Impedancja kolumn vs. wydajność wzmaka

[gutten]

Takie oto głupie pytania natury czysto technicznej nie dają mi zasnąć o północy: skoro przy niższej impedacji kolumn wzmacniacz zwiększa (czasami nawet zdwaja) oddawaną moc, to dlaczego kolumny niskoomowe są trudniejszym obciążeniem? Odpowiedź jest pewnie bardzo prosta, ale niestety - tę akurat lekcję fizyki przespałem.

I druga rzecz: dlaczego wiekszość monitorów ma dość niską skuteczność? Rzadko spotyka się konstrukcje podstawkowe o czułości przekraczającej 90dB (wiem, są wyjątki, BC Acoustique chociażby). Czy ma to jakiś związek z niewielkimi rozmiarami obudowy? I czy zwiększanie/zmiejszanie skuteczności zestawów pociąga za sobą istotne zmiany w charakterze czy też w barwie dźwięku? Zawsze się zastanawiałem, dlaczego np. tak dobra firma jak Dynaudio robi kolumny, które doprowadzają co słabsze wzmacniacze do palpitacji.

[rockfanolder]

gutten, to jest bardzo dobre pytanie, ponieważ sam chciałbym to wiedzieć. Dlaczego, why, pourquoi, warum

[rockfanolder]

gutten werbalizujesz że tak powiem moje wątpliwości w tej sprawie.

Dlaczego ?, why?, warum?, pourquoi?, 為什麼, mniejsza oporność kolumny zmusza wzmacniacz do większego wysiłku. Doprowadzając rzecz do absurdu w przeciwnym kierunku przy oporności dążącej do nieskończoności konieczna moc wzmacniacza powinna być zero.... Nie to za dużo na moją głowę. Niech ktos coś w końcu przystepnie wyjaśni (przystepnie dla inżyniera mechanika). Weźmy dalej współczynnik cana za jeden wat mocy takiego wzmacniacza (przy mocy bliskiej 0) osiągała by siłą rzeczy również wartości nieskończone ..... nie, nie, to nie do wytrzymania.

[rockfanolder]

zacząłem pisać ten post, przerwałem a początek sie wysłał, hmm, musiałem nacisnąć coś chyba

[RAF]

Witajcie.Od spotkania już troche minęło, a już za nim tęsknie:)) Ale do rzeczy.Kolumny o impedancji 4 omów mają większy apetyt na prąd ze wzmacniacza ponieważ kolumny te nie utrzymują owych 4 omów w całym paśmie.Zakres zmian jest dość duży np.2-6 omów, czasem jest nawet szerszy! Wzmacniacz poddany takim torturom często ulega.Zwłaszcza jeżeli kolumny mają najniższą impedancję w granicach 2 omów.Inaczej ma się sprawa z kolumnami 8 omowymi.Tam zakres jest przesunięty wyżej i wzmacniacz łatwiej sobie z nim radzi.Skuteczność przetwarzania kolumn jest swego rodzaju obrazem tego ile energii dostarczonej przez wzmacniacz zostaje "zmarnowanej" , a ile faktycznie jest oddawane przez głośnik.Jak wpływa zwiększona skuteczność na parametry kolumn nie jestem do końca pewien, prawdopodobnie postępuje to wedle zasady "coś za coś" Tą kwestię pozostawiam dla konstruktorów kolumn:) POZDRAWIAM

[galothron]

Temat co prawda wymaga bardzo szerokiego komentarza, wykraczającego poza ramy tego postu, ale najkrócej można to przedstawić tak:

1. Kolumny niskoomowe są trudniejszym obciążeniem dla niewydajnych wzmacniaczy, ponieważ już "na dzień dobry" wymagają stałego, wysokiego i - co gorsza - zmieniającego się w funkcji częstotliwosci poboru prądu. Ten drugi problem dotyczy WSZYSTKICH kolumn, a zwłaszcza wielodrożnych z rozbudowanymi zwrotnicami(wysokie rzędy układu, elementy korekcji częstotliwości, fazy i impedancji, pułapki antyrezonansowe itp.). I nie ma znaczenia w tym wypadku czy dana kolumna ma wysoką skuteczność czy też nie. Najczęściej do właśnie duże, wielodrożne kolumny są fatalnym obciążeniem impedacyjnym o złożonym charakterze(przede wszystkim pojemnościowym i rezystancyjnym). Tak że do takich Grande Utopii podłączenie 15W lampy nie ma sensu(mimo że mają 94dB), ponieważ tą biedną lampke zaraz się usmaży...

