Как посчитать омы в динамиках

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:

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

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

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.

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

Источник

Что такое импеданс колонок и как подобрать усилитель по этому параметру

Содержание

Содержание

Про импеданс обычно узнают при выборе усилителя для набора комнатной акустики или автомобильных колонок. Чем важен этот параметр, что от него зависит? Что лучше — высокий или низкий импеданс, отражается ли это на звуке, и что произойдет, если колонки с низким импедансом подключить к усилителю, рассчитанному на высокий? Обо всем этом ниже.

Что такое импеданс

Строго говоря, импеданс представляет собой полное электрическое сопротивление акустической системы. Она обычно состоит из динамиков и кроссоверов, у которых за счет электромагнитной катушки и небольшого набора радиодеталей есть определенное сопротивление постоянному току. Однако звук в проводах представляет собой ток переменный, соответственно, при разной частоте сигнала сопротивление будет разным. Чтобы избежать путаницы, импеданс акустики обычно измеряется на частоте 1000 Гц. Таким образом, термины «сопротивление» и «импеданс» тождественны.

В общем и целом, импеданс говорит о том, насколько сложно будет усилителю нагрузить динамик и какую нагрузку он предоставляет усилителю. При этом действует правило:

Чем меньше импеданс динамика/колонки, тем сложнее усилителю будет ее нагрузить.

То есть, динамик с сопротивлением 4 Ом усилителю будет сложнее раскачать, чем динамик с импедансом 8 Ом. Это следует из закона Ома: напряжение, деленное на сопротивление, дает силу тока. Т. е. сила тока обратно пропорциональна сопротивлению в цепи. Если последнее снижается, то либо току, либо напряжению нужно увеличиваться, чтобы сохранить тот же уровень громкости.

Импеданс можно измерить и в домашних условиях: понадобится аудиокарта, усилитель, динамик и соответствующий софт. В результате получится график, который, к удивлению экспериментатора, может быть далек от паспортных данных.

Обычно импеданс имеет большой горб в области баса из-за резонансов и плавно растет на высоких — из-за реактивного сопротивления магнитной катушки динамика. На пиках сопротивление может подскакивать намного выше заявленных характеристик, что нужно учитывать при конструировании концертных залов и студий. Однако это не является большой проблемой для домашней акустики, если не эксплуатировать ее на пределе возможностей.

Почему импеданс важен?

Согласованность усилителя и колонок по импедансу обеспечит безопасную и долговечную работу обоих приборов, избавит от проблем и искажений звука. В свою очередь, если подключить колонки с импедансом в пару Ом к усилителю, рассчитанному минимум на 8 Ом, и включить громкую музыку, тогда динамикам можно сказать до свидания.

Помимо этого, мощность усилителя на выходе напрямую зависит от импеданса акустики: чем выше импеданс, тем меньше мощность. Например, усилитель, выдающий по 50 Вт на канал с колонками на 4 Ом, обеспечит лишь по 25 Вт на колонку с импедансом 8 Ом. Грубо говоря, в первом случае будет громче. Часто в спецификациях усилителя указывается, какова будет его мощность в сочетании с акустикой, исходя из базовых значений импеданса.

Что лучше — высокий или низкий импеданс?

Ценители качественного звука обычно предпочитают колонки с более высоким импедансом. Эта традиция отчасти идет от наушников: там студийные и аудиофильские модели имеют импеданс в 300 и более Ом. Считается, что высокоомная нагрузка более благоприятна для усилителя, так он выдает меньше искажений.

В автозвуке и бытовой акустике, где мощность важнее нюансов звучания, чаще выбирают акустику с более низким импедансом. Но здесь стоит помнить, что чем ниже импеданс, тем большую роль в общем сопротивлении играют провода. Отчасти поэтому аудиофилы уделяют им так много внимания и предпочитают высокое сопротивление динамиков.

Тем не менее, в конечном счете, куда важнее оказывается качество изготовления прибора, а не его импеданс, а также правильное согласование усилителя и громкоговорителей.

Как подобрать усилитель по импедансу?

