Wat is de moeilijkheid?

In de audio-uitgave van 11/2019 was de ATC SCM7 te zien in een test van vijf boekenplankluidsprekers. Een zeer respectabel merk dat bekend is bij muziekliefhebbers, maar vooral ook bij professionals, aangezien veel opnamestudio's zijn uitgerust met zijn luidsprekers. Het is de moeite waard om het van dichterbij te bekijken - maar deze keer zullen we niet ingaan op de geschiedenis en het voorstel, maar met de SCM7 als voorbeeld, zullen we een meer algemeen probleem bespreken waarmee audiofielen worden geconfronteerd.

Een van de belangrijke parameters van akoestische systemen is: efficiëntie. Het is een maatstaf voor energie-efficiëntie - de mate waarin een luidspreker (elektro-akoestische omvormer) de toegevoerde elektriciteit (van de versterker) omzet in geluid.

Efficiëntie wordt uitgedrukt op de logaritmische decibelschaal, waarbij 3 dB verschil twee keer het niveau (of minder) betekent, 6 dB verschil vier keer, enz. 3 dB zal twee keer zo luid klinken.

Het is de moeite waard eraan toe te voegen dat de efficiëntie van middelgrote luidsprekers een paar procent is - de meeste energie wordt omgezet in warmte, zodat dit niet alleen "verspilling" is vanuit het oogpunt van de luidsprekers, maar hun werkomstandigheden verder verslechtert - naarmate de temperatuur van de luidsprekerspoel toeneemt, neemt de weerstand toe en is de temperatuurstijging van het magnetische systeem ongunstig, wat kan leiden tot niet-lineaire vervormingen. Een laag rendement staat echter niet gelijk aan een lage kwaliteit - er zijn veel luidsprekers met een laag rendement en een zeer goed geluid.

Problemen met complexe belastingen

Een uitstekend voorbeeld zijn ATC-ontwerpen, waarvan het lage rendement is geworteld in speciale oplossingen die in de converters zelf worden gebruikt, en die dienen ... paradoxaal genoeg - om vervorming te verminderen. Het gaat over de zogenaamde korte spoel in een lange openingVergeleken met het typische (gebruikt in de overgrote meerderheid van elektrodynamische converters) systeem van een lange spoel in een korte opening, wordt het gekenmerkt door een lager rendement, maar minder vervorming (vanwege de werking van de spoel in een uniform magnetisch veld dat zich in de gat).

Bovendien is het aandrijfsysteem voorbereid voor lineaire werking met grote doorbuigingen (hiervoor moet de opening veel langer zijn dan de spoel), en in deze situatie bieden zelfs de zeer grote magnetische systemen die door ATK worden gebruikt geen hoog rendement (de meeste van de opening, ongeacht de positiespoelen, is deze er niet mee gevuld).

Op dit moment zijn we echter meer geïnteresseerd in iets anders. We stellen dat SCM7, zowel vanwege zijn afmetingen (een tweewegsysteem met een midwoofer van 15 cm, in een koffer met een inhoud van minder dan 10 liter), als deze specifieke techniek een zeer laag rendement heeft - volgens metingen in het audiolaboratorium, slechts 79 dB (we abstraheren van de gegevens van de fabrikant die een hogere waarde beloven, en van de redenen voor een dergelijke discrepantie; we vergelijken de efficiëntie van structuren gemeten in "Audio" onder dezelfde omstandigheden).

Zoals we al weten, dwingt dit de SCM7 om met het gespecificeerde vermogen te spelen. veel stiller dan de meeste structuren, zelfs van dezelfde grootte. Dus om ze even hard te laten klinken, moeten ze worden gezet meer kracht.

