Mis on raskus?

Ajakirja Audio 11/2019 numbris esitleti ATC SCM7 viie raamaturiiulikõlari testis. Väga arvestatav kaubamärk, mis on tuntud muusikasõpradele ja veelgi enam professionaalidele, kuna paljud salvestusstuudiod on varustatud selle kõlaritega. Tasub lähemalt uurida – aga seekord me selle ajaloo ja ettepanekuga ei tegele, vaid SCM7 näitel käsitleme audiofiilide ees seisva üldisemat probleemi.

Akustiliste süsteemide üks olulisi parameetreid on tõhusus. See on energiatõhususe mõõt - aste, mil valjuhääldi (elektroakustiline muundur) muudab tarnitud elektri (võimendist) heliks.

Tõhusust väljendatakse logaritmilise detsibelli skaalal, kus 3 dB erinevus tähendab kahekordset (või vähem) taset, 6 dB erinevus tähendab neljakordset ja nii edasi. 3 dB mängib kaks korda valjemini.

Tasub lisada, et keskmiste kõlarite efektiivsus on paar protsenti - suurem osa energiast muundatakse soojuseks, nii et see pole mitte ainult kõlarite seisukohast "raiskav", vaid halvendab veelgi nende töötingimusi - valjuhääldi mähise temperatuuri tõustes suureneb selle takistus ja magnetsüsteemi temperatuuri tõus on ebasoodne, mis võib põhjustada mittelineaarseid moonutusi. Madal kasutegur aga ei võrdu madala kvaliteediga – on palju madala efektiivsusega ja väga hea heliga kõlareid.

Raskused keeruliste koormustega

Suurepäraseks näiteks on ATC konstruktsioonid, mille madala efektiivsuse taga on muundurites endas kasutatavad erilahendused ja mille eesmärk on ... paradoksaalselt vähendada moonutusi. See on umbes nn lühike mähis pikas vahesVõrreldes tüüpilise (kasutatakse valdavas enamuses elektrodünaamilistes muundurites) pika mähise süsteemiga lühikese vahega, iseloomustab seda madalam efektiivsus, kuid vähem moonutusi (tänu mähise tööle ühtlases magnetväljas, mis asub vahe).

Lisaks on ajamisüsteem ette valmistatud lineaarseks tööks suurte läbipainetega (selleks peab vahe olema palju pikem kui mähis) ja sellises olukorras ei taga isegi ATK kasutatavad väga suured magnetsüsteemid kõrget kasutegurit (enamik vahe, olenemata positsioonimähistest, ei ole see sellega täidetud).

Praegu huvitab meid aga rohkem miski muu. Väidame, et SCM7 on nii oma mõõtmete tõttu (kahesuunaline süsteem 15 cm keskkõlariga, korpuses mahuga alla 10 liitrit) kui ka sellel konkreetsel tehnikal väga madala efektiivsusega – vastavalt aasta mõõtmistele. helilaboris, vaid 79 dB (abstraheerime suuremat väärtust lubavatest tootja andmetest ja sellise lahknevuse põhjustest; võrdleme samadel tingimustel “Audios” mõõdetud struktuuride efektiivsust).

Nagu me juba teame, sunnib see SCM7 mängima määratud võimsusega. palju vaiksem kui enamik struktuure, isegi sama suur. Nii et selleks, et need kõlaksid võrdselt, tuleb need panna rohkem jõudu.

See olukord viib paljud audiofiilid lihtsustatud järeldusele, et SCM7 (ja ATC konstruktsioonid üldiselt) nõuab võimendit, mis pole nii võimas, kuivõrd mõne raskesti määratava parameetriga, mis on võimeline "juhtima", "tõmbama", "juhtima", "juhtima". ” nagu oleks „raske koormus”, st SCM7. „Raske koormuse“ juurdunud tähendus viitab aga hoopis teisele parameetrile (kui tõhusus) – nimelt impedants (kõneleja).

Mõlemad "keerulise koormuse" tähendused (seotud kasuteguri või impedantsiga) nõuavad selle raskuse ületamiseks erinevaid meetmeid, mistõttu nende segamine toob kaasa tõsiseid arusaamatusi mitte ainult teoreetilisel, vaid ka praktilisel põhjusel – just sobiva võimendi valikul.

Valjuhääldi (kõlar, kolonn, elektroakustiline muundur) on elektrienergia vastuvõtja, millel peab olema takistus (koormus), et see muutuks heliks või isegi soojuseks. Siis vabaneb sellele jõud (nagu me juba teame, kahjuks enamasti soojuse kujul) füüsikast tuntud põhivalemite järgi.

Tipptasemel transistorvõimendid soovitatud koormustakistuse määratud vahemikus käituvad ligikaudu nagu alalispingeallikad. See tähendab, et kui koormuse impedants väheneb fikseeritud pinge korral, liigub klemmide vahel rohkem voolu (pöördvõrdeline takistuse vähenemisega).

