Műszaki adatok – autós audioerősítő frekvenciaválasz

Az erősítő specifikációit ismertető sorozatunk következő témájaként megvizsgáljuk a gyártók által szolgáltatott frekvenciaválasz-információkat, és elmagyarázzuk, hogyan értelmezni ezeket az információkat. A legegyszerűbb állítások szerint a frekvenciaválasz specifikációja megmondja az erősítő alacsony és nagyfrekvenciás határait annak kialakítása alapján. Mint minden általunk megvizsgált specifikáció esetében, a közölt információk ugyanolyan sokatmondóak, mint azok az információk, amelyek hiányozhatnak a specifikációs oldalról. Merüljünk el és nézzük meg.

Az erősítő frekvenciaválasz specifikációinak értelmezése

Nézzünk meg egy jó erősítőt, amelynek specifikációja 4 Hz és 50 kHz között van. Ebben a konkrét példában nincs megadva tolerancia, így nem tudjuk, hogy ezek az alacsony- és magasfrekvenciás határértékek 1 dB vagy 3 dB tűrést jelentenek-e. Kapcsoljuk be az erősítőt, és nézzük meg, mit tudhatunk meg.

Digitális interfészünkhöz és terhelési ellenállásunkhoz csatlakoztatva az erősítő -1 dB-es frekvenciamenetet mutat:8,21 Hz az alsó végén és 48,7 kHz a tetején. 3 dB-es tűréshatár mellett a mérés alul 4,36 Hz, felül pedig a 96 kHz-es mérési határ felett van.

Röviden, ezek az információk azt mutatják, hogy ez az erősítő nem befolyásolja drámaian az audiorendszer válaszát a hallható spektrumon belül és jóval azon túl.

A hangszórók nem ellenállások

Az erősítő frekvenciaválaszát számos tényező szabályozza. Az áramkör kialakításának és az erősítő összetevőinek megvitatásán kívül a legtöbb ember rájön, hogy a hangszórórendszer, amelyhez az erősítőt csatlakoztatja, befolyásolhatja az erősítő teljesítményét. A laborban rezisztív terheléseket használunk. A valós világban a hangszórók olyan szintű induktív reaktanciát adnak hozzá, amely ellentétes az AC áram áramlásával és befolyásolja a frekvenciamenetet. Ha passzív keresztező hálózatot ad hozzá, a terhelés most már kapacitív reaktanciát is tartalmaz. Végső soron még egy egyszerű kétirányú passzív keresztező hálózatban is az erősítő által látott terhelés nagymértékben változik a frekvenciától függően.

Felvettem a kapcsolatot John Atkinsonnal, a Stereophile magazin szerkesztőjével, és engedélyt kértem a reaktív hangszóró-szimulációs hálózatának újrateremtésére. A reaktív terhelést az erősítő válaszának tesztelésére az Audio Engineering Society Eric Benjamin „Audio teljesítményerősítők hangszóróterheléshez” című tanulmányának az eredménye. Atkinson konzultált Ken Kantorral, az NHT-tól és az International Jensen-től a passzív hálózatról, és az eredmény a hálózat alább látható változata lett.

Ennek a hálózatnak az a célja, hogy különböző impedanciákat mutasson be az erősítőnek különböző frekvenciákon, hogy értékelje a teljesítményét. A hálózat megismétli azt, amit egy erősítő látna, ha egy 8 ohmos névleges impedanciájú, kétutas, zárt házas könyvespolc hangszórót táplál. Ezt a hálózatot Frank Fabian segítségével hoztam létre a torontói The Speaker Shopban. Boltjában lenyűgöző kondenzátorok, ellenállások és induktorok készletei vannak raktáron. Ha olyan otthoni hangszórója van, amely javításra vagy felújításra szorul, akkor ő az a férfi, akivel beszélhet!

Erősítő reakciója reaktív terhelésekre

A következő lépés az volt, hogy megismételjük referenciaerősítőnk frekvencia-válasz mérését 4 ohmos terhelés, 2 ohmos terhelés és reaktív terhelés segítségével, hogy megmutassuk, mekkora hatással van a válaszre.

Amint láthatja, a terhelés impedanciájától függően kismértékben változik a nagyfrekvenciás válasz ennél az erősítőnél. Az erősítő a változó feszültségű tápegység kialakításának részeként tartalmaz néhány szűrőfojtást a kimeneteken. A különbség a 4 ohmos és a reaktív nyom között 0,85 dB 20 kHz-en.

Mi a helyzet az olcsó erősítőkkel?

Referenciaerősítőnk pont ilyen – egy kiváló minőségű erősítő, amely csodálatosan szól. Szóval, mi történik, ha ugyanazokat a teszteket egy olcsó erősítőn végzi el? Nézzük és lássuk!

Olcsó erősítőnk korrekt munkát végez az ellenállásos terhelésekkel, felül 16 kHz körül 1 dB-el, alul 10 Hz alatt gördül le. A piros nyom azt mutatja, hogy a passzív szűrőhálózat induktív jellemzői miatt van némi hangsúly a 2 és 3 kHz között. Ez a hangsúly hallható lenne? Ez a megszállottságod szintjétől függ. Néhány tized dB különbséget hallhat az EQ beállításakor.

Mi a helyzet a D osztályú erősítő barátainkkal?

Mint említettük, a jó erősítőnk kimenetén lévő kis szűrők a frekvenciamenetben mérhető változást eredményeztek a változó terhelések között. Mi történik, ha olyan D osztályú erősítőt mérünk, amely nagy szűrőket használ a kimeneteken?

Here we can see that there is a half-dB bump around 3 kHz and more than 2 dB of additional output at 20 kHz as compared to the 1 kHz reference level. Compared to a purely resistive load, the bump at 20 kHz is 3.5 dB more than a 4-ohm resistive load and about 7 dB louder than 2 ohms. If you’ve ever wondered why Class-D amplifiers sound different than a high-quality Class-AB, this is one of the reasons.

Working with Frequency Response Specifications

For most applications, you can ignore the frequency response measurements of the amplifiers you choose. The majority will be adequately flat from 20 Hz to 20 kHz. If you plan on driving a low-impedance load (low-impedance drivers or many drivers wired in parallel), the added impedance will dramatically reduce the high-frequency performance of a Class-D amp.

If you are planning on building an audio system that is truly high-resolution audio-ready, and capable of playing audio signals beyond 20 kHz, you are going to need to do some homework. Odds are, you’ll want a Class-AB amp for the tweeters, at the very least.

Finally, designing an audio system that uses active filtering will help reduce the variations in impedance caused by passive crossovers.

If you need help choosing an amplifier for your car audio system, drop into your local specialist mobile electronics retailer and talk to one of their product specialists.

Please check out other articles in our series on Understanding Specifications.