Как узнать сопротивление динамика: Как прозвонить и измерить сопротивление динамика при помощи мультиметра

Расчёт сопротивления нескольких динамиков.

Последовательное соединение динамиков

При последовательном соединении ( рис. 1) динамики подключаются последовательно, один за другим. Очень важно правильно фазировать динамики, подключая плюс одного динамика к минусу другого. При последовательном подключении общее сопротивление возрастает, а выходная мощность уменьшается. Этот метод можно использовать для уменьшения выходной мощности канала, который поддерживает звучание других — например, тыловой или центральный каналы. Последовательно лучше соединять не более двух динамиков, поскольку большее их количество сильно уменьшит выходную мощность. Нельзя соединять динамики с разным сопротивлением, например, четырех- и восьмиомный, так как в этом случае каждый из них будет иметь разную громкость. Последовательным способом можно подключать только совершенно одинаковые динамики, ведь у разных динамиков может также различаться сопротивление в диапазоне 0.5 Ом.

При последовательном соединении сопротивление динамиков рассчитывается по формуле:

R = R1 + R2,

где R — сопротивление, которое мы получим в результате такого соединения, а R1 и R2 — сопротивление динамиков 1 и 2. Сопротивление большего количества динамиков рассчитывается аналогично: R = R1 + R2 + R3 + … + Rn, т.е. сопротивления суммируются.

Уменьшение мощности из-за увеличенной нагрузки рассчитывается по формуле:

P = Preal  (Rreal/Rcurrent),

где P — мощность при измененной нагрузке, Preal — паспортная мощность усилителя при стандартном сопротивлении, Rreal — сопротивление нагрузки, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя (паспортное сопротивление нагрузки), Rcurrent — суммарное сопротивление динамиков, которое мы получили. Эту формулу можно использовать при любом из трех описанных видов подключения, и с ее помощью легко рассчитывается увеличение или уменьшение мощности усилителя из-за нестандартной нагрузки.

Параллельное соединение динамиков

При параллельном подключении динамиков ( рис. 2) растет выходная мощность, а сопротивление уменьшается. При подключении двух четырехомных динамиков таким способом их совместное сопротивление станет равным 2 Ом, и необходимо узнать, сможет ли усилитель работать на такой низкой нагрузке. Значительно чаще попадаются усилители, которые могут нормально работать при сопротивлении в 2 Ом, чем на 1 или 0.5 Ом — последние уже большая редкость.

При подключении к усилителю более низкого сопротивления нагрузки, чем его паспортное значение, может привести к повреждению устройства. Но если усилитель раньше работал с сопротивлением в четыре Ом, и может работать на два Ом, то теперь на такую нагрузку он будет давать намного больше мощности и, возможно, ему потребуется более мощный блок питания! Например, если раньше усилителю вполне хватало четырех ампер для питания, то теперь для повышения мощности в два раза ему потребуется около восьми ампер (т.е. в два раза больше).

Вычислить сопротивление, которое будет после параллельного соединения динамиков, можно по формуле:

R = (R1  R2) / (R1 + R2),

где R — сопротивление нагрузки при параллельном соединении, которое мы ищем, а R1 и R2 — сопротивления динамиков, которые соединены данным способом. Например, сопротивление при параллельном соединении двух восьмиомных динамиков составит 4 Ом [(88)/(8+8) = 4 Ом]. При параллельном подключении двух динамиков выходная мощность усилителя на такую нагрузку будет в два раза больше.

Комбинированное соединение динамиков

Эту схему подключения ( рис. 3) используют для того, чтобы получить нужное сопротивление для усилителя. Например, для того, чтобы подключить четыре динамика с общим сопротивлением 4 Ом. Для вычисления сопротивления нагрузки по этому способу подключения используется формула:

R = (R1+2  R3+4) / (R1+2 + R3+4),

где R12 — общее сопротивление динамиков 1 и 2, которые подключены последовательно, а R34 — аналогично для динамиков 3 и 4. Если у вас есть четыре 30-ваттных 4-Омных динамика, то по такой схеме подключения общая мощность составит 120 Вт и сопротивление будет все тех же 4 Ом. А мощность, подводимая от усилителя, будет поровну делиться на четыре динамика.

Для большего количества динамиков используем формулу

1/Rпар=1/ R1+1/R2+1/R3+1/R4+1/R5. …… для параллельного соединения динамиков с одинаковым сопротивлением  можно посчитать по ф.

Rпар= Rном./ n  , где n- количество динамиков

Пример расчета: Надо подключить 2 динамика имеющие по две катушки в 2 Ом

1 вариант, (самый хороший) подключаем обе катушки одного динамика параллельно получаем 2/2= 1Ом , соединяем последовательно со вторым динамиком у которого также подключены параллельно катушки и получаем 2Ом .      2/2+2/2= 2Ом

2вариант: подключаем все катушки и динамики последовательно 2+2+2+2=8 Ом,

3 вариант: катушки подключаем последовательно а сами динамики параллельно, (2+2)/2= 2Ом.

