01 van 03
Aanpak van een van die mees verwarrende onderwerpe in oudio-elektronika
Toe ek die basiese beginsels van klank leer, was een van die konsepte wat die moeilikste was om te verstaan, uitsetimpedansie. Insetimpedansie Ek het instinktief verstaan, uit die voorbeeld van 'n spreker . Na alles, 'n spreker bestuurder bevat 'n draad draad, en ek het geweet dat 'n draad draad weerstand teen elektriese vloei. Maar uitset impedansie? Hoekom sou 'n versterker of preamp impedansie by sy uitset hê, het ek gewonder? Wil jy nie elke moontlike volt en amp lewer vir alles wat dit bestuur nie?
In my gesprekke met lesers en entoesiaste deur die jare het ek besef dat ek nie die enigste een was wat nie die hele idee van uitsetimpedansie gekry het nie. Ek het gedink dit sal lekker wees om 'n primer oor die onderwerp te doen. In hierdie artikel behandel ek drie algemene en baie verskillende situasies: voorversterkers, versterkers en koptelefoon amps.
Eerstens, laat ons die begrip impedansie kortliks herhaal. Weerstand is die mate waartoe iets die stroom van GS-elektrisiteit beperk. Impedansie is basies dieselfde, maar met AC in plaas van DC. Tipies sal die impedansie van 'n komponent verander namate die frekwensie van die elektriese sein verander. Byvoorbeeld, 'n klein draaddraad sal byna nul impedansie by 1 Hz hê, maar hoë impedansie teen 100 kHz. 'N Kapasitor het byna oneindige impedansie teen 1 Hz, maar byna geen impedansie teen 100 kHz nie.
Uitsetimpedansie is die hoeveelheid impedansie tussen 'n voorversterker of versterker se uitset-toestelle (gewoonlik transistors, maar moontlik 'n transformator of buis) en die werklike uitsetterminale van die komponent. Dit sluit die interne impedansie van die toestel self in.
Hoekom het u Output Impedance nodig?
So hoekom sou 'n komponent 'n uitsetimpedansie hê? Vir die grootste deel, dit is om dit te beskerm teen skade van kortsluitings.
Enige uitset toestel is beperk in die hoeveelheid elektriese stroom wat dit kan hanteer. As die uitset van die toestel afgekort word, word dit gevra om 'n groot hoeveelheid stroom te lewer. Byvoorbeeld, 'n 2,83 volt-uitset sal 'n stroom van 0.35 ampere en 1 watt krag tot 'n tipiese 8 ohm speaker lewer. Geen probleem daar nie. Maar as 'n draad met 0,01 ohm impedansie oor 'n versterker se uitsetterminale verbind word, sal dieselfde 2,83 volt-uitset sein 'n stroom van 282.7 amp en 800 watt krag lewer. Dit is ver, veel meer as die meeste uitset toestelle kan lewer. Tensy die versterker 'n soort beveiligingskring of toestel het, sal die uitset toestel oorverhit en sal waarskynlik permanente skade ly. En ja, dit kan selfs vuur aansteek.
Met 'n mate van impedansie wat in die uitset ingebou is, het die komponent natuurlik groter beskerming teen kort stroombane, omdat die uitsetimpedansie altyd in die stroombaan is. Sê jy het 'n koptelefoon versterker met 'n uitsetimpedansie van 30 ohm, 'n paar 32 ohm-koptelefoon, en jy sny die koptelefoon koord per ongeluk met 'n skêr. Jy gaan van 'n totale stelselimpedansie van 62 ohm tot 'n totale impedansie van miskien 30,01 ohm, wat nie so 'n groot probleem is nie. Sekerlik 'n baie minder ekstreme as om van 8 ohm af na 0,01 ohm te gaan.
Hoe Laag Moet Uitvoer Impedansie wees?
'N Baie algemene spelreël in klank is dat jy die uitsetimpedansie minstens 10 keer laer wil hê as die verwagte insetimpedansie wat dit sal voed. Op hierdie manier het die uitsetimpedansie nie 'n beduidende effek op die prestasie van die stelsel nie. As die uitsetimpedansie veel meer is as 10 keer die insetimpedansie wat dit sal voed, kan jy 'n paar verskillende probleme kry.
Met enige klank-elektronika kan 'n te hoë uitsetimpedansie filter-effekte skep wat slegte frekwensie-reaksie-anomalieë veroorsaak, en ook 'n verminderde kraguitset tot gevolg hê. Vir meer oor hierdie verskynsels, kyk na my eerste en tweede artikels oor hoe luidsprekerkabels die klankgehalte kan beïnvloed.
