Каква е трудността?

В изданието на Audio от 11/2019 г. ATC SCM7 беше представен в тест на пет високоговорителя за лавици. Много уважавана марка, позната на любителите на музиката и още повече на професионалистите, тъй като много звукозаписни студия са оборудвани с нейните високоговорители. Струва си да разгледаме по-отблизо - но този път няма да се занимаваме с неговата история и предложение, а използвайки SCM7 като пример, ще обсъдим един по-общ проблем, пред който са изправени аудиофилите.

Един от важните параметри на акустичните системи е ефективност. Това е мярка за енергийна ефективност - степента, до която високоговорител (електро-акустичен преобразувател) преобразува подаденото електричество (от усилвателя) в звук.

Ефективността се изразява в логаритмичната децибелна скала, където 3 dB разлика означава двойно ниво (или по-малко), 6 dB разлика означава четири пъти и т. н. 3 dB ще възпроизвеждат два пъти по-силно.

Струва си да добавим, че ефективността на средните високоговорители е няколко процента - по-голямата част от енергията се превръща в топлина, така че това е не само „разточително“ от гледна точка на високоговорителите, но допълнително влошава условията им на работа - с повишаване на температурата на бобината на високоговорителя се увеличава съпротивлението му, а повишаването на температурата на магнитната система е неблагоприятно, което може да доведе до нелинейни изкривявания. Ниската ефективност обаче не означава ниско качество - има много високоговорители с ниска ефективност и много добър звук.

Трудности със сложни натоварвания

Отличен пример са ATC конструкциите, чиято ниска ефективност се корени в специални решения, използвани в самите преобразуватели и които служат... парадоксално - за намаляване на изкривяването. Това е за така наречената къса намотка в дълъг процепВ сравнение с типичната (използвана в по-голямата част от електродинамичните преобразуватели) система на дълга намотка в къса междина, тя се характеризира с по-ниска ефективност, но по-малко изкривяване (поради работата на бобината в еднородно магнитно поле, разположено в празнина).

Освен това задвижващата система е подготвена за линейна работа с големи отклонения (за това пролуката трябва да е много по-дълга от бобината) и в тази ситуация дори много големите магнитни системи, използвани от ATK, не осигуряват висока ефективност (повечето на празнината, независимо от позицията намотки, тя не се запълва с нея).

В момента обаче повече ни интересува нещо друго. Заявяваме, че SCM7, както поради размерите си (двупосочна система с 15 cm средночестотен високоговорител, в кутия с обем под 10 литра), така и поради тази конкретна техника, има много ниска ефективност - според измервания в аудио лабораторията, само 79 dB (ние се абстрахираме от данните на производителя, обещаващи по-висока стойност, и от причините за такова несъответствие; сравняваме ефективността на структурите, измерени в „Аудио“ при същите условия).

Както вече знаем, това ще принуди SCM7 да играе с определената мощност. много по-тихо отколкото повечето структури, дори със същия размер. Така че, за да звучат еднакво силно, трябва да бъдат поставени Още сила.

Тази ситуация води много аудиофили до опростеното заключение, че SCM7 (и дизайнът на ATC като цяло) изисква усилвател, който не е толкова мощен, колкото с някои трудни за определяне параметри, способен на „задвижване“, „дърпане“, управление, „задвижване“ ”, както би било „тежък товар”, т.е. SCM7. Въпреки това, по-вкорененото значение на „тежък товар“ се отнася до напълно различен параметър (от ефективността) - а именно импеданс (говорител).

И двете значения на "комплексно натоварване" (свързани с ефективност или импеданс) изискват различни мерки за преодоляване на тази трудност, така че смесването им води до сериозни недоразумения не само на теоретична, но и на практическа основа - именно при избора на подходящия усилвател.

Високоговорителят (високоговорител, колона, електроакустичен преобразувател) е приемник на електрическа енергия, който трябва да има импеданс (натоварване), за да се преобразува в звук или дори в топлина. Тогава върху него ще се отделя енергия (както вече знаем, за съжаление, най-вече под формата на топлина) според основните формули, известни от физиката.

Транзисторните усилватели от висок клас в посочения диапазон на препоръчителен импеданс на натоварване се държат приблизително като източници на постоянно напрежение. Това означава, че когато импедансът на товара намалява при фиксирано напрежение, повече ток протича през клемите (обратно пропорционално на намаляването на импеданса).