4 вариант: все катушки обоих динамиков параллельно ,2/4= 0,5Ом, тут уже сами думайте, чтобы так подключить, необходимо очень хорошее питание усилителя.

Рекомендации : 

не используйте разные динамики в таких подключениях, тем более с разным сопротивлением!

Простой расчет сопротивления нескольких динамиков.xlsx

чем это может быть полезно?

1) Сопротивление катушки постоянному току обозначается буквой R.

Re — фактическое сопротивление катушки постоянному току. Именно это сопротивление увидит усилитель в двух случаях: когда катушка вне магнитного поля, когда катушка в состоянии покоя(не подведен ток, заклинила и т.п.). То есть, знать Re нужно только для этих вот случаев.

Измерить можно обычным мультиметром, но хороших их мало, а значит измерение в большинстве случаев будет совсем не точным. Правильно взять батарейку, на короткое время подключить к ней катушку и измерить силу тока+напряжение, а затем рассчитать Re как U/I.

Rnom — номинальное сопротивление катушки постоянному току. 

Когда в любой заявке, будь то сопротивление, или мощность, или давление, или что-угодно еще, вы видите слово «номинальное» — знайте, это НЕ измеренный параметр, а приведенный, назначенный. Так, Rnom — часто это банально округленный в бОльшую сторону Re. То есть, заявка Rnom 2+2Ом на деле может означать и 1.1+1.1, и 1.9+1.9, и 1.1+1.9 Ом. 

В хороших случаях, не лишенных смысла, и редких, Rnom = Zmin. Как вы понимаете, в остальных случаях знание Re или Rnom для не профессионала, в общем-то, бесполезно. Заявляя Rnom, подавляющее большинство производителей, с одной стороны, бережет вас от поломок, а с другой — вынуждает приобретать более дорогие усилители.

2) Индуктивное сопротивление обозначается буквой Z. В народе такое сопротивление называют «импеданс» («импеданс» в переводе с англ и значит «сопротивление»). 

Во всех прочих случаях, кроме описанных выше, усилитель видит Z, а не R. Z — гораздо более сложный, комплексный параметр, который изменяется в зависимости от многих факторов. Однако, Z не бывает ниже Re, а выше — бывает почти всегда.

Zmin и Zmax — минимальное и максимальное сопротивление, которое увидит усилитель. Оба прямо или косвенно зависят от частоты, от хода, от мощности, от характера акустической нагрузки(и корпуса, и салона), от температуры, от конструкции динамика… 

Имеет смысл измерять Z как для динамика вне оформления, так и в полностью готовой, законченной системе. Измерения проще всего выполнить путем измерения силы тока и напряжения, а затем вычислить Z через U\I. 

Оформление не может сделать Zmin ниже, чем то, что измерено на динамике вне оформления. 

В ситуации, когда катушка стремится покинуть зазор, оба эти сопротивления устремляются к Re. Зная это, возможно определять и так контролировать величину хода, что полезно во множестве случаев.

Нет никаких вариантов «предположить» Z без фактических измерений — импеданс от системы к системе сильно отличается. Вопрос «а можно ли подключать пару DD812 в 0.25» звучит глупо и без измерений не имеет ответа. 

Znom или номинальный импеданс — это очередная «заявка», сделанная с теми или иными целями. Иногда Znom=Zmin*1,15, в других случаях Znom=Zmin*1,3, ну а во многих случаях — от балды.

Z-характеристика. 

Если измерить импеданс на каждой частоте, то на выходе получим «Z-характеристику динамика» или «Z-кривую» или «импедансную кривую». Зная Z-кривую, можно выяснить множество моментов, полезных для проектирования системы, от подбора усилителей и до проектирования корпуса. Дайте знать если вам интересно — сделаем отдельный пост.

Обратите внимание на комментарии к иллюстрациям.

3) Z и усилитель.

Взяли вы в руки динамик, измерили Zmin, и теперь подбираете к нему усилитель. 

Мощность, как известно, является произведением силы тока на напряжение. Напряжение ведет к клипу, а ток ведет к перегреву — и то, и другое в перспективе плохо. 

Т.к. напряжение и сила тока — оба описывают один и тот же процесс и не существуют друг без друга, то выбор усилителя достаточно прост. За одни и те же деньги вы выберете или надежность+меньшую мощность, или риск+большую мощность. Тут нет никаких иных вариантов, никаких чудодейственных иноземных рецептов.

Имея некий Z на частоте настройки ФИ, мы видим огромный рост ниже и выше, за которыми следуют глубокие спады. Кроссоверы сверх-высоких порядков что-то обрежут, а 1-4 порядки — нет. Поэтому, бюджетные усилители следует подбирать, ориентируясь на Zmin динамика вне оформления, а топовые модели с большим запасом в БП — ориентируясь на Z, найденный на частоте настройки.

