Przydatne porady. Moc: ile watów potrzebuje głośnik?

Istnieje wiele różnych typów emiterów dźwięku, ale najpowszechniejsze są emitery elektromagnetyczne lub, jak się je nazywa, głośniki.

Głośniki są głównymi elementami konstrukcyjnymi systemów akustycznych (AS). Niestety, jeden głośnik nie jest w stanie odtworzyć całego słyszalnego zakresu częstotliwości. Dlatego do pełnozakresowego odtwarzania w systemach akustycznych wykorzystuje się kilka głośników, z których każdy ma za zadanie odtwarzać własne pasmo częstotliwości. Zasada działania głośników niskiej częstotliwości (LF) i wysokiej częstotliwości (HF) jest taka sama, różnice polegają na wykonaniu poszczególnych elementów konstrukcyjnych.

Zasada działania głośnika opiera się na oddziaływaniu zmiennego pola magnetycznego wytwarzanego przez prąd przepływający przez drut cewki magnetycznej z polem magnetycznym magnesu trwałego.

Pomimo względnej prostoty konstrukcji głośniki przeznaczone do stosowania w wysokiej jakości systemach akustycznych posiadają dużą liczbę ważnych parametrów, od których zależy końcowe brzmienie systemu akustycznego.

Najważniejszym wskaźnikiem charakteryzującym głośnik jest odtwarzane pasmo częstotliwości. Można go wskazać jako parę wartości (dolna granica i górna granica częstotliwości) lub podać w postaci odpowiedzi amplitudowo-częstotliwościowej (AFC). Druga opcja jest bardziej informacyjna. Pasmo przenoszenia to graficzna zależność poziomu ciśnienia akustycznego wytwarzanego przez głośnik w odległości 1 metra wzdłuż osi roboczej od częstotliwości. Charakterystyka częstotliwościowa pozwala ocenić zniekształcenia częstotliwościowe wprowadzone przez głośnik do sygnału pierwotnego, a także w przypadku wykorzystania głośnika w systemie wielopasmowym, określić optymalną wartość częstotliwości filtra zwrotnicy. To charakterystyka częstotliwościowa pozwala sklasyfikować głośnik jako niskotonowy, średniotonowy lub wysokotonowy.

Wybór subwoofera

W przypadku głośników niskotonowych, oprócz charakterystyki częstotliwościowej, istotną grupą wskaźników są tzw. parametry Thiela-Small'a. Na ich podstawie obliczane są parametry akustyczne głośnika (obudowy zestawu głośnikowego). Minimalny zestaw parametrów to częstotliwość rezonansowa – fs, całkowity współczynnik jakości – Qts, objętość zastępcza – Vas.

Parametry Thiela-Small opisują zachowanie głośnika w obszarze działania tłoka (poniżej 500 Hz), uznając go za układ oscylujący. Głośnik wraz z konstrukcją akustyczną (AO) posiada filtr górnoprzepustowy (HPF), co pozwala na wykorzystanie w obliczeniach narzędzi matematycznych zapożyczonych z teorii filtrów.

Ocena wartości parametrów głośnika Thiel-Small, a przede wszystkim całkowitego współczynnika jakości Qts, pozwala ocenić celowość stosowania głośnika w systemach akustycznych o takim czy innym typie konstrukcji akustycznej (AO) . W przypadku głośników o konstrukcji akustycznej z odwróconą fazą stosuje się głównie głośniki o całkowitym współczynniku jakości do 0,4. Warto zaznaczyć, że systemy z odwróconą fazą są najbardziej wymagające z konstrukcyjnego punktu widzenia w porównaniu do głośników, które mają zamknięte i otwarte AO. Konstrukcja ta jest wrażliwa na błędy popełniane w obliczeniach i wykonaniu obudowy, a także przy stosowaniu nierzetelnych wartości parametrów głośnika niskotonowego.

Przy wyborze głośnika niskotonowego ważną rolę odgrywa parametr Xmax. Xmax pokazuje maksymalne dopuszczalne przemieszczenie stożka, przy którym w szczelinie obwodu magnetycznego głośnika utrzymuje się stała liczba zwojów drutu cewki drgającej (patrz rysunek poniżej).

W przypadku systemów głośników satelitarnych odpowiednie są głośniki o Xmax = 2-4 mm. W przypadku subwooferów należy stosować głośniki o Xmax=5-9mm. Jednocześnie zachowana jest liniowość konwersji drgań elektrycznych na akustyczne przy dużych mocach (a co za tym idzie dużych amplitudach drgań), co objawia się bardziej wydajnym promieniowaniem o niskiej częstotliwości.

Jeśli zdecydowałeś się zrobić system głośnikowy własnymi rękami, nieuchronnie staniesz przed pytaniem o wybór markowych komponentów, w tym częstotliwości głośników. Bez doświadczenia w stosowaniu produktów różnych producentów czasami trudno jest dokonać najlepszego wyboru. Trzeba kierować się wieloma czynnikami i porównywać według wielu parametrów, nie tylko tych związanych z charakterystyką paszportu. Głośniki ACTON z powodzeniem uzupełnią Twój system głośnikowy, gdyż oprócz wysokiej jakości posiadają szereg zalet:

posiadać optymalny w swoim segmencie stosunek ceny do jakości;
głośniki są specjalnie zaprojektowane dla profesjonalnych głośników wykorzystywanych do dubbingu wydarzeń towarzyskich i kulturalnych;
dla głośników opracowano dokumentację dotyczącą wykonania obudów;
interakcja między konsumentem a producentem odbywa się bezpośrednio, bez pośredników, co pozwala uniknąć problemów z dostępnością jakichkolwiek części zamiennych i komponentów;
wsparcie informacyjne dotyczące projektowania głośników;
wysoka niezawodność głośników ACTON.

Zapraszamy do zapoznania się z gamą modeli głośników ACTON.

Wybór głośnika wysokotonowego

Przy wyborze głośnika wysokotonowego charakterystyka częstotliwościowa określa dolną częstotliwość odtwarzanego zakresu. Konieczne jest, aby pasmo częstotliwości głośnika wysokotonowego pokrywało się nieco z pasmem częstotliwości głośnika niskotonowego.

Niektóre głośniki wysokotonowe są zaprojektowane do współpracy z tubą. W przeciwieństwie do głośników wysokotonowych emitujących bezpośrednie promieniowanie (lub głośników wysokotonowych, jak się je nazywa), głośniki wysokotonowe tubowe, ze względu na właściwości tuby, mają niższą częstotliwość odcięcia odtwarzanego zakresu audio. Dolna częstotliwość graniczna takiego głośnika wysokiej częstotliwości może wynosić około 2000-3000 Hz, co w wielu przypadkach umożliwia porzucenie głośnika średniotonowego w systemie głośnikowym.

Ze względu na swoją konstrukcję głośniki wysokotonowe mają zwykle wyższą czułość niż głośniki niskotonowe. Dlatego na etapie projektowania filtra przewidziany jest w nim obwód tłumika (tłumika), który jest niezbędny do zmniejszenia nadmiaru promieniowania, co wyrównuje wartości czułości głośników wysokiej i niskiej częstotliwości do tego samego poziomu.

