Hogyan viszonyul a hangszóró impedanciája a frekvenciaválaszhoz?

A hangszóró ohmjai és impedanciája határozottan zavaros és titokzatos téma lehet. Szívesen segítek mindent tisztázni!

Hogyan viszonyul a hangszóró impedanciája a frekvenciamenethez? Mi az pontosan a hangszóró impedanciája? És mit kell még tudni?

Az egészet részletesen elmagyarázom hasznos diagramokkal és képekkel. Mire befejezi az olvasást, már szinte szakértői megértésben lesz része!

Mi az a hangszóró impedancia? A hangszóró impedanciája magyarázata

A hangszóró ohmban mért impedanciája a hangtekercs teljes ellenállása az elektromos áram áramlásával szemben, amikor zenei jellel működik.

A hangszóró impedanciája két dolog teljes összege:

1. A hangtekercset alkotó huzal hosszú tekercsének ellenállása.
2. Az induktivitásnak nevezett speciális mágneses tulajdonság, amely akkor jön létre, amikor a vezetéket tekercsbe tekerik.

Egy erősítőnek vagy sztereónak bizonyos mértékű hangszóróterhelési impedanciára van szüksége ahhoz, hogy korlátozza, mekkora elektromos áramot próbál biztosítani, ugyanúgy, mint az elektronikában használt ellenállásoknál tápellátás mellett.

1. Hangtekercs ellenállás

A fenti képen egy 4Ω-os hangszóró impedanciáját mérem, és a digitális mérőműszerem megjeleníti az ellenállás értékét. Ebben az esetben ez közel van, de nem pontosan 4Ω.

Mivel hosszú vezetékből készülnek, a hangszóró tekercsének van némi ellenállásértéke magának a vezetéknek köszönhetően. Ez általában csak néhány ohm. Ha a hangszóró impedanciáját tesztmérővel méri, akkor az egyenáramú (DC) ellenállást kell mérni, nem az induktivitást, amely váltóáramú (AC) jel nélkül nem lesz jelen.

2. Induktivitás hangtekercsben

Amikor egy rádió vagy erősítő váltakozó jelet ad a hangtekercsre, a tekercses hurkot alkotó huzaltekercsnek induktivitásnak nevezett elektromos tulajdonsága van. . Ez nem olyan, mint egy egyenes vezeték, amely „a” pontból „b” pontba megy.

Ez az induktivitás az ellenálláshoz hasonlóan ellenzi az elektromos áram áramlását, és a hangfrekvenciával együtt változik. Ezt az ellenálláshoz hasonló tulajdonságot, amely az induktorokban jelen van, induktív reaktanciának nevezik.

Amikor egy hangszóró impedanciájáról beszélünk, legtöbbször a hangszóró kategóriájára (általános Ohm-tartományra) gondolunk, amelyet az otthoni vagy autós sztereó erősítőkhöz használnak.

Vegye figyelembe, hogy az ohmokat néha a görög Omega vagy „Ω” szimbólum jelöli.

Mi a kapcsolat az impedancia és a frekvencia között?

Példadiagram a 8Ω-os középső hangszórónál mért impedanciagörbére. Figyelje meg, hogyan nő az impedancia a frekvencia növekedésével. Ez a hangtekercsinduktivitásának köszönhető. Az induktív reaktancia (impedancia) közvetlenül kapcsolódik a frekvenciához

Hangszóró impedancia vs frekvencia

Közvetlen kapcsolat van a frekvencia és az impedancia között:

• A frekvencia növekedésével az induktív reaktancia nő, ami azt jelenti, hogy a hangszóró impedanciája nő.
• A frekvencia csökkenésével az induktív reaktancia csökken, ami azt jelenti, hogy a hangszóró impedanciája a hangszórótekercs egyenáramú ellenállása felé csökken.

Más szavakkal, az impedancia egyenesen arányos a frekvenciához, ami azt jelenti, hogy felfelé vagy lefelé megy, ahogy a frekvencia nő vagy csökken. Az impedancia nem a tekercsvezeték ellenállásának és az induktivitásnak az egyszerű összeadása, hanem a kettő geometriai összege, ahogy az alábbiakban látható.

