Правда о согласовании мощности усилителя с громкоговорителями

Отсечение, импеданс, тепло, чувствительность, перегоревшие драйверы и другие раздражающие тайны ...

Тема о управление мощностью динамика здесь, в Audioholics, несколько раз обращались, но я хотел сделать вещи немного проще для понимания. Был превосходный серия из трех частей сделано в 2008 году Полом Апполино, и оно гораздо более техническое, чем я смогу или когда-либо смогу получить. Три пьесы блестяще сочинены, и я предлагаю вам прочитать всю серию. Эта текущая статья будет больше из перспективы и реального опыта профессионального аудио парня, который на протяжении многих десятилетий пытался спасти людей от себя.

Если у вас есть ораторы, и вы когда-либо ...

1) закурил на парковке в Макдональдсе;

2) прыгнул в задний бассейн с крыши ближайшего гаража;

3) стоял прямо перед стеками PA на концерте Weezer; или же

4) крикнул друзьям: «Эй, все, держи мое пиво и смотри это!»

... вы, вероятно, должны прочитать эту статью. Вы парень, который, скорее всего, взорвет ваши колонки, и это полностью ваша вина.

«Сколько ватт будут держать мои динамики?»

Я не могу сосчитать, сколько раз мне задавали этот вопрос мои чрезмерно восторженные клиенты, когда я был продавцом аудио. Казалось, что каждый фанат децибел хотел от меня, их Audio Maven , гарантии, что независимо от того, какую музыку они играют на каком-либо уровне, их усилитель никогда не отключится, и они никогда не дадут твитер. И я мог чувствовать их ужас, когда не мог дать им ответ; или, по крайней мере, ответ на свой вкус. Производитель динамика может оценить динамик на уровне «150 Вт», и мне пришлось объяснить, что повреждение все еще можно нанести с помощью приемника на 100 Вт, или приемника на 50 Вт, или отдельного усилителя на 350 Вт на канал. Если вы настроитесь на это, вы можете и повредите любой динамик. Если ваши громкоговорители рассчитаны на 100 Вт, а ваш ресивер рассчитан на 100 Вт на канал, вы все еще не совсем в безопасности.

Большинство из вас знает основы того, как работает динамик, но вот простое объяснение. Обычные динамические драйверы (низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные динамики, диффузоры и купола) имеют магнитную структуру, звуковую катушку, диафрагму, корзину и компоненты подвески. Звуковая катушка состоит из трубчатого «формирователя», обмотанного тонкой медной (или реже алюминиевой) проволокой. Когда электрический ток (сигнал программы от усилителя) подается на звуковую катушку, создается магнитное поле, создавая переменный электромагнит. Звуковая катушка перемещается вверх и назад в зазоре звуковой катушки, перемещая диафрагму, которая прикреплена частями подвески (паук и объемный), распространяя звуковые волны. Низкие частоты требуют большей площади конуса и движения (экскурсия). Высокочастотные динамики требуют меньших магнитов и звуковых катушек и меньших диафрагм для воспроизведения более высоких частот. Кроссоверная сеть используется для направления соответствующих частот на драйверы, которые лучше всего подходят для обработки этих частот, и для фильтрации частот, которые не принадлежат этому драйверу.

«Поверните эти присоски до 11 и оторвите ручку !!»

Проблемы начинаются, когда мы ожидаем, что усилитель или динамик будут работать за пределами своих возможностей. Чтобы играть музыку громче, требуется больше движения подвесных частей водителей; подвеска, звуковая катушка и диафрагма. Чем сильнее звучит динамик, тем больше тепла вырабатывается в звуковой катушке, и в какой-то момент вы превзойдете способность звуковой катушки перемещаться и / или рассеивать это тепло. Отказ драйверов может быть вызван физическим искажением звуковой катушки (выходом из строя из-за перегрева), которое приведет к отказу драйвера, или в некоторых случаях даже проводом звуковой катушки, действующим как плавкий предохранитель и открывающимся из-за нагрева. В любом случае ... никаких мелодий, чувак. Облом.