Przy wyborze głośnika wysokotonowego ważne jest, aby wziąć pod uwagę jego moc, która jest dobierana na podstawie mocy głośnika niskotonowego. W tym przypadku moc głośnika HF przyjmuje się mniejszą niż moc głośnika LF, co wynika z analizy gęstości widmowej sygnału audio odpowiadającej szumowi różowemu (który maleje w kierunku wysokich częstotliwości). Do praktycznego obliczenia mocy rozpraszanej przez dynamikę wysokich częstotliwości w głośnikach o częstotliwości podziału 3-5 kHz można skorzystać z kalkulatora na naszej stronie internetowej.

Przypomnijmy, że głośników HF nie można używać bez filtra górnoprzepustowego (HPF), który ogranicza penetrację części widma o niskiej częstotliwości.

Czynniki uszkodzenia głośników

W przypadku nietypowych warunków pracy istnieje ryzyko mechanicznego i elektrycznego uszkodzenia głośników. Uszkodzenie mechaniczne następuje wtedy, gdy amplituda drgań dyfuzora przekracza dopuszczalną amplitudę, która zależy od właściwości mechanicznych elementów układu ruchomego. Najbardziej krytyczna strefa częstotliwości powodująca takie uszkodzenia znajduje się w pobliżu częstotliwości rezonansu mechanicznego głośnika i poniżej niej, tj. gdzie amplituda oscylacji jest maksymalna. Uszkodzenia elektryczne powstają w wyniku nieodwracalnego przegrzania cewki drgającej. Najbardziej krytyczne dla tego rodzaju uszkodzeń jest pasmo częstotliwości znajdujące się w pobliżu rezonansu elektromechanicznego głośnika. Obydwa rodzaje uszkodzeń powstają na skutek przekroczenia maksymalnej dopuszczalnej mocy elektrycznej dostarczanej do głośnika. Aby uniknąć takich konsekwencji, standaryzowana jest maksymalna wartość mocy.

Istnieje kilka standardów, za pomocą których producenci normalizują moc swoich produktów, najbliższy z punktu widzenia rzeczywistych warunków w przypadku stosowania systemu akustycznego do nagłaśniania imprez masowych jest standard AES. Moc zgodnie z tą normą jest definiowana jako kwadrat napięcia skutecznego w pewnym paśmie szumu różowego, które głośnik może wytrzymać przez co najmniej 2 godziny, podzielony przez minimalną wartość impedancji Zmin. Norma reguluje obecność głośnika na „wolnym powietrzu” bez obudowy. Niektórzy producenci podczas testów umieszczają głośnik w obudowie, przybliżając w ten sposób warunki jego pracy do warunków rzeczywistych, co z ich punktu widzenia prowadzi do bardziej obiektywnych wyników. Znana wartość mocy głośnika służy jako wskazówka przy wyborze wzmacniacza, którego moc powinna odpowiadać wartości mocy głośnika AES.

Warto zaznaczyć, że rzeczywista wartość mocy dostarczanej do głośnika jest trudna do oszacowania bez specjalnych pomiarów i może się znacznie różnić nawet przy tym samym ustawieniu regulacji głośności w urządzeniach toru dźwiękowego.

Może mieć na to wpływ wiele czynników, takich jak:

Widmo odtwarzanego sygnału (gatunek muzyczny, częstotliwość i zakres dynamiki utworu muzycznego, dominujące instrumenty muzyczne);
Charakterystyka pasywnych obwodów filtrów i aktywnych zwrotnic ograniczających widmo sygnału pierwotnego wchodzącego do głośników;
Korzystanie z korektora i innych urządzeń do korekcji częstotliwości w ścieżce audio;
Tryb pracy wzmacniacza (pojawienie się nieliniowych zniekształceń i przesterowań);
Projekt obudowy systemu akustycznego;
Awaria wzmacniacza (pojawienie się stałej składowej w widmie wzmacnianego sygnału)

Następujące środki zwiększają niezawodność działania systemów głośnikowych:

Zmniejszenie górnej częstotliwości granicznej głośnika niskotonowego za pomocą filtra dolnoprzepustowego (LPF). W tym przypadku część widma sygnału, która w znaczący sposób przyczynia się do nagrzania cewki, jest ograniczona;
Ogranicza pasmo częstotliwości poniżej częstotliwości strojenia typu bass-reflex za pomocą obwodów LOW-PASS (filtr górnoprzepustowy). Środek ten ogranicza amplitudę drgań dyfuzora poza zakresem pracy głośników po stronie niskich częstotliwości, zapobiegając mechanicznemu uszkodzeniu głośnika niskotonowego;
Dostosowanie głośnika wysokiej częstotliwości do wyższej częstotliwości;
Projektowanie obudów głośnikowych zapewniających najlepsze warunki naturalnej konwekcji głośników;
Eliminacja współpracy głośników ze wzmacniaczem pracującym w trybie zniekształceń nieliniowych i obcinania;
Zapobieganie występowaniu głośnych kliknięć przełączających, „zwijaniu” mikrofonu;
Korzystanie z ogranicznika w ścieżce audio.

Należy pamiętać, że systemy głośnikowe używane do profesjonalnego nagrywania dźwięku (szczególnie w dyskotekach) często są zmuszone do pracy z dużą mocą. Podczas pracy nagrzewanie się cewki głośnika może osiągnąć 200 stopni, a elementów obwodu magnetycznego - 70 stopni. Długotrwała praca w ekstremalnych warunkach prowadzi do tego, że głośniki „spalają się”. Może to być spowodowane przekroczeniem dopuszczalnej mocy elektrycznej dostarczanej do głośnika lub uszkodzonym wzmacniaczem. Pod wieloma względami bezpieczeństwo zestawu zależy od kwalifikacji DJ-a. Z tego powodu niezależnie od tego, który głośnik wybierzesz, musisz wziąć pod uwagę dostępność zestawów naprawczych. Jednocześnie sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że z reguły przepala się nie jeden głośnik na raz, a kilka, co wyłącza cały zestaw. Biorąc to wszystko pod uwagę, dochodzimy do wniosku, że kwestia terminu i kosztu dostawy zestawów naprawczych jest również niezwykle istotna na etapie doboru głośników do głośników.

Konstrukcje głośników wysokiej częstotliwości (HF) są najbardziej zróżnicowane. Mogą być zwykłe, róg lub kopuła. Głównym problemem w ich tworzeniu jest rozszerzanie kierunku emitowanych oscylacji. Pod tym względem głośniki kopułkowe mają pewne zalety. Średnica dyfuzora lub membrany promieniującej głośników wysokotonowych HF wynosi od 10 do 50 mm. Często głośniki wysokotonowe są szczelnie zamknięte z tyłu, co eliminuje możliwość modulowania ich promieniowania poprzez promieniowanie emiterów niskiej i średniej częstotliwości.

