähteiden impedanssi on noin 10 ohmia. Tässä ovat samat kuulokkeet 10 ohmin lähteellä - edelleen selvästi kuuluva 6 dB epätasaisuus. Tämä käyrä aiheuttaa heikentyneen basson, voimakkaan keskialueen korostuksen, mykistettyjen korkeiden äänien ja epäselvän vaihevasteen terävän 10 kHz:n notkahduksen vuoksi, mikä voi vaikuttaa stereokuvaukseen.

SENNHEISER TÄYSKOKO: Tässä on täysikokoinen Sennheiser HD590 suurennetulla impedanssilla, samalla 10 ohmin lähteellä. Nyt yli 20 Hz:n aaltoilu on vain hieman yli 1 dB. Vaikka 1 dB ei ole paljon, epätasaisuus on "drony" low-end -alueella, jossa korostaminen on erittäin epätoivottavaa:

VAIMISTUS TOIMII: Jokainen kuljettaja, olipa kyseessä kuulokkeet tai kaiuttimet, liikkuu edestakaisin musiikin soidessa. Siten ne luovat äänivärähtelyjä, jotka edustavat liikkuvaa massaa. Fysiikan lait väittävät, että liikkeessä olevalla esineellä on taipumus pysyä liikkeessä (eli sillä on inertia). Vaimennus auttaa välttämään ei-toivottuja liikkeitä. Liikaa yksityiskohtiin menemättä alivaimennettu kaiutin jatkaa liikkumistaan, kun sen olisi pitänyt pysähtyä. Jos kaiutin on ylivaimennettu (mikä on harvinaista), sen kyky liikkua tulosignaalin mukaan on rajoitettu - kuvittele kaiutin yrittävän toimia vaahterasiirappiin upotettuna. Kaiuttimen vaimentamiseen on vain kaksi tapaa - mekaaninen ja sähköinen.

HYPPÄVÄT AUTOT: Mekaaninen vaimennus on samanlainen kuin auton iskunvaimentimissa. Ne aiheuttavat vastusta, joten jos heilutat autoa, se ei pomppi ylös ja alas pitkään. Mutta iskunvaimennus lisää myös jäykkyyttä, koska se ei salli jousituksen muuttaa asentoaan täysin tien maaston mukaisesti. Siksi tässä on löydettävä kompromissi: pehmeät iskunvaimentimet tekevät ajosta pehmeämmän, mutta johtavat heilumiseen, kun taas kovat iskunvaimentimet tekevät ajomukavuudesta vähemmän mukavaa, mutta estävät heilumisen. Mekaaninen vaimennus on aina kompromissi.

SÄHKÖINEN TÄYDELLISYYS: On olemassa parempi tapa hallita ei-toivottua diffuusorin liikettä, sitä kutsutaan sähköinen vaimennus. Kela ja magneetti vuorovaikuttavat dynaamisesti vahvistimen kanssa ohjaamaan diffuusorin liikettä. Tämän tyyppisellä vaimennuksella on vähemmän sivuvaikutuksia, ja suunnittelijat voivat luoda kuulokkeita, joissa on vähemmän vääristymiä ja parempi ääni. Kuten auton jousitus, joka voi mukautua tarkemmin tien maastoon, optimaalisesti vaimennetut kuulokkeet voivat toistaa äänisignaalit tarkemmin. Mutta tämä on kriittinen hetki, sähköinen vaimennus on tehokas vain, kun vahvistimen lähtöimpedanssi on paljon pienempi kuin kuulokkeiden impedanssi . Jos käytät 16 ohmin kuulokkeita vahvistimeen, jonka lähtöimpedanssi on 50 ohmia, sähköinen vaimennus häviää. Tämä tarkoittaa, että kaiutin ei pysähdy silloin, kun sen pitäisi pysähtyä. Se on kuin auto, jonka iskunvaimentimet ovat kuluneet. Tietenkin, jos 1/8-sääntöä noudatetaan, sähköinen vaimennus riittää.

