Mikä on vaikeus?

Audio-lehden 11/2019 numerossa ATC SCM7 esiteltiin viiden kirjahyllykaiuttimen testissä. Erittäin kunnioitettava brändi, joka tunnetaan musiikin ystäville ja vielä enemmän ammattilaisille, sillä monet äänitysstudiot on varustettu kaiuttimilla. Sitä kannattaa tarkastella lähemmin - mutta tällä kertaa emme käsittele sen historiaa ja ehdotusta, vaan käyttämällä esimerkkinä SCM7:ää, käsittelemme yleisempää audiofiilien kohtaamaa ongelmaa.

Yksi akustisten järjestelmien tärkeimmistä parametreista on tehokkuutta. Se on energiatehokkuuden mitta - missä määrin kaiutin (sähköakustinen muunnin) muuntaa syötetyn sähkön (vahvistimesta) ääneksi.

Tehokkuus ilmaistaan ​​logaritmisesibeliasteikolla, jossa 3 dB:n ero tarkoittaa kaksinkertaista tasoa (tai vähemmän), 6 dB:n ero tarkoittaa neljä kertaa jne. 3 dB soi kaksi kertaa äänekkäämmin.

On syytä lisätä, että keskikokoisten kaiuttimien tehokkuus on muutaman prosentin - suurin osa energiasta muuttuu lämmöksi, joten tämä ei ole vain "tuhakasta" kaiuttimien kannalta, vaan pahentaa entisestään niiden työolosuhteita - kaiutinkelan lämpötilan noustessa sen vastus kasvaa ja magneettijärjestelmän lämpötilan nousu on epäedullista, mikä voi johtaa epälineaarisiin vääristymiin. Alhainen hyötysuhde ei kuitenkaan tarkoita huonoa laatua - on monia kaiuttimia, joilla on alhainen tehokkuus ja erittäin hyvä ääni.

Vaikeudet monimutkaisilla kuormilla

Erinomaisena esimerkkinä ovat ATC-mallit, joiden alhainen hyötysuhde perustuu itse muuntimissa käytettäviin erikoisratkaisuihin ja jotka toimivat ... paradoksaalisesti - vääristymien vähentämisessä. Se on noin ns. lyhyt kela pitkässä välissäVerrattuna tyypilliseen (käytetään suurimmassa osassa sähködynaamisia muuntimia) pitkän kelan järjestelmään lyhyessä välissä, sille on ominaista alhaisempi hyötysuhde, mutta vähemmän vääristymiä (johtuen kelan toiminnasta tasaisessa magneettikentässä, joka sijaitsee aukko).

Lisäksi käyttöjärjestelmä on valmistettu lineaariseen toimintaan suurilla taipumilla (tätä varten raon on oltava paljon pidempi kuin kela), ja tässä tilanteessa edes ATK:n käyttämät erittäin suuret magneettijärjestelmät eivät tarjoa korkeaa hyötysuhdetta (useimmat raosta riippumatta asentokäämistä, se ei ole täytetty sillä).

Tällä hetkellä olemme kuitenkin kiinnostuneempia jostain muusta. Toteamme, että SCM7:llä on sekä mitoistaan ​​(kaksisuuntainen järjestelmä 15 cm:n keskibassokaiuttimella, kotelossa, jonka tilavuus on alle 10 litraa) että tällä nimenomaisella tekniikalla on erittäin alhainen hyötysuhde - vuoden mittausten mukaan. Audiolaboratorio, vain 79 dB (poistumme korkeampaa arvoa lupaavista valmistajan tiedoista ja poikkeaman syistä; vertaamme "Audiossa" mitattujen rakenteiden tehokkuutta samoissa olosuhteissa).

Kuten jo tiedämme, tämä pakottaa SCM7:n pelaamaan määritetyllä teholla. paljon hiljaisempi kuin useimmat rakenteet, jopa samankokoisia. Joten jotta ne kuulostavat yhtä kovalta, ne on asetettava lisää voimaa.

