01 ng 03
Tackling One of the Most Confusing Subjects in Audio Electronics
Nang malaman ko ang mga pangunahing kaalaman ng audio, isa sa mga konsepto na pinakamahirap para sa akin na maunawaan ang impedance ng output. Input impedance Naiintindihan ko nang katutubo, mula sa halimbawa ng isang tagapagsalita . Pagkatapos ng lahat, ang isang speaker driver ay naglalaman ng isang likid ng kawad, at alam ko na ang isang likid ng wire ay pumipigil sa daloy ng elektrisidad. Ngunit ang output impedance? Bakit ang amplifier o preamp ay may impedance sa output nito, nagtataka ako? Gusto hindi nais na maihatid ang lahat ng posibleng bolta at amp sa anumang ito sa pagmamaneho?
Sa aking mga pakikipag-chat sa mga mambabasa at mga taong mahilig sa buong taon, napagtanto ko na hindi ako ang tanging isa na hindi nakuha ang buong ideya ng output impedance. Kaya naisip ko na magiging mabait na gawin ang isang panimulang aklat sa paksa. Sa artikulong ito, haharapin ko ang tatlong pangkaraniwang at iba't ibang sitwasyon: preamps, amps at amps ng headphone.
Una, sabihin nating maikli ang konsepto ng impedance . Ang pagtutol ay ang antas kung saan ang isang bagay ay naghihigpit sa daloy ng DC koryente. Impedance ay karaniwang ang parehong bagay, ngunit may AC sa halip ng DC. Kadalasan, ang impedance ng isang sangkap ay magbabago gaya ng dalas ng mga pagbabago sa electrical signal. Halimbawa, ang isang maliit na likid ng wire ay magkakaroon ng halos zero impedance sa 1 Hz ngunit mataas na impedance sa 100 kHz. Ang isang kapasitor ay maaaring magkaroon ng halos walang katapusang impedance sa 1 Hz ngunit halos walang impedance sa 100 kHz.
Output impedance ay ang halaga ng impedance sa pagitan ng isang preamp o amplifier output aparato (karaniwang transistors, ngunit posibleng isang transpormador o tubo) at ang aktwal na output terminal ng bahagi. Kabilang dito ang panloob na impedance ng device mismo.
Bakit Kailangan Mo Output Impedance?
Kaya bakit ang isang bahagi ay may output impedance? Para sa pinaka-bahagi, ito ay upang protektahan ito laban sa pinsala mula sa maikling circuits.
Anumang output device ay limitado sa dami ng mga de-koryenteng kasalukuyang maaari itong hawakan. Kung ang output ng aparato ay shorted, hinihiling ito upang maghatid ng isang malaking halaga ng kasalukuyang. Halimbawa, ang isang 2.83-boltahe na output signal ay makakagawa ng isang kasalukuyang ng 0.35 amps at isang 1 watt ng kapangyarihan sa isang pangkaraniwang 8-ohm speaker. Walang problema doon. Ngunit kung ang isang kawad na may 0.01 ohms impedance ay konektado sa isang output terminal ng amplifier, ang parehong 2.83-boltahe na output signal ay makakapagdulot ng isang kasalukuyang ng 282.7 amps at 800 watts ng kapangyarihan. Iyon ay malayo, malayo higit sa karamihan sa mga aparatong output maaaring maghatid. Maliban kung ang amp ay may isang uri ng proteksyon circuit o aparato, pagkatapos ay ang output aparato ay labis na pagpapainit at malamang na magdusa permanenteng pinsala. At oo, maaari pa ring mahuli.
Sa ilang mga halaga ng impedance na binuo sa output, ang bahagi ay malinaw na may mas higit na proteksyon laban sa maikling circuits, dahil ang output impedance ay palaging sa circuit. Sabihing mayroon kang isang headphone amp na may output impedance ng 30 ohms, nagmamaneho ng isang pares ng 32-ohm na mga headphone, at maikli ang headphone cord nang aksidenteng pagputol ito ng isang pares ng gunting. Pumunta ka mula sa isang kabuuang sistema impedance ng 62 ohms down sa isang kabuuang impedance ng marahil 30.01 ohms, na kung saan ay hindi tulad ng isang malaking deal. Tiyak ng isang mas mababa matinding kaysa sa pagpunta mula sa 8 ohms pababa sa 0.01 ohms.