Как мы можем менять Z? С одной стороны, можем выбирать сопротивление катушек, для того они и сделаны разными, с другой стороны — использовать один мощный или мост более слабых усилителей (в т.ч. «бразилию»).

Измерение Re — только 2 из 5 моих мультиметров показывают более-менее верное значение. Оба они стоят не 100р, да и то измеряют не сразу — приходится некоторое время ждать.

0.387/0.78 = 0.496 Ом. Вот так гораздо лучше. Для замера сгодится и пара мультиков за 100р каждый — дешево и сердито. Ну и попутно выяснили, что заявка катушек(Rnom) 1+1Ом — это именно Re. Честный Re, и, тем не менее, не Zmin.

Re этого динамика равен 0.5Ом. Посмотрите, как растет и как меняется импеданс на разной подведенной мощности на одной и той же частоте — от 2.8 и до 1.8Ом. И это не предел, тк динамик вытерпит гораздо больше. 

Этот же разброс увидит и ваш усилитель. То есть, ориентироваться на маломощные измерения (а именно такие регламентированы большинством стандартов), определенно, не следует.

Современные теории, учитывающие реальную картину, сложны и не популярны, понятны лишь узкому кругу специалистов, как правило, занятых профессиональной разработкой АС. Если вы не один из них — проще измерьте Z-кривую своей системы сразу на максимальном используемом ходе\мощности и по полученным цифрам делайте выводы.

А это замер Z-кривой динамика в реальном оформлении. Тут, как видим, Z на частоте настройки(33Гц) равен 2.7Ом, а Zmin приходится на 63Гц и равен 2.1Ом.

Если выбирать усилитель в эту систему, то в случае с DD DM серией ориентироваться следует на Z@63Гц, а в случае с DD M — на Z@33Гц. То есть, с выбором в пользу DD M, получим либо серьезный запас в надежности, либо существенно больше мощности при равной надежности — и то, и другое очень неплохо! Ну а с выбором DD DM — неплохо сэкономим!

Если рассматриваете другие усилители, не DD, то картина в целом будет такой же — усилитель, который не боится больших токов, всегда надежнее. Усилитель с минимальной заявкой 2 Ом сработает тут на пределе своих возможностей, тогда как усилитель с заявкой 1Ом покажет очень большой запас.

К тому же, если фильтрами высоких порядков обрезать диапазон, к примеру, 30-50Гц, то и динамику, и усилителю будет работать гораздо проще, а значит и нагрузить оба можно больше при необходимости. От ящика к ящику такой диапазон будет меняться.

Пример Z-кривой для динамика вне оформления. Zmin — сопротивление, ниже которого усилитель видеть не будет.

То есть, пара таких динамиков и один усилитель, либо мост усилителей на один динамик — прям то, что доктор прописал))

И соответствующим образом планируем настройку оформления + фильтров. Zmax — на этой частоте ход максимален и получится ранний клип, Zmin — там катушка получит максимум тепла. Хорошо бы если оформление превратит слабые стороны в сильные 😉

Как определить импеданс динамика

Мы считаем само собой разумеющимся, что для правильной работы некоторых стереосистем и усилителей требуются динамики на 2, 4 или 8 Ом. Но что такое импеданс динамика?

А как узнать импеданс динамика, если его нет на динамике или не можешь найти?

Отличные новости — это не так сложно! В этой полезной статье я объясню, как работает импеданс динамика, как можно измерить импеданс динамика (Ом) и многое другое.

Также имеется удобная таблица сопротивления динамиков, которая поможет вам точно определить, какой импеданс у вашего динамика.

Содержание

• Как определить импеданс динамика
• Что такое импеданс динамика? (Объяснение значений сопротивления динамиков)
  • Как работает импеданс динамиков?
  • Как рассчитать импеданс динамика
• Как измерить импеданс динамика
  • Выбор правильного диапазона сопротивления (Ом) для динамика
• Как измерить импеданс динамика при наличии кроссовера

9001 5 Пример таблицы импеданса динамика (используйте с размерами динамика)

• Таблица измерения импеданса динамика
• Что произойдет, если импеданс моего динамика слишком низкий или слишком высокий?
  • Закон Ома и мощность динамика
  • Как сопротивление динамика влияет на звук?
• Импеданс динамиков и кроссоверы – да, это важно!

Как определить импеданс динамика

Давайте рассмотрим основные идеи, прежде чем переходить к более подробному рассмотрению каждой темы.

Как найти импеданс динамика

• Если значение сопротивления в омах (импеданс) для динамика недоступно, необходимо измерить импеданс динамика с помощью измерительного прибора, настроенного на функцию Ом (сопротивление). Это даст сопротивление звуковой катушки, которое позволит вам определить категорию импеданса динамика. (подробнее см. ниже)
• Сопротивление динамика обычно указано на магните динамика, упаковке и/или коробке и в спецификациях. Однако это не всегда так, так как это зависит от производителя и модели.
• Общий импеданс изменяется в зависимости от частоты, поскольку громкоговорители не действуют как резисторы, а вместо этого имеют индуктивность, которая противодействует потоку тока при увеличении частоты аудиосигнала. Вы можете рассчитать импеданс на основе приведенных здесь формул. Примечание: вам не понадобится это только для определения общего диапазона импеданса ваших динамиков.

