Всем Доброго Аудиофильского!
Ох уж и тема у нас сегодня. Честно говоря она на канале уже была. Там был баттл 4х и 8ми Омных. А сегодня пойдем дальше, и махнем шире.
Но прежде чем копаться в динамиках, мы будем копаться в усилителях.
Дело в том, что динамики конструируют под особенности работы усилителей.
И главное безобразие которое творит усилитель - это КНИ.
Коэффциент нелиейных искажений. Эта бяка есть следствие паразитных сопротивлений внутри транзистора(или лампы). При росте проходящего тока на этом сопротивлении происходит падение напряжения.
Одновременно с этим процесоом, происходит падение входного сопротивления транзистора на его базе. Что ведет к падению напряжения, и росту тока в соседнем каскаде.
фото отсюда https://stroy-podskazka.ru/portativnye-kolonki/akusticheskaya-svoimi-rukami/
Самый большой ток протекает на выходных каскадах. На транзисторах для получения 50 ватт на 8 Омной нагрузке, нам нужно получить 20 Вольт и 2.5 Ампера.
В Ламповой технике есть интересный момент. Там напряжение на Аноде 200 Вольт(в среднем), а вот ток всего 250 миллиАмпер. Т.е. в 10 раз меньше.
Конечно выходной трансформатор это все приводит к тем же 20 Вольт и 2.5 Ампера. Но есть там нюансы.
Суть в том, что трансформатор является источником ЭДС. Так мало того, катушка индуктивности, что первичная обмотка, получающая сигнал от самого усилителя, тоже является генератором ЭДС.
Сумма этих ЭДС приводит к тому, что если трансформатор имеет основную нагрузку на 8 Ом, а в какой-то части частотного диапазона, нагрузка с большим реактивным сопротивлением(например 26 Ом), то он как ни странно выдаст на эту нагрузку еще и завал АЧХ(вместо подъема - который логично бы ожидать от одиночного источника ЭДС). Мол не осваивает динамик подводимый уровень как надо, так мы ему и подводить не будем столько.
Здесь же и этот спорный момент о линейности лампы относительно транзистора. Мол она линейнее него работает. На самом деле она работает с током в 10 раз меньшим.Если транзистор в такой режим поставить - он тоже красавчегом выступит.
Но т.к. транзистор плывет. А хуже всего, что еще и ток базы у него плывет. То от этого заплыва нужно защищаться. Особенно защищать более ранние каскады.
И это делают. Ставят буферные каскады. Эмиттерные повторители и прочие игрушки.
Т.е. иногда схему нужно смотреть от выходного каскада, чтобы понять, что там и зачем стоит.
Сейчас давайте прикинем такую штуку. Усилитель в магнитофоне получает сигнал с головки 30 МиллиВольт. А выдает на усилитель 300 мВ.
Усилитель мощности получает 300 мВ и выдает 20 Вольт.
Т.е. в первом случае у нас усиление в 10 раз. Во втором в 60.
Теперь смотрим на схему катушечника, и видим, что раскачка амплитуды там происходит в 3 захода.
Сначала с головки транзистор согласующий, потом буфер, что защищает на самом деле цепи согласующего каскада, от девиации тока в базе следующего(третьего) каскада раскачки амплитуды.
Там происходит раскачка, потом сигнал снова поступает на буферный транзистор. Дальше снова раскачка, снова буфер. И так 3 раза.
Хотя и говорят, что из 315го транзистора можно выжать усиление по напряжению в 1000 раз. Но какой там КНИ выйдет?
Здесь есть такой момент, что в данной ситуации коэффициент усиления транзистора по току, уже нужно интерпретировать вообще не как коэффициент усиления, а как коээффциент защиты соседнего каскада, или как коэффициент линейности усилительного каскада.
Но давайте в УНЧ посмотрим что происходит. Пред раскачивает в 2 захода до 1го Вольта.
А вот дальше мощник. И тут момент. Там мы видим обычно Диф-Каскад, и дальше хитрую схему. Звать ее каскод.
Она тоже прикрывает, но уже коллектор транзистора, от падения напряжения на резисторе.
Ну а дальше уже пркрывашки эмиттерными повторителями идут. Но их там штуки 3 стоит на 50 Ватт обычно.
Т.е. получается, что каждое усиление напряжения в 2 раза, требует дополнительный прикрывающий транзистор.
И это в общем и видим. Чтобы мощник раскачал в 20 раз, у нас стоит 5 прикрывающих транзисторов.
Но это все прикрывает цепи раскачки амплитуды. Просто эти цепи самые важные. Если их не прикрыть, это как лысая резина на льду. Сколько ЕСП и АБС ни ставь, а все равно под горку неуправяляемо свалится.
Поэтому защита цепи раскачки амплитуды - это первоочередная задача.
А вот ЕСП - это у нас ООС. Когда сигнал от выхода на вход подают.
Вот она уже убирает гармоники выходных транзисторов.
Поддавая дополнительного пенделя им в базу.
