Jaký je problém?

Ve vydání Audio z 11/2019 byl ATC SCM7 uveden v testu pěti regálových reproduktorů. Velmi slušná značka známá milovníkům hudby a ještě více profesionálům, protože mnoho nahrávacích studií je vybaveno jejími reproduktory. Stojí za to se na to podívat blíže – tentokrát se ale nebudeme zabývat jeho historií a návrhem, ale na příkladu SCM7 probereme obecnější problém, se kterým se audiofilové potýkají.

Jedním z důležitých parametrů akustických systémů je účinnost. Je to měřítko energetické účinnosti - míra, do jaké reproduktor (elektroakustický měnič) přeměňuje dodávanou elektřinu (ze zesilovače) na zvuk.

Účinnost je vyjádřena na logaritmické decibelové stupnici, kde rozdíl 3 dB znamená dvojnásobek úrovně (nebo méně), rozdíl 6 dB znamená čtyřnásobek atd. 3 dB bude hrát dvakrát tak hlasitě.

Stojí za to dodat, že účinnost středních reproduktorů je několik procent - většina energie se přemění na teplo, takže to nejen „plýtvá“ z pohledu reproduktorů, ale dále zhoršuje jejich pracovní podmínky – se zvyšováním teploty cívky reproduktoru se zvyšuje její odpor a zvyšování teploty magnetického systému je nepříznivé, což může vést k nelineárnímu zkreslení. Nízká účinnost se však nerovná nízké kvalitě – existuje mnoho reproduktorů s nízkou účinností a velmi dobrým zvukem.

Potíže se složitým zatížením

Vynikajícím příkladem jsou konstrukce ATC, jejichž nízká účinnost má kořeny ve speciálních řešeních použitých v samotných měničích a které slouží... paradoxně - ke snížení zkreslení. Je to o tzv. krátká cívka v dlouhé mezeřeOproti typickému (používanému u drtivé většiny elektrodynamických měničů) systému dlouhé cívky v krátké mezeře se vyznačuje nižší účinností, ale menším zkreslením (díky provozu cívky v rovnoměrném magnetickém poli umístěném v mezera).

Pohonný systém je navíc připraven pro lineární provoz s velkými výchylkami (k tomu musí být mezera mnohem delší než cívka) a v této situaci ani velmi velké magnetické systémy používané ATK neposkytují vysokou účinnost (většina mezery, bez ohledu na polohové cívky, jím není vyplněna).

Nás však v tuto chvíli zajímá spíše něco jiného. Uvádíme, že SCM7 jak svými rozměry (dvoupásmový systém s 15 cm středobasovým reproduktorem, v pouzdře o objemu menším než 10 litrů), tak právě touto technikou má velmi nízkou účinnost - dle měření v r. audio laboratoři pouze 79 dB (abstrahujeme z údajů výrobce slibujících vyšší hodnotu a z důvodů takového rozporu; porovnáváme účinnost struktur naměřených v „Audio“ za stejných podmínek).

Jak již víme, to donutí SCM7 hrát s uvedeným výkonem. mnohem tišší než většina struktur, dokonce stejně velké. Aby tedy zněly stejně hlasitě, je třeba je umístit víc energie.

Tato situace vede mnoho audiofilů k zjednodušujícímu závěru, že SCM7 (a konstrukce ATC obecně) vyžaduje zesilovač, který není tak výkonný, jako s některými obtížně určitelnými parametry, schopný „řídit“, „táhnout“, ovládat, „pohánět“. “ jako by bylo „velké zatížení“, tj. SCM7. Zakořeněnější význam výrazu „velké zatížení“ však odkazuje na zcela jiný parametr (než účinnost) – totiž impedance (mluvčí).

Oba významy "složité zátěže" (související s účinností nebo impedancí) vyžadují různá opatření k překonání této obtížnosti, takže jejich smíchání vede k vážným nedorozuměním nejen na teoretické, ale i praktické stránce - právě při výběru vhodného zesilovače.

Reproduktor (reproduktor, sloup, elektroakustický měnič) je přijímač elektrické energie, která musí mít impedanci (zátěž), ​​aby se přeměnila na zvuk nebo dokonce teplo. Poté se na něm uvolní síla (jak již víme, bohužel většinou ve formě tepla) podle základních vzorců známých z fyziky.

Špičkové tranzistorové zesilovače ve stanoveném rozsahu doporučené zátěžové impedance se chovají přibližně jako zdroje stejnosměrného napětí. To znamená, že jak se impedance zátěže snižuje při pevném napětí, protéká svorkami více proudu (nepřímo úměrné poklesu impedance).

