Hva er vanskeligheten?

I 11/2019-utgaven av Audio ble ATC SCM7 omtalt i en test av fem bokhyllehøyttalere. Et veldig respektabelt merke kjent for musikkelskere, og enda mer for profesjonelle, ettersom mange innspillingsstudioer er utstyrt med høyttalere. Det er verdt å ta en nærmere titt - men denne gangen skal vi ikke ta for oss historien og forslaget, men ved å bruke SCM7 som eksempel vil vi diskutere et mer generelt problem som audiofile står overfor.

En av de viktige parametrene til akustiske systemer er effektivitet. Det er et mål på energieffektivitet - i hvilken grad en høyttaler (elektro-akustisk svinger) konverterer den tilførte elektrisiteten (fra forsterkeren) til lyd.

Effektivitet uttrykkes på den logaritmiske desibelskalaen, der 3 dB forskjell betyr dobbelt nivå (eller mindre), 6 dB forskjell betyr fire ganger osv. 3 dB vil spille dobbelt så høyt.

Det er verdt å legge til at effektiviteten til mellomstore høyttalere er noen få prosent - mesteparten av energien omdannes til varme, slik at dette ikke bare er "sløsende" fra høyttalernes synspunkt, men forverrer deres arbeidsforhold ytterligere - ettersom temperaturen på høyttalerspolen øker, dens motstand øker og temperaturøkningen til det magnetiske systemet er ugunstig, som kan føre til ikke-lineære forvrengninger. Lav effektivitet er imidlertid ikke det samme som lav kvalitet - det er mange høyttalere med lav effektivitet og veldig god lyd.

Vansker med komplekse belastninger

Et utmerket eksempel er ATC-design, hvis lave effektivitet er forankret i spesialløsninger som brukes i selve omformerne, og som tjener ... paradoksalt nok - for å redusere forvrengning. Det handler om den såkalte korte spolen i et langt gapSammenlignet med det typiske (brukes i de aller fleste elektrodynamiske omformere) systemet med en lang spole i et kort gap, er det preget av lavere effektivitet, men mindre forvrengning (på grunn av driften av spolen i et jevnt magnetfelt plassert i mellomrom).

I tillegg er drivsystemet forberedt for lineær drift med store avbøyninger (for dette må gapet være mye lengre enn spolen), og i denne situasjonen gir selv de veldig store magnetiske systemene som brukes av ATK ikke høy effektivitet (de fleste av gapet, uavhengig av posisjonsspolene, er det ikke fylt med det).

Men for øyeblikket er vi mer interessert i noe annet. Vi opplyser at SCM7, både på grunn av dimensjonene (et toveissystem med 15 cm midwoofer, i et koffert med et volum på mindre enn 10 liter), og denne spesielle teknikken, har en svært lav effektivitet - ifølge målinger i lydlaboratoriet, bare 79 dB (vi abstraherer fra dataene fra produsenten som lover en høyere verdi, og fra årsakene til et slikt avvik; vi sammenligner effektiviteten til strukturer målt i "Audio" under de samme forholdene).

Som vi allerede vet, vil dette tvinge SCM7 til å spille med den spesifiserte kraften. mye roligere enn de fleste strukturer, selv i samme størrelse. Så for at de skal høres like høyt ut, må de settes mer makt.

Denne situasjonen fører mange audiofile til den forenklede konklusjonen at SCM7 (og ATC-design generelt) krever en forsterker som ikke er så kraftig som med noen vanskelig å bestemme parametere, som er i stand til å "drive", "trekke", kontrollere, "drive". " som ville være "tung belastning", dvs. SCM7. Men den mer inngrodde betydningen av "tung belastning" refererer til en helt annen parameter (enn effektivitet) - nemlig impedans (høyttaler).

Begge betydningene av "kompleks belastning" (relatert til effektivitet eller impedans) krever forskjellige tiltak for å overvinne denne vanskeligheten, så å blande dem fører til alvorlige misforståelser ikke bare av teoretiske, men også av praktiske grunner - nettopp når du velger riktig forsterker.

Høyttaler (høyttaler, kolonne, elektroakustisk transduser) er en mottaker av elektrisk energi, som må ha en impedans (belastning) for å bli omdannet til lyd eller til og med varme. Da vil det frigjøres kraft på den (som vi allerede vet, dessverre, mest i form av varme) i henhold til de grunnleggende formlene kjent fra fysikken.

High-end transistorforsterkere i det spesifiserte området for anbefalt belastningsimpedans oppfører seg omtrent som likespenningskilder. Dette betyr at når belastningsimpedansen avtar ved en fast spenning, flyter mer strøm over terminalene (omvendt proporsjonal med reduksjonen i impedans).

