Qual a dificuldade?

Na edição de 11/2019 da Audio, o ATC SCM7 foi destaque em um teste de cinco alto-falantes de estante. Uma marca muito respeitável conhecida pelos amantes da música, e ainda mais pelos profissionais, já que muitos estúdios de gravação estão equipados com seus alto-falantes. Vale a pena dar uma olhada mais de perto - mas desta vez não vamos tratar de sua história e proposta, mas usando o SCM7 como exemplo, vamos discutir um problema mais geral que os audiófilos enfrentam.

Um dos parâmetros importantes dos sistemas acústicos é eficiência. É uma medida de eficiência energética - o grau em que um alto-falante (transdutor eletroacústico) converte a eletricidade fornecida (do amplificador) em som.

A eficiência é expressa na escala logarítmica de decibéis, onde 3 dB de diferença significa duas vezes o nível (ou menos), 6 dB de diferença significa quatro vezes e assim por diante. 3 dB tocará duas vezes mais alto.

Vale acrescentar que a eficiência dos alto-falantes médios é de alguns por cento - a maior parte da energia é convertida em calor, de modo que isso não é apenas "um desperdício" do ponto de vista dos alto-falantes, mas piora ainda mais suas condições de trabalho - à medida que a temperatura da bobina do alto-falante aumenta, sua resistência aumenta e o aumento da temperatura do sistema magnético é desfavorável, o que pode levar a distorções não lineares. No entanto, baixa eficiência não significa baixa qualidade - há muitos alto-falantes com baixa eficiência e som muito bom.

Dificuldades com cargas complexas

Um excelente exemplo são os projetos ATC, cuja baixa eficiência está enraizada em soluções especiais usadas nos próprios conversores e que servem ... paradoxalmente - para reduzir a distorção. É sobre a chamada bobina curta em um intervalo longoComparado ao sistema típico (usado na grande maioria dos conversores eletrodinâmicos) de uma bobina longa em um intervalo curto, é caracterizado por menor eficiência, mas menos distorção (devido à operação da bobina em um campo magnético uniforme localizado no Gap = Vão).

Além disso, o sistema de acionamento está preparado para operação linear com grandes deflexões (para isso, a folga deve ser muito maior que a bobina), e nesta situação, mesmo os sistemas magnéticos muito grandes utilizados pela ATK não proporcionam alta eficiência (a maioria da folga, independentemente das bobinas de posição, não é preenchida com ela).

No entanto, no momento, estamos mais interessados ​​em outra coisa. Afirmamos que o SCM7, tanto pelas suas dimensões (um sistema bidirecional com um midwoofer de 15 cm, em uma caixa com volume inferior a 10 litros), quanto por esta técnica em particular, tem uma eficiência muito baixa - segundo medições em o laboratório de áudio, apenas 79 dB (abstraímos dos dados do fabricante que prometem um valor mais alto e dos motivos de tal discrepância; comparamos a eficiência das estruturas medidas em “Áudio” nas mesmas condições).

Como já sabemos, isso forçará o SCM7 a jogar com a potência especificada. muito mais silencioso do que a maioria das estruturas, mesmo do mesmo tamanho. Então, para que eles soem igualmente altos, eles precisam ser colocados mais poder.

Essa situação leva muitos audiófilos à conclusão simplista de que o SCM7 (e os designs ATC em geral) requer um amplificador que não seja tão potente quanto com alguns parâmetros difíceis de determinar, capaz de “conduzir”, “puxar”, controlar, “conduzir ” como seria “carga pesada”, ou seja, SCM7. No entanto, o significado mais arraigado de “carga pesada” refere-se a um parâmetro completamente diferente (da eficiência) - ou seja, impedância (palestrante).

Ambos os significados de "carga complexa" (relacionada à eficiência ou impedância) exigem medidas diferentes para superar essa dificuldade, portanto, misturá-los leva a sérios equívocos não apenas teóricos, mas também práticos - precisamente na hora de escolher o amplificador adequado.

Alto-falante (alto-falante, coluna, transdutor eletroacústico) é um receptor de energia elétrica, que deve ter uma impedância (carga) para ser convertida em som ou mesmo calor. Então a energia será liberada nele (como já sabemos, infelizmente, principalmente na forma de calor) de acordo com as fórmulas básicas conhecidas da física.

Os amplificadores transistorizados de ponta na faixa especificada de impedância de carga recomendada se comportam aproximadamente como fontes de tensão CC. Isso significa que, à medida que a impedância da carga diminui em uma tensão fixa, mais corrente flui pelos terminais (inversamente proporcional à diminuição da impedância).