Короче говоря, , если сопротивление вашего динамика нигде не указано или вы не можете найти спецификации производителя, лучше всего измерить его. Таким образом, вы можете быть на 100% уверены и избежать проблем со стереосистемой, усилителем и кроссоверами.

Вы  определенно не хотите использовать динамик с более низким импедансом, чем ожидалось, поскольку это может привести к необратимому повреждению вашей стереосистемы или усилителя!

Что такое импеданс динамика? (Объяснение номинальных характеристик динамика в Омах)

Сопротивление динамика, измеряемое в Омах, представляет собой полное сопротивление звуковой катушки потоку электрического тока, когда она работает с музыкальным сигналом.

В отличие от стандартных электрических проводников, проволочная обмотка звуковой катушки образует петлю, обладающую электрическим свойством, называемым индуктивностью . Индуктивность отличается от сопротивления тем, что изменяется при изменении частоты. Это называется индуктивным сопротивлением .

Как работает импеданс динамика?

Магнитные поля создаются при протекании тока через плотно намотанную проволочную катушку. Эти поля имеют оппозицию (сопротивление, также называемое реактивным сопротивлением ) к току, протекающему по проводу катушки. (Аналогично, многие другие электрические компоненты, такие как двигатели, тоже имеют это).

Из-за того, как работает индуктивность и связанных с ней физических явлений, «импеданс» динамика (общее сопротивление) не является простым сложением сопротивления и индуктивного сопротивления вместе.

Вместо этого импеданс динамика определяется из алгебраической суммы (квадратный корень из суммы квадратов) сопротивления провода катушки и индуктивного сопротивления.

Индуктивное сопротивление обычно записывается как «Xl», произносится как «X sub L» и измеряется в единицах Ом, как сопротивление. Индуктивность измеряется в единицах, называемых «Генри», и обычно обозначается буквой «Г»: «мкГн» для микроГенри, «мГн» для миллиГендри и так далее.

Как рассчитать импеданс динамика

Если вы разбираетесь в математике, вы можете посмотреть здесь, как рассчитывается импеданс динамика. Как я уже упоминал, это геометрическая сумма сопротивления обмотки звукового медного провода и индуктивного сопротивления на данной частоте.

Самое важное, что нужно знать об импедансе динамика:

• Импеданс динамика всегда равен или превышает сопротивление провода звуковой катушки. Вы можете измерить это с помощью омметра.
• Значение импеданса на динамике является общим ориентиром для совместимости, а не точно тем, что измеряет динамик.
• Импеданс слегка изменяется (увеличивается) по мере увеличения воспроизводимой частоты.

На самом деле, если бы вы использовали тестовый измеритель для измерения Ом (импеданса) звуковой катушки на динамике, вы бы нашли показание около 3,2–3,6 Ом или около того для динамика на 4 Ом и 6 Ом. или выше для динамика 8 Ом.

Пример расчета импеданса динамика

Рассмотрим пример. Мы воспользуемся примером динамика и реальными спецификациями, а затем посчитаем.

Пример параметров реального динамика для сопротивления звуковой катушки (Re) и индуктивности обмотки (Le).

Пример расчета импеданса динамика с использованием частоты 1 кГц:

1. Расчет индуктивного сопротивления:
   Xl = 2*Pi*Le*частота: 2*3,141592 ] = 3,142 Ом (Ом)

Таким образом, для нашего примера громкоговорителя общее сопротивление на частоте 1 кГц составляет 3,142 Ом, что лишь немного превышает собственное сопротивление звуковой катушки.

Это связано с тем, что (1) большинство динамиков имеют очень небольшую индуктивность и (2) динамики работают в звуковом диапазоне и не выше 20 кГц, что означает, что индуктивное сопротивление будет ограничено.

Сопротивление динамика из-за резонансной частоты

Это не значит, что динамики  и никогда не имеют высокого импеданса. Фактически, на их резонансной частоте, где они ведут себя по-разному, импеданс может быть ОГРОМНЫМ! На самом деле, до 50 Ом. Впрочем, это отдельная тема.

(Примечание: как видно из технических характеристик динамика, параметр «Fs» говорит нам о резонансной частоте 84,8 Гц, где это происходит для этого конкретного динамика)

Как измерить сопротивление динамика

На рисунке вы можете увидеть пример измерения импеданса динамика с помощью омметра или любого стандартного измерительного прибора, настроенного на измерение сопротивления в омах. Для этого установите его на самый низкий диапазон, который измеряет единицы измерения 1, 0-10, 0-20 или автоматический выбор диапазона, и измеритель будет измерять его соответствующим образом. Крепко удерживайте провода тестового щупа на чистом металле на клеммах громкоговорителя с отсоединенным проводом громкоговорителя.