Typowy miniaturowy głośnik wysokotonowy dobrze odtwarza dźwięki o wysokiej częstotliwości, ale ma bardzo wąską charakterystykę promieniowania – zwykle w zakresie od 15 do 30 stopni (w stosunku do osi centralnej). Kąt ten jest ustawiany, gdy moc wyjściowa głośnika jest zwykle zmniejszana o -2 dB. Wskazany jest kąt odchylenia zarówno od osi poziomej, jak i pionowej. Za granicą kąt ten nazywany jest kątem rozproszenia lub rozproszenia dźwięku.

Aby zwiększyć kąt rozproszenia, dyfuzory lub mocowania do nich wykonywane są w różnych kształtach (kulisty, rogowy itp.). Wiele zależy od materiału dyfuzora. Jednak konwencjonalne głośniki wysokotonowe nie są w stanie emitować dźwięków o częstotliwościach zauważalnie wyższych niż 20 kHz. Umieszczenie przed głośnikiem wysokotonowym specjalnych reflektorów (najczęściej w postaci plastikowej siatki) pozwala znacznie rozszerzyć charakterystykę kierunkowości. Taka maskownica często stanowi element ramki akustycznej głośnika wysokotonowego lub innego emitera.

Odwiecznym tematem dyskusji jest pytanie, czy w ogóle konieczne jest emitowanie częstotliwości powyżej 20 kHz, skoro nasze ucho ich nie słyszy, a nawet sprzęt studyjny często ogranicza efektywny zasięg sygnałów dźwiękowych na poziomie od 10 do 15-18 kHz. Jednak to, że takich sygnałów sinusoidalnych nie słyszymy, nie oznacza, że ich nie ma i nie wpływa na kształt zależności czasowych rzeczywistych i dość skomplikowanych sygnałów audio o znacznie mniejszych częstotliwościach powtarzania.

Istnieje wiele przekonujących dowodów na to, że kształt ten ulega znacznemu zniekształceniu, gdy zakres częstotliwości jest sztucznie ograniczany. Jedną z przyczyn tego są przesunięcia fazowe różnych składowych złożonego sygnału. Co ciekawe, nasze ucho samo nie wyczuwa przesunięć fazowych, ale jest w stanie rozróżnić sygnały o różnych formach zależności od czasu, nawet jeśli zawierają ten sam zestaw harmonicznych o tych samych amplitudach (ale różnych fazach). Duże znaczenie ma charakter zaniku odpowiedzi częstotliwościowej i liniowość odpowiedzi fazowej nawet poza skutecznie odtwarzanym zakresem częstotliwości.

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli chcemy mieć jednolitą charakterystykę częstotliwościową i fazową w całym zakresie audio, to zakres częstotliwości faktycznie emitowany przez akustykę powinien być zauważalnie szerszy niż audio. Wszystko to w pełni uzasadnia rozwój emiterów szerokopasmowych przez wiele wiodących firm w dziedzinie elektroakustyki.

Umiejscowienie emiterów HF Jest pewien problem – wynik w dużej mierze zależy od tego, gdzie umieszczone są głowice i jak są one zorientowane. Porozmawiajmy o głowicy HF, czyli głośniku wysokotonowym.

Cechy głowic HF Z teorii propagacji fali dźwiękowej wiadomo, że wraz ze wzrostem częstotliwości charakterystyka promieniowania emitera zawęża się, a to prowadzi do zawężenia optymalnej strefy odsłuchu. Oznacza to, że możliwe jest uzyskanie jednolitego balansu tonalnego i właściwej sceny tylko na niewielkim obszarze przestrzeni. Dlatego rozszerzenie charakterystyki promieniowania emitera HF jest głównym zadaniem wszystkich projektantów głośników. Najsłabszą zależność charakterystyki promieniowania od częstotliwości obserwuje się w głośnikach kopułkowych. To właśnie ten typ emiterów HF jest najczęstszy w głośnikach samochodowych i domowych. Kolejnymi zaletami promienników kopułkowych są ich niewielkie rozmiary i brak konieczności tworzenia wolumenu akustycznego, natomiast wadami jest niska dolna częstotliwość graniczna, która mieści się w przedziale 2,5-7 kHz. Wszystkie te cechy są brane pod uwagę podczas instalacji głośnika wysokotonowego.Na miejsce instalacji ma wpływ wszystko: zakres pracy głośnika wysokotonowego, jego charakterystyka kierunkowa, liczba zainstalowanych komponentów (systemy 2- lub 3-elementowe), a nawet Twoje osobiste smak. Od razu zastrzegajmy, że nie ma uniwersalnych zaleceń w tej kwestii, więc nie możemy na Ciebie wskazywać palcem – mówią: postaw to tutaj i wszystko będzie dobrze! Jednak obecnie istnieje wiele standardowych rozwiązań, z którymi warto się zapoznać. Wszystkie poniższe dotyczą obwodów innych niż procesor, ale dotyczy to również korzystania z procesora; jego obecność po prostu zapewnia znacznie więcej możliwości zrekompensowania negatywnego wpływu nieoptymalnej lokalizacji.

Względy praktyczne. Na początek przypomnijmy sobie niektóre kanony. Idealnie byłoby, gdyby odległość do lewego i prawego głośnika wysokotonowego była taka sama, a głośniki wysokotonowe powinny być zainstalowane na wysokości oczu (lub uszu słuchacza). W szczególności zawsze najlepiej jest przesunąć głowice głośników wysokotonowych jak najdalej do przodu, ponieważ im dalej znajdują się od uszu, tym mniejsza jest różnica w odległości do lewego i prawego przetwornika. Drugi aspekt: głośnik wysokotonowy nie powinien znajdować się daleko od głowicy średniotonowej lub niskotonowej, w przeciwnym razie nie uzyska się dobrego balansu tonalnego i dopasowania fazowego (zwykle kierując się długością lub szerokością dłoni). Jeśli jednak głośnik wysokotonowy jest ustawiony nisko, scena dźwiękowa spada i wydaje się, że jesteś ponad dźwiękiem. Jeśli ustawienie jest zbyt wysokie, ze względu na dużą odległość między głośnikami wysokotonowymi a głośnikami średniotonowymi, następuje utrata integralności balansu tonalnego i dopasowania fazowego. Przykładowo, słuchając ścieżki z nagraniem utworu na fortepian, na niskich tonach ten sam instrument będzie brzmiał nisko, a na wysokich – gwałtownie wzniesie się w górę.

Kierunkowość głowicy HF. Kiedy już wiesz, gdzie zainstalować głowicę HF, powinieneś zdecydować o jej kierunku. Jak pokazuje praktyka, aby uzyskać właściwy balans barwowy, lepiej skierować głośnik wysokotonowy w stronę słuchacza, a dla uzyskania dobrej głębi sceny dźwiękowej zastosować odbicie. Wybór zależy od Twoich osobistych odczuć na temat muzyki, której słuchasz. Najważniejsze jest, aby pamiętać, że może być tylko jedno optymalne miejsce odsłuchu.
Wskazane jest takie ustawienie głośnika wysokotonowego w przestrzeni, aby jego oś środkowa była skierowana w stronę podbródka słuchacza, czyli ustawić inny kąt obrotu dla lewego i prawego głośnika wysokotonowego. Przy ustawianiu odblaskowego głośnika wysokotonowego należy pamiętać o dwóch rzeczach. Po pierwsze, kąt padania fali dźwiękowej jest równy kątowi odbicia, a po drugie, wydłużając drogę dźwięku, przenosimy scenę dźwiękową dalej, a jeśli dasz się ponieść emocjom, możesz uzyskać tzw. efekt tunelowy, gdy scena dźwiękowa jest oddalona od słuchacza, jak na końcu wąskiego korytarza.