Met versterkers is daar 'n addisionele probleem. Wanneer die versterker die sprekerskegel vorentoe of agteruit beweeg, spring die spreker se ophanging die keël terug na sy middelpunt. Hierdie aksie genereer spanning wat dan by die versterker teruggegooi word. (Hierdie verskynsel staan bekend as "terug EMF" of omgekeerde elektromotoriese krag.) As die versterker se uitsetimpedansie laag genoeg is, sal dit effektief die EMF terugskakel en as 'n rem op die kegel optree soos dit terugspring. As die versterker se uitsetimpedansie te hoog is, sal dit nie die kegel kan stop nie, en die kegel sal voort en weer voortbeweeg totdat die wrywingstop is. Dit skep 'n lui-effek en maak aantekeninge aan die slaap nadat hulle veronderstel was om te stop.
U kan dit sien in die demperfaktorgraderings van versterkers. Dampfaktor is die verwagte gemiddelde insetimpedansie (8 ohm) gedeel deur die uitsetimpedansie van die versterker. Hoe hoër die getal, hoe beter die dempingsfaktor.
Versterker Uitvoer Impedansie
Aangesien ons oor amps praat, kom ons begin met die voorbeeld, wat in die tekening hierbo getoon word. Sprekerimpedansies word tipies van 6 tot 10 ohm gemeet, maar dit is algemeen dat sprekers by sekere frekwensies tot 3 ohm impedansie val, en selfs 2 ohm in sommige uiterste gevalle. As u twee luidsprekers parallel hardloop, soos aangepaste installeerders dikwels doen wanneer u multiroom klank stelsels skep , sny dit die impedansie in die helfte, wat beteken dat 'n luidspreker wat tot 2 ohm daal, sê 100 Hz, daal nou tot 1 ohm by daardie frekwensie wanneer dit gepaar met 'n ander spreker van dieselfde tipe. Dit is natuurlik 'n uiterste geval, maar versterkers ontwerpers moet sulke uiterste gevalle aanspreek, of hulle kan 'n groot hoop amps in die gesig staar.
As ons 'n minimum sprekerimpedansie van 1 ohm aantref, beteken dit dat die versterker 'n uitsetimpedansie van nie meer as 0,1 ohm moet hê nie. Dit is duidelik dat daar geen ruimte is om genoeg weerstand teen die uitset van hierdie versterker te gee om die uitset toestelle enige werklike beskerming te gee nie.
Dus, die versterker sal 'n soort beveiligingskring in diens moet neem. Dit kan iets wees wat die amp se huidige uitset volg en die uitset verbreek as die huidige trekking te hoog is. Of dit kan so eenvoudig wees as 'n siklus of stroombreker op die inkomende kragkrag of die spoor van die kragbron. Dit verbreek die kragtoevoer wanneer die huidige trekking meer is as die versterker kan hanteer.
Terloops, byna alle buis versterkers gebruik uitset transformators, en omdat die uitvoer transformators is net spoele van draad toegedraai om 'n metaal raam, hulle het aansienlike impedansie van hul eie, soms soveel as 0,5 ohm of selfs meer. Om die klank van 'n buis versterker in sy Sunfire-soliede (transistor) versterkers te simuleer, het die bekende ontwerper Bob Carver 'n "huidige modus" skakelaar bygevoeg wat 'n 1 ohm weerstand in serie met die uitset toestelle geplaas het. Dit het natuurlik die 1 tot 10 minimumverhouding van uitsetimpedansie teen die verwagte insetimpedansie wat ons hierbo bespreek het, geskend. Dit het dus 'n wesenlike effek gehad op die frekwensieweergawe van die verbind luidspreker, maar dit is wat jy kry met baie buis ampere en Dis presies wat Carver wou simuleer.
02 van 03
Preamp / Source Device Output Impedance
Met 'n voorlamp of bron toestel (CD-speler, kabeldoos, ens.), Soos in die tekening hierbo getoon, is dit 'n ander situasie. In hierdie geval gee jy nie om krag of stroom nie. Al wat jy nodig het om die klank sein oor te dra, is die spanning. Dus, die stroomafwaartse toestel - 'n kragversterker, in die geval van 'n voorlamp of 'n voorlamp, in die geval van 'n bron toestel, kan 'n hoë inset impedansie hê. Enige stroom wat deur die lyn kom, is byna heeltemal geblokkeer deur die hoë insetimpedansie, maar die spanning kom net goed.
Vir die meeste kragversterkers en voorversterkers is 'n insetimpedansie van 10 tot 100 kilohms algemeen. Ingenieurs kan hoër gaan, maar hulle kan dalk meer geraas kry. Terloops, kitaar versterkers het gewoonlik inset impedansies van 250 kilohms tot 1 megohm, omdat elektriese kitaar bakkies gewoonlik uitset impedansies wissel van 3 tot 10 kilohms.