2. Niewielkie monitory mają niskoą skuteczność, ponieważ ich reaktancja promieniowania jest też niewielka, prościej: mają małe powierzchnie membran, co obniża skuteczność promieniowania - PRZEDE WSZYSTKIM na basie. Tak właściwie problem skuteczności "rozbija" się właśnie o zakres najniższych częstotliwości. Przecież to nie problem zrobić głośnik o śr. 17cm o skuteczności 100dB. Ale to będzie głośnik średniotonowy...

[Bambus]

Wszystko zależy od głośników użytych w kolumnach.Są monitory nawet o skuteczności 100db,nie ma tu reguły.Być może częściej podłogowe mają większą skuteczność ponieważ używają większa ilość glośników (choćby układ 2,5 drożny będzie miał juz 3db większą skuteczność niż 2 drożny z tymi samymi glośnikami).Obciążenie i wydajność wzmacniaczy vs impedancja kolumn wynika z prawa Ohma.Największym obciążeniem dla wzmacniacza jest zwarcie na wyjściu = 0 ohm.

[Bambus]

Moim zdaniem problem nie rozbija się o bas tylko o to ,że większośc "audiofilskich" firm produkujących głosniki robi je mało skuteczne aby były bardziej liniowe.Trudniej jest zrobić głośnik 100db który będzie miał taką samą liniowość jak 90db (wszystkie nierównomierości przetwarzania są wzmocnione o 10db).Wystarczy krótka analiza oferty Pro-Audio i czołowych producentów tej branży aby stwierdzić iż głośniki basowe 12 lub 15 calowe o skuteczności 100 lub 105db są normalką.

Pozdr.

[lolo]

Panowie, poświęćcie się jeszcze trochę i wyjaśnijcie o co chodzi z tak zwanym kątem fazy. Nie znam terminologii polskiej. Jako zobrazowanie problemu o który mi chodzi poniżej załączam link fo testu Thiel 2.3. Chodzi o akapit "sidebare 3" i tzw. "high capacitive phase angle"

 

Pzdr.

[lolo]

link

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[dodo]

im niższa imedancja tym większa moc , ale jak popatrzycie na współczynnik THD+N to zobaczycie , że każdy wzmacniacz osiąga pewne optimum ( niski poziom zniekształceń ) w funkci mocy a potem to już logarytmicznie do góry czyli od pewnego momentu wraz ze wzrostem mocy rośną nieproporcjonalnie zniekształcenia .

To nie sama impedacja ae jej zmienny przebieg jest problemem dla wzmacniacza .

O tym czy wzmacniacz będzie potrafił kontrolować ten zmienny przebieg impedancji mówi współczynnik tłumienia - im wyższy tym lepiej .

Z lamowcami to jest tak , że nie lubią one extremalnych zmian impedancji , dlatego stosuje się w zwrotnicach układy linearyzujące jej przebieg.

 

Co do monitorów , rzeczywiście monitory to z reguły układ MT , ponieważ trudno konstrukcyjnie zapewnić wysoką skuteczność w całym paśmie dla pojedyńczego woofera , głośniki średnio-niskotonowe mają skuteczność na poziomie 88 dB , do tego dochodzi w przypadku monitorów baffle step compensation jakieś 3-4 dB i mamy 84 - 83 dB

[Fabianek]

Dodo już to prawie wytłumaczył, ale należy dodać jeszcze jedną kwestię.

Duży wspułczynnik tłumienia wzmacniacze osiągają w ograniczonym zakresie prądów. Jeżeli nawskutek spadku impedencji kolumny prądy wzrosną, to może nastąpić gwałtowyny spadek współczynnika tłumienia. Granica, przy której to następuje świadczy o solidności wzmacniacza.