Og siden strømmen i effektformelen er kvadratisk, selv når impedansen avtar, øker effekten omvendt når impedansen avtar. De fleste gode forsterkere oppfører seg slik ved impedanser over 4 ohm (så ved 4 ohm er effekten nesten dobbelt så høy som ved 8 ohm), noen fra 2 ohm, og de kraftigste fra 1 ohm.

Men en typisk forsterker med en impedans under 4 ohm kan ha "vansker" - utgangsspenningen vil falle, strømmen vil ikke lenger flyte omvendt når impedansen reduseres, og effekten vil enten øke litt eller til og med reduseres. Dette vil skje ikke bare ved en bestemt posisjon av regulatoren, men også når man undersøker den maksimale (nominelle) effekten til forsterkeren.

Den faktiske høyttalerimpedansen er ikke en konstant motstand, men en variabel frekvensrespons (selv om den nominelle impedansen bestemmes av denne karakteristikken og dens minima), så det er vanskelig å nøyaktig kvantifisere graden av kompleksitet - det avhenger av interaksjonen med en gitt forsterker.

Noen forsterkere liker ikke store impedansfasevinkler (assosiert med impedansvariabilitet), spesielt når de forekommer i områder med lav impedansmodul. Dette er en "heavy load" i klassisk (og korrekt) forstand, og for å håndtere en slik belastning må du se etter en passende forsterker som er motstandsdyktig mot lave impedanser.

I slike tilfeller blir det noen ganger referert til som "strømeffektivitet" fordi det faktisk krever mer strøm (enn lav impedans) for å oppnå høy effekt ved lav impedans. Det er imidlertid også en misforståelse her at noen "maskinvarerådgivere" skiller strøm fra strøm fullstendig, og tror at en forsterker kan være laveffekt, så lenge den har en mytisk strøm.

Det er imidlertid nok å måle effekten ved lav impedans for å være sikker på at alt er i orden – vi snakker tross alt om kraften som sendes ut av høyttaleren, og ikke strømmen som går gjennom selve høyttaleren.

ATX SCM7-er er laveffektive (de er derfor "komplekse" i så henseende) og har en nominell impedans på 8 ohm (og av denne viktigere grunn er de "lette"). Mange audiofile vil imidlertid ikke skille mellom disse tilfellene og vil konkludere med at dette er en "tung" belastning - rett og slett fordi SCM7 vil spille stille.

Samtidig vil de høres mye roligere ut (i en viss posisjon av volumkontrollen) enn andre høyttalere, ikke bare på grunn av lav effektivitet, men også høy impedans – de fleste høyttalerne på markedet er 4-ohm. Og som vi allerede vet, med en belastning på 4 ohm, vil mer strøm flyte fra de fleste forsterkere og mer strøm genereres.

Derfor er det viktig å skille mellom effektivitet og ømhet, Men å blande disse parameterne er også en vanlig feil for både produsenter og brukere. Virkningsgrad er definert som lydtrykket i en avstand på 1 m fra høyttaleren når det påføres en effekt på 1 W. Følsomhet - ved påføring av en spenning på 2,83 V. Uavhengig av

belastningsimpedans. Hvor kommer denne "merkelige" betydningen fra? 2,83 V til 8 ohm er bare 1 W; derfor, for en slik impedans, er effektivitets- og følsomhetsverdiene de samme. Men de fleste moderne høyttalere er 4 ohm (og siden produsenter ofte og feilaktig fremstiller dem som 8 ohm, er det en annen sak).

En spenning på 2,83V fører da til at det leveres 2W, som er det dobbelte av effekten, noe som gjenspeiles i en 3dB økning i lydtrykket. For å måle effektiviteten til en 4 ohm høyttaler, må spenningen reduseres til 2V, men... ingen produsent gjør dette, fordi resultatet gitt i tabellen, uansett hva det kalles, vil være 3 dB lavere.

Nettopp fordi SCM7, som andre 8 ohm høyttalere, er en "lett" impedansbelastning, virker det for mange brukere - som bedømmer "vanskelighet" i et nøtteskall, dvs. gjennom prismet til volumet mottatt i en bestemt posisjon. regulator (og spenningen knyttet til den) er en "kompleks" belastning.

Og de kan høres roligere ut av to helt forskjellige grunner (eller på grunn av sammenslåingen deres) – en høyttaler kan ha mindre effektivitet, men også forbruke mindre energi. For å forstå hva slags situasjon vi har med å gjøre, er det nødvendig å kjenne til de grunnleggende parameterne, og ikke bare sammenligne volumet som oppnås fra to forskjellige høyttalere koblet til samme forsterker med samme kontrollposisjon.

Hva forsterkeren ser

Brukeren av SCM7 hører høyttalerne spille lavt og vet intuitivt at forsterkeren må være "trøtt". I dette tilfellet "ser" forsterkeren bare impedansresponsen - i dette tilfellet høy, og derfor "lett" - og blir ikke sliten, og har ikke problemer med at høyttaleren har endret mesteparten av effekten til varme , ikke lyd. Dette er en sak "mellom høyttaleren og oss"; forsterkeren "vet" ikke noe om inntrykkene våre - om det er stille eller høyt.

La oss tenke oss at vi kobler en veldig kraftig 8-ohm motstand til forsterkere med en effekt på flere watt, flere tiere, flere hundre ... For alle er dette en problemfri belastning, alle vil gi så mange watt de har råd til slik motstand, har "ingen anelse om hvordan all den kraften har blitt omgjort til varme, ikke lyd.

Forskjellen mellom kraften som motstanden kan ta og kraften som forsterkeren kan levere er irrelevant for sistnevnte, og det samme er det faktum at kraften til motstanden er to, ti eller hundre ganger større. Han kan ta så mye, men han trenger ikke.

Vil noen av disse forsterkerne ha problemer med å "drive" den motstanden? Og hva betyr aktiveringen? Gir du den maksimale kraften den kan trekke? Hva vil det si å kontrollere en høyttaler? Gir den bare maksimal effekt eller en lavere verdi som høyttaleren begynner å høres bra ut over? Hva slags kraft kan dette være?

Hvis du vurderer "terskelen" over hvilken høyttaleren allerede høres lineær ut (i dynamikk, ikke frekvensrespons), så spiller svært lave verdier, i størrelsesorden 1 W, inn, selv for ineffektive høyttalere. . Det er verdt å vite at den ikke-lineære forvrengningen introdusert av selve høyttaleren øker (i prosent) med økende kraft fra lave verdier, så den mest "rene" lyden vises når vi spiller stille.

Men når det gjelder å oppnå volumet og dynamikken som gir oss den rette dosen av musikalske følelser, blir spørsmålet ikke bare subjektivt, avhengig av personlige preferanser, men selv for en viss lytter er tvetydig.

Det avhenger i det minste av avstanden som skiller den fra høyttalerne - tross alt synker lydtrykket proporsjonalt med kvadratet på avstanden. Vi vil trenge forskjellig kraft for å "drive" høyttalerne på 1 m, og en annen (seksten ganger mer) på 4 m, etter vår smak.

Spørsmålet er, hvilken forsterker vil "gjøre det"? Kompliserte råd... Alle venter på enkle råd: kjøp denne forsterkeren, men ikke kjøp denne, for "du vil ikke lykkes"...

Ved å bruke SCM7 som eksempel kan det oppsummeres som følger: de trenger ikke å motta 100 watt for å spille vakkert og stille. De må få dem til å spille godt og høyt. De vil imidlertid ikke akseptere mer enn 100 watt, fordi de er begrenset av sin egen kraft. Produsenten oppgir anbefalt effektområde for forsterkeren (sannsynligvis nominell, og ikke effekten som skal tilføres "normalt") innenfor 75-300 watt.

Det ser imidlertid ut til at en 15 cm midwoofer, selv så avansert som den som brukes her, ikke vil akseptere 300W... I dag gir produsenter ofte så høye grenser for de anbefalte effektområdene til samarbeidende forsterkere, noe som også har forskjellige årsaker - den antar en stor høyttalereffekt, men forplikter ikke i tillegg til dette... det er ikke merkeeffekten høyttaleren skal håndtere.

Kan strømforsyningen være med deg?

Det kan også antas at forsterkeren bør ha kraftreserve (i forhold til høyttalereffekt) for ikke å bli overbelastet i noen situasjon (med fare for å skade høyttaleren). Dette har imidlertid ingenting å gjøre med "vanskeligheten" med å jobbe med høyttaleren.

Det gir ingen mening å skille mellom høyttalere som "krever" denne mengden takhøyde fra forsterkeren og de som ikke gjør det. Det virker for noen som om kraftreserven til forsterkeren på en eller annen måte føles av høyttaleren, høyttaleren gjengjelder denne reserven, og det er lettere for forsterkeren å fungere ... Eller at en "tung" belastning, til og med assosiert med lav høyttalereffekt , kan "mestres" med mye kraft i reserve eller korte støt ...

Det er også problemet med den såkalte dempningsfaktoravhenger av utgangsimpedansen til forsterkeren. Men mer om det i neste nummer.