Tämä tilanne johtaa monet audiofiilit yksinkertaiseen johtopäätökseen, että SCM7 (ja ATC-mallit yleensä) vaatii vahvistimen, joka ei ole niinkään tehokas kuin joillakin vaikeasti määritettävillä parametreilla, joka pystyy "ajamaan", "vetämään", "ohjaamaan", "vetämään". ” kuten olisi ”raskas kuorma” eli SCM7. Kuitenkin juurtunut merkitys "raskas kuorma" viittaa täysin eri parametriin (kuin tehokkuuteen) - nimittäin impedanssi (kaiutin).

Molemmat "kompleksikuorman" merkitykset (liittyvät tehokkuuteen tai impedanssiin) vaativat erilaisia ​​toimenpiteitä tämän vaikeuden voittamiseksi, joten niiden sekoittaminen johtaa vakaviin väärinkäsityksiin, ei vain teoreettisista, vaan myös käytännön syistä - juuri sopivaa vahvistinta valittaessa.

Kaiutin (kaiutin, pylväs, sähköakustinen muunnin) on sähköenergian vastaanotin, jolla on oltava impedanssi (kuorma), jotta se muunnetaan ääneksi tai jopa lämmöksi. Silloin siihen vapautuu tehoa (kuten jo tiedämme, valitettavasti lähinnä lämmön muodossa) fysiikasta tunnettujen peruskaavojen mukaisesti.

Huippuluokan transistorivahvistimet suositellulla kuormitusimpedanssilla käyttäytyvät suunnilleen kuten tasajännitelähteet. Tämä tarkoittaa, että kun kuormitusimpedanssi pienenee kiinteällä jännitteellä, enemmän virtaa kulkee liittimien yli (käänteisesti verrannollinen impedanssin laskuun).

Ja koska tehokaavassa oleva virta on neliöllinen, vaikka impedanssi pienenee, teho kasvaa käänteisesti impedanssin pienentyessä. Useimmat hyvät vahvistimet käyttäytyvät tällä tavalla yli 4 ohmin impedansseilla (eli 4 ohmilla teho on lähes kaksi kertaa suurempi kuin 8 ohmilla), jotkut 2 ohmista ja tehokkaimmat 1 ohmista.

Mutta tyypillisellä vahvistimella, jonka impedanssi on alle 4 ohmia, voi olla "vaikeuksia" - lähtöjännite laskee, virta ei enää kulje käänteisesti impedanssin pienentyessä ja teho joko kasvaa hieman tai jopa pienenee. Tämä ei tapahdu vain säätimen tietyssä asennossa, vaan myös tutkittaessa vahvistimen maksimi (nimellis) tehoa.

Todellinen kaiuttimen impedanssi ei ole vakiovastus, vaan muuttuva taajuusvaste (vaikka nimellisimpedanssi määräytyy tämän ominaisuuden ja sen minimien mukaan), joten monimutkaisuusastetta on vaikea kvantifioida tarkasti - se riippuu vuorovaikutuksesta tietyn kanssa. vahvistin.

Jotkut vahvistimet eivät pidä suurista impedanssin vaihekulmista (joka liittyy impedanssin vaihteluun), varsinkin kun ne esiintyvät alueilla, joilla on pieni impedanssimoduuli. Tämä on "raskas kuorma" klassisessa (ja oikeassa) mielessä, ja sellaisen kuorman käsittelemiseksi sinun on etsittävä sopiva vahvistin, joka kestää alhaisia ​​impedansseja.

Tällaisissa tapauksissa sitä kutsutaan joskus "virtatehokkuudeksi", koska suuren tehon saavuttaminen alhaisella impedanssilla vaatii itse asiassa enemmän virtaa (kuin pieni impedanssi). Tässä on kuitenkin myös väärinkäsitys, että jotkut "laitteistoneuvojat" erottavat tehon täysin virrasta uskoen, että vahvistin voi olla pienitehoinen, kunhan sillä on myyttinen virta.

Riittää kuitenkin mitata teho alhaisella impedanssilla varmistaaksesi, että kaikki on kunnossa - puhummehan kaiuttimen lähettämästä tehosta, ei itse kaiuttimen läpi kulkevasta virrasta.

ATX SCM7:t ovat heikkotehoisia (ne ovat siksi "monimutkaisia" tässä suhteessa) ja niiden nimellisimpedanssi on 8 ohmia (ja tästä tärkeämmistä syistä ne ovat "kevyitä"). Monet audiofiilit eivät kuitenkaan tee eroa näiden tapausten välillä ja päättelevät, että tämä on "raskas" kuorma - yksinkertaisesti siksi, että SCM7 soittaa hiljaa.