Granica ta jest zależna od takich czynników jak wydajność zasilacza, możliwości samej końcówki mocy ( wzmocnienie prądowe, wytrzymałość elementów, poziom zadziałania zabezpieczeń ). Po przekroczeniu tej magicznej wartości prądu wyjściowgo znacznie wzrastają zniekształcenia, a wnajgorszym wypadku jak to było ze startym polski sprzętem trwałej destrukcji ulegał wzmacniacz.

 

Pozdrawiam

[amplifon]

No to wam to wytłumaczę. W niskiej impedancji kolumn nie ma nic złego pod warunkiem że impedancja ma stały przebieg w funkcji częstotliwości i wzmacniacz jest przystosowany do pracy z taką impedancją.

Najlepiej wyjaśnić to na przykładzie. Mamy wzmacniacz o mocy 60W/8Ohm 100W/4Ohm

Transformator we wzmacniaczu to powiedzmy 200VA. Wszystkie parametry tego wzmacniacza dobrałem tak aby były dość przeciętne i często spotykane na rynku.

Napięcie zasilania końcówki musi przy mocy 60W i 8 Ohm wynieść jakieś 2x24V (napięcie symetryczne) czyli napięcie na transformatorze 2x17V co przy mocy 200VA daje prąd ~6A.

 

Mamy kolumny o impedancji 8 Ohm i dostarczamy do nich napięcie zmienne 4 V. Zatem z prawa Ohma wynika że popłynie prąd 0,5A. Co daje moc 2W.

Mamy kolumny o impedancji 4 Ohm i dostarczamy do nich napięcie zmienne 4 V. Zatem z prawa Ohma wynika że popłynie prąd 1A. Co daje moc 4W.

 

Z wróćcie uwagę że nie tylko wzrasta dwukrotnie prąd lecz również moc dostarczona do tego zespołu. Wszystko jest w najlepszym porządku jeżeli wzmacniacz na stałe obciążenie i jest przystosowany do tych 4Ohm. Kłopoty zaczynają się dopiero gdy impedancja tej czteroomowej kolumny znacznie spada przy jakiejś częstotliwości do powiedzmy 2Ohm.

I co w tedy?

 

Znowu analogicznie jak u góry. Kolumna 2Ohm i dostarczamy 4V. Zatem prąd wynosi 2A. Co daje już moc 8W.

 

Wyobraźcie sobie teraz że chcemy głośniej posłuchać na tych zespołach muzyki i podkręcamy gałkę wzmacniacz daje nam na wyjściu powiedzmy te 10V i teraz analogicznie przy 2Ohm prąd wyniesie już 5A! A moc 50W. Oczywiście w jednym kanale. W dwóch kanałach to się robi już 10A i 100W. A teraz spójrzcie do góry że z tego trafa wyjdzie co najwyżej 6A. W przyrodzie nic nie ginie ale również nie bierze się z nikąd. Zatem taki wzmacniacz do tych kolumn się nie przyda.

 

Celowo w tych rozważaniach pominąłem kilka ważnych elementów jak spadki napięć na trafie przy większym obciążeniu, spadki na elementach aktywnych ( tranzystorach) itp. Nie chciałem dodatkowo zaciemniać sytuacji. Faktem natomiast jest że dodatkowo mają one niekorzystny wpływ. I do powyższych rozważań należało by dodać 20% poprawki ze względu na te straty. Oczywiście na niekożyść.

 

Reasumując większość winy to za słaby zasilacz aby wzmacniacz taki mógł pracować z takimi obciążeniami powinien mieć transformator o mocy minimum 400VA z odpowiednią baterią kondensatorów i elementy aktywne zdolne to wszystko przenieść.

 

Często spotykam się z pytaniami czy zespoły 4 omowe nadają się do wzmacniaczy lampowych. Odpowiedź jest bardzo prosta. Tak. Pod warunkiem że we wzmacniaczu są transformatory z odczepami na 4 ohm. Śmiem twierdzić że czasami nadają się wtedy one bardziej do lampy niż do tranzystora. Bo odpowiedni prąd do ich wysterowania uzyskiwany jest w wyniku transformacji impedancji a zatem mocy i prądu bezpośrednio w transformatorze głośnikowym. Teoretycznie możliwe jest np. podłączenie kolumn o impedancji tylko 1 Ohm !!! pod warunkiem że trafo będzie miało odpowiednią przekładnie.

We wzmacniaczach lampowych nie występuje natomiast zwiększanie mocy przy spadkach impedancji. Tak że wszystko co napisałem na ich temat jest możliwe tylko w tedy kiedy mamy do czynienia z kolumnami o praktycznie dowolnej impedancji lecz również o dużej stabilności w funkcji częstotliwości. W praktyce 70-80% zespołów głośnikowych nadaje się do współpracy z lampą.

 

Mam nadzieję że trochę wam to rozjaśniło sytuację i mam nadzieję że zbytnio nie namieszałem. Cóż nie mam może zdolności edukacyjnych ale chętnie to jeszcze rozwinę pod wasze pytania. Zatem walcie panowie.

[Fabianek]

Pan Andrzej wyjaśnił to samo zjawisko, traktując problem z innej strony. Ja starałem się omijać obliczenia zakładając, że czytają to ludzie niemający styczności z elektrotechniką. Oczywiście wszystko się zgadza i sprowadza do wydajności prądowej wzmacniacza ( tak w dużym uproszczeniu ).

 

Pozdrawiam

[sovajazz]

no to wale (bez skojarzeń)....

 

Panie Andrzeju, Fabianek, i inni znający się nieco w tym temacie:

 

jeśli mam kolumienki 6 omowe, to ponoć lepiej jest (bezpieczniej) podpiąć je pod 4 omowe odczepy, ale na 8 omowych lepiej brzmi... co w tej sytuacji musiałbym zrobić jeśli zwykle nie słucham muzyki zbyt głośno, i jest to klasyka oraz jazz... proszę mi wytłumaczyć możliwie prosto jak sprawa wygląda i co moge w lampce uszkodzić....

[Fabianek]

Niestety w lampie zbytnio nie siedzę i mam tutaj sprzeczne informacje. Jedni piszą, że chwilowe przeciążenie lampy nic złego nie powoduje, a inni, że prowadzi to do szybszego zużycia tego elementu. Zależy to jeszcze od tego w jakiej konfiguracji pracuje wzmacniacz. Natomiat uważam tak na zasadzie spekulacji, że jeżeli zbyt głośno nie słuchasz, gra lepiej, wzmaciacz dobrze zaprojektowany powinien cechować pewien zapas, to możesz tak pozostawić.

Narazie nic innego nie pozostaje jak oczekiwanie na wypowiedź kogoś bardziej kompententnego w tej materii.

 

Pozdrawiam

[amplifon]

Z kolumnami o impedancji pośredniej jest pewien dylemat. Z punktu widzenia elektroniki i parametrów technicznych najbardziej racjonalne wydawałoby się podłączenie 6 omowych kolumn do 4 omowych zacisków i licząc się z nieco mniejszą mocą wyjściową uzyskać lepsze parametry jeżeli chodzi o pasmo przenoszenia, zniekształcenia itp. W praktyce jednak często się zdarza że podłączenie pod 8 omowe zaciski daje lepsze efekty dźwiękowe. Takie niedopasowanie impedancji według mnie nie szkodzi wzmacniaczowi ani lampom. Przynajmniej w bardzo znaczący sposób zwłaszcza jeżeli wzmacniacz nie pracuje z dużymi mocami. Moja rada w takich przypadkach jest prosta podłączyć tak żeby było możliwie jak najlepiej z dźwiękiem a technicznymi rzeczami się nie przejmować.

[rockfanolder]

panowie jestem juz po pierwszym czytaniu i ok 50% materiału przyswoiłem. Dzięki wielkie za kompetentne i obszerne wyjaśnienia

[Bambus]

Dobra lampa z 16 ohmowym ghlośnikiem gra jak bajka (tak dla rozluznienia atmosfery...)