Для измерения импеданса динамика вам понадобится мультиметр (тестовый измеритель с множеством функций) или специальный омометр (сопротивление).

Выполните следующие действия:

1. Включите мультиметр и настройте его на измерение Ом в самом низком диапазоне. Часто это диапазон x1, 0-10, 0-20 или настройка автоматического выбора диапазона.
2. Отсоедините один или оба провода динамика от динамика, чтобы избежать ложных показаний из-за другого сопротивления, которое может быть подключено к нему.
3. Плотно прижмите щупы к клеммам динамика на чистом металлическом участке. Счетчик должен быстро установить показания. Измеритель покажет сопротивление звуковой катушки внутри динамика.
4. Используйте измеренное значение для определения ближайшего приблизительного импеданса динамика (для справки см. мою таблицу ниже).
5. Для динамиков внутри шкафа или корпуса, таких как 2-полосные динамики, могут использоваться кроссоверы, которые могут мешать этому показанию, за некоторыми исключениями. Тем не менее, во многих случаях вы все же достаточно хорошо измеряете сопротивление низкочастотного динамика.

Важно иметь в виду, что вы не будете измерять точно 4 Ом, 8 Ом и т. д. Колонкам присваивается рейтинг импеданса для стереофонических целей, который является приблизительным или близким к тому, что вы будете измерять с тест-метром.

Примечание: Динамики, такие как твитеры с подключенным к ним конденсатором, будут действовать как разомкнутая цепь и будут мешать вашим измерениям.

Смотрите мои примечания ниже, чтобы узнать, как правильно их измерить.

Выбор правильного диапазона сопротивления (Ом) для громкоговорителей

Показаны некоторые примеры настроек диапазона сопротивления тестового измерителя, которые можно использовать для типичных тестовых измерителей.

Как я упоминал ранее, при измерении импеданса динамика важно использовать правильный диапазон сопротивления на вашем измерителе. Это связано с тем, что неправильная настройка может ничего не отображать или дать вам неверное представление о том, что, возможно, динамик перегорел, хотя это не так.

Если вы не уверены, обратитесь к руководству по эксплуатации измерительного прибора. Многие современные цифровые счетчики часто имеют автоматическую настройку, которая автоматически настраивается на обнаруженное измерение Ом и соответственно отображает показания и десятичные разряды. Другие измерители требуют, чтобы вы выбрали правильный диапазон вручную.

Как правило, используйте самый низкий диапазон, который включает 0–10 Ом (или аналогичный), а затем при необходимости увеличьте его.

Это должно почти никогда не происходить , но в случае плохого соединения, перегоревшего (или почти перегоревшего) динамика могут произойти странные вещи, и вы можете получить показания, которые далеко выходят за пределы нормального импеданса динамика.

Однако, по моему опыту, это очень редко.

После измерения используйте мою диаграмму импеданса динамиков, чтобы найти ближайшее значение импеданса динамиков в списке.

Как измерить импеданс динамика при наличии кроссовера

Твитеры — один из наиболее распространенных типов динамиков с кроссовером. Чтобы измерить импеданс динамиков на них, вам нужно поместить щупы измерительного прибора вокруг кроссовера конденсаторов. В противном случае показания будут разомкнуты или слишком высоки.

Измерение импеданса громкоговорителя при использовании кроссовера представляет некоторую проблему. Это связано с тем, что конденсаторы , которые обычно используются в твиттерах в качестве фильтра верхних частот, действуют как разомкнутая цепь при измерении сопротивления.

Очевидно, это проблема, так как вы никогда не получите правильных показаний, если будете использовать щупы на проводке динамика.

Во избежание этого измерьте вокруг конденсатора, если он используется, который обычно находится на положительной клемме динамика. Вы должны быть в состоянии получить правильное чтение.

Для двухполосных динамиков во многих случаях в вуфере не используется кроссовер. В некоторых случаях к нему последовательно подключается катушка индуктивности. Хорошей новостью является то, что прямое измерение сопротивления динамика и катушки индуктивности не имеет большого значения — катушки индуктивности имеют сопротивление крошечное значение сопротивления . На самом деле они обычно измеряются в миллиОмах (тысячных долях Ома), что почти ничего.

То же самое относится и к двусторонним кроссоверам. Следуя приведенной выше диаграмме, ваша главная задача — избежать измерения на конденсаторах.

Пример таблицы импеданса динамика (используйте с измерениями динамика)

8-омный динамик в реальном мире будет иметь измерение сопротивления меньше, чем его номинал 8 Ом. Это нормально и связано с тем, как сделан динамик. Динамики не имеют точных значений импеданса, вместо этого они попадают в общий диапазон, близкий к их рейтингу. Вы можете использовать этот диапазон для определения импеданса, если вы его не знаете.

Чтобы использовать эту таблицу, измерьте сопротивление динамика, которое вы получили из инструкций ранее, и сравните его с приведенными здесь измерениями. Вы увидите, что ваш динамик должен соответствовать общепринятым стандартам импеданса динамиков.