И тъй като токът във формулата за мощност е квадратичен, дори когато импедансът намалява, мощността нараства обратно пропорционално на намаляването на импеданса. Повечето добри усилватели се държат по този начин при импеданси над 4 ома (така че при 4 ома мощността е почти два пъти по-висока, отколкото при 8 ома), някои от 2 ома, а най-мощните от 1 ом.

Но типичният усилвател с импеданс под 4 ома може да има „затруднения“ - изходното напрежение ще падне, токът вече няма да тече обратно с намаляването на импеданса и мощността ще се увеличи леко или дори ще намалее. Това ще се случи не само при определено положение на регулатора, но и при изследване на максималната (номинална) мощност на усилвателя.

Действителният импеданс на високоговорителя не е постоянно съпротивление, а променлива честотна характеристика (въпреки че номиналният импеданс се определя от тази характеристика и нейните минимуми), така че е трудно да се определи точно количествено степента на сложност - зависи от взаимодействието с дадена усилвател.

Някои усилватели не харесват големи фазови ъгли на импеданса (свързани с променливостта на импеданса), особено когато се срещат в диапазони с нисък импедансен модул. Това е "тежък товар" в класическия (и правилен) смисъл и за да се справите с такъв товар, трябва да потърсите подходящ усилвател, който да е устойчив на ниски импеданси.

В такива случаи понякога се нарича "токова ефективност", защото всъщност е необходим повече ток (от нисък импеданс), за да се постигне висока мощност при нисък импеданс. Тук обаче има и недоразумение, че някои „хардуерни съветници“ напълно отделят мощността от тока, вярвайки, че един усилвател може да бъде с ниска мощност, стига да има митичен ток.

Достатъчно е обаче да измерите мощността при нисък импеданс, за да се уверите, че всичко е наред – все пак говорим за мощността, излъчвана от високоговорителя, а не за тока, протичащ през самия високоговорител.

ATX SCM7 са с ниска ефективност (следователно те са "сложни" от тази гледна точка) и имат номинален импеданс от 8 ома (и поради тази по-важна причина те са "леки"). Въпреки това, много аудиофили няма да правят разлика между тези случаи и ще заключат, че това е "тежко" натоварване - просто защото SCM7 ще свири тихо.

В същото време те ще звучат много по-тихо (при определена позиция на контрола на силата на звука) от другите колони, не само поради ниската ефективност, но и поради високия импеданс - повечето колони на пазара са 4-омови. И както вече знаем, при натоварване от 4 ома, повече ток ще тече от повечето усилватели и ще се генерира повече мощност.

Ето защо е важно да се прави разлика между ефективност и нежност, обаче смесването на тези параметри също е често срещана грешка както на производителите, така и на потребителите. Ефективността се определя като звуково налягане на разстояние 1 m от високоговорителя, когато се приложи мощност от 1 W. Чувствителност - при подаване на напрежение 2,83 V. Независимо от

импеданс на натоварване. Откъде идва това "странно" значение? 2,83 V на 8 ома е само 1 W; следователно за такъв импеданс стойностите на ефективността и чувствителността са еднакви. Но повечето съвременни високоговорители са 4 ома (и тъй като производителите често и лъжливо ги представят като 8 ома, това е друг въпрос).

След това напрежение от 2,83V предизвиква доставяне на 2W, което е два пъти повече от мощността, което се отразява в увеличение на звуковото налягане с 3dB. За да се измери ефективността на високоговорител 4 ома, напрежението трябва да се намали до 2V, но... никой производител не прави това, защото резултатът, даден в таблицата, както и да се нарича, ще бъде с 3 dB по-нисък.

Точно защото SCM7, подобно на други високоговорители с 8 ома, е "лек" импедансен товар, изглежда на много потребители - които преценяват "трудността" накратко, т.е. през призмата на обема, получен в определена позиция. регулатор (и свързаното с него напрежение) е „сложен“ товар.

И те могат да звучат по-тихо поради две напълно различни причини (или поради тяхното сливане) - високоговорителят може да има по-малко ефективност, но и да консумира по-малко енергия. За да разберем с каква ситуация имаме работа, е необходимо да знаем основните параметри, а не просто да сравняваме силата на звука, получена от два различни високоговорителя, свързани към един и същ усилвател с една и съща контролна позиция.

