आप हेडफोन एम्पलीफायरों की तुलना उनकी शक्ति द्वारा वॉल्यूम की स्थिति से क्यों नहीं कर सकते हैं?

हम इस तथ्य के लिए उपयोग किए जाते हैं कि एम्पलीफायर जिसकी उत्पादन शक्ति समान परिस्थितियों (समान लोड और तुलनीय विकृति) के तहत अधिक होती है, आमतौर पर जोर से खेलता है। तो हेडफोन एम्पलीफायरों के साथ यह नियम क्यों विफल हो जाता है? उनकी तुलना कैसे करें?

शुरू करने के लिए, हम याद करते हैं कि बिजली वोल्टेज और वर्तमान का उत्पाद है, और वर्तमान वोल्टेज की मात्रा और लोड रेटिंग पर निर्भर करता है।

डब्ल्यू = यू * I
मैं = यू / आर

हम बिना वोल्टेज बदले केवल करंट लगाकर बिजली नहीं बढ़ा सकते। दूसरे शब्दों में, वॉल्यूम नियंत्रण के साथ हम केवल एम्पलीफायर के आउटपुट पर वोल्टेज को नियंत्रित करते हैं, और लोड प्रतिरोध (स्पीकर या हेडफ़ोन) के आधार पर वर्तमान का उपभोग किया जाएगा। हम वोल्टेज बढ़ाएंगे - वर्तमान खपत भी स्वचालित रूप से बढ़ जाएगी।

किसी भी एम्पलीफायर में चरम विशेषताएं होती हैं, जिन्हें दिए गए गुणवत्ता मानदंडों के लिए वर्तमान और वोल्टेज के अधिकतम स्तर के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। यदि हम आउटपुट स्तर सेट करते हैं, जिस पर प्रवर्धित सिग्नल वोल्टेज सीमा मान से आगे जाता है, तो लहर के "सबसे ऊपर" को काट दिया जाएगा।


IHiFi-100 तरंग उदाहरण, असंतुलित सीमा

इस तरह की विकृति को अक्सर "क्लिपिंग" या "ओवरलोडिंग" के रूप में जाना जाता है। लेकिन ऐसी स्थिति हो सकती है जहां अधिकतम वोल्टेज पार नहीं हुआ है, लेकिन लोड (स्पीकर या हेडफ़ोन) पर वर्तमान खपत एम्पलीफायर की तुलना में अधिक है। नतीजतन, हमें समान ध्वनि विकृति मिलती है।


ऑडिओलैब एम-डीएसी कम प्रतिरोध पर वर्तमान सीमा। लहर के ऊपरी भाग पर सीमा "नरम" है, और नीचे "कठोर" है।

चूंकि बिजली चालू और वोल्टेज का उत्पाद है, समान उत्पादन शक्ति के साथ, वर्तमान और वोल्टेज विपरीत आनुपातिक हैं।

यू = डब्ल्यू / आई, आई = डब्ल्यू / यू

वक्ताओं (या हेडफ़ोन) की शक्ति के लिए समान संवेदनशीलता के साथ, लेकिन विभिन्न बाधाओं के साथ, आउटपुट पर समान ध्वनि दबाव सुनिश्चित करने के लिए, एक ही शक्ति, लेकिन वर्तमान और वोल्टेज के विभिन्न अनुपात की आवश्यकता होती है।

डायनामिक-टाइप एमिटर वाले लगभग सभी स्पीकर कम-प्रतिबाधा हैं - 4 या 8 ओम। एम्पलीफायर से इस तरह के भार के लिए, आउटपुट चालू का मूल्य मुख्य रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि वोल्टेज की आवश्यकता अपेक्षाकृत कम है।

एम्पलीफायर क्षमता आमतौर पर कैसे निर्धारित की जाती है? जिसके पास भारी ट्रांसफार्मर है और बिजली की आपूर्ति में अधिक संधारित्र समाई बेहतर है। हालांकि यह एक अप्रत्यक्ष संकेतक है, यह अक्सर काफी सटीक होता है।