Таблица измерения импеданса динамика

*(Это приблизительный диапазон, который должен охватывать почти все динамики, но может немного отличаться)
**(1 Ом встречается редко, но может быть найден в некоторых автомобильных стереосистемах, таких как усилители Bose премиум-класса. Динамики на 16 Ом иногда могут быть используются для домашних или других акустических систем, но не очень распространены)

Что произойдет, если сопротивление моего динамика слишком низкое или слишком высокое?

На этом графике показано, что происходит, когда динамик с более высоким импедансом используется с усилителем или стереосистемой, рассчитанной на динамик с более низким импедансом. Как показывает этот пример, использование 8-омного динамика вместо 4-омного означает, что он будет развивать 1/2 мощности и, следовательно, меньшую громкость, чем 4-омный динамик.

Использование динамика, не соответствующего стереосистеме или усилителю, для которого он рассчитан, может иметь относительно незначительные или даже ужасные результаты в зависимости от того, о каком случае мы говорим:

• Использование динамика с более высоким сопротивлением победит т повредить оборудование. Результатом будет меньшая развиваемая мощность и, следовательно, меньший возможный объем. Однако вы также можете создать проблемы с кроссоверами динамиков.
• Использование громкоговорителя с сопротивлением ниже указанного может привести к сильному нагреву радиоприемников или усилителей и даже к необратимому повреждению , потому что выходной ток будет намного больше, чем он рассчитан.

Например, если вы будете использовать динамики на 8 Ом вместо автомобильных стереодинамиков на 4 Ом, вы ничего не повредите, так как через динамик будет проходить меньший ток. Проблема будет заключаться (хотя в противном случае он будет играть нормально) в том, что общая доступная мощность будет составлять 1/2 мощности 4-омного динамика.

Закон Ома и мощность динамиков

Радиоприемник или усилитель предназначены для вывода определенного уровня напряжения для заданной громкости, поэтому динамики с более высоким импедансом не будут иметь такую ​​же мощность при том же уровне громкости. Это потому, что мощность динамика зависит от доступного напряжения. 92/R (Ом динамика)

Для малой громкости (2 В на выходе усилителя) 4-омный динамик будет иметь доступную мощность 1 Вт. Однако 8-омный динамик будет иметь только 1/2 Вт. Это означает, что при той же громкости усилителя или радио динамики с более высоким импедансом не могут воспроизводить такую ​​же громкость.

Как сопротивление динамика влияет на звук?

Использование неправильного импеданса динамика может повлиять на звук несколькими способами:

• Если вы смешиваете и сочетаете, например, 4-омные высокочастотные динамики с 8-омными низкочастотными динамиками, они будут несовместимы и в какой-то момент не будут звучать правильно. мощность увеличивается, потому что их уровни громкости не будут одинаковыми.
• Использование неправильного импеданса динамиков с кроссоверами динамиков может оказать очень большое влияние на частоту кроссовера (она будет сильно смещена) и резко повлиять на вывод звука. Ваши динамики не будут звучать правильно, могут иметь гораздо больше искажений и, как правило, их будет гораздо менее приятно слушать.

Что произойдет с автомобильной стереосистемой, если динамик имеет более низкое сопротивление, чем рассчитано на стереосистему?

Использование громкоговорителя с более низким импедансом, чем рассчитано на вашу стереосистему или усилитель, — ужасная идея, и этого никогда не следует делать! Это связано с тем, что он не предназначен для обработки чрезмерного количества тока, который ему придется подавать из-за уменьшенного сопротивления более низкого импеданса динамика.

Если вам повезет, устройство перейдет в «защитный режим», в котором оно отключится до тех пор, пока состояние не будет устранено и его можно будет безопасно использовать. Однако, по моему опыту, , многие электронные устройства сильно нагреваются и могут сжечь их выходные транзисторы, что означает их необратимое повреждение.

Не рискуйте! Всегда проверяйте минимальное сопротивление вашего оборудования в Омах и обязательно соблюдайте его. Никогда  не предполагайте, что усилитель, радиоприемник, приемник и т. д. смогут защитить себя от повреждений.

Импеданс динамиков и кроссоверы – да, это важно!

Кроссоверы рассчитаны на определенное сопротивление динамика. Изменение импеданса динамиков означает, что вы меняете принцип их работы и смещаете частоту кроссовера, что приводит к ухудшению звука и потенциальному добавлению искажений, которых раньше не было.

При использовании кроссоверов динамиков очень важно понимать, что вы не можете изменить нагрузку на динамик (импеданс динамика, который они считают подключенным), так как результаты не будут хорошими.

Замена 4-омного динамика на 8-омный или наоборот окажет огромное влияние на звук, потому что частота среза кроссовера сильно изменится, поскольку она критически зависит от нагрузки используемого динамика.

Как правило:

• Удвоение импеданса динамика уменьшит вдвое (уменьшит) частоту кроссовера.
• Уменьшение вдвое импеданса динамика удваивает (увеличивает) частоту среза.