E como a corrente na fórmula de potência é quadrática, mesmo quando a impedância diminui, a potência aumenta inversamente à medida que a impedância diminui. A maioria dos bons amplificadores se comporta dessa maneira em impedâncias acima de 4 ohms (então em 4 ohms a potência é quase o dobro de 8 ohms), alguns de 2 ohms e os mais potentes de 1 ohm.

Mas um amplificador típico com impedância abaixo de 4 ohms pode ter "dificuldades" - a tensão de saída cairá, a corrente não fluirá mais inversamente à medida que a impedância diminui e a potência aumentará ligeiramente ou até diminuirá. Isso acontecerá não apenas em uma determinada posição do regulador, mas também ao examinar a potência máxima (nominal) do amplificador.

A impedância real do alto-falante não é uma resistência constante, mas uma resposta de frequência variável (embora a impedância nominal seja determinada por essa característica e seus mínimos), por isso é difícil quantificar com precisão o grau de complexidade - depende da interação com um determinado amplificador.

Alguns amplificadores não gostam de grandes ângulos de fase de impedância (associados à variabilidade de impedância), especialmente quando ocorrem em faixas com baixo módulo de impedância. Esta é uma "carga pesada" no sentido clássico (e correto), e para lidar com essa carga, você precisa procurar um amplificador adequado que seja resistente a baixas impedâncias.

Em tais casos, às vezes é referido como "eficiência de corrente" porque, na verdade, é preciso mais corrente (do que baixa impedância) para atingir alta potência em baixa impedância. No entanto, também há um equívoco aqui de que alguns “conselheiros de hardware” separam completamente a potência da corrente, acreditando que um amplificador pode ser de baixa potência, desde que tenha uma corrente mítica.

No entanto, basta medir a potência em baixa impedância para ter certeza de que tudo está em ordem - afinal, estamos falando da potência emitida pelo alto-falante, e não da corrente que flui pelo próprio alto-falante.

Os SCM7 ATX são de baixa eficiência (portanto, são "complexos" desse ponto de vista) e têm uma impedância nominal de 8 ohms (e por esse motivo mais importante eles são "leves"). No entanto, muitos audiófilos não diferenciam entre esses casos e concluem que essa é uma carga "pesada" - simplesmente porque o SCM7 tocará silenciosamente.

Ao mesmo tempo, eles soarão muito mais silenciosos (em uma determinada posição do controle de volume) do que outros alto-falantes, não apenas devido à baixa eficiência, mas também à alta impedância - a maioria dos alto-falantes do mercado é de 4 ohms. E como já sabemos, com uma carga de 4 ohms, mais corrente fluirá da maioria dos amplificadores e mais potência será gerada.

Portanto, é importante distinguir entre eficiência e ternura no entanto, misturar esses parâmetros também é um erro comum de fabricantes e usuários. A eficiência é definida como a pressão sonora a uma distância de 1 m do alto-falante quando uma potência de 1 W é aplicada. Sensibilidade - ao aplicar uma tensão de 2,83 V. Independentemente

impedância de carga. De onde vem esse significado "estranho"? 2,83 V em 8 ohms é apenas 1 W; portanto, para tal impedância, os valores de eficiência e sensibilidade são os mesmos. Mas a maioria dos alto-falantes modernos tem 4 ohms (e como os fabricantes frequentemente os retratam falsamente como 8 ohms, isso é outro assunto).

Uma tensão de 2,83 V faz com que sejam fornecidos 2 W, que é o dobro da potência, o que se reflete em um aumento de 3 dB na pressão sonora. Para medir a eficiência de um alto-falante de 4 ohms, a tensão precisa ser reduzida para 2V, mas... nenhum fabricante faz isso, pois o resultado dado na tabela, seja lá como for chamado, será 3 dB menor.

Justamente porque o SCM7, como outros alto-falantes de 8 ohms, é uma carga de impedância "leve", parece a muitos usuários - que julgam "dificuldade" em poucas palavras, ou seja. através do prisma do volume recebido em uma determinada posição. regulador (e a tensão associada a ele) é uma carga “complexa”.

E eles podem soar mais silenciosos por dois motivos completamente diferentes (ou por causa de sua fusão) - um alto-falante pode ter menos eficiência, mas também consumir menos energia. Para entender com que tipo de situação estamos lidando, é necessário conhecer os parâmetros básicos, e não apenas comparar o volume obtido de dois alto-falantes diferentes conectados ao mesmo amplificador com a mesma posição de controle.

