Hvad er vanskeligheden?

I 11/2019-udgaven af ​​Audio blev ATC SCM7 vist i en test af fem bogreolhøjttalere. Et meget respektabelt mærke, kendt af musikelskere, og endnu mere for professionelle, da mange optagestudier er udstyret med dets højttalere. Det er værd at se nærmere på - men denne gang vil vi ikke beskæftige os med dets historie og tilbud, men ved at bruge SCM7 som eksempel, vil vi diskutere et mere generelt problem, som audiofile står over for.

En af de vigtige parametre ved akustiske systemer er effektivitet. Det er et mål for energieffektivitet - i hvilken grad en højttaler (elektro-akustisk transducer) omdanner den tilførte elektricitet (fra forstærkeren) til lyd.

Effektiviteten udtrykkes på en logaritmisk decibelskala, hvor en forskel på 3 dB betyder, at niveauet er dobbelt så højt (eller mindre), en forskel på 6 dB er fire gange højere osv. Enkelt sagt for den samme leverede elektriske effekt , vil en højttaler med en effektivitet på 3 dB spille dobbelt så højt.

Det er værd at tilføje, at effektiviteten af ​​gennemsnitlige højttalere er flere procent - det meste af energien omdannes til varme, således at dette ikke kun er "spild" fra højttalernes synspunkt, men forværrer deres arbejdsforhold yderligere - da højtalerspolens temperatur stiger, dens modstand stiger, og temperaturstigningen i det magnetiske system er ugunstig, hvilket kan føre til ikke-lineære forvrængninger. Lav effektivitet er dog ikke lig med lav kvalitet - der er mange højttalere med lav effektivitet og meget god lyd.

Vanskeligheder med komplekse belastninger

Et glimrende eksempel er ATC-design, hvis lave effektivitet er forankret i specielle løsninger, der anvendes i selve konverterne, og som tjener ... paradoksalt nok - til at reducere forvrængning. Det handler om såkaldt kort spole i langt mellemrumSammenlignet med standardsystemet (bruges i langt de fleste elektrodynamiske omformere) for en lang spole i et kort mellemrum, er det kendetegnet ved lavere effektivitet, men mindre forvrængning (på grund af driften af ​​spolen i et ensartet magnetfelt placeret i hul).

Derudover er drivsystemet forberedt til lineær drift med store afbøjninger (for dette skal mellemrummet være meget længere end spolen), og i denne situation giver selv de meget store magnetiske systemer, der anvendes af ATK, ikke høj effektivitet (de fleste mellemrum, uanset positionsspoler, er det ikke fyldt med det).

Men i øjeblikket er vi mere interesserede i noget andet. Vi oplyser, at SCM7, både på grund af sine dimensioner (et to-vejs system med en 15 cm midwoofer, i en kuffert med en volumen på mindre end 10 liter), og netop denne teknik, har en meget lav effektivitet - ifølge målinger i lydlaboratoriet, kun 79 dB (vi abstraherer fra data fra producenten, der lover en højere værdi, og fra årsagerne til en sådan uoverensstemmelse; vi sammenligner effektiviteten af ​​strukturer målt i "Audio" under de samme forhold).

Som vi allerede ved, vil dette tvinge SCM7 til at spille med den specificerede effekt. meget mere stille end de fleste strukturer, selv af samme størrelse. Så for at de skal lyde lige højt, skal de placeres mere kraft.

Denne situation fører mange audiofile til den forsimplede konklusion, at SCM7 (og ATC-design generelt) kræver en forstærker, der ikke er så meget kraftig som med nogle svære at bestemme parametre, der er i stand til at "drive", "trække", styre, "drive" ” som ville være ”tung belastning”, dvs. SCM7. Men den mere indgroede betydning af "tung belastning" refererer til en helt anden parameter (end effektivitet) - nemlig impedans (dynamisk).

Begge betydninger af "kompleks belastning" (vedrørende effektivitet eller impedans) kræver forskellige foranstaltninger for at overvinde denne vanskelighed, så blanding af dem fører til alvorlige misforståelser ikke kun af teoretiske, men også af praktiske grunde - nemlig når man vælger en passende forstærker.

En højttaler (højttaler, søjle, elektroakustisk transducer) er en modtager af elektrisk energi, som for at blive omdannet til lyd eller endda varme skal have en impedans (belastning). Så vil der blive frigivet strøm på den (som vi allerede ved, desværre mest i form af varme) ifølge de grundlæggende formler kendt fra fysikken.

Avancerede transistorforstærkere i det specificerede område af anbefalet belastningsimpedans opfører sig omtrent som konstantspændingskilder. Dette betyder, at efterhånden som belastningsimpedansen falder, ved en fast spænding, flyder mere strøm over terminalerne (omvendt proportional med faldet i impedans).