На самом деле с импедансом все просто. В большинстве случаев сопротивление и колонок, и усилителей находится в диапазоне 4-8 Ом, так что долго ломать голову с выбором не придется. Стандарты динамиков для автозвука — 2, 3 и 4 Ом. При выборе усилителя нужно, чтобы колонки подпадали под этот диапазон. При этом:

Нестандартные значения импеданса бывают, в основном, в экзотических аудиофильских системах. Бывают и многоканальные усилители, в которых сопротивление на канал можно переключать самостоятельно в определенном диапазоне. Яркий пример — гитарные усилители, которые имеют отдельные выходы для динамиков с разным сопротивлением.

Как подогнать импеданс под усилитель?

Есть простой хинт, позволяющий точно согласовать почти любые колонки с любым усилителем. Если импеданс колонок слишком высок, нужно подключить их к усилку параллельно, а если слишком низкий — последовательно:

Также можно использовать комбинации последовательного и параллельного подключения, если динамиков много. Есть и специальные приборы, которые упрощают коммутацию и предлагают гибкость в выборе нужного импеданса.

Некоторые также используют обычный резистор, чтобы подогнать импеданс под нужное значение. К примеру, если импеданс колонок всего 2 Ом, а усилитель рассчитан на 4-16 Ом, тогда резистор на пару Ом может решить дело для тех, кто знаком с радиотехникой и понимает, какой провод куда идет. В фирменных приборах с выбором импеданса внутри находится как раз пара резисторов, прикрепленных к радиаторам, чтобы не перегревались при нагрузке.

Мостовое подключение

Мост позволяет подключить мощные колонки или, чаще всего, сабвуфер к усилителю, поддерживающему соответствующую функцию (об этом должно быть написано в мануале). Суть его очень проста: к динамику подключается плюс от одного канала и минус от другого канала усилителя. Таким образом левый и правый каналы объединяются в один моноканал, мощность которого в 4 раза выше каждого по отдельности.

На что еще смотреть при выборе усилителя?

Помимо импеданса, нужно учесть мощность и чувствительность.

Мощность — это квадрат напряжения, поделенный на сопротивление, измеряется в ваттах. Обычно в спецификациях указывают номинальную и пиковую мощность, в этом случае нужно смотреть на номинальную: она показывает, грубо говоря, насколько громким будет усилитель при обычном режиме работы. К примеру, 200 Вт при 4 Ом. При согласовании мощности нужно быть внимательным:

Грубо говоря, если акустика имеет номинальную мощность 50 Вт, то номинальная мощность усилителя должна примерно ей соответствовать. Некий разброс при этом допустим и не критичен, если нет задачи слушать музыку подолгу на максимальной громкости.

Параметр чувствительности относится только к колонкам и определяет, как громко будет звучать колонка на расстоянии в 1 м, если подать на нее 1 Вт. Чувствительность измеряется в децибелах. Чем ниже чувствительность колонок/динамиков, тем тише они звучат, тем более мощный усилитель им нужен. Высокая чувствительность снижает требования к усилителю.

Заключение

Активная акустика со встроенным усилителем лидирует в сегменте бытовых колонок. Она избавляет от необходимости подбирать одно к другому и полностью исключает риск роковой ошибки. Поэтому об импедансе чаще всего задумываются любители автозвука, которым приходится выбирать динамики и усилитель по отдельности, либо аудиофилы, которые строят свою кастомную систему. В обоих случаях достаточно посмотреть, сколько мощности выдаст усилитель на импедансе выбранных колонок, и проверить по их номинальной мощности, не надорвутся ли динамики от такой нагрузки.

Источник

Параллельное и последовательное соединение динамиков

Подключение динамиков влияет на качество звука. Если подключить динамики с меньшим сопротивлением, чем допустимо, усилитель сломается или выйдут из строя динамики. Хрипение музыки как раз говорит об этом. С больши́м — не добьёмся желаемой громкости. Так что к подбору их сопротивлений и выбору схемы включения стоит отнестись внимательней.

Теория. Типы соединений

В электрике есть два типа соединений — последовательное и параллельное. При последовательном соединении сопротивление суммируется, при параллельном становится ниже, чем самое малое из соединённых. Это то, что стоит помнить и что пригодится для того, чтобы правильно подключить динамики.

Основные формулы для параллельного и последовательного подключения

Есть ещё смешанное соединение. Это когда последовательные цепочки и параллельное подключение «намешаны». В таком случае применяют формулы расчёта, постепенно приходя к одной из «чистых» схем — параллельному или последовательному.