A protože proud ve vzorci výkonu je kvadratický, i když se impedance snižuje, výkon se zvyšuje obráceně, když se impedance snižuje. Většina dobrých zesilovačů se takto chová při impedancích nad 4 ohmy (takže při 4 ohmech je výkon téměř dvakrát vyšší než při 8 ohmech), některé od 2 ohmů a ty nejvýkonnější od 1 ohmu.

Ale typický zesilovač s impedancí pod 4 ohmy může mít „problémy“ - výstupní napětí klesne, proud již nepoteče obráceně, když se impedance sníží, a výkon se buď mírně zvýší, nebo dokonce klesne. Stane se tak nejen při určité poloze regulátoru, ale i při zkoumání maximálního (nominálního) výkonu zesilovače.

Skutečná impedance reproduktoru není konstantní odpor, ale proměnná frekvenční charakteristika (i když nominální impedance je dána touto charakteristikou a jejími minimy), takže je obtížné přesně kvantifikovat míru složitosti – záleží na interakci s daným zesilovač.

Některé zesilovače nemají rády velké fázové úhly impedance (spojené s proměnlivostí impedance), zvláště když se vyskytují v rozsazích s nízkým modulem impedance. Jedná se o „velkou zátěž“ v klasickém (a správném) smyslu a pro zvládnutí takové zátěže je potřeba hledat vhodný zesilovač odolný vůči nízkým impedancím.

V takových případech je někdy označována jako "proudová účinnost", protože k dosažení vysokého výkonu při nízké impedanci je ve skutečnosti potřeba více proudu (než nízká impedance). Zde však také dochází k nedorozumění, že někteří „hardwaroví poradci“ zcela oddělují napájení od proudu a věří, že zesilovač může být nízkopříkonový, pokud má mýtický proud.

Stačí však změřit výkon na nízké impedanci, abychom se ujistili, že je vše v pořádku – vždyť se bavíme o výkonu, který reproduktor vydává, a ne o proudu protékajícím reproduktorem samotným.

ATX SCM7 jsou málo účinné (jsou tedy z toho pohledu "složité") a mají nominální impedanci 8 ohmů (a z tohoto důležitějšího důvodu jsou "lehké"). Mnoho audiofilů však mezi těmito případy nebude rozlišovat a dojde k závěru, že jde o „velkou“ zátěž – jednoduše proto, že SCM7 bude hrát tiše.

Zároveň budou znít mnohem tišeji (při určité poloze ovladače hlasitosti) než ostatní reproduktory, a to nejen díky nízké účinnosti, ale i vysoké impedanci - většina reproduktorů na trhu je 4ohmových. A jak již víme, při zátěži 4 ohmy poteče z většiny zesilovačů více proudu a bude se generovat větší výkon.

Proto je důležité rozlišovat mezi účinností a něha, míchání těchto parametrů je však také častou chybou výrobců i uživatelů. Účinnost je definována jako akustický tlak ve vzdálenosti 1 m od reproduktoru při použití výkonu 1 W. Citlivost - při přivedení napětí 2,83 V. Bez ohledu na

zátěžová impedance. Odkud pochází tento „podivný“ význam? 2,83 V do 8 ohmů je pouze 1 W; proto jsou pro takovou impedanci hodnoty účinnosti a citlivosti stejné. Ale většina moderních reproduktorů má 4 ohmy (a protože je výrobci často a nepravdivě vykreslují jako 8 ohmy, to je jiná věc).

Napětí 2,83V pak způsobí dodání 2W, což je dvojnásobný výkon, což se projeví zvýšením akustického tlaku o 3dB. Pro měření účinnosti 4ohmového reproduktoru je potřeba snížit napětí na 2V, ale... žádný výrobce to nedělá, protože výsledek uvedený v tabulce, ať už se jmenuje jakkoli, bude o 3 dB nižší.

Právě proto, že SCM7 je stejně jako ostatní 8ohmové reproduktory „lehká“ impedanční zátěž, zdá se mnoha uživatelům – kteří ve zkratce posuzují „obtížnost“, tzn. prizmatem objemu přijatého v určité poloze. regulátor (a napětí s ním spojené) je „složitá“ zátěž.

A mohou znít tišeji ze dvou zcela odlišných důvodů (nebo kvůli jejich sloučení) – reproduktor může mít nižší účinnost, ale také spotřebovávat méně energie. Abychom pochopili, jakou situaci řešíme, je nutné znát základní parametry, a ne jen porovnávat hlasitost získanou ze dvou různých reproduktorů připojených ke stejnému zesilovači se stejnou polohou ovládání.