Управление мощностью акустической системы зависит от многих вещей. Во-первых, какова продолжительность конкретного звука? Музыка представляет собой серию «пиков», и в то время как вы можете слушать, используя в среднем от 1 до 10 Вт, пики могут потреблять в десять или двадцать раз больше. А громкоговоритель, который может обрабатывать 300-ваттный пик (при очень короткой длительности) на определенной частоте, может не выдержать более 50 ватт в течение десяти секунд на той же частоте. Примечание, которое находится на предельной частоте диапазона драйвера, не может обрабатываться с такой же грацией, как примечание в центре полосы пропускания драйвера. 12-дюймовый басист может нормально обрабатывать ноту 200 Гц, но он может бороться с тоном 25 Гц. Если бы вы составили график мощности для громкоговорителя от 20 Гц до 20 кГц, то мощность будет сильно варьироваться в зависимости от частоты.

Если вы взорвали свои динамики, это ваша вина!

Твитеры могут обрабатывать гораздо меньше энергии, и это нормально, потому что в их полезном диапазоне гораздо меньше энергии. Глядя на характеристики твитера, как я часто это делаю (у меня, видимо, нет жизни), я обнаружил, что даже номинальные мощности производителей не рассказывают всей истории. По данным Seas, определенный высокочастотный динамик Seas стоимостью 3250 долл. США рассчитан на 150 Вт в краткосрочной и 55 Вт. Мои собственные твитеры Scan-Speak Revelator, используемые в моем специальном кинотеатре, имели максимальную мощность по IEC 17.3 и очень надежную (и очень подозрительную) среднеквадратичную мощность 160 Вт. Я заметил, что в последнее время Scan-Speak пропустил эту спецификацию, поэтому, как вы можете видеть, я нахожусь в такой же темноте, как и вы. А в обычном твитере, используемом в каждом динамике стоимостью 500 долларов, будет использоваться драйвер с номинальной мощностью около 25 Вт, что должно вызывать тревогу. Просто не очень громкая тревога.

Существует слишком много переменных, чтобы указывать надежные числа управления мощностью, и обобщение не принесет пользы в реальном мире. Как специалист по продажам и маркетингу, который также работал в командах разработчиков продуктов, я часто сталкивался с тем, как оценить мощность, с которой работает громкоговоритель. Некоторые производители низкочастотных динамиков, как правило, раздувают эту спецификацию, выполняя произвольные «1000 ватт», когда громкоговоритель будет испытывать трудности при работе с 50 непрерывными ваттами. Работая на Triad Speakers, я предложил вместо того, чтобы оценивать наших ораторов в том, сколько энергии они выдержат, прежде чем потерпят неудачу; бесполезное упражнение; работая с инженерами, мы решили отказаться от спецификаций по управлению мощностью и перечислить рекомендованную мощность усилителя для каждой из наших более 100 моделей. По сути, мы сделали вывод: «Используйте усилитель мощностью 50–200 Вт на канал на 8 Ом, но не делайте глупостей».

Есть пределы всему.

Подумайте о том, как включить динамик, как о велосипеде. Лемонд, трехкратный победитель Тур де Франс в период с 1986 по 1990 год, заявил, что профессиональный велосипедист может только поддерживать утончается усилием в течение 45 секунд, возможно генерировать до 1500 Вт. Как правило, это происходит в спринте. Этап Тур де Франс может занять более шести часов, при средней мощности в 200-300 Вт. Как и в случае с громкоговорителем и усилителем, выходной сигнал может возрасти по мере сокращения продолжительности усилия. У велосипедиста анаэробный порог - это когда потребность в кислороде превышает то, что атлет может принять и обработать, и молочная кислота накапливается в мышцах быстрее, чем она может рассеиваться. В случае громкоговорителя отклонение звуковой катушки превышает свои пределы (x-max), и / или тепло в звуковой катушке не может рассеиваться достаточно быстро. (Под X-max обычно понимается максимальное расстояние, на которое звуковая катушка может двигаться линейно в одном направлении от покоя, выраженное в миллиметрах.)