Deze situatie leidt veel audiofielen tot de simplistische conclusie dat de SCM7 (en ATC-ontwerpen in het algemeen) een versterker nodig heeft die niet zozeer krachtig is als wel met een aantal moeilijk te bepalen parameters, die in staat is tot "drive", "pull", control, "drive". "zoals zou zijn" zware belasting "d.w.z. SCM7. De meer ingesleten betekenis van "zware belasting" verwijst echter naar een geheel andere parameter (dan efficiëntie) - namelijk impedantie (spreker).

Beide betekenissen van "complexe belasting" (gerelateerd aan efficiëntie of impedantie) vereisen verschillende maatregelen om deze moeilijkheid te overwinnen, dus het mengen ervan leidt tot ernstige misverstanden, niet alleen op theoretische maar ook op praktische gronden - juist bij het kiezen van de juiste versterker.

Luidspreker (luidspreker, kolom, elektro-akoestische transducer) is een ontvanger van elektrische energie, die een impedantie (belasting) moet hebben om te worden omgezet in geluid of zelfs warmte. Dan komt er stroom op vrij (zoals we helaas al grotendeels in de vorm van warmte weten) volgens de uit de natuurkunde bekende basisformules.

Hoogwaardige transistorversterkers in het gespecificeerde bereik van de aanbevolen belastingsimpedantie gedragen zich ongeveer als gelijkspanningsbronnen. Dit betekent dat naarmate de belastingsimpedantie afneemt bij een vaste spanning, er meer stroom over de klemmen vloeit (omgekeerd evenredig met de afname van de impedantie).

En aangezien de stroom in de vermogensformule kwadratisch is, zelfs als de impedantie afneemt, neemt het vermogen omgekeerd toe als de impedantie afneemt. De meeste goede versterkers gedragen zich zo bij impedanties boven de 4 ohm (dus bij 4 ohm is het vermogen bijna twee keer zo hoog als bij 8 ohm), sommige vanaf 2 ohm, en de krachtigste vanaf 1 ohm.

Maar een typische versterker met een impedantie van minder dan 4 ohm kan "moeilijkheden" hebben - de uitgangsspanning zal dalen, de stroom zal niet langer omgekeerd stromen als de impedantie afneemt, en het vermogen zal iets toenemen of zelfs afnemen. Dit zal niet alleen gebeuren bij een bepaalde stand van de regelaar, maar ook bij het onderzoeken van het maximale (nominale) vermogen van de versterker.

De werkelijke luidsprekerimpedantie is geen constante weerstand, maar een variabele frequentierespons (hoewel de nominale impedantie wordt bepaald door deze eigenschap en zijn minima), dus het is moeilijk om de mate van complexiteit nauwkeurig te kwantificeren - het hangt af van de interactie met een gegeven versterker.

Sommige versterkers houden niet van fasehoeken met grote impedantie (geassocieerd met impedantievariabiliteit), vooral wanneer ze voorkomen in bereiken met een lage impedantiemodulus. Dit is een "zware belasting" in de klassieke (en correcte) zin, en om een ​​dergelijke belasting aan te kunnen, moet je op zoek naar een geschikte versterker die bestand is tegen lage impedanties.

In dergelijke gevallen wordt het soms "stroomrendement" genoemd omdat er eigenlijk meer stroom nodig is (dan lage impedantie) om een ​​hoog vermogen te bereiken bij een lage impedantie. Er bestaat hier echter ook een misverstand dat sommige "hardware-adviseurs" stroom volledig scheiden van stroom, in de overtuiging dat een versterker een laag vermogen kan hebben, zolang hij maar een mythische stroom heeft.

Het is echter voldoende om het vermogen bij lage impedantie te meten om er zeker van te zijn dat alles in orde is - we hebben het tenslotte over het vermogen dat door de luidspreker wordt uitgestraald, en niet de stroom die door de luidspreker zelf vloeit.

ATX SCM7's zijn low-efficiency (ze zijn dus "complex" vanuit dat oogpunt) en hebben een nominale impedantie van 8 ohm (en om deze belangrijker reden zijn ze "light"). Veel audiofielen zullen echter geen onderscheid maken tussen deze gevallen en zullen concluderen dat dit een "zware" belasting is - simpelweg omdat de SCM7 stil zal spelen.