Для твитеров увеличение импеданса твитера означает, что вы допустите больше низких и средних частот, что приведет к плохому звуку, поскольку твитеры не могут воспроизвести эти диапазоны. Для вуферов это означает введение плохо звучащих средних или высоких частот, для которых они не подходят.

В обоих случаях просто помните, что частота кроссовера изменяется обратно пропорционально увеличению или уменьшению нагрузки на динамик.

Примечание: При уменьшении громкости твитера использование Г-образной прокладки или правильно спроектированной сети резисторов Г-образной прокладки будет правильно поддерживать нагрузку на динамик, воспринимаемую кроссовером, поэтому это не повлияет на звук.

Как измерить импеданс громкоговорителя

Большинство людей замечают изменение голоса других людей, когда они говорят по телефону. Большинству людей, возможно, было трудно слышать другие звуки в среде, откуда звонит человек на другом конце телефонной линии. Это происходит в основном для высокочастотного звука, такого как инструментальная музыка, звук из видеоигр и т. д. Люди, интересующиеся электроникой и создавшие некоторые аудиосхемы с громкоговорителями, могли столкнуться с совершенно противоположным явлением, при котором звук, воспроизводимый громкоговорителем, становится более четким. и громко для более высоких частот. Также те, кто сталкивался с качеством музыки, воспроизводимой через систему домашнего кинотеатра, знают, насколько оно лучше от одного динамика, который может воспроизводить ту же громкость. Объяснение всего вышеупомянутого явления просто связано с тем, что Устройство не может воспроизвести все слышимые частоты с одинаковой громкостью.

Слышимый диапазон для человека начинается от 20 Гц до 20 кГц и варьируется от человека к человеку и значительно с возрастом каждого человека. Голосовая речь типичного взрослого мужчины будет иметь основную частоту от 85 до 180 Гц, а речь типичной взрослой женщины — от 165 до 255 Гц. Телефон может воспроизводить звук только в диапазоне от 300 Гц до 3 кГц. Только наличие высших гармоник человеческого голоса в этом диапазоне делает телефон полезным. Поскольку максимальная частота составляет всего 3 кГц, звуки более высоких частот практически не слышны через телефон.

Телефонная система является лишь примером, оптимизированным для работы в определенном диапазоне частот. Такого рода оптимизация требуется в большинстве систем, потому что когда речь идет об электронных устройствах, таких как фильтры, усилители, громкоговорители и т. д., их характеристики меняются в зависимости от частоты работы. Это изменение характеристик в зависимости от частоты объясняет, почему домашние кинотеатры с динамиками разного типа способны воспроизводить высококачественный звук, включая все высокочастотные и низкочастотные звуки, которые вообще невозможны с одним громкоговорителем.

Механическая конструкция громкоговорителя играет важную роль в определении его характеристик в различных частотных диапазонах, но тех, кто проектирует схему для громкоговорителя, больше интересует важная электрическая характеристика громкоговорителя, называемая импедансом. В этой статье обсуждается, как измерить импеданс громкоговорителя на требуемой рабочей частоте.

ОПИСАНИЕ:

Каждый электронный компонент, включая резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, создает сопротивление протекающему через него току, и его обычно называют импедансом независимо от компонента. Это значение импеданса для конкретного устройства может изменяться или не изменяться в зависимости от частоты тока, протекающего через него. Резистор хорошего качества имеет почти одинаковое значение импеданса от частоты 0 Гц (постоянный ток) до бесконечных герц, но импеданс конденсатора уменьшается с частотой, а индуктора увеличивается с частотой. Таким образом, в случае резистора сопротивление и импеданс имеют одинаковое значение. Просто импеданс — это сопротивление любого компонента на заданной частоте, и, следовательно, значение импеданса компонента также представлено в Омах. Подобно тому, как сопротивление обозначается буквой «R», импеданс обозначается буквой «Z».

Импеданс громкоговорителя очень сильно зависит от рабочей частоты и имеет большое значение при разработке аудиоустройств, таких как усилители, драйверы громкоговорителей и т. д. Рассмотрим случай усилителя с громкоговорителем на выходе. Рис. 1: Принципиальная схема усилителя с громкоговорителем на выходе р _инт . Поскольку резистор имеет одинаковое значение сопротивления и импеданса, он также помечен как Z _int . Это внутреннее сопротивление усилителя также называют выходным сопротивлением, поэтому оно обозначено как Z _из . Полное сопротивление громкоговорителя представлено как Z _ls .

В приведенной выше системе Z _из и Z _ls включены последовательно друг с другом, и через них проходит один и тот же ток. Как и в случае двух резисторов, соединенных последовательно друг с другом, один и тот же ток, протекающий через два последовательно соединенных импеданса, будет генерировать разные напряжения на обоих импедансах. На приведенном выше рисунке V _fs — это напряжение вымышленного источника внутри усилителя, генерирующего частоту, а V _fint — падение напряжения на внутреннем сопротивлении, а V _fs — падение напряжения на громкоговорителе.