संगीत संकेत एक शुद्ध दीर्घकालिक साइन नहीं है, यह समय में असमान आयाम के कारण ऊर्जावान रूप से 9-15 डीबी "शांत" है। यदि, उदाहरण के लिए, हमने 10 W (4 ओम, 6.3 Vrms, 1.5 A) की शक्ति को मापा, तो वास्तविक औसत खपत मूल्य 3.5 W (9 dB कम की ऊर्जा घनत्व पर) होगा। इस प्रकार, यदि हम 9 डीबी द्वारा वॉल्यूम बढ़ाते हैं, तो संगीत सिग्नल पर वोल्टेज का मूल्य वास्तविक 10 वाट होगा।


साइन और संगीत संकेत के लिए तरंग

चित्र साइन और संगीत संकेत के लिए छायांकित क्षेत्रों को दर्शाता है। क्षेत्रों का अनुपात वोल्टेज में समान आयाम के साथ उपभोग किए गए वर्तमान के अनुपात के समान है।



यदि बिजली की आपूर्ति में पर्याप्त क्षमता नहीं है, तो अल्पकालिक उच्च शक्ति के क्षणों में हम वर्तमान द्वारा क्लिपिंग से ध्वनि में विकृतियां प्राप्त करेंगे। लेकिन, बिजली की आपूर्ति में पर्याप्त क्षमता के साथ, एम्पलीफायर आवश्यक शक्ति प्राप्त करेगा। यह इस कारण से है कि अक्सर कैपेसिटर के समाई पर ध्यान देते हैं। कैपेसिटिव कैपेसिटर के साथ एक एम्पलीफायर वास्तव में अधिक शक्तिशाली होगा, हालांकि पावर (लंबी अवधि) में साइन पर परीक्षण में यह एम्पलीफायर के बराबर होगा जो बिजली की आपूर्ति में कम संधारित्र क्षमता के साथ होगा।

एक और, अधिक महत्वपूर्ण बिंदु, अगर एम्पलीफायरों में एक ही वोल्टेज की सीमा होती है, उदाहरण के लिए 5 Vrms, तो 4 ओम के भार के साथ साइन पर 1.25 ए की वर्तमान खपत होगी, और 9 बीबी लोअर के घनत्व पर एक संगीतमय के लिए - 0.4 ए। मान लीजिए दो 4 ओम के लिए एम्पलीफायरों ने 6 W (5 Vrms, 1.2 A) और 4 W (5 Vrms, 0.8 A) के रूप में शक्ति की घोषणा की। जैसा कि आप देख सकते हैं, पहले एम्पलीफायर में साइन शक्ति अधिक है, लेकिन एम्पलीफायर संगीत संकेत पर समान मात्रा में खेलेंगे, क्योंकि उनका अधिकतम वोल्टेज समान है। वर्तमान की कमी के कारण क्लिपिंग नहीं होगी, क्योंकि दोनों एम्पलीफायर 4 ओम के लिए 0.4 ए से अधिक देने में सक्षम हैं। पहले एम्पलीफायर का पावर मार्जिन केवल बेमानी है (यह इस तरह से दावा करता है कि विशेषताएँ झूठ बोलते हैं और आप उन पर भरोसा नहीं कर सकते हैं)।

साइन और संगीत संकेत के बीच का अंतर इतना स्पष्ट है कि सभी मानकों में, एक तरह से या किसी अन्य, माप लेने या संगीत के करीब संकेतों पर अंतिम डेटा इंगित करने की सिफारिशें हैं। लेकिन इन सिफारिशों में से कोई भी जड़ नहीं लिया। मुख्य सुझाव दिया गया कारण यह है कि अधिकांश एम्पलीफायरों के लिए, वोल्टेज मार्जिन कम-प्रतिबाधा भार के लिए वर्तमान मार्जिन की तुलना में बहुत अधिक है।

उदाहरण के लिए, यदि भार के बिना एक एम्पलीफायर 12 Vrms दे सकता है, लेकिन 0.6 A की धारा के साथ लोड के तहत, हम साइन पर 4 ओम पर 2.4 Vrms पर और संगीत संकेत पर 6.7 Vrms पर पहले से ही क्लिपिंग प्राप्त करते हैं। हम केवल वोल्टेज सीमा तक नहीं पहुंचेंगे।