Metoda ustawiania. Po zarysowaniu, zgodnie z podanymi zaleceniami, lokalizacji głowic HF warto przystąpić do eksperymentów. Faktem jest, że nikt nigdy nie powie z góry, gdzie zapewnione zostanie dokładnie 100% „trafienie” z Twoimi komponentami. Najbardziej optymalna lokalizacja pozwoli Ci wyznaczyć eksperyment, który jest dość prosty w konfiguracji. Weź dowolny lepki materiał, np. plastelinę, taśmę dwustronną, rzep lub klej na gorąco do modelu, włącz ulubioną muzykę lub płytę testową i biorąc pod uwagę wszystkie powyższe, zacznij eksperymentować. Wypróbuj różne lokalizacje i opcje orientacji w każdym z nich. Zanim ostatecznie zainstalujesz sterownik wysokiej częstotliwości, lepiej posłuchać trochę więcej i poprawić go na plastelinie.donikąd.

Kreatywność. Konfiguracja i wybór lokalizacji głośnika wysokotonowego ma swoje własne niuanse w przypadku systemów 2- i 3-elementowych. Szczególnie w pierwszym przypadku trudno jest zapewnić bliskie sąsiedztwo przetwornika wysokiej częstotliwości z emiterem niskiej/średniej częstotliwości. Ale w każdym razie nie bójcie się eksperymentować – zdarzały nam się instalacje, w których głowice HF trafiały w najbardziej nieoczekiwane miejsca. Czy jest sens posiadania dodatkowej pary głośników wysokotonowych? Przykładowo amerykańska firma Boston Acoustics produkuje zestawy głośników komponentowych, gdzie w zwrotnicy jest już miejsce na podłączenie drugiej pary głowic HF. Jak tłumaczą sami twórcy, do podniesienia poziomu sceny dźwiękowej niezbędna jest druga para.W warunkach testowych słuchaliśmy ich jako dodatku do pary głównej głośników wysokotonowych i byliśmy zaskoczeni, jak znacząco powiększyła się przestrzeń sceny dźwiękowej i poprawiono dopracowanie niuansów

Wzmacniacz i głośnik to ogniwa tego samego łańcucha, jedno bez drugiego po prostu nie może działać. W ostatnim numerze szczegółowo omawialiśmy pytanie: „Jaką moc powinien mieć wzmacniacz?” a teraz spróbujmy odpowiedzieć na drugie: „Jaką moc powinien mieć głośnik?” Częściowo odpowiedź na to pytanie została udzielona w poprzednim materiale, ponieważ, jak wspomniano powyżej, nie można rozpatrywać jednego bez drugiego, ale wiele szczegółów pozostało nietkniętych i, jak obiecaliśmy, tym razem przeanalizujemy je bardziej Szczegół.

RODZAJE MOCY

Wielu producentów głośników samochodowych stosuje niestandardowe metody pomiaru mocy, które, nawiasem mówiąc, nie zawsze są bardziej atrakcyjne niż te ogólnie przyjęte w przypadku sprzętu gospodarstwa domowego - jest to dla nich po prostu wygodniejsze. Jednak większość korzysta ze standardowych parametrów, spośród których zwykle interesują nas trzy: moc znamionowa (RMS), moc maksymalna i szczytowa. Głównym z tych parametrów jest moc znamionowa i to właśnie będziemy mieli na myśli w przyszłości, mówiąc po prostu „moc”. Stosunek liczbowy jest następujący: maksymalna jest zwykle 2 razy większa od mocy znamionowej, a szczytowa jest 3-4 razy większa. Tej zasady nie można nazwać ścisłą: istnieją modele, których maksymalna moc jest tylko nieznacznie wyższa od znamionowej.

Tak czy inaczej, ponieważ moc znamionowa jest najmniejszą z powyższych, wielu producentów stosuje mały trik: na opakowaniu i na pierwszej stronie instrukcji nieuzasadnione duże wartości mocy podawane są dużymi liczbami bez wskazania jej rodzaju , a prawdę można ustalić jedynie odnajdując parametry techniczne w dokumencie, albo patrząc na tył głośnika, albo szukając jakiegoś niepozornego napisu na opakowaniu. Nie daj się nabrać na tę sztuczkę.

Moc znamionowa to więc dokładnie ta, w ramach której można na tych głośnikach słuchać muzyki przez długi czas, bez obawy o nieliniowe zniekształcenia, a tym bardziej o awarię głośnika.

CO JEST WAŻNIEJSZE – MOC CZY CZUŁOŚĆ?

W ostatnim artykule zauważyliśmy, że podwojenie mocy podnosi poziom ciśnienia akustycznego o 3 dB. Oznacza to, że głośnik o małej mocy, ale wysokiej czułości jest w stanie wytworzyć to samo ciśnienie akustyczne (tą samą głośność dźwięku), co mocniejsza, ale mniej czuła głowica. Dlatego jeśli musisz wybierać między dwoma głośnikami o jednakowej jakości dźwięku, z których jeden jest bardziej czuły, ale słabszy od drugiego, lepiej wybrać pierwszy. Po co przepłacać za moc wzmacniacza, skoro nawet przy małej mocy uzyska się tę samą głośność?

Nawiasem mówiąc, ze względu na pewne okoliczności (na przykład charakterystykę wzmacniaczy tranzystorowych) naprawdę bardzo czułe głośniki dla sektora motoryzacyjnego praktycznie nie są produkowane. Ale w obrębie każdej klasy można znaleźć znaczne rozbieżności w czułości i to jest źródłem wszelkiego rodzaju spekulacji: nasze testy niezwykle rzadko potwierdzają zgodność między deklarowanymi wartościami a rzeczywistymi, dlatego radzimy zapłacić uwagę na nasze „nagrody specjalne”, a nie na podane liczby.

Czasem trafia się głośniki o małej czułości, ale naprawdę dużej mocy znamionowej, które przy małej mocy grają nie tylko cicho, ale i gorszą jakością, ale jeśli dobrze „przekręcimy gałkę”, dźwięk staje się optymalny. Tę opcję można polecić tym, którzy przez większość czasu słuchają tylko głośnej muzyki i są gotowi kupić wzmacniacz o mocy co najmniej stu watów na kanał.

Znacząco zwiększa głośność dźwięku i zmniejsza rezystancję głośników do 3, a nawet do 2 omów – ostatnio pojawia się coraz więcej takich modeli. Jedyna okoliczność. Trzeba wziąć pod uwagę, że wzmacniacz musi dobrze sobie radzić z takim obciążeniem. Kategorycznie nie zalecamy podłączania głośników 2-3 omów bezpośrednio do wbudowanego wzmacniacza radia samochodowego lub odbiornika CD - nawet jeśli to zadziała, będzie to poważny test dla jednostki głównej i najprawdopodobniej ostatecznie się nie powiedzie .