Paano Mababang Dapat Output Impedance Maging?
Ang isang napaka pangkalahatang tuntunin ng hinlalaki sa audio ay na gusto mo ang output impedance ay hindi bababa sa 10 beses na mas mababa kaysa sa inaasahang input impedance na ito ay feed. Sa ganitong paraan, ang output impedance ay walang malaking epekto sa pagganap ng system. Kung ang output impedance ay higit pa sa 10 beses ang input impedance na ito ay feed, maaari kang makakuha ng ilang iba't ibang mga problema.
Sa anumang audio electronics, ang isang masyadong mataas na output impedance ay maaaring lumikha ng mga filter na mga epekto na maging sanhi ng kakaiba dalas ng mga anomalya tugon, at din magreresulta sa pinababang kapangyarihan output. Para sa higit pa sa mga phenomena, tingnan ang aking una at ikalawang mga artikulo tungkol sa kung paano ang mga speaker cable ay maaaring makaapekto sa kalidad ng tunog.
Sa mga amplifiers, mayroong isang karagdagang problema. Kapag ang amplifier ay gumagalaw sa nagsasalita ng kono pasulong o paatras, ang suspensyon ng tagapagsalita ay bumabalik sa kono sa kanyang sentrong posisyon. Ang pagkilos na ito ay bumubuo ng boltahe na pagkatapos ay itatapon pabalik sa amplifier. (Hindi pangkaraniwang ito ay kilala bilang "back EMF" o reverse electromotive force.) Kung ang impedance output ng amplifier ay mababa sapat, epektibong ito maikling out na pabalik EMF at kumilos bilang isang preno sa kono kapag ito spring pabalik. Kung ang output impedance ng amplifier ay masyadong mataas, hindi nito magagawang itigil ang kono, at ang kono ay patuloy na bubulid pabalik-balik hanggang ang paghinto ng alitan ay. Lumilikha ito ng isang epekto ng pag-ring at gumagawa ng mga tala habang nagtatapos na dapat silang tumigil.
Maaari mong makita ito sa ratings sa pagkahilo kadahilanan ng amplifiers. Ang pagkahilo na kadahilanan ay ang inaasahang average input impedance (8 ohms) na hinati ng output impedance ng amp. Ang mas mataas ang bilang, mas mabuti ang kadahilanan ng pamamasa.
Amplifier Output Impedance
Dahil pinag-uusapan natin ang mga amps, magsimula tayo sa halimbawang iyon, na ipinapakita sa pagguhit sa itaas. Ang mga impedance ng tagapagsalita ay kadalasang na-rate na 6 hanggang 10 ohms, ngunit karaniwan para sa mga nagsasalita na i-drop sa 3 ohms impedance sa ilang mga frequency, at kahit 2 ohms sa ilang mga matinding kaso. Kung nagpapatakbo ka ng dalawang nagsasalita ng kahanay, ang madalas na ginagawa ng mga pasadyang mga installer kapag lumilikha ng mga multi-audio system , na pinuputol ang impedance sa kalahati, ibig sabihin ang isang speaker na dips sa 2 ohms sa, sabihin, 100 Hz na ngayon ay dips sa 1 oum sa dalas na kapag ito ay ipinares sa ibang tagapagsalita ng parehong uri. Siyempre iyan, siyempre, ngunit ang mga taga-disenyo ng amplifier ay may account para sa mga tulad na matinding mga kaso o maaaring sila ay nakaharap sa isang malaking tumpok ng mga amps pagdating sa para sa pagkumpuni.
Kung nakikita namin ang isang minimum na speaker impedance ng 1 oum, na nangangahulugan na ang amp ay dapat magkaroon ng isang output impedance ng hindi hihigit sa 0.1 oum. Maliwanag, walang puwang upang magdagdag ng sapat na pagtutol sa output ng amp na ito upang bigyan ang mga aparatong output ng anumang tunay na proteksyon.
Kaya, ang amplifier ay kailangang gumamit ng isang uri ng proteksyon circuit. Iyon ay maaaring isang bagay na sinusubaybayan ang kasalukuyang output ng amp at idiskonekta ang output kung ang kasalukuyang gumuhit ay masyadong mataas. O maaaring ito ay kasing simple ng isang piyus o circuit breaker sa papasok na AC power line o ang daang-bakal ng supply ng kuryente. Ang mga idiskonekta ang supply ng kuryente kapag ang kasalukuyang gumuhit ay higit pa sa maaaring makontrol ng amp.
Hindi sinasadya, halos lahat ng mga tube amplifiers ay gumagamit ng mga transpormer ng output, at dahil ang mga transpormer ng output ay mga coils lamang ng kawad na nakabalot sa isang metal na frame, mayroon silang malaking impedance ng kanilang sarili, paminsan-minsan hangga't 0.5 oum o higit pa. Sa katunayan, upang gayahin ang tunog ng isang tube amp sa kanyang Sunfire solid-state (transistor) amplifiers, sikat na designer Bob Carver idinagdag isang "kasalukuyang mode" switch na inilagay ng 1-ohm risistor sa serye sa mga aparato na output. Siyempre, lumalabag ito sa 1-to-10 minimum ratio ng output impedance sa inaasahang input impedance na aming tinalakay sa itaas, at sa gayon ay nagkaroon ng malaking epekto sa frequency response ng konektado speaker, ngunit iyan ang nakukuha mo sa maraming mga amps ng tubo at eksakto kung ano ang gusto ni Carver na gayahin.
02 ng 03
Preamp / Source Device Output Impedance
Sa isang preamp o source device (CD player, cable box, atbp.), Tulad ng ipinapakita sa pagguhit sa itaas, ito ay isang iba't ibang mga sitwasyon. Sa kasong ito, wala kang pakialam tungkol sa kapangyarihan o kasalukuyang. Ang kailangan mo lang ihatid ang audio signal ay ang boltahe. Kaya, ang nasa ibaba ng agos na aparato - isang kapangyarihan amplifier, sa kaso ng isang preamp, o isang preamp, sa kaso ng isang source na aparato - ay maaaring magkaroon ng isang mataas na input impedance. Anumang kasalukuyang darating sa pamamagitan ng linya ay halos ganap na hinarangan ng mataas na input impedance, ngunit ang boltahe ay makakakuha ng sa pamamagitan lamang ng multa.
Para sa karamihan ng mga amps at preamp ng kapangyarihan, ang isang input impedance ng 10 hanggang 100 kilohms ay pangkaraniwan. Maaaring mas mataas ang mga inhinyero, ngunit maaari silang makakuha ng mas maraming ingay sa ganitong paraan. Hindi sinasadya, ang mga amps ng gitara ay karaniwang may mga input impedances ng 250 kilohms sa 1 megohm, dahil ang mga electric pickup ng gitara ay karaniwang may mga impedance na output na may hanggang sa 3 hanggang 10 kilo.
Ang mga maikling circuits ay maaaring pangkaraniwan sa mga circuits sa antas ng linya, sapagkat ito ay kaya madaling sinasadyang kuskusin ang dalawang hubad conductors ng isang RCA plug laban sa isang piraso ng metal na shorts ang mga ito. Kaya, ang mga output impedances ng 100 ohms o higit pa ay karaniwan sa mga preamp at mga aparato ng pinagmulan. Nakakita ako ng ilang mga kakaibang, high-end na mga sangkap na may mga line-level na impedances na output kasing baba ng 2 ohms, ngunit ang mga ito ay magkakaroon ng alinman sa napaka-mabigat-duty output transistors o isang proteksyon circuit upang maiwasan ang pinsala mula sa shorts. Sa ilang mga kaso, maaari silang magkaroon ng isang pagkabit kapasitor sa output upang harangan ang DC boltahe at maiwasan ang burnout aparato output.
Lahat ng mga Phono preamps ay isang iba't ibang mga paksa sa kabuuan. Habang ang mga ito ay karaniwang may mga output impedances katulad sa mga ng isang CD player, ang kanilang input impedances ay ibang-iba mula sa mga ng isang line-stage preamp. Iyan ay masyadong maraming upang pumunta sa dito. Marahil ay kukunin ko ang paksa na iyon sa isa pang artikulo.
