Минимизация влияния вариации импеданса нагрузки на выходной каскад УМ.

[scorpin]

При работе выходного каскада усилителя мощности на динамическую нагрузку количество передаваемой энергии, в единицу времени, зависит от величины выходного сопротивления этого каскада.
http://it.fitib.altstu.ru/neud/oe/in...module=3#3_7_1
Так же:
http://it.fitib.altstu.ru/neud/oe/in...&module=2#1_13
Динамической нагрузкой для усилителей звука является акустическая система. Которая, как известно, обладает комплексным сопротивлением – импедансом, то есть имеет зависимость величины импеданса от подводимой частоты.
Каждая АС обладает собственным импедансом, распределённым по частоте воспроизведения звука.
Для наглядного понимания процессов передачи энергии выходным каскадом на звуковую катушку АС. Была построена математическая модель графика импеданса динамической головки, установленной в фазоинверсное исполнение (Excel).
На рисунке №1, показан график зависимости импеданса от частоты динамической головки применённого в фазоинверсном исполнении (по горизонтали – шкала частоты в относительных единицах).
По шкале сопротивлений (вертикальная ось) – вариация импеданса – от 4 до 18 Ом.
На рисунке №2 – график подводимых мгновенных мощностей, пересчитанных с графика импеданса ДГ. Такой график получается при запитывании звуковой катушки от ВК с выходным сопротивлением близким к нулю.
На этом графике, по вертикали – шкала мощности, приведённая к единице.
По горизонтали – шкала частотного диапазона в относительных единицах.
График принял вид – «негатив», по отношению к графику импеданса.
Рассматривая эти два графика, видим что, на резонансных пиках, подводимая мощность - минимальна, а на провалах, подводимая мощность – максимальна.
На рисунке №3, показан график подводимой мощности при оптимальном выходном сопротивлении ВК (8,7Ом), остальные условия расчета остались прежними.

В приведенном примере расчета, если поменять данные выходного сопротивления в большую или в меньшую сторону от величины 8,7 Ома, то равномерность распределения мгновенных мощностей по частоте ухудшается. Притом просматривается явная тенденция ухудшения кривой при отклонении величины Rвых от числа 8,7 – как в большую, так и в меньшую сторону. Чем больше величина отклонения от этой цифры, тем большая вариация выходных мощностей ВК.
В целом, на ситуацию минимизации влияет; в первую очередь величина номинального сопротивления ДГ, во вторых параметры основного резонанса ДГ и третье, параметры резонансов акустического оформления (величина добротности резонансов). Эти параметры дают итоговую величину размаха вариации импеданса и в конечном итоге влияют на расчетную величину Rвых. Этот вывод подтверждается следующими двумя графиками, параметры исходных данных, которых, были изменены в меньшую сторону, что наглядно показано на рисунках 4 и 5. Рисунок №4 – размах вариации импеданса от 3 до 8 Ом.

По графикам рисунков 4 и 5, видно, что чем меньше номинальное сопротивление и чем меньше размах вариации, тем меньше будет расчетная величина Rвых.
АС с меньшими резонансными добротностями ящика и с наименьшим номинальным сопротивлением звуковой катушки – получаем, в результате, меньшую величину оптимального Rвых.
Таким образом, с помощью программы, можно найти величину оптимального выходного сопротивления ВК для конкретных экземпляров акустических систем.

Так же, оптимальное выходное сопротивление УМ позволяет уменьшить величину – размаха микрорезонансов, возникающих в колебательной системе динамика и проявляющихся в виде шумов и призвуков. Иллюстрация такого эффекта показана на рисунке 6.


Минимизация.pdf

[Костя Мусатов]

А вы послушали, как играет АС с ФИ при "оптимальном" импедансе источника, что там получается с АЧХ и ГВЗ?

[_Сам_]

scorpin
Сам по себе факт примерного постоянства подводимой мощности к АС ещё ни о чём не говорит. Нельзя полностью игнорировать физические механизмы преобразования электрической мощности в звуковое давление. Например, если мы подключим вместо АС паяльник, то график мощность\частота будет очень ровный, а звук будет никакой. По-моему, вы стремитесь некорректно широко трактовать результаты вашего математического моделирования.

[scorpin]

А вы послушали, как играет АС с ФИ при "оптимальном" импедансе источника

Моя многолетняя практика подтверждается теорией.

ГВЗ?

ТВЗ - знаю, ГВЗ - не знаю.

АЧХ

Ещё забыл упомянуть – демпфирование…

Нельзя полностью игнорировать физические механизмы преобразования электрической мощности в звуковое давление.

Поделитесь вашими исследованиями в этой области - буду благодарен за информацию.