STOSUNEK MOCY GŁOŚNIKA DO MOCY WZMACNIACZA

W zasadzie nie ma nic złego, jeśli wartość RMS wzmacniacza jest mniejsza niż głośników, ale w tym przypadku trzeba jeszcze ostrożniej obchodzić się z regulacją czułości. Paradoks polega na tym, że wzmacniacz o mniejszej mocy, gdy zacznie się przeciążać, jest bardziej narażony na spalenie głośników niż wzmacniacz o większej mocy! Chodzi o zjawisko zwane „obcinaniem” – tj. praca w trybie ograniczającym, gdy wzmacniacz wytwarza sygnał silnie zniekształcony z dużą zawartością wyższych harmonicznych. Z tego powodu głośniki wysokotonowe najczęściej wypalają się w głośnikach. Nawiasem mówiąc, w jednostkach głównych w zasadzie nie ma regulatorów czułości, więc wystarczy raz na ucho określić początek pojawienia się zniekształceń, gdy głośność wzrasta, a następnie nigdy nie obracać pokrętła regulatora dalej niż ten poziom.

GŁOŚNIKI MOCY I ZAKRESU CZĘSTOTLIWOŚCI

Inną przyczyną niepowodzeń głośników, szczególnie tych odtwarzających niskie/średnie zakresy, jest ignorowanie zakresu częstotliwości, który faktycznie odtwarzają. Wielu producentów wskazuje na rozszerzony zakres częstotliwości swoich głośników, aby przyciągnąć kupujących. Na przykład dla głośnika koncentrycznego o standardowym rozmiarze 10 cm i mocy 30 W zakres częstotliwości wynosi 50–20 000 Hz. To nie górna wartość jest myląca, ale dolna. Jeśli do tego głośnika dołączysz sygnał 50 Hz o podanym poziomie mocy, nie tylko nie usłyszysz 50 Hz, ale możesz łatwo zniszczyć głośnik. Często dzieje się tak, gdy dani się ponieść różnym schematom podbicia basu zapominają, że głośnik po prostu nie jest w stanie oddać dolnego rejestru. Rezultatem jest rozdarty stożek głośnika niskotonowego/głośnika średniotonowego. Aby temu zapobiec, należy ograniczyć zakres częstotliwości odtwarzanych przez głośnik, stosując przynajmniej filtr górnoprzepustowy drugiego rzędu. Ustawiona częstotliwość odcięcia filtra zależy od rozmiaru głośnika. Praktyka pokazuje więc, że dla głów o średnicy 10 cm powinna wynosić około 100 Hz, dla głów o średnicy 13 cm - 80 Hz, a dla głów o średnicy 16 cm - 60 Hz. Wszystko poniżej powinno być odtwarzane przez subwoofer. Co więcej, ograniczając dolny zakres częstotliwości sygnałów odtwarzanych przez głośniki LF/MF, od razu odczujesz lepszą moc wyjściową w pozostałej części pasma, ich żywszą i głośniejszą pracę. Istnieją głośniki, które mogą dobrze działać bez filtra dolnoprzepustowego, ale stanowią one mniejszość.

Ogólna zasada jest taka: im węższy zakres częstotliwości wysyłany jest do głośnika lub osobnej głowicy, tym większą moc jest on w stanie wytrzymać. Przykładowo dla wielu pojedynczych głośników wysokotonowych podaje się jednocześnie kilka wartości mocy, w zależności od częstotliwości odcięcia filtra górnoprzepustowego: jeśli głośnik pracuje od 2000 Hz, jest to jedna moc, jeśli od 5000, to wartość mocy jest znacznie wyższa. To samo tyczy się głośników średniotonowych, głowic basowo-średniotonowych i subwooferów – jedyną różnicą jest to, że mogą one zmieniać jednocześnie dwie granice odtwarzanego zakresu częstotliwości: górną i dolną.

Typowe zależności pomiędzy mocą HF, MF, LF/MF i głowicami subwoofera są takie same jak dla wzmacniaczy i zostały omówione w ostatnim numerze.

SUBWOOFERY I ICH PARAMETRY

Osobno powinniśmy rozważyć specjalną klasę głośników - subwoofery. Głośniki tego typu zadomowiły się ostatnio w samochodowych systemach audio, jednak dzięki temu, że pozwalają na reprodukcję głębszego basu, zyskały dużą popularność wśród miłośników motoryzacji. Subwoofer samochodowy różni się jednak znacznie od subwoofera domowego. Jeśli więc w przypadku sprzętu domowego moc subwoofera o mocy 300 W uważa się za „ponad dachem”, to w przypadku samochodu jest to średni, normalny parametr. Dlaczego taka moc? Pamiętajmy, że subwoofer w samochodzie powinien „wykrzykiwać” hałas drogowy, natomiast w domu nie ma takiej potrzeby. Ponadto konstrukcja głośników niskotonowych w samochodzie ma swoją własną charakterystykę. Aby uzyskać głęboki bas w małych ilościach, producenci dokonują szeregu wyrzeczeń, z których główną jest zmniejszenie czułości. Aby uzyskać wystarczającą głośność przy niskiej czułości, należy zapewnić wysoką moc dźwięku. Stworzenie potężnego wzmacniacza samochodowego również nie jest łatwym zadaniem, dlatego ostatnio popularna stała się konstrukcja subwoofera z dwoma oddzielnymi uzwojeniami cewki drgającej, a niektórzy producenci idą jeszcze dalej, instalując aż 4 uzwojenia cewki drgającej. Takie rozwiązanie daje większą elastyczność w doborze optymalnej rezystancji dla konkretnego wzmacniacza – mówiąc prościej, pozwala „wycisnąć” z niego maksimum watów. Wymaganą rezystancję uzyskuje się poprzez odpowiednie połączenie uzwojeń (szeregowe, równoległe, równoległe). To prawda, że moc, rezystancja i liczba uzwojeń nie wpływają na muzykalność subwoofera. Nawet subwoofer o małej mocy, ale odpowiednio zbudowany, może przewyższyć swoim monstrualnym odpowiednikiem SPL pod względem jakości dźwięku. Chociaż do wytworzenia wymaganego ciśnienia akustycznego potrzebne będą co najmniej dwa subwoofery o małej mocy. W zależności od wykonywanego zadania lub orientacji gatunkowej głośników, moc znamionowa subwoofera jest wybierana tak, aby była 2-4 razy większa niż moc głośników pełnozakresowych. Im większa jego moc, tym lepiej, bo zawsze można sprawić, żeby grał ciszej, ale głośniej – nie. Ale jednocześnie należy wziąć pod uwagę rzeczywiste możliwości sieci pokładowej Twojego samochodu (i oczywiście portfela).

