لماذا لا تقارن مضخمات السماعات من موقع الصوت بقوتها؟

لقد اعتدنا على حقيقة أن مكبر الصوت الذي تكون قدرة خرجه أعلى في نفس الظروف (نفس الحمل والتشويه المقارن) يلعب عادة بصوت أعلى. فلماذا تفشل هذه القاعدة مع مضخمات سماعة الرأس؟ كيف تقارنهم؟

بادئ ذي بدء ، نتذكر أن الطاقة هي نتاج الجهد والتيار ، ويعتمد التيار على حجم الجهد وتصنيف الحمل.

W = U * I
I = U / R

لا يمكننا زيادة الطاقة بإضافة التيار فقط دون تغيير الجهد. وبعبارة أخرى ، مع التحكم في مستوى الصوت ، نتحكم فقط في الجهد عند خرج مكبر الصوت ، وسيتم استهلاك التيار اعتمادًا على مقاومة الحمل (السماعات أو سماعات الرأس). سنقوم بزيادة الجهد - سوف يزيد الاستهلاك الحالي تلقائيًا.

أي مكبر للصوت له خصائص متطرفة يمكن التعبير عنها كحد أقصى للتيار والجهد لمعايير جودة معينة. إذا قمنا بتعيين مستوى الخرج الذي تتجاوز عنده الإشارة المضخمة قيمة حد الجهد ، فسيتم قطع "قمم" الموجة.


مثال على الموجي IHiFi-100 ، قيود غير متوازنة

غالبًا ما يُشار إلى هذا النوع من التشويه باسم "القص" أو "التحميل الزائد". ولكن قد يكون هناك موقف حيث لا يتم تجاوز الحد الأقصى للجهد ، ولكن الاستهلاك الحالي عند الحمل (مكبرات الصوت أو سماعات الرأس) أعلى مما يمكن أن يعطيه مكبر الصوت. ونتيجة لذلك ، نحصل على تشويه صوتي مشابه.


Audiolab M-DAC الحد الحالي عند مقاومة منخفضة. القيد على الجزء العلوي من الموجة هو "ناعم" ، وفي الجزء السفلي "صلب".

بما أن الطاقة هي نتاج التيار والجهد ، مع قوة خرج متساوية ، فإن التيار والجهد متناسبان عكسيا.

U = W / I ، I = W / U

مع حساسية متساوية لقوة السماعات (أو سماعات الرأس) ، ولكن بممانعات مختلفة ، لضمان ضغط صوتي متساوي عند الخرج ، يلزم وجود نفس القوة ، ولكن بنسب مختلفة للتيار والجهد.

تقريبا جميع مكبرات الصوت مع بواعث ديناميكية ذات مقاومة منخفضة - 4 أو 8 أوم. لمثل هذا الحمل من مكبر الصوت ، فإن قيمة تيار الخرج مهم في المقام الأول ، منذ ذلك الحين الجهد المطلوب صغير نسبيا.

كيف يتم تحديد إمكانات مكبر الصوت عادة؟ من لديه محول أثقل وأكثر سعة مكثف في مصدر الطاقة هو الأفضل. على الرغم من أن هذا مؤشر غير مباشر ، إلا أنه غالبًا ما يكون دقيقًا تمامًا.

إن الإشارة الموسيقية ليست جيبًا نقيًا طويل المدى ، فهي أكثر هدوءًا بقوة 9-15 ديسيبل بسبب السعة غير المتساوية في الوقت المناسب. إذا قمنا ، على سبيل المثال ، بقياس قدرة 10 واط (4 أوم ، 6.3 فولت ، 1.5 أمبير) ، فإن المتوسط ​​الحقيقي للقيمة المستهلكة سيكون 3.5 واط (بكثافة طاقة أقل بمقدار 9 ديسيبل). وبالتالي ، إذا رفعنا مستوى الصوت بمقدار 9 ديسيبل ، فإن قيمة الجهد على إشارة الموسيقى ستكون حقيقية 10 واط.


الموجي للإشارة الجيبية والموسيقية

تظهر الصورة المناطق المظللة للجيب والإشارة الموسيقية. نسبة المناطق هي نفس نسبة التيار المستهلك مع سعة متساوية في الجهد.



إذا لم تكن هناك سعة كافية في مزود الطاقة ، فعند لحظات الطاقة العالية قصيرة المدى ، سنتلقى تشوهات في الصوت من القطع بالتيار. ولكن ، مع السعة الكافية في مصدر الطاقة ، سيحصل مكبر الصوت على الطاقة اللازمة. ولهذا السبب غالبًا ما تولي اهتمامًا كبيرًا بسعة المكثفات. في الواقع ، سيكون مكبر الصوت ذو المكثفات السعوية أكثر قوة ، على الرغم من أنه في الاختبار على الجيب في الطاقة (على المدى الطويل) سيكون مساوياً لمكبر للصوت بسعة مكثف أقل في مصدر الطاقة.

نقطة أخرى أكثر أهمية ، إذا كان لمكبرات الصوت حد الجهد نفسه ، على سبيل المثال 5 Vrms ، عند جيب مع حمولة 4 أوم ، سيكون هناك استهلاك تيار 1.25 أمبير ، وللآلة الموسيقية بكثافة أقل من 9 ديسيبل - 0.4 أ. أعلنت مضخمات الصوت لمدة 4 أوم عن 6 واط (5 فولت ، 1.2 أمبير) و 4 واط (5 فولت ، 0.8 أمبير). كما ترون ، فإن مكبر الصوت الأول لديه طاقة جيبية أعلى ، ولكن سيتم تشغيل مكبرات الصوت بنفس مستوى الصوت في إشارة الموسيقى ، لأن جهدهم الأقصى هو نفسه. لقطة بسبب نقص التيار لن يكون ، لأن كل من مكبرات الصوت قادرة على إعطاء أكثر من 0.4 أمبير لمدة 4 أوم. هامش الطاقة للمكبر الأول هو ببساطة احتياطي (هذه هي الطريقة التي تظهر بها المطالبات أن الخصائص تكمن ولا يمكنك الاعتماد عليها).

الفرق بين إشارة الجيب والموسيقى هو واضح للغاية في جميع المعايير ، بطريقة أو بأخرى ، هناك توصيات لأخذ القياسات أو الإشارة إلى البيانات النهائية حول الإشارات القريبة من الإشارة الموسيقية. لكن أيا من هذه التوصيات لم تترسخ. السبب الرئيسي المقترح هو أنه بالنسبة لمعظم المكبرات ، يكون هامش الجهد أعلى بكثير من الهامش الحالي لأحمال المعاوقة المنخفضة.

على سبيل المثال ، إذا كان مكبر الصوت بدون حمل يمكن أن يعطي 12 Vrms ، ولكن في ظل حمل بتيار 0.6 A ، فإننا نحصل بالفعل على 2.4 Vrms عند 4 أوم في الجيب وعلى 6.7 Vrms على إشارة الموسيقى. نحن ببساطة لن نصل إلى حد الجهد.

لدى المستهلك سؤال بسيط ، ما الذي يلعب بصوت أعلى ، ويعطي ترتيب القوة في معظم الحالات الإجابة الصحيحة ، لأنه من حيث الجهد والتيار ، سيكون التيار فقط هو العامل المقيد. إذا قمنا بإعادة حساب الطاقة في "التيار + الجهد" ، فسوف نقوم بعمل حسابات غير ضرورية ، وستكون الإجابة هي نفسها.

علاوة على ذلك ، بمقارنة قيم الطاقة والجهد والتيار ، لا نحصل على الإجابة "كم هو أعلى" ، لأنه هذه الإجابة موجودة فقط في الوحدات المعبر عنها بالديسيبل. على سبيل المثال ، من حيث الطاقة ، سيتم ترتيب ثلاثة مكبرات صوت على النحو التالي: 10 وات و 20 وات و 30 وات. ولكن من حيث الحجم ، هل سيكون مكبر الصوت بطاقة 20 واط في المنتصف؟ في الوحدات المعبر عنها بالديسيبل ، ستبدو القدرة على النحو التالي: 10 ديسيبل ، و 13 ديسيبل ، و 14.7 ديسيبل. نسب مثل -3 / 0 / 1.7 ديسيبل. وبالتالي ، سيكون مكبر الصوت بقوة 20 واط أقرب بكثير إلى مكبر للصوت 30 واط.

ربما لو حدث تطوير أجهزة الكمبيوتر في وقت سابق ، وكان بإمكان مؤلفي المجلات والقراء اللامعين حساب اللوغاريتمات ، فلن نرى قيمًا مجردة لقوة مكبرات الصوت ، ولكن قيمًا محددة لضغط الصوت عند خرج مكبرات الصوت ومكبرات الصوت المحددة. لكن للأسف ، كان الأمر معقدًا للغاية ، على الرغم من أنه سيعطي إجابة أكثر دقة.