Смешанное соединение и его преобразование в «простое»

На рисунке показано последовательное преобразование сложного смешанного соединения в простое.

Как соединять

Если вы ожидаете, что вам скажут подключайте только параллельно или только последовательно — зря. Схема подключения подбирается индивидуально. Учитывать надо два основных момента:

Реализация параллельного подключения

Если у вас есть усилитель определённой мощности и есть подходящие под него колонки это хорошо. Но бывает так, что под усилитель нужно подобрать нагрузку из нескольких имеющихся динамиков разной мощности. Вот здесь и нужно понимать, как соединить динамики последовательно, параллельно или смешанно, чтобы не превысить параметры.

Как же подключать динамики — последовательно или параллельно? Итак, и так. Зависит от того, какие у вас есть динамики. Вернее, с какой мощностью и сопротивлением. А ещё важна выходная мощность канала и то, сколько динамиков вы хотите «повесить» на каждый канал.

Определяем мощность и сопротивление динамиков

Здесь достаточно просто, но всё-таки приведём несколько примеров. Эти обозначения обычно наносятся на задней части корпуса или корзине. На фото видны параметры динамиков.

Обозначение мощности и сопротивления на динамике

Обычно указывается долговременная мощность, то есть величина, при которой динамическая головка способна работать долгое время. При этом на головке ALPHARD указана MAX POWER — максимальная мощность. Это пиковая мощность, её динамик способен выдержать, к примеру, секунду.

На старых отечественных динамиках обозначения несколько другие. Например, на рисунке ниже 2ГДШ-3.

Обозначения на советских динамиках

Первая цифра обозначает мощность изделия. Далее, головка динамическая широкополосная и её сопротивление 8 Ом. Так, с некоторыми параметрами разобрались, идём дальше.

Правильное подключение динамиков

Особенность соединения динамиков в том, что они имеют плюсовой и минусовой входы. Вот их необходимо каким-то образом подключить к входам усилителя, а также соединить как-то между собой.

Правильное параллельное и последовательное соединение динамиков

Последовательное соединение динамиков

Последовательное соединение — это когда они включены один за другим по типу вагонов. Если посмотрите на схему, то подключение проводов идет так. Минус с выхода усилителя подаем на минус колонки А, плюс — на плюс громкоговорителя В. А их свободные входы (плюс у А и минус у В) соединяем между собой.

Последовательное подключение динамиков: сопротивление суммируется, выходная мощность падает

Обратите внимание, что сопротивление цепочки динамиков растет. Оно суммируется из всех составляющих. В примере соединены последовательно два динамика по 2 Ома. Суммарное сопротивление уже 4 Ома. Такое соединение хорошо в том случае, если усилитель не может работать с низкоомной нагрузкой. Низкоомная — это 2 Ома и ниже. В таком случае либо подключают колонки с более высоким сопротивлением, либо последовательно соединяют низкоомные.

Как подключить последовательно три и больше колонок

Как подключить последовательно три колонки на один канал? Да все также — одну за одной. Минус, подаем на минус первой (А); плюс — на плюс третей С (или последней). Свободный плюс с элемента А заводим на минус элемента В. Потом плюс В подаем на минус С. Вот и получили цепочку из трех динамиков, подключенных к одному каналу.

Как подключить 3 динамика на 1 канал последовательно

Если надо на один канал подключить последовательно четыре фрагмента и больше, их просто вставляем в середину. Не забывайте, что сопротивление цепи суммируется. С каждым новых элементом в цепочке оно становится больше.

Мощность при последовательном соединении

Так как сопротивление растёт, выходная мощность будет падать. Сколько ватт получит каждый из динамиков при последовательном подключении? А можно посчитать. Есть формула — она на рисунке.

Подводимая мощность — это мощность, которую выдаст усилитель в канал, то есть то, что мы пытаемся рассчитать. Измеренная мощность — это та, которая указана в характеристиках (то, что идет в канал по паспортным данным). И Zr — сопротивление, при котором мощность измерялась. Обычно она пишется в характеристиках как минимальная нагрузка на канал. А суммарное сопротивление — это сопротивление колонок, которые вы планируете «повесить» на этот канал.