Samalla ne kuulostavat paljon hiljaisemmin (tietyssä äänenvoimakkuuden säätimen asennossa) kuin muut kaiuttimet, ei vain alhaisen tehokkuuden, vaan myös korkean impedanssin vuoksi - useimmat markkinoiden kaiuttimet ovat 4 ohmia. Ja kuten jo tiedämme, 4 ohmin kuormalla useimmista vahvistimista virtaa enemmän virtaa ja enemmän tehoa syntyy.

Siksi on tärkeää erottaa toisistaan ​​tehokkuus ja arkuus, Näiden parametrien sekoittaminen on kuitenkin myös yleinen virhe sekä valmistajien että käyttäjien keskuudessa. Hyötysuhde määritellään äänenpaineeksi 1 metrin etäisyydellä kaiuttimesta, kun käytetään 1 W:n tehoa. Herkkyys - käytettäessä 2,83 V:n jännitettä

kuormitusimpedanssi. Mistä tämä "outo" merkitys tulee? 2,83 V 8 ohmiin on vain 1 W; siksi tällaiselle impedanssille teho- ja herkkyysarvot ovat samat. Mutta useimmat nykyaikaiset kaiuttimet ovat 4 ohmia (ja koska valmistajat usein ja virheellisesti kuvaavat niitä 8 ohmin, se on toinen asia).

2,83 V:n jännite tuottaa sitten 2 W:n tehon, joka on kaksinkertainen teho, mikä näkyy 3 dB:n äänenpaineen nousuna. 4 ohmin kaiuttimen tehokkuuden mittaamiseksi jännite on pudotettava 2V:iin, mutta... yksikään valmistaja ei tee niin, koska taulukossa annettu tulos, oli sen nimi mikä tahansa, on 3 dB pienempi.

Juuri siksi, että SCM7, kuten muutkin 8 ohmin kaiuttimet, on "kevyt" impedanssikuorma, näyttää siltä, ​​että monet käyttäjät - jotka arvioivat "vaikeuden" pähkinänkuoressa, ts. tietyssä asemassa vastaanotetun tilavuuden prisman läpi. säädin (ja siihen liittyvä jännite) on "monimutkainen" kuorma.

Ja ne voivat kuulostaa hiljaisemmalta kahdesta täysin eri syystä (tai niiden yhdistämisestä) - kaiuttimen teho voi olla pienempi, mutta se myös kuluttaa vähemmän energiaa. Ymmärtääksemme, millaisessa tilanteessa olemme tekemisissä, on tarpeen tietää perusparametrit, eikä vain verrata äänenvoimakkuutta, joka saadaan kahdesta eri kaiuttimesta, jotka on kytketty samaan vahvistimeen samalla ohjauspaikalla.

Mitä vahvistin näkee

SCM7:n käyttäjä kuulee kaiuttimien pehmeän soivan ja ymmärtää intuitiivisesti, että vahvistimen on oltava "väsynyt". Tässä tapauksessa vahvistin "näkee" vain impedanssivasteen - tässä tapauksessa korkean ja siksi "kevyen" - eikä väsy, eikä sillä ole ongelmia siitä, että kaiutin on muuttanut suurimman osan tehosta lämmittämään. , ei ääntä. Tämä on "kaiuttimen ja meidän välinen asia"; vahvistin ei "tiedä" mitään vaikutelmistamme - onko se hiljainen tai äänekäs.

Kuvittelemme, että yhdistämme erittäin tehokkaan 8 ohmin vastuksen vahvistimiin, joiden teho on useita watteja, useita kymmeniä, useita satoja ... Kaikille tämä on ongelmaton kuorma, jokainen antaa niin monta wattia kuin heillä on varaa sellaista vastusta, jolla ei ole aavistustakaan siitä, kuinka kaikki tuo voima on muutettu lämmöksi, ei ääneksi.

Vastuksen ja vahvistimen toimittaman tehon erolla ei ole merkitystä jälkimmäiselle, samoin kuin sillä, että vastuksen teho on kaksi, kymmenen tai sata kertaa suurempi. Hän voi ottaa niin paljon, mutta hänen ei tarvitse.