[lolo]

To ja się przypomnę, bo w moim przekonaniu nikt nie odpowiedział na moje pytanie... może je ujmę inaczej... czasami się zdarza że mimo pozornie przyjaznych wzmacniaczowi charakterystyk kolumny nie należą do łatwych do prowadzenia, załóżmy że mają 90dB i 8Ohm jednak powiedzmy dla 500Hz następuje spadek impedancji do powiedzmy 5Ohm (przykład od czapy) przy jednoczesnym kącie fazy 40'. O przebiegach impedancji i prawie Ohma już sobie opowiadaliśmy. Moje pytanie jest: co to za cholerny kąt fazy? Fazy czego? I dlaczego w połączeniu z okresowym spadek impedancji (bynajmniej nie do takiej małej wielkości) powoduje że kolumna staje się trudnym obciążeniem dla wzmacniacza. Czy może mi to ktoś wyjaśnić?

 

Pzdr.

[Fabianek]

Jeżeli chodzi o przesuniecie fazy pod wzgledem pojecia elektrycznego to odpowiadam.

Kolumna nie ma charakteru rezystancyjnego. Najcząściej jest obciązeniem z przewagą indukcyjnego z rezystancyjnym. W takim przypadku prąd przy przebiegach zmiennych, a takim jest sygnał akustyczny, może być opóźniony względem napięcia. Za tym idzie to, że część mocy jaką wytwarza wzmacniacz jest niewykozystywana prze kolumnę. P=U*I*cos(fi).

Fi jest tym kątem. Powyższy wzór jest wzorem na moc czynną, a wzmacniacz oddaje moc pozorną ( P=I*U). Róznica pomiędzy tymi mocami jest nie do wykozystania i nazywa się mocą bierną , a niestety wzmacniacz musią ją wytworzyć.

 

Pozdrawiam

[lolo]

Dzięki.

 

Pzdr.

[amplifon]

Poruszyliście bardzo ważny problemu z tymi mocami i przesunięciami fazowymi. Fabianek napisał bardzo jasno o tym co to jest przesunięcie fazowe. Nie poruszył natomiast tego że wzmacniacz również może wytworzyć takie przesunięcie. Dzieje się tak zazwyczaj na skrajach pasma przenoszenia takiego wzmacniacza. W stosunku do środka pasma mogą powstawać przesunięcia fazy (opóźnienia) zarówno na niskich częstotliwościach jak również na wysokich. We wzmacniaczach tranzystorowych przesunięcia takie występują najczęściej przy niskich częstotliwościach i dużych mocach najczęściej są właśnie spowodowane spadkami impedancji kolumn. I jeżeli występują powstaje jeden wielki basowy bełkot.

Jest to również nagminny problem wzmacniaczy lampowych. Choć w ich przypadku często dochodzą jeszcze niekorzystne przesunięcia na górze pasma spowodowane małą szybkością tych wzmacniaczy. Problemy te występują praktycznie we wszystkich wzmacniaczach SE. Układy przeciwsobne są bardziej odporne lecz zdarzają się wyjątki. Największą odpowiedzialność za tego typu zjawiska mają we wzmacniaczach lampowych transformatory głośnikowe i kondensatory.

[sovajazz]

dobra, ja już nic nie rozumiem - grunt, że mogę cieszyć się muzyką nie patrząc na ilość omów (jeśli nie będe słuchał na lampach głośnego techno ;)

 

już mi lepiej, thanks again za re

[gutten]

Ja też bardzo wszystkim dziękuje za wypowiedzi. Wprawdzie skończony ze mnie humanista, ale coś nie coś do mnie trafiło. Zaraz pobiegnę do biblioteki po jakąś fachową literaturę :-))

[lolo]

gutten... nie wymiękaj, właśnie zaczyna być ciekawie...

 

Pzdr.

[SZUMI]

no właśnie mam problem mam wzmacniacz harman/kardon model HK670 i kolumienki JBL model LX 2004 ale problem polega na tym że mo c w zmacniacza podawana jest na 8 omów i na 4 omy a o 6 omach nie nie piszą a JBL-ki są 6 omowe / I moje pytanie brzmi : czy coś sie może stać czy nie mam to większego znaczenia

[electro]

szumi

nie ma to wiekszego znaczenia,mozesz byc spokojny-:)

[SZUMI]

dzieki jamień mi spadł z serca :))

[wsm]

a ja mam taka watpliwosc. Bowersy 602 s3 sa 8-omowe, ale momentami schodza do 3. Yamaha ma przelacznik miedzy 4 a 6 ohm. Slyszalem ze lepiej zeby byly na 4ohm. Dlaczego?