Ponadto ogromne znaczenie ma rodzaj konstrukcji akustycznej subwoofera. W szczególności mile widziana jest dodatkowa rezerwa mocy dla najgorszej opcji pod względem wydajności - niekończący się ekran akustyczny; głośnik gra z dużą głośnością, na przykład w bagażniku. Modele w obudowie zamkniętej mają wyższą czułość, ale są też niskie, a najlepsze pod względem wyjściowym są modele z bass-refleksem, zwłaszcza w obudowie typu band pass.

CO SIĘ DZIEJE, GDY LICZBA GŁÓW WZROSTU

Często spotyka się instalacje z podwójnymi lub potrójnymi głowicami LF/MF i istnieje wiele opcji z dwoma subwooferami. Do czego to służy i dlaczego jest potrzebne? Podwajając głowice, zwiększasz poziom ciśnienia akustycznego o co najmniej 3 dB, jest to równoznaczne z podwojeniem mocy, pod warunkiem, że podwoi się także moc elektryczna dostarczana do nich ze wzmacniacza. Jeśli dwie głowice otrzymają ze wzmacniacza taką samą moc jak jedna, wówczas poziom ciśnienia akustycznego niewiele się zmieni. W tym przypadku nic nie zyskamy jeśli chodzi o moc, ale zwiększona powierzchnia promieniowania z dyfuzorów da głębszy bas. Efekt ten zależy jednak od odległości od siebie głowic i będzie pojawiał się przy częstotliwościach, dla których odległość ta jest proporcjonalna do długości fali lub ją przekracza. Zainteresowanych szczegółami odsyłam do książki „Nadawanie i elektroakustyka” pod redakcją Yu.A. Kovalgina, wydanej przez wydawnictwo „Radio i Łączność” w 1999 roku. Tam, na stronie 224, omawiany jest problem skuteczności głośników, w skład których wchodzi kilka głowic tego samego typu. W akustyce takie głośniki nazywane są zwykle głośnikami. Służą do zwiększenia kierunkowości i zwiększenia wydajności systemów głośnikowych.

Właśnie ze względu na poprawę charakterystyki basów podwójne głowice są używane tylko w przypadku głowic niskotonowych/średniotonowych lub subwooferów. Istnieją również opcje podwójnych głośników wysokotonowych, ale są one rzadkie i mają inne zadania, na przykład zmniejszanie kierunkowości głośników przy wysokich częstotliwościach. W wielu przypadkach użycie dwóch głowic LF może rozwiązać złożone problemy - w szczególności łatwiej jest pomieścić dwie głowice 12-calowe niż jedną 15-calową. Warto jednak wziąć pod uwagę, że koszt dwóch głowic będzie wyraźnie wyższy niż jednej z tej samej serii, ale o większym standardowym rozmiarze.

RODZAJE MOCY UKŁADÓW GŁOŚNIKOWYCH

Nominalny– średniokwadratowa wartość mocy elektrycznej ograniczona danym poziomem zniekształceń nieliniowych.

Maksymalny sinus– moc ciągłego sygnału sinusoidalnego w danym zakresie częstotliwości, przy której głośnik może pracować przez długi czas bez uszkodzeń mechanicznych i termicznych.

Maksymalny hałas– moc elektryczną specjalnego sygnału szumowego w danym zakresie częstotliwości, którą głośnik może wytrzymać przez długi czas bez uszkodzeń termicznych i mechanicznych.

Szczyt– maksymalna moc krótkotrwała, jaką głośniki mogą wytrzymać bez ich uszkodzenia, gdy zostanie do nich podany specjalny sygnał szumowy na krótki okres czasu (zwykle 1 s). Testy powtarza się 60 razy w odstępie 1 minuty.

Maksymalnie długoterminowy – moc elektryczna specjalnego sygnału szumowego w danym zakresie częstotliwości, którą głośnik może wytrzymać bez nieodwracalnego uszkodzenia mechanicznego przez 1 minutę. Testy powtarza się 10 razy w odstępie 2 minut.

Materiał udostępniony przez magazyn Car&Music, nr 12/2003. Rubryka „Przydatne wskazówki”, tekst: Edouard Seguin

Teoria harmoniczna

Kompresja amplitudy

Co robić?

Przeciążanie (obcinanie) wzmacniaczy mocy- częste zjawisko. W artykule omówiono przeciążenia spowodowane zwiększonym poziomem sygnału wejściowego, co skutkuje ograniczeniem sygnału wyjściowego.

Po przeanalizowaniu „zjawiska” tego rodzaju przeciążeń, które rzekomo powodują uszkodzenie głośników, spróbujemy wykazać, że prawdziwym winowajcą jest kompresja (kompresja) amplitudowa sygnału.

DLACZEGO GŁOŚNIKI POTRZEBUJĄ OCHRONY?

Wszystkie głowice głośników mają ograniczenia mocy roboczej. Przekroczenie tej mocy skutkuje uszkodzeniem głośników (LS). Uszkodzenia te można podzielić na kilka rodzajów. Przyjrzyjmy się bliżej dwóm z nich.

Pierwszy typ to nadmierne przemieszczenie dyfuzora GG. Dyfuzor GG to powierzchnia promieniująca, która porusza się pod wpływem przyłożonego sygnału elektrycznego. Powierzchnia ta może być stożkowa, kopułowata lub płaska. Wibracje dyfuzora wzbudzają wibracje w powietrzu i emitują dźwięk. Zgodnie z prawami fizyki, aby wytworzyć głośniejszy dźwięk lub odtworzyć niższe częstotliwości, dyfuzor musi oscylować z większą amplitudą przemieszczenia, zbliżając się jednocześnie do swoich mechanicznych granic. Jeśli będzie zmuszony przesunąć się dalej, spowoduje to nadmierne ugięcie. Dzieje się tak najczęściej w przypadku GG o niskiej częstotliwości, chociaż może się to zdarzyć w przypadku GG o średniej, a nawet wysokiej częstotliwości (jeśli niskie częstotliwości nie są wystarczająco ograniczone). Zatem nadmierne przemieszczenie dyfuzora najczęściej prowadzi do mechanicznego uszkodzenia głowicy.

Drugim wrogiem GG jest energia cieplna wynikająca ze strat cieplnych w cewkach drgających. Żadne urządzenie nie jest w 100% sprawne. Jeśli chodzi o GG, 1 W mocy wejściowej nie jest przekształcany na 1 W mocy akustycznej. Prawie większość GG ma wydajność mniejszą niż 10%. Straty spowodowane niską sprawnością przekształcają się w nagrzewanie cewek, powodując ich mechaniczne odkształcenie i utratę kształtu. Przegrzanie ramy cewki drgającej powoduje osłabienie jej konstrukcji, a nawet całkowite zniszczenie. Ponadto przegrzanie może spowodować spienienie kleju i przedostanie się do szczeliny powietrznej, powodując, że cewka drgająca nie będzie się już swobodnie poruszać. W końcu uzwojenie cewki drgającej może po prostu przepalić się jak wkładka bezpiecznikowa. Jest rzeczą całkowicie oczywistą, że nie można na to pozwolić.