Kort stroombane kan algemeen wees met lynvlakbane, want dit is so maklik om per ongeluk die twee naakte geleiers van 'n RCA-stek te vryf teen 'n stukkie metaal wat hulle uitstoot. Uitsetimpedansies van 100 ohm of meer is dus algemeen in voorversterkers en brontoestelle. Ek het 'n paar eksotiese, hoë-end komponente met lynvlak-uitsetimpedansies tot 2 ohm gesien, maar dit sal ook baie swaar uitvoertransistors hê, of 'n beskermingskring om skade aan kortbroek te voorkom. In sommige gevalle kan hulle 'n koppelingskondensator by die uitset hê om DC-spanning te blokkeer en uitset-uitbranding te voorkom.
Phono voorversterkers is heeltemal 'n ander onderwerp. Terwyl hulle tipies uitsetimpedansies is wat soortgelyk is aan dié van 'n CD-speler, is hul insetimpedans baie anders as dié van 'n voorblad van die lynstadium. Dit is te veel om hier in te gaan. Miskien sal ek in die vak in 'n ander artikel grawe.
03 van 03
Koptelefoon Amp Uitvoer Impedansie
Die oplewing in die gewildheid van koptelefoon het die vreemde, nie-standaard stelselimpedansie-reëling van tipiese koptelefoon amps na die kollig gebring. In teenstelling met konvensionele versterkers kom koptelefoon amps in 'n wye verskeidenheid uitsetimpedansies. Eintlik goedkoop koptelefoon amps, soos dié wat in die meeste skootrekenaars ingebou is, kan 'n uitsetimpedansie hê tot 75 of selfs 100 ohm, selfs al is die koptelefoonimpedansie gewoonlik tussen 16 en 70 ohm.
Dit is skaars dat 'n verbruiker die luidsprekers kan verbreek en weer aansluit wanneer 'n versterker loop, en ook skaars dat luidsprekerkabels beskadig word as 'n versterker loop. Maar met koptelefoon gebeur hierdie dinge al die tyd. Mense koppel of koppel roetine koptelefoon wanneer 'n koptelefoon versterker loop. Koptelefoonkabels word dikwels beskadig - soms skep 'n kortsluiting - terwyl hulle in gebruik is. Natuurlik, die meeste koptelefoon amps is goedkoop toestelle, wat kan maak 'n ordentlike beskerming stroombaan koste-verbod. So neem die meeste vervaardigers die maklike uitweg: Hulle verhoog die uitsetimpedansie van die versterker deur 'n weerstand (of soms 'n kapasitor) by te voeg.
Soos u in my koptelefoonmetings kan sien (gaan na die tweede grafiek), kan hoë uitsetimpedansie 'n groot invloed hê op die frekwensieweergawe van 'n koptelefoon. Ek meet die frekwensieweergawe van 'n koptelefoon eers met 'n Musical Fidelity-koptelefoon versterker wat 'n impedansie van 5 ohm het, dan weer met 'n ekstra 70 ohm weerstand wat bygevoeg word om 'n totale uitsetimpedansie van 75 ohm te skep.
Die effek dat 'n hoë uitsetimpedansie sal hê, wissel van die impedansie van die gekoppelde koptelefoon, en veral met die verandering in die koptelefoon se impedansie by verskillende frekwensies. Hoofdtelefoons met groot impedans swings - soos meeste in-oor modelle met gebalanseerde-armature bestuurders doen - sal gewoonlik aansienlike veranderinge in frekwensie reaksie vertoon wanneer jy van 'n versterker met 'n lae uitset impedansie verander na een met hoë uitset impedansie. Dikwels sal 'n koptelefoon met 'n natuurlike klinkende tonale balans as dit met 'n lae impedansiebron gebruik word, 'n bassige, dowwe klankbalans hê wanneer dit met 'n hoëimpedansiebron gebruik word.
Gelukkig is 'n lae uitsetimpedansie beskikbaar in baie hoëfoon-koptelefoon amps (veral soliede modelmodelle), en selfs sommige van die klein koptelefoon-ampskyfies wat in toestelle soos iPhones ingebou is. Daar is gewoonlik geen manier om seker te weet of 'n koptelefoon uitgespreek is vir gebruik met hoë of lae uitsetimpedansies nie, maar ek verkies om met lae uitsetimpedansie te hou vir die redes wat vroeër in hierdie artikel aangehaal is.
Ek sal verkies om nie koptelefoon met groot impedans swings te gebruik nie, wat veroorsaak dat frekwensie reaksie verander wanneer dit gebruik word met koptelefoon amps wat 'n hoë uitset impedansie (soos die een in die skootrekenaar wat ek tik dit op). Ongelukkig verkies ek gewoonlik die geluid van 'n goeie gebalanseerde armatuur in-oor koptelefoon aan een wat dinamiese bestuurders gebruik. As ek hierdie koptelefoon met my skootrekenaar gebruik, verbind ek gewoonlik 'n eksterne versterker of USB-koptelefoon amp / DAC.
Ek weet dit is 'n langdurige verduideliking, maar uitsetimpedansie is 'n ingewikkelde onderwerp. Dankie dat jy saam met my is, en as jy enige vrae het of as ek iets uitgelaat het, stuur vir my 'n e-pos en laat my weet.