Tegelijkertijd zullen ze veel stiller klinken (bij een bepaalde stand van de volumeregelaar) dan andere luidsprekers, niet alleen vanwege het lage rendement, maar ook vanwege de hoge impedantie - de meeste luidsprekers op de markt zijn 4 ohm. En zoals we al weten, zal er bij een belasting van 4 ohm meer stroom uit de meeste versterkers vloeien en zal er meer vermogen worden gegenereerd.

Daarom is het belangrijk om onderscheid te maken tussen efficiëntie en tederheid, het mengen van deze parameters is echter ook een veelgemaakte fout van zowel fabrikanten als gebruikers. Efficiëntie wordt gedefinieerd als de geluidsdruk op een afstand van 1 m van de luidspreker bij een vermogen van 1 W. Gevoeligheid - bij toepassing van een spanning van 2,83 V. Ongeacht

belastingsimpedantie. Waar komt deze "vreemde" betekenis vandaan? 2,83 V bij 8 ohm is slechts 1 W; daarom zijn voor een dergelijke impedantie de efficiëntie- en gevoeligheidswaarden hetzelfde. Maar de meeste moderne luidsprekers zijn 4 ohm (en aangezien fabrikanten ze vaak en ten onrechte afschilderen als 8 ohm, is dat een andere zaak).

Een spanning van 2,83V zorgt er dan voor dat er 2W wordt geleverd, dat is twee keer het vermogen, wat zich vertaalt in een 3dB toename van de geluidsdruk. Om het rendement van een luidspreker van 4 ohm te meten, moet de spanning worden teruggebracht naar 2V, maar... geen enkele fabrikant doet dit, omdat het resultaat in de tabel, hoe het ook heet, 3 dB lager zal zijn.

Juist omdat de SCM7, net als andere 8 ohm-luidsprekers, een "lichte" impedantiebelasting is, lijkt het voor veel gebruikers - die "moeilijkheid" in een notendop beoordelen, dwz. door het prisma van het volume dat in een bepaalde positie wordt ontvangen. regelaar (en de bijbehorende spanning) is een "complexe" belasting.

En ze kunnen stiller klinken om twee totaal verschillende redenen (of vanwege hun fusie) - een luidspreker kan minder efficiënt zijn, maar ook minder energie verbruiken. Om te begrijpen met wat voor soort situatie we te maken hebben, is het noodzakelijk om de basisparameters te kennen en niet alleen het volume te vergelijken dat wordt verkregen van twee verschillende luidsprekers die zijn aangesloten op dezelfde versterker met dezelfde bedieningspositie.

Wat de versterker ziet

De gebruiker van de SCM7 hoort de luidsprekers zacht spelen en begrijpt intuïtief dat de versterker "moe" moet zijn. In dit geval "ziet" de versterker alleen de impedantierespons - in dit geval hoog, en dus "licht" - en wordt hij niet moe, en heeft hij er geen moeite mee dat de luidspreker het grootste deel van het vermogen heeft veranderd in warmte , geen geluid. Dit is een zaak "tussen de luidspreker en ons"; de versterker "weet" niets van onze indrukken - of het nu zacht of luid is.

Stel je voor dat we een zeer krachtige 8 ohm weerstand aansluiten op versterkers met een vermogen van enkele watts, enkele tientallen, enkele honderden ... Voor iedereen is dit een probleemloze belasting, iedereen zal zoveel watt geven als hij zich kan veroorloven zo'n weerstand, "geen idee hebben hoe al die kracht is omgezet in warmte, niet in geluid.

Het verschil tussen het vermogen dat een weerstand kan hebben en het vermogen dat een versterker kan leveren is voor dat laatste niet relevant, net als het feit dat het vermogen van een weerstand twee, tien of honderd keer groter is. Hij kan zoveel hebben, maar dat hoeft niet.