O que o amplificador vê

O usuário do SCM7 ouve os alto-falantes tocando baixinho e intuitivamente entende que o amplificador deve estar "cansado". Nesse caso, o amplificador "vê" apenas a resposta de impedância - nesse caso alta e, portanto, "leve" - ​​e não se cansa, e não tem problemas com o fato de o alto-falante ter mudado a maior parte da potência para aquecer , não som. Este é um assunto "entre o alto-falante e nós"; o amplificador não "sabe" nada sobre nossas impressões - seja baixo ou alto.

Vamos imaginar que conectamos um resistor de 8 ohms muito poderoso a amplificadores com potência de vários watts, várias dezenas, várias centenas ... Para todos, esta é uma carga sem problemas, todos darão quantos watts puderem pagar tal resistência, "não tendo ideia de como toda aquela energia foi transformada em calor, não em som.

A diferença entre a potência que o resistor pode receber e a potência que o amplificador pode fornecer é irrelevante para o último, assim como o fato de que a potência do resistor é duas, dez ou cem vezes maior. Ele pode aguentar tanto, mas não precisa.

Algum desses amplificadores terá problemas para "conduzir" esse resistor? E o que significa sua ativação? Você está fornecendo a potência máxima que pode extrair? O que significa controlar um alto-falante? Ele apenas libera a potência máxima ou algum valor mais baixo acima do qual o alto-falante começa a soar bem? Que tipo de poder poderia ser este?

Se você considerar o "limiar" acima do qual o alto-falante soa já linear (em dinâmica, não em resposta de frequência), então valores muito baixos, da ordem de 1 W, entram em jogo, mesmo para alto-falantes ineficientes. . Vale a pena saber que a distorção não linear introduzida pelo próprio alto-falante aumenta (em porcentagem) com o aumento da potência a partir de valores baixos, então o som mais “limpo” aparece quando tocamos baixinho.

No entanto, quando se trata de atingir o volume e a dinâmica que nos proporcionam a dose certa de emoção musical, a questão torna-se não apenas subjetiva, dependendo das preferências pessoais, mas até mesmo para um determinado ouvinte é ambígua.

Depende pelo menos da distância que o separa dos alto-falantes - afinal, a pressão sonora cai proporcionalmente ao quadrado da distância. Vamos precisar de uma potência diferente para "dirigir" os alto-falantes a 1 m, e outra (dezesseis vezes mais) a 4 m, ao nosso gosto.

a questão é, qual amplificador vai “fazer isso”? Conselho complicado... Todo mundo espera um conselho simples: compre este amplificador, mas não compre este, porque "você não vai conseguir"...

Usando o SCM7 como exemplo, pode-se resumir da seguinte forma: eles não precisam receber 100 watts para tocar lindamente e silenciosamente. Eles têm que fazê-los tocar bem e alto. No entanto, eles não aceitam mais de 100 watts, porque são limitados por sua própria potência. O fabricante fornece a faixa de potência recomendada do amplificador (provavelmente nominal, e não a potência que deveria ser fornecida “normalmente”) dentro de 75-300 watts.

Parece, no entanto, que um midwoofer de 15 cm, mesmo tão sofisticado quanto o usado aqui, não aceitará 300 W... Hoje, os fabricantes costumam dar limites tão altos nas faixas de potência recomendadas de amplificadores cooperantes, o que também tem diferentes razões - assume uma grande potência de alto-falante, mas não obriga além disso... não é a potência nominal que o alto-falante deve suportar.

A fonte de alimentação pode estar com você?

Também pode-se supor que o amplificador deve ter reserva de energia (em relação à potência do alto-falante) para não sobrecarregar em nenhuma situação (com o risco de danificar o alto-falante). Isso, porém, não tem nada a ver com a “dificuldade” de trabalhar com o falante.

Não faz sentido distinguir entre alto-falantes que "exigem" essa quantidade de headroom do amplificador e aqueles que não exigem. Alguém parece que a reserva de energia do amplificador é de alguma forma sentida pelo alto-falante, o alto-falante retribui essa reserva e é mais fácil para o amplificador funcionar ... Ou que uma carga "pesada", mesmo associada à baixa potência do alto-falante , pode ser “dominado” com muita energia de reserva ou rajadas curtas...

Há também o problema dos chamados fator de amortecimentodepende da impedância de saída do amplificador. Mas mais sobre isso na próxima edição.