03 ng 03
Headphone Amp Output Impedance
Ang pagtaas ng popularidad ng mga headphone ay nagdala ng halip na kakaiba, di-karaniwang sistema ng impedance na pag-aayos ng tipikal na headphone amps sa spotlight. Hindi tulad ng maginoo amps, ang mga headphone amps ay may iba't ibang uri ng mga impedance ng output. Talagang murang headphone amps, tulad ng mga itinayo sa karamihan sa mga laptop na computer, ay maaaring magkaroon ng output impedance bilang mataas na bilang 75 o kahit na 100 ohms, kahit na ang headphone impedance ay karaniwang umaabot mula sa mga 16 hanggang 70 ohms.
Ito ay bihirang para sa isang mamimili na idiskonekta at makipagkonek muli ang mga nagsasalita kapag ang isang amp ay tumatakbo, at bihira rin para sa mga speaker cable na mapinsala kapag ang isang amp ay tumatakbo. Ngunit may mga headphone, nangyayari ang mga bagay na ito sa lahat ng oras. Ang mga tao ay karaniwang nakakonekta o nag-disconnect ng mga headphone kapag ang isang headphone amp ay tumatakbo. Ang mga headphone cable ay kadalasang napinsala - kung minsan ay lumilikha ng isang maikling circuit - habang ginagamit ang mga ito. Siyempre, karamihan sa mga headphone amps ay murang mga aparato, na maaaring gumawa ng pagdaragdag ng isang disenteng proteksyon sa circuit cost-prohibitive. Kaya karamihan sa mga tagagawa ay nakakuha ng mas madaling paraan: Sila ay nagpalaki ng output impedance ng amplifier sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang risistor (o paminsan-minsan ng isang kapasitor).
Tulad ng makikita mo sa aking mga sukat sa headphone (bumaba sa ikalawang graph), ang mataas na output impedance ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa frequency response ng isang headphone. Sinusukat ko ang frequency response ng isang headphone una sa isang Musical Fidelity headphone amp na may 5-ohm output impedance, pagkatapos ay muli na may dagdag na 70 ohms ng pagtutol idinagdag upang lumikha ng isang kabuuang output impedance ng 75 ohms.
Ang epekto na ang isang mataas na output impedance ay magkakaiba sa impedance ng konektado headphone, at lalo na sa pagbabago sa headphone ng impedance sa iba't ibang mga frequency. Ang mga headphone na may malaking swings impedance - tulad ng karamihan sa mga modelo ng in-tainga na may balanseng mga armature driver - ay karaniwang nagpapakita ng malaking pagbabago sa tugon ng dalas kapag nagbago ka mula sa isang amp na may mababang output impedance sa isa na may mataas na output impedance. Kadalasan, ang isang headphone na may natural-sounding na balanse ng tonal kapag ginamit sa isang pinagmulan ng mababang impedance ay magkakaroon ng isang bassy, mapurol na tunog na balanse kapag ginamit sa isang pinagmulan ng mataas na impedance.
Sa kabutihang palad, ang mababang output impedance ay makukuha sa maraming mga high-end headphone amps (lalo na solid-estado na mga modelo), at kahit na ang ilan sa mga maliit na headphone amp chips na binuo sa mga aparato tulad ng mga iPhone. Karaniwan walang paraan upang malaman kung ang isang headphone ay tininigan para sa paggamit ng mataas o mababa ang impedances sa output, ngunit mas gusto ko na manatili sa mababang output impedance para sa mga dahilan na nabanggit mas maaga sa artikulong ito.
Mas gusto ko na huwag gumamit ng mga headphone na may malaking swings impedance na magiging sanhi ng mga pagbabago sa tugon ng dalas kapag ginamit sa headphone amps na may mataas na output impedance (tulad ng isa sa laptop na ako ay nagta-type na ito). Gayunman, sa kasamaang-palad, mas gusto ko ang tunog ng isang mahusay na balanseng armature sa tainga headphone sa isa na gumagamit ng mga dynamic na driver, kaya kapag ginamit ko ang mga headphone sa aking laptop, kadalasang kumonekta ako sa isang panlabas na amp o USB headphone amp / DAC.
Alam ko na ito ay isang pahiwatig ng mahabang panahon, ngunit ang output impedance ay isang kumplikadong paksa. Salamat sa pagdadala sa akin, at kung mayroon kang anumang mga katanungan o kung nag-iwan ako ng isang bagay, magpadala sa akin ng isang e-mail at ipaalam sa akin.