Co vidí zesilovač

Uživatel SCM7 slyší jemně hrát reproduktory a intuitivně chápe, že zesilovač musí být „unavený“. Zesilovač v tomto případě "vidí" pouze impedanční odezvu - v tomto případě vysokou, a tedy "lehkou" - a neunaví se a nemá potíže s tím, že reproduktor změnil většinu výkonu na teplo. , ne zvuk. To je záležitost „mezi reproduktorem a námi“; zesilovač "neví" nic o našich dojmech - zda je tichý nebo hlasitý.

Představme si, že k zesilovačům připojíme velmi výkonný 8ohmový rezistor o výkonu několik wattů, několik desítek, několik stovek... Pro každého je to bezproblémová zátěž, každý dá tolik wattů, kolik si může dovolit takový odpor, „nemajíc ponětí o tom, jak se všechna ta síla proměnila v teplo, ne v zvuk.

Rozdíl mezi výkonem, který může rezistor převzít, a výkonem, který může dodat zesilovač, je pro druhý nepodstatný, stejně jako skutečnost, že výkon rezistoru je dvakrát, deset nebo stokrát větší. Snese toho tolik, ale také nemusí.

Bude mít některý z těchto zesilovačů problémy s "řízením" tohoto odporu? A co znamená její aktivace? Poskytujete maximální výkon, který může čerpat? Co to znamená ovládat reproduktor? Vydává jen maximální výkon nebo nějakou nižší hodnotu, nad kterou začne reproduktor znít dobře? Co to může být za sílu?

Pokud uvážíte „prah“, nad kterým reproduktor zní již lineárně (v dynamice, nikoli frekvenční charakteristice), pak přicházejí v úvahu velmi nízké hodnoty, řádově 1 W, a to i u nevýkonných reproduktorů. . Stojí za to vědět, že nelineární zkreslení způsobené samotným reproduktorem se zvyšuje (v procentech) s rostoucím výkonem od nízkých hodnot, takže „nejčistší“ zvuk se objeví, když hrajeme potichu.

Pokud však jde o dosažení hlasitosti a dynamiky, které nám poskytují tu správnou dávku hudebních emocí, stává se otázka nejen subjektivní v závislosti na osobních preferencích, ale i pro určitého posluchače je nejednoznačná.

Záleží minimálně na vzdálenosti, která jej dělí od reproduktorů – vždyť akustický tlak klesá úměrně druhé mocnině vzdálenosti. Jiný výkon budeme potřebovat na „pohánění“ reproduktorů na 1 m a jiný (šestnáctkrát více) na 4 m, podle našeho gusta.

otázka je, který zesilovač to „udělá“? Složitá rada... Každý čeká na jednoduchou radu: kupte si tento zesilovač, ale nekupujte tento, protože "neuspějete"...

Na příkladu SCM7 to lze shrnout následovně: nepotřebují přijímat 100 wattů, aby hrály krásně a tiše. Musí je přimět hrát hezky a nahlas. Nepřijmou však více než 100 wattů, protože jsou omezeny vlastním výkonem. Výrobce udává doporučený výkonový rozsah zesilovače (pravděpodobně nominální, nikoli výkon, který by měl být dodáván „normálně“) v rozmezí 75-300 wattů.

Zdá se ale, že 15cm středobasový reproduktor, byť tak špičkový, jako je zde použitý, 300W neakceptuje... Dnes výrobci často dávají tak vysoké limity na doporučené výkonové rozsahy spolupracujících zesilovačů, což má také různé důvody - předpokládá velký výkon reproduktoru, ale kromě toho nezavazuje... není to jmenovitý výkon, který má reproduktor zvládnout.

Nechť tě provází síla?

Dá se také předpokládat, že zesilovač by měl mít výkonová rezerva (vzhledem k jmenovitému výkonu reproduktoru), aby v žádné situaci nedošlo k přetížení (s nebezpečím poškození reproduktoru). To ovšem nemá nic společného s „obtížností“ práce s reproduktorem.

Nemá smysl rozlišovat mezi reproduktory, které od zesilovače „požadují“ takovou výšku prostoru, a těmi, které ne. Někomu se zdá, že výkonovou rezervu zesilovače reproduktor nějak pociťuje, reproduktor tuto rezervu oplácí a zesilovač snáze pracuje ... Nebo že „velká“ zátěž, byť spojená s nízkým výkonem reproduktoru , lze „ovládnout“ s velkou rezervou výkonu nebo krátkými dávkami...

Je zde také problém tzv faktor tlumenízávisí na výstupní impedanci zesilovače. Ale o tom více v příštím čísle.