Формула вычисления реальной мощности, подаваемой на канал усилителя

Давайте применим формулу на примере. Пусть у нас есть 2-х канальный усилитель, который в каждый канал выдает по 100 Вт (2*100 Вт). Работать с низкоомной нагрузкой (2 Ома и ниже) он не может. Потому решено на каждый канал последовательно подключить по две колонки сопротивлением 2 Ома. Подставляем данные в формулу: 100 Вт * (4 Ом / 8 Ом) = 100 Вт * 0,5 = 50 Вт. Это то, что пойдет в каждый канал.

Подбирать мощность динамиков надо так, чтобы она была на 10—20% выше мощности, которая будет на нее приходить. В таком случае любой громкоговоритель будет работать долго. А если взять мощность «впритык», то даже самый качественный динамик очень скоро захрипит и его надо будет менять.

Так как на канале будет по два громкоговорителя с одинаковыми параметрами, то канальная мощность разделится пополам. Вот и получаем, что на каждый динамик будет приходить 25 Вт. Если добавить желаемый запас мощности, то придется искать динамики мощностью не менее 30—35 Вт.

Параллельное подключение динамиков

На рисунке слева изображено параллельное подключение двух динамиков. Плюс с усилителя подаем на плюсовой вход динамика А, минус — на минус колонки B. Далее, плюсовой выход колонки B заводим на плюс А, минус А — на минус B. Со схемой, вроде, понятно.

Что же с сопротивлением? Каким будет результирующее сопротивление двух подключенных параллельно динамиков? Если параллельное подключили две одинаковых колонки, то суммарное сопротивление такой связки будет в два раза меньше. То есть, фактическое сопротивление колонки делим на два.

Как подключить два динамика на один канал параллельно

На рисунке обозначено сопротивление обеих рупоров в 2 Ома. Общее при параллельном соединении будет 1 Ом. То есть получается что при параллельном подключении динамиков выходная мощность сигнала получается выше, чем при подключении одного. Использование такой низкоомной нагрузки возможно при подключению к сабвуферу.

Параллельное подключение трех и более динамиков на канал

Принцип подключения трех и более динамиков параллельно на один канал такой же. Плюс с выхода усилителя подаем на все подключаемые динамики. Минус — на все минусы.

Подключение трех и более динамиков на один канал параллельно

В результате получается, что сигнал на каждый из элементов схемы приходит одинаковый. А ток разделяется на «ручейки», то есть становится меньше. И ток, который протекает чрез динамик, зависит от сопротивления этого элемента.

Мощность при параллельном соединении

Для расчета мощности, которая пойдет от усилителя на канал при параллельном соединении та же. Po = Pr * Zr/Zt. Вот только частное Zr/Zt будет больше. Ведь, как уже было сказано раньше, суммарное сопротивление при параллельном соединении динамиков уменьшается. Как в примере выше — при подключении двух динамиков по 4 Ома в параллель, результирующее сопротивление будет 2 Ома. Если подставить в формулу данные из рассмотренного ранее примера (для последовательного соединения), то получим, что при мощности усилителя 100 Вт, в канал будет уходить 100 Вт * 4 Ома/2 Ома канал уйдет = 100 Вт * 2 = 200 Вт. То есть, на канал уйдет 200 Вт. Но при этом усилитель должен работать с низкоомной нагрузкой.

Это свойство можно использовать, если у вас усилитель маломощный, а хочется громкого звука. Но нужны колонки, которые могут работать с большими мощностями. Это, вообще-то не проблема. Есть варианты рассчитанные на сотни ватт. Вот только стоят они соответственно.

А еще важна способность усилителя работать с низкими нагрузками. Так что тут обращайте внимание на такой параметр, как минимальная нагрузка. И, снова-таки, лучше чтобы нагрузка была немного выше минимума. Работа на пределе характеристик — всегда ускоренный выход из строя.

Есть варианты рассчитанные на сотни ватт. Обращайте внимание на такой параметр, как минимальная нагрузка. И, снова-таки, лучше чтобы нагрузка была немного выше минимума. Работа на пределе характеристик — всегда ускоренный выход из строя.

Как уже говорили, стоит избегать работы на пределе. Это касается и динамиков, и усилителя. Сейчас можно подобрать оборудование, практически, под любые требования.

Источник