AKUSTINEN JOUSITUS: 70-luvulla tilanne muuttui, kun transistorivahvistimet yleistyivät. Lähes kaikki transistorivahvistimet noudattavat 1/8-sääntöä. Itse asiassa useimmat noudattavat 1/50-sääntöä - niiden lähtöimpedanssi on alle 0,16 ohmia, jolloin vaimennuskerroin on 50. Tämän ansiosta kaiutinvalmistajat voivat suunnitella parempia kaiuttimia, jotka hyödyntävät alhaista lähtöimpedanssia. Ensinnäkin ensimmäiset suljetut akustiset jousituskaiuttimet kehitettiin Acoustic Researchilta, Large Adventsilta ja muilta. Niissä oli syvempi ja tarkempi basso kuin vastaavan kokoisissa edeltäjissä, jotka oli suunniteltu putkivahvistimille. Tämä oli suuri läpimurto hifi-maailmassa - uusien vahvistimien ansiosta oli nyt mahdollista luottaa voimakkaasti sähköiseen vaimennukseen. Ja on sääli, että niin monet lähteet ovat nykyään 40 tai enemmänkin jälkeen elämästä.

MIKÄ ON LAITTEENI LÄHTÖIMMPEDanssi? Jotkut valmistajat tekevät selväksi, että he pyrkivät pitämään lähtöimpedanssin mahdollisimman alhaisena (kuten Benchmark), kun taas toiset määrittävät tuotteilleen todellisen arvon (kuten 50 ohmia Behringer UCA202:lle). Valitettavasti useimmat jättävät tämän merkityksen mysteeriksi. Jotkut laitearvostelut (kuten tässä blogissa) sisältävät lähtöimpedanssimittauksen, koska tämä määrittää suuresti, miltä laite kuulostaa tietyillä kuulokkeilla.

MIKSI NIIN MONIN LÄHTEILLÄ ON KORKEA LÄHTÖIMMPEDanssi? Yleisimmät syyt ovat:

• Kuulokkeiden suojaus- Suuremmat teholähteet, joilla on pieni lähtöimpedanssi, voivat usein tuottaa liian paljon tehoa matalaimpedanssisiin kuulokkeisiin. Suojatakseen näitä kuulokkeita vaurioilta jotkut kehittäjät lisäävät lähtöimpedanssia. Siten tämä on kompromissi, joka mukauttaa vahvistimen kuormaan, mutta useimpien kuulokkeiden parametrien huononemisen kustannuksella. Paras ratkaisu on mahdollisuus valita kaksi vahvistustasoa. Matala taso mahdollistaa alhaisemman lähtöjännitteen asettamisen matalaimpedanssisille kuulokkeille. Lisäksi voidaan käyttää virranrajoitusta, joten lähde rajoittaa automaattisesti virran matalaimpedanssisiin kuulokkeisiin, vaikka vahvistustaso olisi asetettu liian korkeaksi.
• Olla erilainen- Jotkut kehittäjät lisäävät tietoisesti lähtöimpedanssia väittäen, että tämä parantaa laitteensa ääntä. Tätä käytetään joskus tapana saada tuote kuulostamaan erilaiselta kuin kilpailevat tuotteet. Mutta sitten jokainen saamasi "yksittäinen ääni" riippuu täysin käyttämistäsi kuulokkeista. Joidenkin kuulokkeiden kohdalla tämä koetaan parannukseksi, kun taas toisten se on todennäköisempää, että se on merkittävä huononeminen. Todennäköisimmin ääni vääristyy merkittävästi.
• Se on halpa- Korkeampi lähtöimpedanssi on yksinkertaisin ratkaisu edullisille lähteille. Tämä on halpa tapa saavuttaa vakaus, yksinkertaisin oikosulkusuojaus; Se mahdollistaa myös huonolaatuisten op-vahvistimien käytön, jotka eivät muuten ohjaa suoraan edes 16 tai 32 ohmin kuulokkeita. Kytkemällä jonkin verran vastusta sarjaan lähtöön, kaikki nämä ongelmat ratkaistaan ​​sentin kustannuksella. Mutta tämän halvan ratkaisun kustannuksella on huomattava äänenlaadun heikkeneminen monissa kuulokemalleissa.