Сжатие также происходит, когда драйвер перегружен. Когда звуковая катушка становится горячей, ее сопротивление увеличивается, а чувствительность водителя снижается, что усугубляет проблему. Чем сильнее вы управляете динамиком, который уже сжимает, тем менее отзывчивым он становится. Сжатие на более низких уровнях просто притупляет пики в музыке и может быть неслышным, но сильное сжатие делает музыку резкой, не динамичной и с высоким искажением.

«Если это слишком громко, ты слишком стар!»

Возможно, вы слышали, что слишком малая мощность выдувает твитер быстрее, чем слишком большая, и это не совсем так. Обычно, когда громкоговоритель поврежден, он из-за слишком большой мощности слишком долго или играет слишком громко даже в течение короткого периода времени. Что касается утверждения «слишком малая мощность», то это то, что, когда приемник или усилитель приводят к жесткому усечению, результирующее искажение имеет более неприятный высокочастотный контент, что облегчает повреждение твитера. Термин «отсечение» происходит от визуализации того, как сигнал выглядит на осциллографе. Верхняя часть формы сигнала выглядит сплюснутой, сжатой или «обрезанной». Я слышал термин, используемый с динамиками, когда они перегружены до точки, в которой они начинают сжимать переходные процессы, либо в драйверах, либо из-за насыщенности кроссовера, но я предпочитаю использовать отсечение только как термин усилителя. И хотя я рекомендую увеличить мощность усилителя при низкоимпедансной способности, перегрузка динамика по-прежнему является самым быстрым способом его повреждения. Если учесть еще одну переменную, некоторые усилители грациозно обрезаются либо благодаря собственному дизайну, либо по дополнительным схемам. Это называется «мягким ограничением». Другие выходные каскады усилителя не ведут себя так же хорошо при ограничении, и они создают рог изобилия с нечетным порядком гармоник, который может вызвать перегрев звуковых катушек высокочастотного динамика.

Большинство современных приемников имеют выходную мощность, равную 8 Ом, и испытывают трудности при более низких импедансах из-за преднамеренного ограничения тока. Проблема заключается в том, что несколько динамиков имеют нагрузку 8 Ом. Большинство 8-омных громкоговорителей на некоторых частотах падают до 4-6 Ом, а при резонансе системы они могут измерять до 20 Ом и более. Мало того, что вы не знаете, сколько мощности может выдержать ваш динамик, вы не знаете, сколько энергии может выдавать ваш ресивер на этой частоте! Хороший твердотельный усилитель будет обеспечивать переменную мощность в зависимости от частоты и величины импеданса, который представляет динамик. Но выход усилителя должен оставаться источником постоянного напряжения до тех пор, пока не будет ограничен ток при низком импедансе и высоком уровне выходного сигнала. (Ламповые усилители не реагируют одинаково, но это другое обсуждение.)

«Включи барабаны, заводь басы, заводи мой Les Paul в лицо!»

Ладно, становится хуже, и я упоминал об этом в других статьях. Используете ли вы эквалайзер в вашей системе? Имейте в виду, что когда вы увеличиваете частоту на 3 дБ (незначительное увеличение), вы удваиваете мощность, которую используете на этой частоте, и вы с большей вероятностью будете приводить к искажению усилителя или динамика. И выравнивание имеет тенденцию применяться на крайних частотах; именно там, где он может нанести максимальный ущерб. Например, если вы повысили 12 дБ на частоте 10 кГц на своем эквалайзере, то теперь вы будете использовать мощность, превышающую шестнадцать раз на частоте 10 кГц. Если пики составляли 25 Вт перед добавлением эквалайзера с усилением 12 дБ, пики теперь требуют 400 Вт. Эта собака не охотится. А простое управление низкими и высокими частотами на приемниках позволяет повысить уровень до 18 дБ, что также является причиной катастрофы. Контроль тона не следует использовать так, как вы используете кетчуп в 2:00 утра в воскресенье утром.