Ne feledje, hogy a hangszóró impedanciája mindig egyenlő vagy nagyobb, mint a hangtekercs ellenállása. Nem lehetséges nulla ohmos hangszóróimpedancia (legalábbis rövidzárlat nélkül) vagy negatív impedancia – ennek nem lenne értelme.

Hangszóró impedancia és frekvencia kiszámítása

Amint fentebb látható, az induktív reaktancia (az induktivitást általában „Xl”-ként írják le) közvetlenül kapcsolódik a frekvenciához („f” a fenti képletben). Azt is láthatja, hogy a hangszóró ohmban kifejezett impedanciája a hangszóró ellenállásának és induktív reaktanciájának négyzetösszegének négyzetgyöke.

Ennek az az oka, hogy az impedancia a fizika olyan tulajdonsága, amely másképpen viselkedik, mint az egyenáramú ellenállás – soha nem adják össze közvetlenül. Tekintsd ezt trigonometriának és a háromszög befogópontjának megtalálásának módjának.

Hogyan viszonyul a hangszóró impedanciája a frekvenciamenethez?

Általánosságban elmondható, hogy az impedancia és a frekvenciamenet között alig van összefüggés, ha egyáltalán van ilyen. Ez azonban az adott hangszórótól függ. Egyesek jobban befolyásolhatók, mint mások, de általában véve, a rezonanciafrekvencia kivételével egy hangszóró frekvenciamenetének nincs valódi hatása.

A hangsugárzó frekvenciaválasza a tervezés végeredménye, a mágnes/kúp/felfüggesztő egység teljesítménye, valamint számos más ehhez hasonló paraméter.

Vegye figyelembe, hogy a rezonanciafrekvencián az impedancia általában nagyon magas a rezonancia miatt, mivel ilyenkor a hangszóró-szerelvény nem tud stabil maradni azon a nagyon kis frekvenciatartományon. Ez azonban meglehetősen szélsőséges helyzet, és általában véve a hangsugárzó-tervezők elkerülik, hogy a hangszórók a rezonanciafrekvenciájuk közelében szólaljanak meg.

Milyen frekvencia határozza meg a hangszóró impedanciáját?

Általában nem használnak frekvenciát a hangszóró impedanciájának meghatározására. Ehelyett a gyártó ohmban megadott impedanciája hozzávetőlegesen a normál működési tartomány átlaga.

Az egyéb paramétereket, mint például a hatékonyságot (a hangsugárzó kimenete decibelben [dB] 1 wattra jellemzően) és a tengelyen kívüli választ általában 1 kiloHz-en (KHz) mérik. Ez nem az impedancia, mivel ennek nem igazán lenne értelme.

Egyes további adatokkal rendelkező hangszórók esetében lehet, hogy egy adott frekvenciához megadott impedanciaérték. Ha azonban ez benne van, akkor általában grafikonként jelenik meg. Ebben az esetben az impedancia grafikonként jelenik meg a hangfrekvenciák széles tartományában.

A hangszóró impedanciája befolyásolja a hangminőséget?

Grafikon, amely összehasonlítja a 8 és 4 ohmos hangsugárzók teljesítményét, ha ugyanahhoz az erősítőhöz vannak csatlakoztatva. Egy 8 ohmos impedanciájú hangszóró kevesebb energiát fogyaszt ugyanazon a kimeneten (hangerőn), mint egy 4 ohmos impedanciájú hangszóró.

Csak bizonyos impedanciával kapcsolatos tényezők, mint például a hangsugárzó teljesítménye (hangerő) és az, hogy hogyan működnek a crossoverekkel, vannak hatással a zenére. Az esetek túlnyomó többségébena nagyobb ohm nem jelent jobb hangminőséget.

A legjobb hangzás akkor jön létre, ha a megfelelő alkalmazáshoz megfelelő hangszóróimpedanciát használunk:

1. A megfelelő hangsugárzó ohmokat a rádióhoz vagy erősítőhöz kell illeszteni a legjobb elérhető teljesítmény és hangerő érdekében.
2. Ha hangszóró keresztezőket használ, használja a megfelelő hangsugárzó impedanciát.