Og da strømmen i effektformlen er kvadratisk, selv når impedansen falder, stiger effekten omvendt, når impedansen falder. De fleste gode forstærkere opfører sig sådan ved impedanser over 4 ohm (så ved 4 ohm er effekten næsten dobbelt så høj som ved 8 ohm), nogle fra 2 ohm, og de kraftigste fra 1 ohm.

Men en typisk forstærker med en impedans under 4 ohm kan have "vanskeligheder" - udgangsspændingen vil falde, strømmen vil ikke længere flyde omvendt, når impedansen falder, og effekten vil enten stige lidt eller endda falde. Dette vil ske ikke kun ved en bestemt position af regulatoren, men også når man undersøger forstærkerens maksimale (nominelle) effekt.

Den faktiske højttalerimpedans er ikke en konstant modstand, men en variabel frekvensgang (selvom den nominelle impedans bestemmes af denne karakteristik og dens minima), så det er vanskeligt nøjagtigt at kvantificere graden af ​​kompleksitet - det afhænger af interaktionen med en given forstærker.

Nogle forstærkere kan ikke lide store impedansfasevinkler (på grund af impedansvariabilitet), især når de stødes på i lavimpedansområder. Der er tale om en "heavy load" i klassisk (og korrekt) forstand, og for at klare sådan en belastning skal man lede efter en passende forstærker, der kan modstå lave impedanser.

I sådanne tilfælde omtales det nogle gange som "strømeffektivitet", fordi det faktisk kræver mere strøm (end lav impedans) for at opnå høj effekt ved lav impedans. Der er dog også her en misforståelse om, at nogle "hardwarerådgivere" fuldstændig adskiller strøm fra strøm, idet de mener, at en forstærker kan være laveffekt, så længe den har en mytisk strøm.

Det er dog nok at måle effekten ved lav impedans for at sikre, at alt er i orden – vi taler trods alt om den effekt, som højttaleren udsender, ikke strømmen, der løber gennem selve højttaleren.

ATX SCM7'er har lav effektivitet (fra dette synspunkt er de derfor "komplekse") og har en nominel impedans på 8 ohm (og af denne vigtigere grund er de "lette"). Mange audiofiler vil dog ikke skelne mellem disse tilfælde og vil konkludere, at dette er en "tung" belastning - simpelthen fordi SCM7 vil spille stille.

Samtidig vil de lyde meget mere støjsvage (ved en bestemt position af volumenkontrollen) end andre højttalere, ikke kun på grund af lav effektivitet, men også høj impedans – de fleste højttalere på markedet er 4-ohm. Og som vi allerede ved, vil der med en belastning på 4 ohm flyde mere strøm fra de fleste forstærkere, og der vil blive genereret mere strøm.

Derfor er det vigtigt at skelne mellem effektivitet og ømhed, Men at blande disse parametre er også en almindelig fejl hos både producenter og brugere. Virkningsgrad er defineret som lydtrykket i en afstand af 1 m fra højttaleren, når der påføres en effekt på 1 W. Følsomhed - ved påføring af en spænding på 2,83 V. Uanset

belastningsimpedans. Hvor kommer denne "mærkelige" betydning fra? 2,83 V til 8 ohm er kun 1 W; derfor, for en sådan impedans, er effektivitets- og følsomhedsværdierne de samme. Men de fleste moderne højttalere er 4 ohm (og da producenter ofte og fejlagtigt fremstiller dem som 8 ohm, er det en anden sag).

En spænding på 2,83V bevirker så, at der leveres 2W, hvilket er det dobbelte af effekten, hvilket afspejles i en stigning i lydtrykket på 3dB. For at måle effektiviteten af ​​en 4-ohm højtaler skal spændingen reduceres til 2 V, men ... ingen producent gør dette, fordi resultatet givet i tabellen, uanset hvad det hedder, vil være 3 dB lavere.

Netop fordi SCM7 ligesom andre 8 ohm højttalere er en "let" impedansbelastning, forekommer det for mange brugere - der bedømmer "besvær" i en nøddeskal, dvs. gennem prisme af volumenet modtaget i en bestemt position. regulator (og spændingen forbundet med den) er en "kompleks" belastning.

Og de kan lyde mere støjsvage af to helt forskellige årsager (eller på grund af deres sammensmeltning) - højttaleren kan have lavere effektivitet, men bruger også mindre energi. For at forstå den situation, vi har at gøre med, er det nødvendigt at kende de grundlæggende parametre, og ikke blot sammenligne lydstyrken opnået fra to forskellige højttalere forbundet til den samme forstærker med samme kontrolposition.

Hvad ser forstærkeren?

Brugeren af ​​SCM7 hører højttalerne spille blødt og forstår intuitivt, at forstærkeren skal være "træt". I dette tilfælde "ser" forstærkeren kun impedansresponsen - i dette tilfælde høj, og derfor "let" - og bliver ikke træt, og har ikke problemer med, at højttaleren har ændret det meste af effekten til varme , ikke lyd. Dette er en sag "mellem højttaleren og os"; forstærkeren "ved" ikke noget om vores indtryk - om den er stille eller høj.

Lad os forestille os, at vi forbinder en meget kraftig 8-ohm modstand til forstærkere med en effekt på flere watt, flere tiere, flere hundrede... For alle er dette en problemfri belastning, alle vil give så mange watt de har råd til sådan modstand, uden at have "nogen idé om, hvordan al denne kraft blev til varme i stedet for lyd.

Forskellen mellem den effekt, som en modstand kan acceptere, og den effekt, som en forstærker kan levere, har ingen betydning for sidstnævnte, og det er heller ikke det faktum, at modstandens effekt er to, ti eller hundrede gange større. Han kan tage så meget, men det behøver han ikke.

Vil nogen af ​​disse forstærkere have problemer med at "drive" denne modstand? Og hvad betyder dens aktivering? Giver du den maksimale strøm, den kan forbruge? Hvad vil det sige at styre en højttaler? Udsender den simpelthen maksimal effekt eller en lavere værdi, over hvilken højttaleren begynder at lyde godt? Hvilken slags magt kan det være?

Hvis vi tager højde for "tærsklen", over hvilken højttaleren allerede lyder lineært (med hensyn til dynamik, ikke frekvensrespons), så kommer meget lave værdier i spil, i størrelsesordenen 1 W, selv for lav effektivitet højttalere. . Det er værd at vide, at den ikke-lineære forvrængning, som selve højttaleren introducerer, stiger (i procent) med stigende effekt fra lave værdier, så den mest "rene" lyd fremkommer, når vi spiller stille.

Men når det kommer til at opnå volumen og dynamikken, der giver os den rette dosis af musikalske følelser, bliver spørgsmålet ikke kun subjektivt, afhængigt af personlige præferencer, men selv for en allerede beslutsom lytter, tvetydigt.

Dette afhænger i hvert fald af afstanden, der adskiller den fra højttalerne - trods alt falder lydtrykket i forhold til kvadratet af afstanden. Vi skal bruge en anden kraft til at "drive" højttalerne i en afstand på 1 m, og en anden (seksten gange mere) i en afstand på 4 m, efter vores smag.

spørgsmålet er, hvilken forstærker vil "gøre det"? Komplicerede råd... Alle venter på et simpelt råd: køb denne forstærker, men lad være med at købe denne, for "det vil ikke lykkes"...

Ved at bruge SCM7 som eksempel kan det opsummeres på denne måde: de behøver ikke at modtage 100 W for at spille smukt og stille. De skal få dem til at spille pænt og højt. De vil dog ikke acceptere mere end 100 W, fordi de er begrænset af deres egen effekt. Producenten angiver en række anbefalet forstærkereffekt (sandsynligvis den nominelle effekt, og ikke den effekt, der skal leveres "standard") i området 75-300 W.

Det ser dog ud til, at en 15 cm midwoofer, selv så avanceret som den, der bruges her, ikke vil acceptere 300W... I dag giver producenterne ofte så høje grænser for de anbefalede effektområder for samvirkende forstærkere, hvilket også har forskellige årsager - den antager en stor højttalereffekt, men forpligter ikke udover dette... det er ikke den nominelle effekt, som højttaleren skal klare.

Må reserven af ​​styrke være med dig?

Det kan også antages, at forstærkeren skal have kraftreserve (i forhold til højttalerens nominelle effekt) for ikke at blive overbelastet i nogen situation (med risiko for at beskadige højttaleren). Dette har dog intet at gøre med "besværet" ved at arbejde med højttaleren.

Det giver ingen mening at skelne mellem højttalere, der "kræver" denne mængde frihøjde fra forstærkeren, og dem, der ikke gør. Det forekommer nogen, at forstærkerens effektreserve på en eller anden måde mærkes af højttaleren, højttaleren gengiver denne reserve, og det er lettere for forstærkeren at arbejde ... Eller at en "tung" belastning, endda forbundet med lav højttalereffekt , kan "mestres" med meget kraft i reserve eller korte udbrud...

Der er også problemet med den såkaldte dæmpningsfaktorafhænger af forstærkerens udgangsimpedans. Men mere om det i næste nummer.