Ja kuna voolutugevus võimsuse valemis on ruutkeskne, siis isegi impedantsi vähenedes suureneb võimsus pöördvõrdeliselt, kui impedants väheneb. Enamik häid võimendiid käitub nii impedantsi puhul üle 4 oomi (nii et 4 oomi juures on võimsus peaaegu kaks korda suurem kui 8 oomi juures), mõned alates 2 oomist ja võimsaimad alates 1 oomist.

Kuid tüüpilisel võimendil, mille impedants on alla 4 oomi, võib olla "raskusi" - väljundpinge langeb, vool ei voola enam impedantsi vähenedes vastupidiselt ja võimsus kas suureneb veidi või isegi väheneb. See juhtub mitte ainult regulaatori teatud asendis, vaid ka võimendi maksimaalse (nominaalse) võimsuse uurimisel.

Valjuhääldi tegelik impedants ei ole konstantne takistus, vaid muutuv sageduskarakteristik (kuigi nimitakistus määratakse selle karakteristiku ja selle miinimumidega), mistõttu on keerukusastet keeruline täpselt kvantifitseerida - see sõltub vastastikmõjust võimendi.

Mõnele võimendile ei meeldi suured impedantsi faasinurgad (seotud impedantsi varieeruvusega), eriti kui need esinevad madala impedantsi mooduliga vahemikes. See on klassikalises (ja õiges) mõistes "raske koormus" ja sellise koormuse talumiseks tuleb otsida sobiv võimendi, mis on vastupidav madalale impedantsile.

Sellistel juhtudel nimetatakse seda mõnikord "voolu efektiivsuseks", kuna madala impedantsiga suure võimsuse saavutamiseks kulub tegelikult rohkem voolu (kui madala impedantsiga). Kuid siin on ka arusaamatus, et mõned "riistvaranõustajad" eraldavad voolu täielikult voolust, arvates, et võimendi võib olla väikese võimsusega, kui sellel on müütiline vool.

Küll aga piisab, kui mõõta võimsust madala impedantsi juures, et veenduda, et kõik on korras – jutt käib ju ikkagi kõlari poolt väljastatavast võimsusest, mitte kõlari enda kaudu voolavast voolust.

ATX SCM7-d on madala kasuteguriga (seega on nad sellest vaatenurgast "keerulised") ja nende nimitakistus on 8 oomi (ja sel olulisemal põhjusel on nad "kerged"). Kuid paljud audiofiilid ei tee neil juhtudel vahet ja järeldavad, et see on "raske" koormus - lihtsalt sellepärast, et SCM7 mängib vaikselt.

Samal ajal kõlavad need palju vaiksemalt (helitugevuse regulaatori teatud asendis) kui teised kõlarid, mitte ainult madala efektiivsuse, vaid ka kõrge impedantsi tõttu - enamik turul olevaid kõlareid on 4-oomised. Ja nagu me juba teame, siis 4-oomise koormuse korral voolab enamikust võimenditest rohkem voolu ja tekib rohkem võimsust.

Seetõttu on oluline eristada tõhusust ja hellus, samas on ka nende parameetrite segamine nii tootjate kui kasutajate tavaline viga. Tõhusust defineeritakse kui helirõhku 1 m kaugusel valjuhääldist, kui rakendatakse võimsust 1 W. Tundlikkus - pinge rakendamisel 2,83 V. Sõltumata sellest

koormuse takistus. Kust see "kummaline" tähendus pärineb? 2,83 V kuni 8 oomi on ainult 1 W; seetõttu on sellise impedantsi efektiivsuse ja tundlikkuse väärtused samad. Kuid enamik kaasaegseid kõlareid on 4-oomised (ja kuna tootjad kujutavad neid sageli ja ekslikult 8-oomilistena, on see teine ​​teema).

Pinge 2,83 V annab seejärel 2 W, mis on kaks korda suurem võimsusest, mis kajastub helirõhu suurenemises 3 dB võrra. 4-oomise valjuhääldi kasuteguri mõõtmiseks tuleb pinge langetada 2V-ni, aga… ükski tootja seda ei tee, sest tabelis toodud tulemus, ükskõik kuidas seda nimetatakse, on 3 dB madalam.

Just seetõttu, et SCM7, nagu ka teised 8-oomised kõlarid, on "kerge" impedantsi koormus, tundub paljudele kasutajatele - kes hindavad "raskust" lühidalt, st. teatud asendis vastuvõetud helitugevuse prisma kaudu. regulaator (ja sellega seotud pinge) on "keeruline" koormus.

Ja need võivad kõlada vaiksemalt kahel täiesti erineval põhjusel (või nende ühinemise tõttu) – valjuhääldi võib olla vähem tõhus, aga ka tarbida vähem energiat. Et aru saada, millise olukorraga tegu on, on vaja teada põhiparameetreid, mitte lihtsalt võrrelda kahe erineva sama võimendiga ühendatud sama juhtpositsiooniga kõlari helitugevust.

Mida võimendi näeb

SCM7 kasutaja kuuleb kõlarite vaikset mängu ja saab intuitiivselt aru, et võimendi peab olema "väsinud". Sel juhul "näeb" võimendi ainult impedantsi reaktsiooni - antud juhul kõrget ja seega "kerget" - ja ei väsi ega tekita probleeme sellega, et valjuhääldi on muutnud suurema osa võimsusest soojendamiseks. , mitte heli. See on "valjuhääldi ja meie vaheline asi"; võimendi ei "tea" meie muljetest midagi - olgu see vaikne või vali.

Kujutagem ette, et ühendame võimenditega väga võimsa 8-oomise takisti, mille võimsus on mitu vatti, mitukümmend, mitusada ... Kõigi jaoks on see probleemivaba koormus, igaüks annab nii palju vatti kui jaksab selline vastupanu, omades "pole aimugi, kuidas kogu see jõud soojuseks, mitte heliks on muudetud.

Takisti võimsuse ja võimendi poolt pakutava võimsuse erinevus pole viimase jaoks oluline, nagu ka asjaolu, et takisti võimsus on kaks, kümme või sada korda suurem. Ta võib võtta nii palju, aga ta ei pea.

Kas mõnel võimendil on probleeme selle takisti "juhtimisega"? Ja mida selle aktiveerimine tähendab? Kas pakute maksimaalset võimsust, mida see suudab tarbida? Mida tähendab valjuhääldi juhtimine? Kas see annab lihtsalt maksimaalse võimsuse või mõnda madalamat väärtust, millest kõrgemal hakkab kõlar hästi kõlama? Mis jõud see olla võiks?

Kui arvestada "lävega", millest kõrgemal kõlar kõlab juba lineaarselt (dünaamikas, mitte sageduskarakteristikus), siis tulevad mängu väga madalad väärtused, suurusjärgus 1 W, isegi ebaefektiivsete kõlarite puhul. . Tasub teada, et valjuhääldi enda tekitatud mittelineaarne moonutus suureneb (protsendina) võimsuse suurenedes madalatest väärtustest, nii et kõige “puhtam” heli tekib siis, kui mängime vaikselt.

Kui aga rääkida helitugevuse ja dünaamika saavutamisest, mis annavad meile õige annuse muusikalist emotsiooni, ei muutu küsimus mitte ainult subjektiivseks, sõltuvalt isiklikest eelistustest, vaid isegi teatud kuulaja jaoks on mitmetähenduslik.

See sõltub vähemalt kaugusest, mis seda kõlaritest eraldab – helirõhk ju langeb võrdeliselt kauguse ruuduga. Vajame erinevat võimsust kõlarite "juhtimiseks" 1 m kaugusel ja teist (kuusteist korda rohkem) 4 m kaugusele vastavalt meie maitsele.

küsimus on selles, milline võimendi seda "teeb"? Keeruline nõuanne... Kõik ootavad lihtsat nõuannet: osta see võimendi, aga ära osta seda, sest "ei õnnestu"...

SCM7 näitel võib selle kokku võtta järgmiselt: nad ei pea 100 vatti vastu võtma, et ilusti ja vaikselt mängida. Nad peavad panema nad kenasti ja valjult mängima. Üle 100 vatti nad aga vastu ei võta, sest neid piirab nende enda võimsus. Tootja annab võimendi soovitatava võimsusvahemiku (tõenäoliselt nimivõimsuse, mitte võimsuse, mida peaks "tavaliselt" tarnima) vahemikus 75-300 vatti.

Tundub aga, et 15cm keskkõlar, isegi nii kõrgetasemeline kui siin kasutatav, ei võta 300W vastu... Tänapäeval annavad tootjad sageli koostööd tegevate võimendite soovitatavatele võimsusvahemikele nii kõrged piirid, millel on ka erinevad põhjused - see eeldab suurt valjuhääldi võimsust, kuid ei kohusta lisaks sellele... see pole nimivõimsus, mida valjuhääldi peaks taluma.

Kas toiteallikas võib teiega kaasas olla?

Võib ka eeldada, et võimendil peaks olema võimsuse reserv (valjuhääldi nimivõimsuse suhtes), et mitte mingil juhul üle koormata (valjuhääldi kahjustamise ohuga). Sellel pole aga midagi pistmist kõnelejaga töötamise "raskustega".

Pole mõtet teha vahet valjuhäälditel, mis "nõuavad" võimendilt nii palju pearuumi ja neid, mis seda ei nõua. Kellelegi tundub, et kõlar tunnetab kuidagi võimendi võimsusreservi, kõlar annab selle reservi vastu ja võimendil on lihtsam töötada ... Või et "raske" koormus, mis on seotud isegi madala kõlari võimsusega , saab “meisterdada” suure jõuvaruga või lühikeste sarivõtetega...

Samuti on probleem nn summutusfaktoroleneb võimendi väljundtakistusest. Aga sellest pikemalt järgmises numbris.