Hogyan befolyásolja a hangszóró impedanciája a teljesítményt és a hangerőt

A fenti grafikon egy példát mutat a 8 ohmos hangszóró által termelt teljesítményre, ha ugyanazon az erősítőn használják, mint 4 ohmos hangszórót.

• A kisebb impedanciájú hangszóró teljesítménye ugyanazon az erősítőn vagy sztereó kimeneten kétszer akkora, mint a 8 ohmos hangszóróé.
• A 4 ohmos névleges erősítőhöz csatlakoztatott 8 ohmos hangszóró maximális teljesítménye mindig alacsonyabb lesz, mint egy 4 ohmos hangszóró esetén.

Például egy 16 Ω-os hangszóró használata 8 Ω-os hangszóró helyett 8 Ω-os névleges sztereó esetén hátrányosan érinti az áramveszteséget és a hangerőt. Semmi keresnivalója nincs vele. (Ugyanez az elv a 8Ω-os és 4Ω-os hangszórókhoz is). Két egyébként egyforma hangszóró esetén maga a hangminőség ugyanaz lesz – de a nagyobb impedanciájú hangerő kisebb lesz, mivel az alacsonyabb elektromos áram miatt kisebb lesz a teljesítménye.

Megjegyzés:a hangszóró teljesítményének megkétszerezése nem azt jelenti, hogy a hangerő megduplázódik. A fülünk működése miatt a teljesítmény megduplázása csak körülbelül 3 decibellel (3 dB) növeli a fülünk által érzékelt hangerőt – ez nagyon kicsi.

Hogyan befolyásolja a hangszóró impedanciája a keresztezési frekvenciákat?

A keresztezőket úgy tervezték, hogy csak egy adott hangsugárzó impedanciával működjenek. Ha nem megfelelő ohmos terhelést használnak, „kereszteltolás” történik, ami azt jelenti, hogy a keresztezési frekvencia megváltozik, és a hang szenved.

Használhatok különböző hangszóróimpedanciákat egy keresztváltóval? Mi az a crossover shift?

A passzív (nem árammal működő) hangszóró keresztezők alapvetően egyfajta szűrőt jelentenek, amelyet egy bizonyos hangsugárzó impedancia (Ohm) terhelés köré terveztek. Kondenzátorokkal és induktorokkal dolgoznak, amelyek segítségével kiküszöbölhetők a hangfrekvencia bizonyos nemkívánatos szakaszai a hangszóróba való továbbítástól. Együtt kombinálva nagyszerű hangzású hangszórórendszert lehet létrehozni, sokkal jobb tisztasággal és alacsonyabb torzítással a használt keresztezési frekvenciának köszönhetően.

A keresztváltóhoz csatlakoztatott hangszóró impedanciájának megváltoztatása megváltoztatja a keresztezési frekvenciát. Ezt crossover shiftnek nevezik és rossz hangzást eredményez, mert a frekvencia eléggé eltolódik.

A crossover shift néhány hangmellékhatása:

• „Kemény” hang a mély- vagy középsugárzókból. Előfordulhat, hogy a magassugárzók torzulnak, és a korábbinál alacsonyabb hangerőn kezdenek „széttörni”.
• Vékony, gyenge minőségű zene.
• Hézagok a hallható hangtartományokban.

A hangsugárzó-keresztezőket csak a tervezett hangsugárzó-impedanciával szabad használni. Ellenkező esetben gyenge lesz a hangzása és a teljesítménye.

Például nem használhat 8Ω-os hangszórókat 4Ω-oshoz tervezett keresztváltóval, és fordítva.

További előadói és audio cikkek

Tekintse meg ezeket a további nagyszerű cikkeket, amelyek tetszeni fognak!

• Tudja meg, hogyan módosíthatja vagy illesztheti össze a hangszóró impedanciáját az ellenállásokkal.
• Miért rossz, ha a hangszóró impedanciája túl alacsony?
• Mi pontosan az a 8 ohmos impedanciájú hangszóró?
• Ismerje meg, hogyan állítanak elő hangot a hangszórók elektromos áramból.