Określenie dopuszczalnej mocy głośników wielopasmowych zawsze stanowiło poważny problem dla użytkowników i programistów. Użytkownicy, którzy najczęściej wymieniają uszkodzone głośniki wysokotonowe

Są przekonani, że to, co się wydarzyło, nie jest ich winą. Wydawałoby się, że moc wyjściowa wzmacniacza wynosi 50 W, a moc głośnika 200 W, a mimo to głośnik wysokiej częstotliwości po pewnym czasie ulega awarii. Ten problem zmusił inżynierów do ustalenia, dlaczego tak się dzieje. Wysunięto wiele teorii. Część z nich została potwierdzona naukowo, inne pozostają teoriami.

Rozważmy kilka poglądów na temat sytuacji.

TEORIA HARMONII

Badania rozkładu energii w widmie sygnału wykazały, że niezależnie od rodzaju muzyki poziom energii wysokich częstotliwości w sygnale dźwiękowym jest znacznie niższy niż poziom energii niskich częstotliwości. Fakt ten jeszcze bardziej utrudnia ustalenie przyczyny uszkodzenia głośników wysokotonowych. Wydawać by się mogło, że jeśli amplituda wysokich częstotliwości jest mniejsza, to w pierwszej kolejności należy uszkodzić głośniki niskotonowe, a nie wysokotonowe.

Producenci głośników również korzystają z tych informacji podczas opracowywania swoich produktów. Zrozumienie spektrum energetycznego muzyki pozwala znacznie poprawić brzmienie głośników wysokotonowych poprzez zastosowanie lżejszych układów ruchomych, a także zastosowanie cieńszego drutu w cewkach drgających. W głośnikach moc głośników wysokiej częstotliwości zwykle nie przekracza 1/10 całkowitej mocy samego głośnika.

Ale ponieważ w zakresie niskich częstotliwości (LF) występuje więcej energii muzycznej niż w zakresie wysokich częstotliwości (HF), co oznacza, że ze względu na małą moc, energia wysokich częstotliwości nie może spowodować uszkodzenia głośników wysokotonowych. Zatem źródło wysokich częstotliwości, które są na tyle mocne, że mogą uszkodzić głośniki wysokotonowe, znajduje się gdzie indziej. Więc gdzie on się znajduje?

Sugerowano, że jeśli w sygnale audio znajduje się wystarczająca liczba składników o niskiej częstotliwości, aby przeciążyć wzmacniacz, jest prawdopodobne, że w wyniku ograniczenia sygnału wyjściowego zniekształcenia o wysokiej częstotliwości będą wystarczająco silne, aby uszkodzić głośnik wysokotonowy.

Tabela 1. Amplitudy harmoniczne: fala prostokątna 100 Hz, 0 dB = 100 W

Harmoniczny	Amplituda	Poziom w dV	Poziom w W	Częstotliwość
1	1	0	100	100 Hz
2	0	-T	0	200 Hz
3	1/3	-9.54	11.12	300 Hz
4	0	-T	0	400 Hz
5	1/5	-13.98	4	500 Hz
6	0	-T	0	600 Hz
7	1/7	-16.9	2.04	700 Hz
8	0	-T	0	800 Hz
9	1/9	-19.1	1.23	900 Hz
10	0	-T	0	1000 Hz
11	1/11	-20.8	0.83	1100 Hz
12	0	-T	0	1200 Hz
13	1/13	-22.3	0.589	1300 Hz

Teoria ta stała się dość rozpowszechniona na początku lat 70. i stopniowo zaczęła być postrzegana jako „dogmat”. Jednak w wyniku badań niezawodności i bezpieczeństwa wzmacniaczy mocy w typowych warunkach, a także praktyki obsługi wzmacniaczy i głośników przez typowych użytkowników, okazało się, że przeciążenie jest zjawiskiem powszechnym i nie jest tak zauważalne dla ucho, jak większość ludzi myśli. Reakcja wskaźników przeciążenia wzmacniacza jest zwykle opóźniona i nie zawsze dokładnie wskazuje rzeczywiste przeciążenie. Ponadto wielu producentów wzmacniaczy celowo spowalnia swoją reakcję w oparciu o własne wyobrażenia o tym, jak duże zniekształcenia muszą wystąpić, aby wskaźnik się zaświecił.

Bardziej zaawansowane i lepiej brzmiące wzmacniacze, m.in. Wzmacniacze z miękkim obcinaniem również uszkadzają głośniki wysokotonowe. Jednak mocniejsze wzmacniacze powodują mniejsze uszkodzenia głośników wysokotonowych. Fakty te dodatkowo wzmacniają teorię, że źródłem uszkodzeń głośników wysokotonowych jest w dalszym ciągu przeciążenie wzmacniacza (przesterowanie). Wydawałoby się, że wniosek jest tylko jeden – obcięcie jest główną przyczyną uszkodzenia głośników wysokotonowych.

Ale kontynuujmy badanie tego zjawiska.

KOMPRESJA AMPLITUDY

Gdy amplituda sygnału sinusoidalnego jest ograniczona, wzmacniacz wprowadza do sygnału pierwotnego duże zniekształcenia, a kształt sygnału wynikowego przypomina kształt prostokąta. W tym przypadku idealny prostokąt (meander) charakteryzuje się najwyższym poziomem wyższych harmonicznych. (patrz rysunek 1). Mniej obcięta fala sinusoidalna zawiera harmoniczne o tych samych częstotliwościach, ale na niższym poziomie.

Przyjrzyj się składowi widmowemu sygnału fali prostokątnej o częstotliwości 100 Hz i mocy 100 W przedstawionej w tabeli 1.

Jak widać moc docierająca do głośnika wysokotonowego po przejściu tego sygnału przez idealną zwrotnicę o częstotliwości odcięcia 1 kHz wynosi niecałe 2 W (0,83 + 0,589 = 1,419 W). To niewiele. I nie zapominaj, że w tym przypadku symulowane jest poważne, idealne przeciążenie 100-watowego wzmacniacza, zdolnego zamienić sinus w meandr. Dalszy wzrost przeciążenia nie będzie już powodował wzrostu harmonicznych.

Ryż. 1. Składowe harmoniczne fali prostokątnej 100 Hz w stosunku do fali sinusoidalnej 100 Hz

Wyniki tej analizy wskazują, że nawet w przypadku zastosowania słabego głośnika wysokotonowego o mocy 5-10 W w głośniku o mocy 100 W, nie jest możliwe uszkodzenie jego harmonicznych, nawet jeśli sygnał ma postać meandra. Jednakże głośniki nadal są uszkodzone.

Oznacza to, że musimy znaleźć coś innego, co mogłoby powodować takie awarie. Więc o co chodzi?

Powodem jest kompresja amplitudy sygnału.

W porównaniu do starszych modeli wzmacniaczy, nowoczesne, wysokiej jakości wzmacniacze mają większy zakres dynamiki i brzmią lepiej, gdy są napędzane. Dlatego użytkownicy są bardziej skłonni do przesterowania wzmacniaczy i przycięcia ich na szczytach dynamicznych niskich częstotliwości, ponieważ w tym przypadku nie występują duże słyszalne zniekształcenia. Powoduje to kompresję dynamicznych właściwości muzyki. Głośność wysokich częstotliwości wzrasta, ale głośność niskich częstotliwości nie. Jest to odbierane przez ucho jako poprawa jasności dźwięku. Niektórzy mogą zinterpretować to jako zwiększenie głośności bez towarzyszącej temu zmiany balansu dźwięku.