POIKKEUKSET SÄÄTÖIHIN: On olemassa useita kuulokkeita, jotka on suunniteltu käytettäväksi korkean lähtöimpedanssin kanssa. Henkilökohtaisesti mietin, onko tämä myytti vai todellisuus, koska en tiedä yhtään konkreettista esimerkkiä. Se on kuitenkin mahdollista. Tässä tapauksessa näiden kuulokkeiden käyttö matalan impedanssin lähteellä voi johtaa ylivaimennettuun basson dynamiikkaan ja sen seurauksena taajuusvasteeseen, joka poikkeaa kehittäjän suunnittelemasta. Tämä saattaa selittää jotkin "synergian" tapaukset, kun tietyt kuulokkeet yhdistetään tietyn lähteen kanssa. Mutta tämä vaikutus koetaan puhtaasti subjektiivisesti - joillekin äänen ilmaisullisuutena ja yksityiskohtana, toisille - liiallisena ankaruutena. Ainoa tapa saavuttaa riittävä suorituskyky on käyttää matalaimpedanssista lähdettä ja noudattaa 1/8-sääntöä.

MITEN TARKASTAA EDELLÄ: Jos mietit, kärsiikö äänenlaatu lähteen lähtöimpedanssista, voin suositella FiiO E5 -vahvistimen ostamista 19 dollarilla. Siinä on lähes nollaimpedanssilähtö ja se riittää useimpiin impedanssikuulokkeisiin

KAIKKI YHTEENSÄ: Ellet ole täysin varma, että kuulokkeet kuulostavat paremmilta tietyllä korkeammalla lähtöimpedanssilla, on aina parasta käyttää lähteitä, joiden impedanssi on enintään 1/8 kuulokkeiden impedanssista. Tai vielä yksinkertaisempi: impedanssilla enintään 2 ohmia.

TEKNINEN OSA

IMPEDANSSI JA VASTUS: Näitä kahta termiä käytetään joissakin tapauksissa vaihtokelpoisina, mutta teknisesti niillä on merkittäviä eroja. Sähkövastus on merkitty kirjaimella R ja sillä on sama merkitys kaikille taajuuksille. Sähköimpedanssi on monimutkaisempi suure ja sen arvo vaihtelee yleensä taajuuden mukaan. Se on merkitty pyökkiin Z. Tässä artikkelissa molempien suureiden mittayksiköt ovat ohmia.

JÄNNITE JA VIRTA: Jotta ymmärrät, mitä impedanssi on ja mistä tässä artikkelissa on kyse, on tärkeää, että sinulla on vähintään perustiedot jännitteestä ja virrasta. Jännite on analoginen vedenpaineen kanssa, kun taas virta on analoginen veden virtauksen kanssa (esim. litraa minuutissa). Jos valutat vettä puutarhaletkusta kiinnittämättä mitään päähän, saat paljon vettä (virtaa) ja pystyt täyttämään sangon nopeasti, mutta paine letkun pään lähellä on lähes nolla. Jos käytät pientä letkukiinnitystä, paine (jännitys) on paljon suurempi ja veden virtaus vähenee (saman kauhan täyttäminen kestää kauemmin). Nämä kaksi arvoa liittyvät käänteisesti toisiinsa. Jännitteen, virran ja resistanssin (ja impedanssin, tässä artikkelissa) välinen suhde määräytyy Ohmin lain mukaan. R voidaan korvata Z:lla.

MISTÄ 1/8-SÄÄNTÖ TULEE?: Pienin kuultavissa oleva äänenvoimakkuusero, jonka ihminen havaitsee, on noin 1 dB. -1 dB:n lasku lähtöimpedanssissa vastaa kerrointa 10^(-1/20) = 0,89. Jännitteenjakajakaavaa käyttämällä havaitsemme, että kun lähtöimpedanssi on 1/8 kuormitusimpedanssista, kerroin on täsmälleen 0,89, eli jännitehäviö on -1 dB. Kuulokkeiden impedanssi voi vaihdella äänitaajuuskaistalla kertoimella 10 tai enemmän. SuperFi 5:n impedanssi on 21 ohmia, mutta itse asiassa se vaihtelee välillä 10-90 ohmia. Joten 1/8-sääntö antaa meille maksimilähtöimpedanssin 2,6 ohmia. Jos lähdejännitteeksi otetaan 1 V:

• Kuulokkeiden jännite 21 ohmin impedanssilla (nimellinen) = 21 / (21+2,6) = 0,89 V
• Kuulokkeiden jännite 10 ohmin impedanssilla (minimi) = 10 / (10+2,6) = 0,79 V
• Kuulokkeiden jännite 90 ohmin impedanssilla (maksimi) = 90 / (90+2,6) = 0,97 V
• Taajuusvasteen tasaisuus = 20*log(0,97/0,89) = 0,75 dB (alle 1 dB)

LÄHTÖ-IMPEEDANSIN MITTAUS: Kuten yllä olevasta piirikaaviosta voidaan nähdä, lähtöresistanssi muodostuu jännitteenjakajasta. Mittaamalla lähtöjännite ilman kuormaa kytkemättä ja tunnetulla kuormalla voit laskea lähtöimpedanssin. Tämä voidaan tehdä helposti verkkolaskimen avulla. Tyhjäjännite on "Input Voltage", R2 on tunnettu kuormitusvastus (älä käytä kuulokkeita tässä tapauksessa), "Output Voltage" on jännite, kun kuorma on kytketty. Napsauta Compute ja hanki haluttu lähtöimpedanssi R1. Tämä voidaan tehdä myös käyttämällä 60 Hz siniaaltoa (se voidaan generoida esim. Audacityssä), digitaalisella yleismittarilla ja 15 - 33 ohmin vastuksella. Useimmilla digitaalisilla yleismittareilla on hyvä tarkkuus vain noin 60 Hz. Soita 60 Hz siniaaltoa ja säädä äänenvoimakkuus niin, että lähtöjännite on noin 0,5 V. Kytke sitten vastus ja kirjaa uusi jännitteen arvo. Jos saat esimerkiksi 0,5 V ilman kuormaa ja 0,38 V 33 ohmin kuormalla, lähtöimpedanssi on noin 10 ohmia. Kaava tässä on seuraava: Zist = (Rн * (Vхх - Vн)) / Vн. Vхх - jännite ilman kuormaa (tyhjäkäynti).

TÄYSKOKOISET KUULOKKEET: Jotkut ihmiset eivät ehkä ole kiinnostuneita in-ear-kuulokkeista, kuten Super Fi 5, joten tässä on suositun Sennheiser HD590:n impedanssi ja vaihe. Impedanssi vaihtelee edelleen: 95 - 200 ohmia - melkein kaksinkertaistunut:

MATERIAALI: Yksi artikkelin alussa olevista kaavioista osoitti noin 12 dB:n epätasaisen taajuusvasteen SuperFi 5:lle, joka oli kytketty lähteeseen, jonka impedanssi on 43 ohmia. Jos otamme viitteeksi nimellisarvon 21 ohmia ja lähteen lähtöjännitteeksi 1 V, kuulokkeiden jännitetaso on seuraava:

• Vertailutaso: 21 / (43 + 21) = 0,33 V - mikä vastaa 0 dB
• Vähimmäisimpedanssilla 9 ohmia: 9 / (9 + 43) = 0,17 V = -5,6 dB
• Maksimiimpedanssilla 90 ohmia: 90 / (90 + 43) = 0,68 V = +6,2 dB
• Alue = 6,2 + 5,6 = 11,8 dB

VAIMISTUSTASOT: Kuten aiemmin selitettiin, kaiuttimien vaimennus voi olla joko puhtaasti mekaanista (Qms) tai sähköisen (Qes) ja mekaanisen vaimennuksen yhdistelmä. Kokonaisvaimennus on merkitty Qts:llä. Thiel-Small-mallinnus selittää, kuinka nämä parametrit toimivat vuorovaikutuksessa matalilla taajuuksilla. Vaimennustasot voidaan jakaa kolmeen luokkaan:

• Kriittinen vaimennus (Qts = 0,7) - Monet pitävät tätä ihanteellisena tapauksena, koska se tarjoaa syvimmät matalat taajuudet ilman taajuusvasteen poikkeamia tai liiallista soittoa (hallitsemattomat kartioliikkeet). Tällaisen kaiuttimen basso mielletään yleensä "pomppivaksi", "teräväksi" ja "läpinäkyväksi". Useimmat ihmiset ajattelevat, että Qts 0.7 tarjoaa ihanteellisen ohimenevän vasteen.
• Ylivaimennus (Qts
• Matala vaimennus (Qts > 0,7) - Mahdollistaa matalataajuisen tehostuksen, jonka huippu on matalan taajuuden yläosassa. Kaiutinta ei ohjata täysin, mikä johtaa liialliseen soittoon (eli kartio ei pysähdy tarpeeksi nopeasti sähköisen signaalin häipymisen jälkeen). Heikko vaimennus johtaa poikkeamiin taajuusvasteessa, vähemmän syvä basso, huono ohimenevä vaste ja taajuusvasteen kasvu LF-ylemmän rajan alueella. Heikko vaimennus on halpa tapa parantaa basson tasoa laadun kustannuksella. Tätä tekniikkaa käytetään aktiivisesti halvoissa kuulokkeissa "fake-basson" luomiseksi. Alivaimennettujen kaiuttimien ääntä luonnehditaan usein "boomy"- tai "huono" bassoksi. Jos kuulokkeet on suunniteltu sähköiseen vaimennukseen ja käytät niitä lähteellä, jonka impedanssi on suurempi kuin 1/8 kuulokkeiden impedanssista, saat juuri sen, alivaimennettuja matalia taajuuksia .