Какво вижда усилвателят

Потребителят на SCM7 чува тихото свирене на високоговорителите и интуитивно разбира, че усилвателят трябва да е "уморен". В този случай усилвателят "вижда" само импедансната характеристика - в случая висока и следователно "лека" - и не се уморява и не се притеснява от това, че високоговорителят е променил по-голямата част от мощността на топлина , не звук. Това е въпрос "между високоговорителя и нас"; усилвателят не "знае" нищо за нашите впечатления - дали е тих или силен.

Нека си представим, че свързваме много мощен 8-омов резистор към усилватели с мощност от няколко вата, няколко десетки, няколко стотици... За всеки това е безпроблемно натоварване, всеки ще даде толкова вата, колкото може да си позволи такова съпротивление, „нямайки представа как цялата тази сила е превърната в топлина, а не в звук.

Разликата между мощността, която може да поеме резистора и мощността, която усилвателят може да достави, е без значение за последния, както и фактът, че мощността на резистора е два, десет или сто пъти по-голяма. Може да поеме толкова много, но не е нужно.

Някой от тези усилватели ще има ли проблеми с "задвижването" на този резистор? И какво означава неговото активиране? Осигурявате ли максималната мощност, която може да извлече? Какво означава да управляваш високоговорител? Просто извежда максимална мощност или някаква по-ниска стойност, над която високоговорителят започва да звучи добре? Каква сила може да е това?

Ако вземете предвид "прага", над който високоговорителят звучи вече линейно (в динамика, а не в честотната характеристика), тогава много ниски стойности, от порядъка на 1 W, влизат в действие дори за неефективни високоговорители. . Струва си да се знае, че нелинейното изкривяване, въведено от самия високоговорител, се увеличава (като процент) с увеличаване на мощността от ниски стойности, така че най-„чистият“ звук се появява, когато свирим тихо.

Но когато става дума за постигане на силата на звука и динамиката, които ни осигуряват точната доза музикална емоция, въпросът става не само субективен, в зависимост от личните предпочитания, но дори и за определен слушател е двусмислен.

Зависи поне от разстоянието, което го отделя от високоговорителите - все пак звуковото налягане пада пропорционално на квадрата на разстоянието. Ще ни трябва различна мощност, за да "закараме" високоговорителите на 1 м, и друга (шестнадесет пъти повече) на 4 м, по наш вкус.

въпросът е кой усилвател ще "го направи"? Сложен съвет... Всички чакат прост съвет: купете този усилвател, но не купувайте този, защото "няма да успеете"...

Използвайки SCM7 като пример, може да се обобщи по следния начин: те не трябва да получават 100 вата, за да играят красиво и тихо. Трябва да ги накарат да свирят хубаво и силно. Те обаче няма да приемат повече от 100 вата, защото са ограничени от собствената си мощност. Производителят дава препоръчителния диапазон на мощността на усилвателя (вероятно номинален, а не мощността, която трябва да се доставя "нормално") в рамките на 75-300 вата.

Изглежда обаче, че 15 см средночестотен високоговорител, дори и от висок клас като този, използван тук, няма да приеме 300 W... Днес производителите често дават толкова високи граници на препоръчителните диапазони на мощността на съвместните усилватели, което също има различни причини - предполага голяма мощност на високоговорителя, но не задължава освен това... не е номиналната мощност, която трябва да издържа високоговорителят.

Може ли захранването да е с вас?

Може също да се предположи, че усилвателят трябва да има резерв на мощност (спрямо номиналната мощност на високоговорителя), за да не бъдете претоварени във всяка ситуация (с риск от повреда на високоговорителя). Това обаче няма нищо общо с "трудността" при работа с говорещия.

Няма смисъл да се прави разлика между високоговорители, които "изискват" това количество пространство за главата от усилвателя, и тези, които не изискват. На някой изглежда, че резервът на мощност на усилвателя по някакъв начин се усеща от високоговорителя, високоговорителят отвръща на този резерв и е по-лесно за усилвателя да работи ... Или че „тежко“ натоварване, дори свързано с ниска мощност на високоговорителя , може да се „овладее“ с много мощност в резерв или кратки изблици...

Съществува и проблемът с т.нар коефициент на затихванезависи от изходния импеданс на усилвателя. Но повече за това в следващия брой.