Итак, как избежать повреждения ваших динамиков? Все сводится к здравому смыслу. Не повышайте EQ вообще. Используйте эквалайзер для резки пиков. Не слушайте на оскорбительно высоких уровнях. Сядьте ближе к колонкам, если можете. Каждый раз, когда вы «вдвое» уменьшаете расстояние от колонок, вы получаете примерно 6 дБ запаса по громкости. Если у вас есть приемник, используйте отдельный усилитель с большей мощностью и лучшими возможностями с низким импедансом. Если для вас важнее всего выход, подумайте об очень эффективных ораторах. Если вы играете свои колонки снаружи, у вас не будет большого выхода или низких частот, а усиление низких частот только ускорит гибель ваших колонок. Вы не можете играть тяжелую басовую музыку так громко. Вы не можете играть громкую музыку, которая звучит горячо. Если вы слушаете на высоком уровне и включаете звук выше, а звук не становится громче; вы превысили пределы вашей системы. Усилитель или динамики, или оба, сжимают и искажают. И знайте, что если вы взорвете высокочастотный динамик центрального канала, это произошло потому, что центральный канал получил удар по мощности во время фильма. Если вы заметили какое-либо сжатие или искажение, уменьшите его на две ступени. Одним из способов защиты является калибровка вашей системы в соответствии со стандартами THX, а затем не превышайте контрольный уровень ... на много.

Некоторые динамики имеют более высокую чувствительность и более надежные драйверы, но, в конце концов, любой динамик может быть поврежден, если вы примените себя к задаче. Я мог бы сказать вам, что я никогда не давал динамик, но я бы соврал вам. Если вы выбрали подходящие динамики для того, как вы слушаете, и правильное усиление для управления ими (и вы не маньяк), у вас все будет в порядке. Веселитесь, но будьте осторожны, дети, и всегда помните, что когда вы дуете ваши динамики ... это полностью ваша вина.

Итавад сообщения на 5 апреля 2018 20:20

Спасибо за еще одну отличную статью на Audioholics.com
Имад

сообщения eyleron от 19 февраля 2017 г. 09:41

Как насчет того, чтобы показать пользователю, где искажение становится нежелательным или где начинается сжатие, например, data-bass.com?

Сообщения Пола Скарпелли от 24 июня 2015 года 13:00

Я думаю, что использование усилителей мощностью 400-1000 Вт является полной тратой денег и не улучшает SQ, а только увеличивает ваши шансы на увольнение водителей. Я полностью согласен, хотя мои последние два комплекта театральных LCR каждый преуспели с 375 ватт / канальный усилитель. Все, что превышает 400 Вт на канал, обычно бессмысленно, кроме как для хвастовства. А в таких мощных усилителях обычно используются мостовые технологии, что означает, что сигнал проходит через гораздо большее количество компонентов ... и это никогда не бывает хорошо. Разреженные пути сигнала звучат лучше.

AcuDefTechGuy сообщения от 24 июня 2015 г. 09:19

Отличная статья, Пол! Мне это очень нравится.
Мне никогда не нравились Tone Controls и EQs на лету.
Я никогда не работал над динамиком за 26 лет своего хобби.
Вы, безусловно, можете повредить любой динамик или сабвуфер, если вы к нему приучите.
И я думаю, что наилучшим советом является соблюдение рекомендованной номинальной мощности инженерами-докладчиками (обычно 50-200 Вт) и использование здравого смысла.
Я думаю, что использование усилителей мощностью 400-1000 Вт является полной тратой денег и не улучшает SQ, а только увеличивает ваши шансы на увольнение водителей.