VAIMISTUSTYYPIT: On kolme tapaa vaimentaa kaiuttimia / ohjata resonanssia:

• Sähköinen vaimennus- Tiedämme jo Q:t, se on samanlainen kuin hyötyjarrutus hybridisähköautoissa. Kun painat jarrua, sähkömoottori hidastaa autoa muuttumalla generaattoriksi ja lähettämällä energiaa takaisin akkuihin. Kaiutin pystyy tekemään saman asian. Mutta jos vahvistimen lähtöimpedanssi kasvaa, jarrutusvaikutus vähenee merkittävästi - tästä syystä 1/8-sääntö.
• Mekaaninen vaimennus- Tunnetaan nimellä Qms, se on kuin auton iskunvaimentimet. Kun lisäät kaiuttimen mekaanista vaimennusta, se rajoittaa sitä ohjaavaa musiikkisignaalia, mikä lisää epälineaarisuutta. Tämä lisää säröä ja huonontaa äänenlaatua.
• Rungon aiheuttama vaimennus- Kotelo voi vaimentaa, mutta se vaatii sen sulkemisen - joko oikein viritetyllä bassorefleksillä tai hallitulla rajoituksella. Monet huippukuulokkeet ovat tietysti avotakaisia, mikä eliminoi rungon aiheuttaman vaimennuksen käytön, kuten akustisissa kaiuttimissa.

LEHDISTÖTASO: Melko tiiviisti istuvien kuulokkeiden, kuten over-ear-kuulokkeiden, joissa on tiiviisti istuvat korvapehmusteet, kohdalla suunnittelija voi harkita mahdollisuutta lisävaimennuksen käyttöön. Mutta pään muoto, korvat, kampaus, kuulokkeiden istuvuus, lasien läsnäolo ja muut tekijät tekevät tästä vaikutuksesta melkein arvaamattoman. On-ear-kuulokkeissa tämä ominaisuus ei ole käytettävissä ollenkaan. Alla näet kaksi kuvaajaa, jotka kuvaavat Sennheiser HD650:n impedanssia. Huomaa: basson resonanssihuippu auki ollessa on 530 ohmia, mutta tekopäätä käytettäessä arvo putoaa 500 ohmiin. Syynä tähän on vaimennus, joka johtuu korvarenkaan ja korvatyynyjen muodostamasta suljetusta tilasta.

PÄÄTELMÄ: Toivon, että nyt on selvää, että ainoa tapa saavuttaa kuuloke-vahvistinyhdistelmän tehokas toiminta on noudattaa 1/8-sääntöä. Vaikka jotkut ihmiset saattavat haluta korkeamman lähtöimpedanssin ääntä, tämä riippuu suuresti käytetystä kuulokemallista, lähtöimpedanssista ja henkilökohtaisista mieltymyksistä. Ihannetapauksessa luotaisiin uusi standardi, joka vaatisi kehittäjiä tuottamaan lähteitä, joiden lähtöimpedanssi on alle 2 ohmia.

Tiedot sponsorilta

KUPI.TUT.BY: kätevä kannettavien tietokoneiden luettelo, kannettavan tietokoneen hinnat. Täältä voit valita ja ostaa kannettavan tietokoneen edulliseen hintaan. Maksun helppous, toimitus, laatutakuu.

Alkuperäinen artikkeli englanniksi: Headphone & Amp Impedance

Miksi lähteen (vahvistimen) lähtöimpedanssin arvo on niin tärkeä, miten se on vuorovaikutuksessa kuulokkeiden kanssa ja mihin se vaikuttaa.

Copyright Taras Kovrijenko 2009–2019