ولكن بالعودة إلى الأمر الرئيسي - لم يؤد تبسيط ترتيب مكبرات الصوت من حيث الحجم حسب السلطة إلى تناقضات (خاصة لمكبرات الميزانية) ، لأن كان العامل المحدد الحالي بشكل رئيسي. ولكن مع مضخمات السماعات ، ظهرت المشكلة في النمو الكامل.

تتراوح معاوقة سماعة الرأس الشائعة من 16 إلى 300 أوم. بالنسبة لسماعات الرأس ذات الممانعة المنخفضة ، التيار هو المعلمة المقيدة ، والمقاومة العالية - الجهد. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لسماعات الرأس منخفضة المقاومة ، سيكون هناك هامش لا يقل عن 9-15 ديسيبل.

إذا كان مكبر الصوت الخاص بمكبرات الصوت النموذجية يحتوي فقط على اثنين ، و 4 ، و 8 أوم (وبالتالي قيمتين لمستوى الطاقة) ، فعندئذٍ تكون مضادات الصوت النموذجية لمضخم صوت سماعة الرأس من 8: 8 ، 16 ، 24 ، 32 ، 60 ، 100 ، 200 ، 300 و 600 أوم. في أفضل الأحوال ، تشير الشركات المصنعة إلى قيمة طاقة لتقييمين.

لا يلاحظ المستخدمون غير المدربين دائمًا أن مكبرات الصوت المختلفة لها تصنيفات طاقة مختلفة ولا يمكن مقارنة 0.5 واط @ 32 أوم و 0.3 واط @ 300 أوم.

إذا قمت ببناء رسم بياني لجهد الخرج لمكبر الصوت ، فسيأخذ هذا الشكل.


على المحور الأفقي - مقاومة الحمل (مكبرات الصوت أو سماعات الرأس). عمودي ، جهد ، على اليسار في Vrms (مألوف للكثيرين) ، وعلى اليمين في dBV. dBV هي قيمة الجهد بالديسيبل ، حيث يتم أخذ 1 Vrms لـ 0 ديسيبل. في هذه الوحدات ، تم الإشارة منذ فترة طويلة إلى الجهد للمعدات المهنية يتم تعديل المستويات بالديسيبل. في حالتنا ، هذا مناسب بسبب المقارنة المباشرة للحجم مباشرة بالديسيبل.

الخط المنقط الأزرق هو حد الجهد. في المثال ، هذا هو 0 dBV أو 1 Vrms. من أجل بساطة المثال ، فإن مقاومة خرج مكبر الصوت هي 0 أوم وهذا الخط أفقي تمامًا.

الخط الأحمر هو قيمة الجهد عند تيار خرج قدره 10 مللي أمبير (وفقًا للصيغة U = I * R).

الخط الأسود هو نتيجة لحدود التيار والجهد. إذا تم تحويل قيم الجهد إلى طاقة ، نحصل على 1.6 مللي واط (عند -16 ديسيبل فولت) لـ 16 أوم و 3.3 مللي واط (0 ديسيبل فولت) لـ 300 أوم.

تعطي نسب القدرة فرقًا قدره 3 ديسيبل (10 * Log10 (W1 / W2) = 10 * Log10 (3.3 / 1.6) = 3 ديسيبل). خذ بعين الاعتبار المثال مع سماعات الرأس بحساسية 100 ديسيبل / ميغاواط عند تقييمها وفقًا للرسم البياني للجهد:

إذا كان لدينا سماعات رأس بحساسية 118 ديسيبل / V SPL (100 ديسيبل / مللي واط) عند 16 أوم ، فإن أقصى ضغط صوت بالنسبة لهم سيكون -16 ديسيبل + 118 ديسيبل / V SPL = 102 ديسيبل SPL. بالنسبة لسماعات الرأس التي تبلغ حساسية 105 ديسيبل / V SPL (100 ديسيبل / مللي واط) عند 300 أوم ، سيكون ضغط الصوت مساويًا لـ 0 ديسيبل + 105 ديسيبل / V SPL = 105 ديسيبل SPL. سيكون الفرق في مستوى الصوت بين سماعات الرأس المتصلة بهذا مكبر الصوت مساويًا لـ 105 ديسيبل SPL - 102 ديسيبل SPL = 3 ديسيبل ، حيث يلعب نموذج المعاوقة العالية بصوت أعلى.

رياضيا ، كل هذا جيد للجيب. ولكن بالنسبة للإشارة الموسيقية ، سيكون الحساب مختلفًا بالفعل.


نظرًا لأن كثافة الطاقة في الإشارة أقل بمقدار 9 ديسيبل على الأقل ، فإن الحد الحالي سيكون على طول الخط المتقطع الأخضر ، والذي يكون أعلى بمقدار 9 ديسيبل ، على التوالي.


ستكون نسب الجهد مختلفة بالفعل.

لمدة 16 أوم:

• من أجل الجيب ، سيكون لدينا قيمة -16 ديسيبل.
• بالنسبة لإشارة الموسيقى ، ستكون القيمة بالفعل أعلى بمقدار 9 ديسيبل ، وتساوي -7 ديسيبل ، ويجب ألا تكون الطاقة "الموسيقية" بالفعل 1.6 ميغاواط ، ولكن 12 ميغاواط!
• إذا نسيت الجودة (إذا تم تجاوز المستوى الحالي ، نحصل على تشوهات) أو إذا كانت كثافة الطاقة للإشارة أقل ، فيمكن أن تصل القيمة إلى 0 ديسيبل.

مقابل 300 أوم ، لن يتغير شيء ، لأنه لا يوجد سوى حد للجهد. بالنسبة للمثال أعلاه ، بالنسبة لإشارة موسيقية ، ستعطي سماعات الرأس التي تبلغ حساسيتها 118 ديسيبل / V عند 16 أوم ضغط صوت -7 ديسيبل + 118 ديسيبل / V SPL = 111 ديسيبل SPL. وسيصبح الفرق بين نماذج المقاومة المنخفضة والمقاومة العالية 111dB SPL - 105dB SPL = 6dB ، حيث سيكون نموذج المقاومة المنخفضة أعلى بالفعل.

وإذا قمت ببساطة بتحويل مفتاح مستوى الصوت إلى الحد الأقصى ولا تولي اهتمامًا للجودة (قعقعة من القطع) ، فإن الفرق بين سماعات الرأس سيكون 13 ديسيبل لصالح نموذج المعاوقة المنخفضة.


إذا نظرنا إلى السعات ، يكون الهامش الحالي أقل من 9 ديسيبل ، وبالتالي ، سيظل مستوى الجهد الأقصى عند 0 ديسيبل. في المثال أعلاه ، كان الربح الحقيقي 6 ديسيبل.

ماذا يحدث إذا قارنا مكبرات الصوت بنفس طاقة الإخراج؟


أضف مضخمًا ثانيًا بطاقة معلنة تبلغ 3 ميجاوات إلى 32 أوم و 3.3 ميجاوات إلى 300 أوم. مضخم الصوت الأول في المثال له نفس القوة عند 32 و 300 أوم.

يحتوي مكبر الصوت الثاني على جهد أقصى يبلغ 2.3 ديسيبل فولت (1.3 Vrms) ، ومقاومة خرج 100 أوم وتيار خرج 100 مللي أمبير. نظرًا للمقاومة غير الصفرية ، فإن حد الجهد ليس خطًا أفقيًا مستقيمًا ، ولكنه منحنى مع انخفاض الجهد إلى منطقة المعاوقة المنخفضة.

كما ترى في الرسم البياني ، يتقاطع خط أرجواني مع الخط الأسود عند 32 و 300 أوم. الهامش الحالي كبير جدًا (خط أرجواني متقطع) بحيث لا يؤثر على القيم القصوى.

يوضح الرسم البياني أعلاه أنه بالنسبة لمكبر الصوت الأول لـ 32 أوم ، يوجد هامش 9 ديسيبل ، لأنه هذا يسمح بقيمة الجهد القصوى. بالنسبة لمكبر للصوت الثاني بهامش تيار كبير ، لا يسمح الجهد الأقصى بالحصول على طاقة "موسيقية" أكثر مما تم الحصول عليه للجيب.

وبالتالي ، من الناحية الرسمية ، تتمتع مضخمات الصوت بنفس القوة ، ولكن من الناحية العملية ، سيعطي مضخم صوت سماعة الرأس الأول 32 أوم حجمًا أعلى بمقدار 9 ديسيبل بنفس الجودة.