Na przykład zwiększymy poziom sygnału na wejściu 100-watowego wzmacniacza. Z powodu przeciążenia moc komponentów o niskiej częstotliwości będzie ograniczona do 100 W. W miarę dalszego zwiększania poziomu wejściowego komponenty o wysokiej częstotliwości będą rosły, aż również osiągną punkt przecięcia 100 W.

Spójrz na rys. 2, 3 i 4. Wykresy są wyskalowane w woltach. Przy obciążeniu 8 omów 100 W odpowiada napięciu 40 V. Przed ograniczeniem elementy o niskiej częstotliwości mają moc 100 W (40 V), a elementy o wysokiej częstotliwości mają moc tylko 5- 10 W (9-13 V).

Załóżmy, że sygnał muzyczny zawierający elementy o niskiej i wysokiej częstotliwości jest podawany do wzmacniacza o mocy 100 W (8 omów). Używamy mieszaniny sinusoidalnego sygnału HF o niskim poziomie z sygnałem LF o wysokim poziomie (patrz rys. 2). Poziom składników o wysokiej częstotliwości dostarczanych do głośnika wysokotonowego jest co najmniej o 10 dB niższy niż poziom składników o niskiej częstotliwości. Teraz zwiększajmy głośność, aż sygnał zostanie ograniczony (przeciążenie +3 dB, patrz rys. 3).

Ryż. 2. Fala sinusoidalna o niskim poziomie i wysokiej częstotliwości zmieszana z impulsem fali sinusoidalnej o wysokim poziomie i niskiej częstotliwości

Ryż. 3. Wyjście 100-watowego wzmacniacza z 3 dB przeciążeniem

Ryż. 4. Wyjście 100-watowego wzmacniacza z 10 dB przeciążeniem

Należy pamiętać, że sądząc po kształcie fali, ograniczone zostały tylko składowe o niskiej częstotliwości, a poziom składowych o wysokiej częstotliwości po prostu wzrósł. Obcinanie generuje oczywiście harmoniczne, ale ich poziom jest znacznie niższy niż w przypadku meandru, o którym mówiliśmy wcześniej. Amplituda składowych HF wzrosła o 3 dB w stosunku do LF (jest to równoważne kompresji amplitudy sygnału o 3 dB).

Gdy wzmacniacz zostanie przeciążony o 10 dB, amplituda składowych HF wzrośnie o 10 dB. Zatem każdy wzrost głośności o 1 dB powoduje wzrost amplitudy składowych HF o 1 dB. Wzrost będzie kontynuowany, dopóki moc komponentów RF nie osiągnie 100 W. Tymczasem poziom szczytowy składników o niskiej częstotliwości nie może przekraczać 100 W (patrz rys. 4). Ten wykres odpowiada prawie 100% kompresji, ponieważ... prawie nie ma różnicy pomiędzy komponentami HF i LF.

Teraz łatwo zobaczyć, o ile moc sygnału RF przekracza moc głośnika wysokotonowego o mocy 5–10 W. Prawdą jest, że przeciążenie wygeneruje dodatkowe harmoniczne, ale nigdy nie osiągną one poziomu wzmocnionych oryginalnych sygnałów o wysokiej częstotliwości.

Można by pomyśleć, że zniekształcenie sygnału byłoby nie do zniesienia. Nie oszukuj siebie. Będziesz zaskoczony, gdy dowiesz się, jak wysoki jest limit przeciążenia, powyżej którego nie będzie już można niczego słuchać. Wystarczy wyłączyć wskaźnik przeciążenia na wzmacniaczu i zobaczyć do jakiego poziomu przekręcisz regulator głośności wzmacniacza. Jeśli zmierzysz poziom sygnału wyjściowego wzmacniacza za pomocą oscyloskopu, poziom przeciążenia Cię zaskoczy. Poziom przeciążenia wynoszący 10 dB w przypadku komponentów o niskiej częstotliwości jest powszechny.

CO ROBIĆ?

Jeśli uda nam się zabezpieczyć wzmacniacze przed przeciążeniem (przesterowaniem), będziemy mogli efektywniej wykorzystywać głośniki. Aby zapobiec przeciążeniu i wynikającej z tego kompresji amplitudy, każdy nowoczesny wzmacniacz musi zastosować tzw. ograniczniki poślizgu. Zapobiegają wspomnianej kompresji amplitudy, ponieważ Po osiągnięciu wartości progowej przy dowolnej częstotliwości poziom wszystkich częstotliwości zmniejsza się o tę samą wielkość.

W ogranicznikach zewnętrznych próg zadziałania (próg) ustawiany jest przez użytkownika. Dostroić

Ten próg dla wzmacniaczy ograniczających jest dość trudny. Ponadto poziom obcinania wzmacniaczy nie jest wartością stałą. Zmienia się w zależności od napięcia zasilania, rezystancji prądu przemiennego, a nawet charakteru sygnału. Próg ogranicznika musi stale monitorować te czynniki. Najwłaściwszym rozwiązaniem byłoby powiązanie progu z sygnałem przeciążenia wzmacniacza.

Całkiem logiczne jest zbudowanie limitera wewnątrz wzmacniacza. We współczesnych wzmacniaczach łatwo i z dużą dokładnością określić moment wystąpienia przeciążenia. Właśnie na to reagują tzw. wzmacniacze wbudowane. ograniczniki poślizgu. Gdy tylko sygnał wyjściowy wzmacniacza osiągnie poziom przeciążenia, obwód sterujący włącza element sterujący ogranicznikiem.

Drugim, po progu reakcji, parametrem właściwym dla każdego ogranicznika jest czas reakcji i zwolnienia. Ważniejszy jest czas regeneracji po przeciążeniu (czas zwolnienia).

Istnieją dwie możliwości wykorzystania wzmacniaczy:

pracować w ramach wielopasmowego kompleksu wzmacniaczy,
pracować nad głośnikami szerokopasmowymi.

W pierwszym przypadku do wzmacniacza można zasilać albo tylko pasmo niskich częstotliwości, albo pasma średnich i wysokich częstotliwości. Przy ustawianiu długiego czasu zwolnienia i pracy wzmacniacza w pasmach średnio-wysokich, „ogony” odzysku ogranicznika mogą być zauważalne dla ucha. I odwrotnie, przy krótkim czasie zwolnienia i pracy w paśmie niskich częstotliwości mogą wystąpić zniekształcenia kształtu sygnału.

Pracując ze wzmacniaczem na głośniku szerokopasmowym, trzeba szukać jakiejś kompromisowej wartości czasu regeneracji.

W tym względzie producenci wzmacniaczy wybierają dwie ścieżki – albo wybiera się kompromisowy czas zwolnienia, albo wprowadza się przełącznik czasu zwolnienia (SLOW-FAST).

WNIOSKI: