Ses uygulamalarında empedans eşleşmesi ne kadar önemlidir?


52

Yansıyan sinyaller ses uygulamalarında ne kadar önemlidir (örneğin bir amp ile bir hoparlör veya bir ön amp ile bir amp arasında)? Çoğunlukla sadakat ve güç aktarımı ile ilgili olarak.

Empedans ve yanlısı / aleyhte olanlar için farklı seçenekler nelerdir? Bu çıkış terminalinde, giriş terminalinde veya kablo üzerinde değişiklik yapılabilir mi?


15
Cevaplar, bir elektrik mühendisi mi yoksa bir ses direği mi olduğunuza bağlıdır. İkincisi ise, dolunay boyunca ölü bir balık sallarken, oksijensiz kablolar, exhanhan kapasitörleri ve amplifikatörünüzün üzerine ölü bir balık sallarken izlemeniz gereken çok sayıda pahalı saçmalık hakkında uzunca bir şey yapabiliriz.
Olin Lathrop

Yanıtlar:


59

Empedans eşleştirme modern ses elektroniğinde kullanılmaz.

  • Bir mikrofon çıkışı 600 Ω civarında olabilirken, mic preamp girişleri 1 kΩ veya daha fazladır.
  • Bir çizgi çıkışı 100 Ω gibi bir şey olurken, bir çizgi girişi 10 kΩ gibi olur.
  • Bir hoparlör amplifikatörü 0,5 Ω'dan daha az olacaktır; hoparlörler ise 4 like gibidir.
  • Bir gitar çıkışı 100 kΩ olabilirken, bir gitar amp girişi en az 1 MΩ olabilir.

Tüm bu durumlarda, yük empedansı kaynaktan önemli ölçüde daha büyüktür; eşleşmediler. Bu yapılandırma aslına uygunluğu arttırır .

Empedans uyumu , ses sistemlerinin geliştiği telefon sistemlerinde, bazen de bazen vakumlu amplifikatörlerde kullanıldı, ancak o zaman bile, maksimum güç ve maksimum doğruluk arasında bir denge oluştu .

İletim hattı efektleri geçerli değildir. En az 10 km (20 kHz için) dalga boyunda , yansımadan alacağınız en büyük etkinin, birkaç km uzunluğunda çizgiler içeren tarak filtreleme (HF roll-off) olduğunu düşünüyorum. Ama bu tamamen gerçekçi değil.

Bill Whitlock :

Ses kabloları iletim hatları DEĞİLDİR. Egzotik kablolar için pazarlama yutturmaca genellikle klasik iletim hattı teorisini gerektirir ve nano saniye yanıtının bir şekilde önemli olduğu anlamına gelir. Gerçek fizik bize, ses kablolarının fiziksel anlamda yaklaşık 4.000 feet'e ulaşana kadar iletim anlamında iletim hattı efektleri sergilemediğini hatırlatıyor.

Maksimum güç teoremi geçerli değil, çünkü:

Rane Şirketi :

Empedans uyumu, vakum tüpleri, Edsels ve arı kovanı kuaförleriyle dışarı çıktı. Modern transistör ve op-amp aşamaları empedans eşleşmesi gerektirmez. Yapılırsa , empedans eşleşmesi ses performansını düşürür .


Profesyonel ses uygulamalarında empedans eşleşmesinin gerekli olmadığına (ve aslında çok üzücü), bkz. William B. Snow, "Empedans - Eşleşmiş veya Optimum" [ 1957'de yazıldı! ], Ses Güçlendirme: David L. Klepper (Ses Mühendisliği Topluluğu, NY, 1978, s. G-9 - G-13) ve RaneNote Birlik Kazanç ve Empedans Eşleşmesi: Garip Yatak Arkadaşları tarafından düzenlenen bir Antoloji .

Shure Kardeşler :

Ses devreleri için empedansı eşleştirmek önemlidir?

Artık değil. 20. yüzyılın başlarında empedansla eşleşmesi önemliydi. Bell Laboratories, uzun mesafeli telefon devrelerinde maksimum güç aktarımı elde etmek için farklı cihazların empedanslarının eşleştirilmesi gerektiğini buldu. Empedans uyumu, pahalı, hacimli ve ısı üreten gerekli vakum tüplü yükselteç sayısını azaltmıştır.

1948'de Bell Laboratories, transistörü icat etti - ucuz, küçük, verimli bir amplifikatör. Transistör, maksimum güç aktarımından daha verimli bir şekilde maksimum voltaj aktarımını kullanır. Maksimum voltaj aktarımı için, hedef aygıt ("yük" olarak adlandırılır), gönderen aygıtın ("kaynak" olarak adlandırılan) en az on katı bir empedansa sahip olmalıdır. Bu BRIDGING olarak bilinir. Köprüleme, ses cihazlarını bağlarken en yaygın devre yapılandırmasıdır. Modern ses devrelerinde, eşleşen empedanslar aslında ses performansını düşürebilir.

Bu yaygın bir yanılgıdır. HyperPhysics, 8 ohm'luk bir amplifikatör çıkışı göstermek için kullanılır , ancak o zamandan beri sayfayı geliştirdiler . Elektronik Tasarım , uzun süre 8 ohm'luk bir amplifikatör çıktısı gösterdi , ancak yorumlar bölümünde bir sürü şikayet sonrasında bunu düzelttiler :

Bu nedenle, mil uzunluğundaki kablolara sahip bir telefon şirketi değilseniz, kaynak ve yük empedanslarının, 600 ohm veya başka bir empedansla eşleştirilmesine gerek yoktur. --- Bill Transformatörü, Jensen Transformers, Inc. ve AES Life Fellow'un baş mühendisliği ve mühendisliği.


13
Büyük resmin bir bölümünü özlüyorsun. Empedans uyumu eski günlerde yapıldı çünkü yükler ve sürücüler reaktifdi. Ses örneğinde, transformatörlerin sinyal yolunda olması yaygındı ve empedansla eşleşmediyseniz, sadece işe yaramazdı. Günümüzde empedansı eşleştirmeyerek kurtulabilirsiniz, çünkü çoğu modern elektronik cihaz reaktif olanlara değil dirençli girdi ve çıktılara sahiptir . Ancak reaktif bileşenlerin sinyal yolunda olduğu ekipman için, empedans eşleşmesi hala önemli bir husustur.
Robert Harvey,

1
@endolith: Her iki tarafta da trafolu olan herhangi bir şey empedans eşleşmesi gerektirir. Verildiği gibi, modern elektronik cihazların çoğu dirençli girdi ve çıktılara sahiptir, bu nedenle amaç girdilerde yüksek empedanslar ve çıktılarda düşük empedanslar haline gelir. Ancak bu her zaman ideal koşullar üretmez; Bir karıştırma masası için bir mikrofon girişi oluşturuyorsanız, 10 megohm giriş empedansı istemezsiniz, çünkü hassas bir giriş her türlü gürültüyü toplayacaktır. Bunun yerine, 10K ohm hatları boyunca daha fazla bir şey istersiniz.
Robert Harvey,

1
@endolith: "Tüp sesi" nde bir faktör olarak belirtilen tüp amperinin çıkış empedansını görmediğim için şaşırdım, ya da tüpün sesini taklit etmek için daha yüksek "etkili" çıkış empedanslı amplifikatör tasarlama tartışmaları görmedim amper. Biri çıkış empedansını ayarlamak için güç harcayan dirençler kullanmak zorunda kalmayacaktı; Aktüel algılayıcı geri bildirimin oldukça iyi bir iş yapabileceğini düşünüyorum.
supercat


1
@Kaz: Evet, ancak bir keman bir enstrüman, hoparlör kasası değil. Enstrüman tasarımının amacı hiçbir şeyden hoş olmayan bir ses çıkarmaktır. Hoparlör muhafazası tasarımının amacı, kaydedilmiş olan güzel sesi, herhangi bir değişiklik yapmadan yeniden üretmektir. (Gitar amper tasarlamadığınız sürece. Bunlar enstrümanlar gibidir.)
Endolith

12

Empedans eşleştirme gerçekten ses frekansları için bir endişe değildir ve örneklerinizde gerçekten tercih edilmemektedir. Ancak, girdi ve çıktı empedanslarınıza dikkat etmeniz gerekmektedir.

Genelde empedans maçı 2 sebepten dolayı:

  1. Yansımaları En Aza İndirme - İletim hattının uzunluğu, sinyalin dalga boyuyla aynı düzeye geldiğinde yansımalar bir sorun haline gelir. Burada çeşitli kurallar var. Bazıları telin uzunluğu dalga boyunun 1 / 4'ü kadar endişe duyuyor, bazıları 1/6, 1/10 vb. Bu durumda önemli değil, çünkü 20khz'lik bir sinyalin elektriksel dalga boyu ~ 49.000ft'dir. Başka bir deyişle, yansımalar sorduğunuz uygulama için önemli değildir.

  2. Maksimum güç aktarımı - Bir sürücünün çıkış empedansını yük giriş empedansına eşleştirmek, maksimum güç aktarımı sağlar. İlk başta bu, bir konuşmacıyı sürmek için önemli, ancak daha önemli hususlar var (aşağıya bakınız).

Amp örneği:

Modern bir amp tasarımıyla (aktif güç kademesi, çıkış transformatörü yok) asıl amacınız diğer şeylerin yanı sıra mümkün olan en yüksek sönümleme faktörüdür. Bir hoparlörü sürdüğünüzde, hoparlörün kendisi gerçekten sürüldüğü haliyle akım üretir, bu, bir bobini manyetik alan içinde hareket ettirmek için bir cihazı sürdüğünüze göre mantıklı olmalıdır. İdeal durumda, koni / bobin gelen sinyale anında tepki vereceğinden bu önemli olmaz. Gerçekte, konuşmacının mekanik yapısından dolayı koninin gecikmesi ve atlaması vardır. Sonuç olarak, hoparlör amplifikatöre geri gönderilen akımları üretir.

Bunu daha basit ve daha geçerli terimlere koymak. Yüksek bir sönümleme faktörü, amplifikatörün hoparlör konisi üzerinde daha iyi kontrol sahibi olmasını sağlar. Bu, konuşmacının rezonans noktasına yakın bir yerde özellikle önemlidir. Sönümleme faktörü (hoparlör direnci) / (amp çıkış direnci) ve tel direnci için bir miktar düzeltmedir. Yani bu durumda amacınız amplifikatördeki mümkün olan en küçük çıkış direncidir.

cihazlar arasındaki çizgi seviyesi (pre amp):

Yine empedans eşleştirme hedefi değil. Genellikle en düşük çıkış empedansını ve mümkün olan en yüksek giriş empedansını istersiniz. Bu, akım çekmesini ve bunun sonucunda voltaj düşüşünü en aza indirir. Bu en düşük distorsiyon yapılandırmasıdır ve maksimum voltaj aktarımına izin verir.


3
"Bir sürücünün çıkış empedansını bir yükün giriş empedansıyla eşleştirmek maksimum güç aktarımı sağlar." Tam değil. Yükün sabit bir kaynak empedansına eşleştirilmesi güç aktarımını en üst düzeye çıkarır, ancak çıkış empedansı üzerinde kontrolünüz varsa, yükteki gücü artırmak için mümkün olduğunca küçük olmasını istersiniz.
endolith

2
Kabul etmiyorum, çıkış empedansının değeri düşük olması güç eşleşmesini sağlamadıkça güç aktarımını artırmaz, bu sadece yük direncini eşleştirmek için karışıma eklenmiş bir kaynak rezistörüne ihtiyaç duyacağınız anlamına gelir. Yükün çoğunlukla dirençli olduğunu varsaymak. Yükteki voltajı maksimize etmek ve gücü maksimize etmek iki farklı şeydir.
Mark

7
Bu mantıkla, her şeyi 0 ohm yapar ve sonsuz güç elde edersiniz. :) Maksimum güç teoremi sadece kaynak empedansı sabit olduğunda uygulanır. Bu durumda, gücü en iyi şekilde almak için yükü kaynağa eşit hale getirirsiniz. tr.wikipedia.org/wiki/Maximum_power_theorem Ancak sabit bir yükünüz (hoparlör) varsa ve kaynağın çıkış empedansını değiştirebiliyorsanız, mümkün olduğu kadar küçük hale getirmek istiyorsunuz. 0 ohm'luk kaynak tüm beslemeyi 4 ohm'luk bir yüke iterken, 4 ohm'luk bir kaynak 4 ohm'luk bir yüke mevcut gücün yarısını boşa harcar.
endolith

2
Merak ettiğim şeylerden biri, hoparlörlerin çıkış empedansının frekansa göre nasıl değiştiği ve empedansa karşı frekans tepkisinin ses çıkışı-frekansına göre (homojen voltajda) tepkisi ile nasıl izleyeceği ve bir amplifikatörün kullanıp kullanamayacağı bir odadaki bir hoparlör için düz bir frekans tepkisi üretmeye çalışırken bu tür değişikliklerin. Buna bakıldığında herhangi bir fikrin var mı?
supercat

3
@supercat Eh, SPL seviyesine empedans karmaşık bir fonksiyondur ve hoparlör muhafazasından, sürücü mekanik özelliklerinden ve diğerlerinin yanı sıra ts parametrelerinden kesinlikle etkilenir. Ortalama bir '8ohm' konuşmacı, ~ 3ohm ila 50 + ohm arasında empedans dalgalanmalarına sahip olacaktır, ancak düz frekans tepkisine çok yakın olabilir. Bir hoparlörü, tüm odalar farklı olduğu için (özellikle düşük frekanslarda) akustik bir ortama uyacak şekilde uyarlamazsınız. Oda düzeltmesi EQ ile yapılır. En popüler otomatik oda düzeltme sistemi için Google Audyssey.
Mark

3

Hoparlör kabloları üzerinde seminal makale tarafından yazılmıştır Bob Pease'in 1990 yılında Milli Yarıiletkenleri başlıklı "Ne neyse, Bütün Bu Ekleme Stuff nedir?" . Oku ve keyfini çıkarın - sonra yılan yağı satıcılarını güvenle görmezden gelirken hayatınıza devam edin!


Bu makalede empedans eşleşmesi ile ilgili hiçbir şey görmüyorum
endolith

Makale, "... veya kabloyu değiştirme" sorusunun son kısmına atıfta bulunuyor. Ayrıca empedans uyumsuzluğu noktalarından vb konnektörleri etkilerini, yansımalarını ele alır
uɐɪ
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.