ما هي الاستنتاجات العالمية التي يمكن استخلاصها من هذا؟ إن مقارنة مضخمات الصوت ببساطة عن طريق الطاقة غير صحيحة ، على الرغم من حقيقة أن هذا الأمر مألوف وأكثر ملاءمة لمكبرات التيار المتردد.

لم يكن تطوير التقارير في RAA يستهدف دائمًا العدد الأقصى من الرسوم البيانية ، ولكن إلى إمكانية مقارنة المنتجات. وعند المقارنة ، الحصول على إجابات عملية ، وليس إجابات مجردة.

كان تشغيل حساسية الطاقة والرسم البياني للطاقة أقل ملاءمة للمقارنة السريعة مقارنة ، على سبيل المثال ، مقارنة حساسية الجهد ، وبالتالي رسوم الجهد.

ومع ذلك ، لم يكن الرسم البياني للجهد الذي رسمته الجيب دقيقًا بما يكفي لمقارنة الحجم بين المكبرات. نتيجة لهذا العمل ، تمت إضافة عرض محسن للرسم البياني للجهد إلى القوة "الموسيقية". تمت إضافة هذا الرسم البياني إلى التقارير ومختلف الخدمات والمقارنات عبر الإنترنت.

مقارنة الرسوم البيانية لخصائص الطاقة لمكبرات الصوت وتحديد مستوى الجهد المطلوب لسماعات الرأس من مكبر الصوت

رابط


في هذه الخدمة ، يمكنك مقارنة مكبرات الصوت في الحجم ، وضمن إطار فئات جودة معينة. إذا اخترت فئة مكافئة من الفئة A ، فستكون هذه مقارنة في الجودة القصوى المفترضة للمكبرات. وإذا حددت "بلا حد حالي" - فسيكون هناك ببساطة مقارنة بين الحجم بغض النظر عن الجودة.

بشكل افتراضي ، يتم تعيين كثافة الطاقة للإشارة إلى 12 ديسيبل تحت كثافة الجيب. عادةً ما تكون كثافة الإشارة الموسيقية بين 9 و 15 ديسيبل. إذا رغبت في ذلك ، يمكنك تعيين كثافة مختلفة. إذا قمت بتحديد 3 ديسيبل وعرضت "نقطة التشغيل" ، فسوف تحصل على رسم بياني تم تكوينه بواسطة الجيب بالقيم الأصلية.


لتحليل المستويات إلى حمل معين ، يمكنك تعيين مقاومة سماعة الرأس ، وسيحتوي الجدول الإضافي على القيم المطلوبة في dBV.

هناك خوارزميات أخرى مثيرة للاهتمام ومفيدة في هذه الخدمة ، لكنها خارج نطاق هذا الموضوع.

مقارنة جزء مكبر الصوت في الحجم

رابط



هذه نسخة مبسطة على شكل جدول حيث يمكنك تعيين خيارين للمقاومة وإلقاء نظرة على الاتساع بالديسيبل. وبالمثل ، يمكنك اختيار فئة جودة مكافئة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إعطاء القيم في السلطة من أجل الجيب. عند الفرز ، يمكنك أن ترى أن قيم الطاقة يمكن أن تختلف بشكل كبير عند نفس قيم الجهد بسبب كثافة الطاقة للإشارة.

حاسبة خط الأساس مكبر للصوت

مما لا شك فيه أن العديد سيكون لديهم سؤال لا إرادي ، ولكن ماذا عن مقارنة الأجهزة التي لم يتم قياسها في RAA؟ كيف تحسب الجهد والتيار؟ كيفية بناء جدول زمني؟



للقيام بذلك ، يتم إعداد آلة حاسبة منفصلة ، حيث سيكون من الممكن إدخال بيانات معروفة عن الجهاز والحصول على القيم النهائية عند الإخراج.

الآلة الحاسبة ليست بسيطة ، لأن في بعض الأحيان تكون البيانات من الشركات المصنعة غير مكتملة ومن الضروري حساب النطاق المحتمل للقيم المحتملة. على سبيل المثال ، قد تشير الشركة المصنعة إلى طاقة حمولة واحدة وأقصى مستوى للجهد بدون حمولة. بدون معاوقة إخراج ، قد يكون هناك العديد من خيارات الرسم البياني. يجري العمل على مجموعات مختلفة من هذه البيانات.

الملخص

لمقارنة جزء مكبر الصوت من حيث الحجم ، يجب أن تؤخذ في الاعتبار كثافة الطاقة للإشارة الموسيقية وقيود التيار والجهد بشكل منفصل.