Из приведенного выше рисунка видно, что хотя усилитель генерирует напряжение V _fs , громкоговоритель получает только напряжение V _fs , а остальное напряжение падает на внутреннее сопротивление, как указано ниже уравнение:

В _fint = В _fs –V _fls

Значение падения напряжения при одном и том же токе на импедансах зависит от значения импеданса и величины протекающего тока через них . Если напряжение на рабочей частоте представлено как «V _f », а ток — как «I _f », а полное сопротивление — как «Z», то V _f прямо пропорционально Z, как указано в следующем уравнение:

V _f = I _f * Z

Применяя это знание к приведенному выше уравнению, его можно переписать следующим образом:

V _fint = V 9 0455 фс – я _ф * Z _ls

Из приведенного выше уравнения видно, что громкоговоритель с низким импедансом Z _ls будет создавать большое внутреннее падение напряжения V _fint в усилителе и наоборот. Поскольку импеданс зависит от частоты, следует найти громкоговоритель, обеспечивающий наибольшее сопротивление на рабочей частоте. Изменение импеданса обычного громкоговорителя можно изобразить, как показано на следующем рисунке: 9Рис. 2. График изменения импеданса громкоговорителя требуемую рабочую частоту и измерьте падение напряжения на громкоговорителе. Детали схемы генерации синусоидальной волны, используемой для расчета импеданса громкоговорителя, обсуждаются ниже. Поскольку в аудиоприложениях импеданс должен рассчитываться для диапазона частот, поэтому генератор синусоидальных колебаний с переменной частотой был разработан на основе генератора моста Вина.

Синусоидальный генератор переменной частоты

Генератор синусоидальной волны переменной частоты

Схема генерации синусоидальной волны, используемая в этом проекте, представляет собой схему генератора моста Вина. Это единственная схема, которая может генерировать чистую синусоидальную волну без каких-либо искажений. Компонент усилителя, используемый в мостовой схеме Вина, представляет собой операционный усилитель с двойным источником питания. Обе схемы построены на универсальной микросхеме операционного усилителя 741. Схема генератора синусоидального сигнала показана на следующем рисунке. 9Рис. 3. Схема генератора синусоидального сигнала частота синусоидальной волны, генерируемой описанной выше схемой, зависит от компонентов R1, R2, C1 и C2, и уравнение для частоты приведено ниже:

грубая и точная регулировка реализована с помощью потенциометров. Потенциометр с низким значением (1K) соединен последовательно с потенциометром с высоким значением (100K), так что грубая регулировка может быть выполнена с помощью резистора с высоким значением, а точная настройка с резистором с низким значением.

Другим важным изменением схемы является добавление буфера на выходе генератора. Это поможет предотвратить эффект нагрузки громкоговорителя на схему генератора. Модифицированная принципиальная схема с грубой и точной регулировкой и реализованным буфером показана на следующем рисунке:

Рис. 4: Принципиальная схема генератора синусоидального сигнала с буфером

Рис. 5: Генератор синусоидального сигнала с буферным контуром На макетной плате

Расчет импеданса

Генератор синусоидальных колебаний подключается к громкоговорителю через небольшой резистор, и в этом методе импеданс рассчитывается после измерения напряжения на громкоговорителе и напряжения на резистор . Соединение цепи представлено с помощью следующей блок-схемы:

Рис. 6: Блок-схема генератора синусоидального сигнала, подключенного к громкоговорителю через резистор

Полное сопротивление громкоговорителя Z можно рассчитать с помощью следующего соотношения: Расчет

Принципиальная схема и изображения схема показана на следующих рисунках:

Рис. 7: Принципиальная схема генератора синусоидальных колебаний с громкоговорителем

Расчет импеданса громкоговорителя для рабочей частоты 1 кГц обсуждается ниже:

Применяемая частота представляет собой чистую синусоиду с частотой 1 кГц, как показано на следующем рисунке.

Рис. 8. Синусоидальный сигнал противоположной полярности, сгенерированный на CRO

Амплитуда рассчитывается с использованием CRO и оказывается равной 4,2 В _{пик-пик.}

Форма волны, которая появляется через громкоговоритель, выглядит так, как показано на следующем рисунке:

0060 Генерируется на CRO

Можно увидеть две синусоидальные волны, которые точно противоположны по фазе, и одна из них является исходной приложенной синусоидой, а другая представляет собой синусоиду, отраженную от громкоговорителя из-за индуктивного импеданса. Эта отраженная волна должна быть устранена с помощью надлежащей схемы согласования импеданса: в противном случае она повлияет на правильное функционирование таких цепей, как усилители или генераторы, к которым подключен громкоговоритель.

Здесь падение напряжения на громкоговорителе измерено как 0,12 В _п-п. Следовательно, V ₂ составляет 0,12 В _pp , а V ₁ можно рассчитать как 4,2 – 0,12 В _pp.