Onko jollain näistä vahvistimista vaikeuksia "ajaa" tuota vastusta? Ja mitä sen aktivointi tarkoittaa? Tarjoatko suurimman mahdollisen tehon? Mitä kaiuttimen ohjaaminen tarkoittaa? Antaako se vain maksimitehoa vai jotain pienempää arvoa, jonka yläpuolella kaiutin alkaa kuulostaa hyvältä? Millainen voima tämä voisi olla?

Jos otat huomioon "kynnyksen", jonka yläpuolella kaiutin kuulostaa jo lineaariselta (dynaamisesti, ei taajuusvasteella), hyvin alhaiset arvot, luokkaa 1 W, tulevat peliin, jopa matalatehoisilla kaiuttimilla. . Kannattaa tietää, että itse kaiuttimen aiheuttama epälineaarinen särö kasvaa (prosentteina) tehon kasvaessa alhaisista arvoista, joten "puhtain" ääni tulee hiljaa soitettaessa.

Kuitenkin, kun kyse on sellaisen äänenvoimakkuuden ja dynamiikan saavuttamisesta, jotka antavat meille oikean annoksen musiikillisia tunteita, kysymyksestä ei tule vain subjektiivinen, henkilökohtaisista mieltymyksistä riippuen, vaan myös tietylle kuuntelijalle moniselitteinen.

Riippuu ainakin kaiuttimista erottavasta etäisyydestä - äänenpainehanhan putoaa suhteessa etäisyyden neliöön. Tarvitsemme eri tehoa kaiuttimien "ajaamiseen" 1 metrin etäisyydellä ja toisen (4 kertaa enemmän) XNUMX metrin etäisyydellä haluamallamme tavalla.

kysymys kuuluu, mikä vahvistin "tekee sen"? Monimutkaisia ​​neuvoja... Kaikki odottavat yksinkertaista neuvoa: osta tämä vahvistin, mutta älä osta tätä, koska "et onnistu"...

Esimerkkinä SCM7 voidaan tiivistää seuraavasti: niiden ei tarvitse vastaanottaa 100 wattia voidakseen soittaa kauniisti ja hiljaa. Heidän on saatava heidät pelaamaan mukavasti ja äänekkäästi. Ne eivät kuitenkaan hyväksy yli 100 wattia, koska niitä rajoittaa oma teho. Valmistaja ilmoittaa vahvistimen suositellun tehoalueen (todennäköisesti nimellisarvon, ei tehon, joka pitäisi syöttää "normaalisti") 75-300 watin välillä.

Näyttää kuitenkin siltä, ​​että 15 cm keskibassokaiutin, edes niin korkealuokkainen kuin tässä käytetty, ei hyväksy 300 wattia... Nykyään valmistajat antavat usein niin korkeita rajoja yhteistyöhön osallistuvien vahvistimien suositelluille tehoalueille, mikä johtuu myös eri syistä. - se olettaa suuren kaiuttimen tehon, mutta ei velvoita tämän lisäksi... se ei ole se nimellisteho, jota kaiuttimen oletetaan käsittelevän.

Voiko virtalähde olla mukanasi?

Voidaan myös olettaa, että vahvistimessa pitäisi olla tehoreservi (suhteessa kaiuttimen tehoon), jotta se ei missään tilanteessa ylikuormitu (kaiuttimen vaurioitumisen vaara). Tällä ei kuitenkaan ole mitään tekemistä puhujan kanssa työskentelyn "vaikeuden" kanssa.

Ei ole mitään järkeä tehdä eroa kaiuttimien välillä, jotka "vaativat" näin paljon päätilaa vahvistimelta, ja niitä, jotka eivät vaadi. Jollekin näyttää siltä, ​​​​että kaiutin tuntee jotenkin vahvistimen tehoreservin, kaiutin vastaa tähän reserviin, ja vahvistimen on helpompi toimia ... Tai "raskas" kuorma, joka liittyy jopa alhaiseen kaiuttimen tehoon , voidaan "hallita" suurella varavoimalla tai lyhyillä purskeilla...

Ongelmana on myös ns vaimennuskerroinriippuu vahvistimen lähtöimpedanssista. Mutta siitä lisää seuraavassa numerossa.