उपभोक्ता के पास एक सरल प्रश्न है, जो जोर से खेल रहा है, और अधिकांश मामलों में बिजली रैंकिंग सही उत्तर देती है, क्योंकि वोल्टेज और वर्तमान के संदर्भ में, केवल वर्तमान ही सीमित कारक होगा। यदि हम शक्ति को "वर्तमान + वोल्टेज" में पुनर्गणना करते हैं, तो हम अनावश्यक गणना करेंगे, और उत्तर समान होगा।

इसके अलावा, बिजली, वोल्टेज और वर्तमान के मूल्यों की तुलना करने पर, हमें इसका जवाब नहीं मिलता है कि "कितना जोर से", क्योंकि ऐसा उत्तर केवल डेसीबल में व्यक्त की गई इकाइयों में निहित है। उदाहरण के लिए, शक्ति के संदर्भ में, तीन एम्पलीफायरों की व्यवस्था निम्नानुसार की जाएगी: 10 डब्ल्यू, 20 डब्ल्यू और 30 डब्ल्यू। लेकिन मात्रा के संदर्भ में, क्या 20 डब्ल्यू की शक्ति वाला एक एम्पलीफायर बीच में होगा? डीबी में व्यक्त की गई इकाइयों में, शक्ति इस तरह दिखाई देगी: 10 डीबीडब्ल्यू, 13 डीबीडब्ल्यू और 14.7 डीबीडब्ल्यू। अनुपात जैसे -3 / 0 / 1.7 डीबी। इस प्रकार, 20 वाट की शक्ति वाला एक एम्पलीफायर 30 वाट के एक एम्पलीफायर के बहुत करीब होगा।

शायद अगर कंप्यूटर का विकास पहले हुआ था, और चमकदार पत्रिकाओं और पाठकों के लेखक लघुगणक की गणना कर सकते हैं, तो हम एम्पलीफायरों की शक्ति के सार मूल्यों को नहीं देखेंगे, लेकिन विशिष्ट वक्ताओं और एम्पलीफायरों के उत्पादन में ध्वनि दबाव के विशिष्ट मूल्य। लेकिन अफसोस, यह बहुत जटिल था, हालांकि यह अधिक सटीक उत्तर देगा।

लेकिन मुख्य बात पर वापस - शक्ति द्वारा वॉल्यूम के संदर्भ में एम्पलीफायरों की रैंकिंग को सरल बनाने से विरोधाभास नहीं हुआ (विशेषकर बजट एम्पलीफायरों के लिए), क्योंकि सीमित कारक मुख्य रूप से चालू था। लेकिन हेडफोन एम्पलीफायरों के साथ, समस्या पूरी वृद्धि में पैदा हुई।

आम हेडफोन प्रतिबाधा 16 से 300 ओम तक होती है। कम-प्रतिबाधा हेडफ़ोन के लिए, वर्तमान सीमित पैरामीटर है, और उच्च-प्रतिबाधा - वोल्टेज के लिए। इसके अतिरिक्त, कम-प्रतिबाधा वाले हेडफ़ोन के लिए, वर्तमान में कम से कम 9-15 डीबी का मार्जिन होगा।

यदि विशिष्ट लोड वक्ताओं के लिए एम्पलीफायर में केवल दो, 4 और 8 ओम (और तदनुसार दो शक्ति स्तर मान) थे, तो एक हेडफोन एम्पलीफायर के लिए इस तरह के विशिष्ट बाधाएं 8: 8, 16, 24, 32, 60, 100, 200, के क्रम के हैं। 300 और 600 ओम। सर्वोत्तम स्थिति में, निर्माता दो रेटिंग के लिए एक शक्ति मूल्य का संकेत देते हैं।

अप्रशिक्षित उपयोगकर्ता हमेशा यह नहीं देखते हैं कि विभिन्न एम्पलीफायरों की अलग-अलग बिजली रेटिंग हैं और 0.5 डब्ल्यू @ 32 ओम और 0.3 डब्ल्यू @ 300 ओम की तुलना करना संभव नहीं है।

यदि आप एम्पलीफायर के लिए आउटपुट वोल्टेज का ग्राफ बनाते हैं, तो यह इस फॉर्म को ले जाएगा।


क्षैतिज अक्ष पर - लोड प्रतिरोध (स्पीकर या हेडफ़ोन)। ऊर्ध्वाधर, वोल्टेज, वर्म्स में बाईं ओर (कई से परिचित), और डीबीवी में दाईं ओर। डीबीवी डेसीबल में वोल्टेज मान है, जहां 0 डीबी के लिए 1 वीआरएम लिया जाता है। इन इकाइयों में, पेशेवर उपकरणों के लिए वोल्टेज लंबे समय से संकेत दिया गया है, क्योंकि स्तर डीबी में समायोजित किए जाते हैं। हमारे मामले में, यह dB में तुरंत वॉल्यूम की प्रत्यक्ष तुलना के कारण सुविधाजनक है।

नीली बिंदीदार रेखा वोल्टेज की सीमा है। उदाहरण में, यह 0 dBV या 1 Vrms है। उदाहरण की सादगी के लिए, एम्पलीफायर का आउटपुट प्रतिबाधा 0 ओम है और यह रेखा सख्ती से क्षैतिज है।

लाल रेखा 10 mA के आउटपुट करंट में वोल्टेज मान है (सूत्र U = I * R के अनुसार)।

काली रेखा वर्तमान और वोल्टेज सीमाओं का परिणाम है। यदि वोल्टेज मानों को सत्ता में परिवर्तित किया जाता है, तो हमें 16 ओम के लिए 1.6 mW (at -16 dBV) और 300 ओम के लिए 3.3 mW (0 dBV) मिलते हैं।

पावर अनुपात 3 dB (10 * Log10 (W1 / W2) = 10 * Log10 (3.3 / 1.6) = 3 dB) का अंतर देते हैं। वोल्टेज ग्राफ के अनुसार मूल्यांकन करने पर 100 dB / mW की संवेदनशीलता वाले हेडफ़ोन के उदाहरण पर विचार करें:

अगर हमारे पास 16 ओएचएस पर 118 डीबी / वी एसपीएल (100 डीबी / एमडब्ल्यू) की संवेदनशीलता के साथ हेडफोन हैं, तो उनके लिए अधिकतम ध्वनि दबाव -16 डीबीवी + 118 डीबी / वी एसपीएल = 102 डीबीएल एसएल के बराबर होगा। 300 ओम पर 105 डीबी / वी एसपीएल (100 डीबी / एमडब्ल्यू) की संवेदनशीलता वाले हेडफ़ोन के लिए, ध्वनि दबाव 0 डीबीवी + 105 डीबी / वी एसपीएल = 105 डीबी एसपीएल के बराबर होगा। इस एम्पलीफायर से जुड़े हेडफ़ोन के बीच की मात्रा का अंतर 105 डीबी एसपीएल - 102 डीबी एसपीएल = 3 डीबी के बराबर होगा, जहां उच्च-प्रतिबाधा मॉडल जोर से खेलेंगे।

गणितीय रूप से, यह सब साइन के लिए अच्छा है। लेकिन एक संगीत संकेत के लिए, गणना पहले से ही अलग होगी।


चूंकि सिग्नल की ऊर्जा घनत्व कम से कम 9 डीबी से कम है, इसलिए वर्तमान सीमा हरे रंग की धराशायी रेखा के साथ होगी, जो क्रमशः 9 डीबी से अधिक है।


वोल्टेज अनुपात पहले से ही अलग होगा।

16 ओम के लिए:

• साइन के लिए, हमारे पास -16 dBV का मान होगा।
• एक संगीत संकेत के लिए, मान पहले से ही 9 dB, -7 dBV के बराबर होगा, और "संगीतमय" शक्ति पहले से ही 1.6 mW नहीं, बल्कि 12 mW होनी चाहिए!
• यदि आप गुणवत्ता के बारे में भूल जाते हैं (यदि वर्तमान स्तर पार हो गया है, तो हमें विकृतियां मिलती हैं) या यदि सिग्नल की ऊर्जा घनत्व और भी कम है, तो मान 0 dBV तक पहुंच सकता है।

300 ओम के लिए, कुछ भी नहीं बदलेगा, क्योंकि केवल एक वोल्टेज सीमा है। ऊपर दिए गए उदाहरण के लिए, एक संगीत संकेत के लिए, 16 ओह पर 118 डीबी / वी की संवेदनशीलता वाले हेडफोन -7 डीबीवी + 118 डीबी / वी एसपीएल = 111 डीबी एसपीएल का ध्वनि दबाव देंगे। और कम-प्रतिरोध और उच्च-प्रतिरोध मॉडल के बीच का अंतर 111dB SPL - 105dB SPL = 6dB हो जाएगा, जहां कम-प्रतिरोध मॉडल पहले से ही लाउड होगा।

और अगर आप केवल वॉल्यूम नॉब को अधिकतम मोड़ देते हैं और गुणवत्ता पर ध्यान नहीं देते हैं (क्लिपिंग से झुनझुना), तो हेडफ़ोन के बीच का अंतर कम-प्रतिबाधा मॉडल के पक्ष में 13 डीबी होगा।


यदि हम आयामों को देखते हैं, तो वर्तमान मार्जिन 9 डीबी से कम है, फिर, तदनुसार, अधिकतम वोल्टेज स्तर 0 डीबीवी पर रहेगा। ऊपर के उदाहरण में, वास्तविक लाभ 6 डीबी था।

यदि हम एम्पलीफायरों की तुलना उसी उत्पादन शक्ति से करते हैं तो क्या होगा?


3 mW की घोषित शक्ति के साथ एक दूसरा एम्पलीफायर जोड़कर 32 Ohms और 3.3 mW से 300 Ohms करें। उदाहरण में हमारा पहला एम्पलीफायर 32 और 300 ओम पर बिल्कुल समान शक्ति है।

दूसरे एम्पलीफायर में अधिकतम वोल्टेज 2.3 dBV (1.3 Vrms), 100 ओम का आउटपुट प्रतिबाधा और 100 mA का आउटपुट करंट होता है। गैर-शून्य प्रतिरोध के कारण, वोल्टेज सीमा एक सीधी क्षैतिज रेखा नहीं है, लेकिन कम-असमानता क्षेत्र में वोल्टेज में कमी के साथ एक वक्र है।

जैसा कि आप ग्राफ में देख सकते हैं, मजेंटा लाइन 32 और 300 ओम पर काली रेखा के साथ प्रतिच्छेद करती है। वर्तमान मार्जिन इतना बड़ा है (मैजंटा धराशायी लाइन) कि यह अधिकतम मूल्यों को प्रभावित नहीं करता है।

ऊपर दिए गए ग्राफ से पता चलता है कि 32 ओम के लिए पहले एम्पलीफायर के लिए 9 डीबी का एक मार्जिन है, क्योंकि यह अधिकतम वोल्टेज मान देता है। एक बड़े वर्तमान मार्जिन के साथ दूसरे एम्पलीफायर के लिए, अधिकतम वोल्टेज "संगीत" शक्ति प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है जितना कि साइन के लिए प्राप्त किया गया था।

इस प्रकार, औपचारिक रूप से, एम्पलीफायरों में समान शक्ति होती है, लेकिन व्यवहार में, पहले 32-ओम हेडफोन एम्पलीफायर समान गुणवत्ता के साथ 9 डीबी की मात्रा देगा।

इससे वैश्विक निष्कर्ष क्या निकाला जा सकता है? एम्पलीफायरों की तुलना केवल शक्ति द्वारा करना गलत है, इस तथ्य के बावजूद कि यह प्रथागत है और एसी एम्पलीफायरों के लिए अधिक या कम पर्याप्त है।

RAA में रिपोर्टों का विकास हमेशा अधिकतम संख्या में नहीं, बल्कि उत्पादों की तुलना करने की संभावना के उद्देश्य से किया गया है। और तुलना करते समय, व्यावहारिक उत्तर प्राप्त करना, सार नहीं।

पावर सेंसिटिविटी और पॉवर ग्राफ का संचालन त्वरित तुलना की तुलना में कम सुविधाजनक था, उदाहरण के लिए, वोल्टेज संवेदनशीलता की तुलना और, तदनुसार, वोल्टेज ग्राफ।