Но тут важный момент. Дело в том, что все эти транзисторы приводят к сдвигу фазы. А ООС работает как ООС только при максимально допустимом фазовом сдвиге в 10 градусов.
Если фаза ушла дальше, то это еще не ПОС как при 180 градусах. Но уже и не ООС. Это уже какой-то спец-эффект с призвуками, а не чистый звук.
И чтобы его избежать ООС по верхам нужно отрезать. На 50 Ваттах обычно режут на 8 кГц.
Ну как раз там наши предельно-допустимые 10 градусов и случаются.
И тут-то все и начинается. На верхах выходит гармоники-то убрать нечем.
Или есть?
А что если мы туда вместо 8 Ом 26 зарядим? Это у нас ток до 500 мА упадет?
А это уже почти ламповый режим. С его значительно лучшей линейностью?
Вооот!!! Это сейчас трендовое решение. Пищалка в 80 процентах колонок на 26 Ом. А то и на 50. Все эти пьезо излучатели они как раз ради этого и ставились в 90х.
Но движемся дальше.
8 Ом или 4 Ома на СЧ.
Здесь такой момент, что нелинейность есть у транзистора еще одного вида. Она тоже ООС не поддается. Это нелинейность токового насыщения.
Это когда ток разгоняется до такого уровня, что дальше сколько и чего на транзистор ни подавай, а рост выходных значений будет значительно замедлен.
Здесь такой момент. Что наступает это насыщение примерно при на 80 процентах протекающего тока от предельно-допустимого для данной модели транзистора.
И тут такая штука. Что параметры транзисторов такие, что на 8 Ом вы можете смело забыть об этом насыщении. Вы пробьете транзистор раньше, разгоняя на нем напряжение, нежели получите данный предел по току.
А вот на 4х Омах - вот тут будьте добры о нем помнить.
Кстати именно оно, а не мощность блока питания, ограничивает максимальную мощность усилителя на 4х Омах. И именно из-за него она меньше, чем в 2 раза.
Хотя на самом деле можно поставить транзисторы на выходе помощнее. И тогда будет и в 2 раза. Но тут уже вопрос адекватности, рациональности, и финансовой стабильности головного мозга.
Об этом более подробно было в прошлогодней статье на эту тему. Там я прям зажигал этот вопрос обсуждая.
Но это ладно.
8 Ом или 4 Ома на НЧ?
На самом деле с СЧ мы тоже еще не доразобрались. Но мы сейчас это все здесь разом рассмотрим.
Дело в том, что чем выше сопротивление катушки, тем выше ее "микрофонный" эффект. Т.е. если динамик совершает паразитное движение, которого в сигнале не было, то чем лучше катушка это дело "микрофонит", тем лучше усилитель, благодаря второму свойству ООС(демпфированию динамика) поддает ему пенделечка по части сопротивления этому процессу.
А здесь у нас уже 8 Ом наоборот выступает как лучшее решение.
А на СЧ нам бы наоборот 4 Ома поставить, чтобы ООС не мешала. А на ВЧ 26 Ом, чтобы меньше гармоник было, потому что ООС там нет.
Но есть еще один момент. Звать его проблема первого Ватта.
Суть в том, что транзистор начинает линейно работать от 2х Вольт и выше.
А первый Ватт это как назло, как раз 2 Вольта на 4 Ом.
Т.е. именно это напряжение в зоне нелинейности с весьма ощутимой компрессией нарастания напряжения. Это и на звук как компрессия и заметное смягчение атаки воспринимается.
Даже не смягчение, а ограничение. Прям как на лимитере все зажимается.
И тут снова вопрос. А может даже не 8 Ом на СЧ тогда поставим?
Может все 16 залепить?
Но тогда нам ООС мешать начнет. У СЧ динамика волновой режим работы обычно. А значит там своих внутренних колебаний добегающих до катушки весьма много. И им бы лучше не мешать.
В общем если все хорошенько взвесить, то выходит, что 8 Ом на Бас, 8 Ом на СЧ и 26 Ом на ВЧ - вот это весьма не плохой рецептик.
А что же на счет 2х Омных? Да и 1 Омные быывают?
Здесь все просто. Они под класс Д. Там-то транзисторы в токовом насыщении по умолчанию шпарят. А вот выжать максимум мощности из 12 Вольт. Вот это другая тема. При этом ставят там обычно динамики в банд пасс. А это такое оформление когда максимум отдачи в децибеллах, и минимум требований к качеству. Главное, чтобы трясло. Т.е. ООС особо и не нужна.
Ну вот как-то так сегодня получилось.
А здесь прошлогодний обзор на эту тему 8 Ом vs 4 Ома - какое сопротивление в акустике лучше?!!
Кстати большая просьба. Напишите в комментариях в каком стиле обзор лучше вышел. Как в том году или как в этом? А то как по мне прошлый был лучше, а здесь сумбуром попахивает. Как-то я его не дожал в этот раз. Хотя может все на самом деле наоборот? Как ваше мнение?
Спасибо, что дочитали!