Zal een van deze versterkers moeite hebben om die weerstand te "aansturen"? En wat betekent de activering ervan? Levert u het maximale vermogen dat het kan trekken? Wat betekent het om een ​​luidspreker te bedienen? Geeft het gewoon maximaal vermogen of een lagere waarde waarboven de luidspreker goed begint te klinken? Wat voor kracht zou dit kunnen zijn?

Als je kijkt naar de "drempel" waarboven de luidspreker al lineair klinkt (in dynamiek, niet in frequentierespons), dan komen zeer lage waarden, in de orde van 1 W, in het spel, zelfs voor inefficiënte luidsprekers. . Het is de moeite waard om te weten dat de niet-lineaire vervorming die door de luidspreker zelf wordt geïntroduceerd (als percentage) toeneemt met toenemend vermogen vanaf lage waarden, dus het meest "schone" geluid verschijnt wanneer we stil spelen.

Als het echter gaat om het bereiken van het volume en de dynamiek die ons de juiste dosis muzikale emotie geven, wordt de vraag niet alleen subjectief, afhankelijk van persoonlijke voorkeuren, maar zelfs voor een bepaalde luisteraar is het dubbelzinnig.

Het hangt in ieder geval af van de afstand die het scheidt van de luidsprekers - de geluidsdruk daalt immers evenredig met het kwadraat van de afstand. We zullen een ander vermogen nodig hebben om de luidsprekers op 1 m te "aandrijven", en een ander (zestien keer meer) op 4 m, naar onze smaak.

de vraag is, welke versterker zal het "doen"? Ingewikkeld advies... Iedereen zit te wachten op simpel advies: koop deze versterker, maar koop deze niet, want "dat gaat je niet lukken"...

Met de SCM7 als voorbeeld kan het als volgt worden samengevat: ze hoeven geen 100 watt te ontvangen om mooi en stil te spelen. Ze moeten ze lekker luid laten spelen. Ze zullen echter niet meer dan 100 watt accepteren, omdat ze worden beperkt door hun eigen vermogen. De fabrikant geeft het aanbevolen vermogensbereik van de versterker (waarschijnlijk nominaal, en niet het vermogen dat "normaal" geleverd zou moeten worden) binnen 75-300 watt.

Het lijkt er echter op dat een midwoofer van 15 cm, zelfs zo high-end als degene die hier wordt gebruikt, geen 300 W accepteert... Tegenwoordig geven fabrikanten vaak zulke hoge limieten aan het aanbevolen vermogensbereik van samenwerkende versterkers, wat ook verschillende redenen heeft - het veronderstelt een groot luidsprekervermogen, maar verplicht verder niet... het is niet het nominale vermogen dat de luidspreker zou moeten aankunnen.

Mag de stroomvoorziening bij u zijn?

Er kan ook worden aangenomen dat de versterker moet hebben: gangreserve (ten opzichte van het vermogen van de luidspreker) om in geen enkele situatie overbelast te raken (met het risico de luidspreker te beschadigen). Dit heeft echter niets te maken met de "moeilijkheid" van het werken met de spreker.

Het heeft geen zin om onderscheid te maken tussen luidsprekers die deze hoeveelheid hoofdruimte van de versterker "eisen" en luidsprekers die dat niet doen. Het lijkt iemand dat de vermogensreserve van de versterker op de een of andere manier wordt gevoeld door de luidspreker, de luidspreker heen en weer beweegt deze reserve, en het is gemakkelijker voor de versterker om te werken ... Of dat een "zware" belasting, zelfs geassocieerd met een laag luidsprekervermogen , kan worden "onder de knie" met veel kracht in reserve of korte uitbarstingen...

Er is ook het probleem van de zogenaamde dempingsfactorhangt af van de uitgangsimpedantie van de versterker. Maar daarover meer in het volgende nummer.