हालांकि, साइन द्वारा दिए गए वोल्टेज ग्राफ एम्पलीफायरों के बीच की मात्रा की तुलना करने के लिए पर्याप्त सटीक नहीं था। काम के परिणामस्वरूप, वोल्टेज ग्राफ के एक बेहतर दृश्य को "संगीत" शक्ति में जोड़ा गया था। इस चार्ट को रिपोर्ट और विभिन्न ऑनलाइन सेवाओं और तुलनाओं में जोड़ा गया है।

एम्पलीफायर की शक्ति विशेषताओं के ग्राफ की तुलना और एम्पलीफायर से हेडफ़ोन के लिए आवश्यक वोल्टेज स्तर का निर्धारण

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इस सेवा में, आप एम्पलीफायरों की मात्रा और कुछ गुणवत्ता वर्गों के ढांचे के भीतर तुलना कर सकते हैं। यदि आप एक समकक्ष वर्ग ए चुनते हैं, तो यह एम्पलीफायरों की संभवतः अधिकतम गुणवत्ता में तुलना होगी। और यदि आप "कोई वर्तमान सीमा नहीं" चुनते हैं - तो गुणवत्ता की परवाह किए बिना केवल मात्रा की तुलना होगी।

डिफ़ॉल्ट रूप से, सिग्नल की ऊर्जा घनत्व साइन घनत्व के नीचे 12 डीबी पर सेट है। आमतौर पर, एक संगीत सिग्नल की घनत्व 9 से 15 डीबी तक भिन्न होती है। यदि वांछित है, तो आप एक अलग घनत्व सेट कर सकते हैं। यदि आप 3 डीबी का चयन करते हैं और "प्वाइंट ऑन" प्रदर्शित करते हैं, तो आपको मूल मूल्यों के साथ साइन द्वारा निर्मित एक ग्राफ मिलेगा।


एक विशिष्ट भार के स्तर का विश्लेषण करने के लिए, आप हेडफ़ोन प्रतिरोध सेट कर सकते हैं, और अतिरिक्त तालिका में dBV में वांछित मान शामिल होंगे।

इस सेवा में अन्य दिलचस्प और उपयोगी एल्गोरिदम हैं, लेकिन वे इस विषय के दायरे से परे हैं।

मात्रा में एम्पलीफायर भाग की तुलना

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यह तालिका के रूप में एक सरलीकृत संस्करण है जहां आप दो प्रतिरोध विकल्प सेट कर सकते हैं और डीबी में एम्पलीट्यूड को देख सकते हैं। इसी तरह, आप एक समान गुणवत्ता वर्ग चुन सकते हैं। इसके अतिरिक्त साइन के लिए सत्ता में मूल्य हैं। छँटाई करते समय, आप देख सकते हैं कि सिग्नल के ऊर्जा घनत्व के कारण बिजली के मान समान वोल्टेज मूल्यों में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हो सकते हैं।

एम्प्लीफायर बेसलाइन कैलकुलेटर

निस्संदेह, कई लोग अनजाने में एक सवाल करेंगे, लेकिन उन उपकरणों की तुलना करने के बारे में जो आरएए में मापा नहीं गया था? वोल्टेज और वर्तमान की गणना कैसे करें? शेड्यूल कैसे बनाएं?



ऐसा करने के लिए, एक अलग कैलकुलेटर तैयार किया जाता है, जिसमें डिवाइस के बारे में ज्ञात डेटा दर्ज करना और आउटपुट पर अंतिम मान प्राप्त करना संभव होगा।

कैलकुलेटर सरल नहीं है, क्योंकि कभी-कभी निर्माताओं का डेटा अधूरा होता है और संभावित मूल्यों की संभावित सीमा की गणना करना आवश्यक होता है। उदाहरण के लिए, एक निर्माता लोड के बिना एकल लोड और अधिकतम वोल्टेज स्तर के लिए बिजली का संकेत दे सकता है। आउटपुट प्रतिबाधा के बिना, कई ग्राफ़ विकल्प हो सकते हैं। इन आंकड़ों के विभिन्न संयोजनों पर काम किया जा रहा है।

परिणाम

वॉल्यूम के संदर्भ में एम्पलीफायर भाग की तुलना करने के लिए, संगीत सिग्नल की ऊर्जा घनत्व और अलग से वर्तमान और वोल्टेज प्रतिबंधों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।