Например, если мы подключим вместо АС паяльник

Паяльник и акустика очень далеки, друг от друга в своих конструкциях – не наблюдаю корректности.

широко трактовать

Не шире теоретических изысканий.

[a_lumnus]

scorpin, очередная тема "ни о чем". А сообщение о том, что тебе неизвестно , что такое Групповое Время Задержки (специально для "любителя экселя и математики" -это производная. будет интересно, "чего производная" -найдешь сам - ощущение, что просто стебешься) -это вообще в перлы. опять,как у Жванецкого:
.«Нет, Федя! Нет, – говорят, – Федя, ты, – говорят, – Федя, в состоянии пропагандистом не быть.
Сила в словах у тебя есть, но ты их расставить не можешь. Ты говоришь долго, Федя, но непонятно о чем».
тебе предлагали хоть один график акустических измерений привести -одни "расчеты". Мне , как и большинству вменяемых (например, Косте или Наилю), все равно -т.к. после пары твоих подобных тем все понятно.... если бы не количество звездочек рядом с темой..
ну сделал ты усилитель с фиксированным "оптимальным" сопротивлением.. И что? стало лучше "на слух" ?КАК минимизировано "влияние на входной каскад УМ"??.. и как организовано это "оптимальное сопротивление? обратной связью по току? схемотехническими решениями??

Очень жаль, что интереснейшая тема по взаимодействию акустики и усилителя с нелинейным частотно -зависимым выходным сопротивлением (с возможностью оптимизации под конкретное АО) замыкается на некие абстрактные вычисления и далекие от практики умозаключения......

[_Сам_]

Поделитесь вашими исследованиями в этой области - буду благодарен за информацию.

Приведу такой пример. Поставим мысленный эксперимент. Один и тот же динамик поставим сначала в акустический экран размером 3 на 3 метра и подключим его к усилителю с "оптимальным" сопротивлением. А потом повторим эксперимент в экране 30 на 30 см. График импеданса в обоих случаях будет идентичен, как и график подводимой мощности, но АЧХ динамика в НЧ области будет существенно отличаться. Грубо говоря в первом случае бас будет, а во втором из-за АКЗ нет. Следовательно, подводимая мощность слабо коррелирует со звучанием. Вот что я имел в виду, когда говорил, что нельзя игнорировать физику преобразования энергии электрического тока в энергию звуковых волн. КПД преобразования у динамика вместе с акустическим оформлением не постоянная величина, а частотно зависимася. Потому если цель ровная АЧХ, то бессмысленно стремиться исключительно к постоянной мощности потребляемой от усилителя.

Паяльник и акустика очень далеки, друг от друга в своих конструкциях – не наблюдаю корректности.

Паяльник лишь экстремальный пример неэффективного преобразования электрической мощности в звук. Его КПД стремится к нулю

[scorpin]

очередная тема "ни о чем"

Тебе про Фому, а ты про Ерёму. То что ты не понимаешь сути работы оптимального выходного сопротивления, говорит о некудышности твоей квалификации в звукотехнике.
А то что ты пытаешься пристроиться в ряд с Костей и Наилем – у тебя не получится по причине твоей мелкой душонке. Продолжишь флеймить – лишу права голоса.
Не надо путать «комплексное сопротивление нагрузки» с «комплексными частотными характеристиками», никакого ГВЗ в расчетах нет.

---------- Добавлено в 10:20 ---------- Предыдущее сообщение в 09:25 ----------

Приведу такой пример.

Пример с маленьким щитом во внимание не берём т. к. заведомо акустическое замыкание на НЧ. Работа ДГ на щите с большой площадью такая же как в открытом виде и графики импедансов будут, примерно, одинаковые. Однако звучание будет разное (не одинаковое), в зависимости от оформления; на щите, в фазоинверсном ящике или закрытом ящике. Мои расчеты направлены на то, что бы доказать что при оптимальном согласовании выходного каскада с ДГ, происходит существенное улучшение звучание этого ДГ при любых оформлениях. При этом, в самой акустике, фильтры не ставятся

КПД преобразования у динамика вместе с акустическим оформлением не постоянная величина,

Как ни странно, суммарный КПД у оптимального согласования выше, чем у ВК с нулевым Rвых. Все графики с Rвых оптимальное – мощность стремится к единице. Пост1

[_Сам_]

Мои расчеты направлены на то, что бы доказать что при оптимальном согласовании выходного каскада с ДГ, происходит существенное улучшение звучание этого ДГ при любых оформлениях.

Вот именно! Слова "при любых оформлениях" - самое слабое звено ваших рассуждений. Маленький щит тоже акустическое оформление, значит ваше "оптимальное сопротивление" уже не годится "для любых" случаев.

Ещё один момент. Вы совершенно игнорируете добротность динамика. В случае низкой добротности, когда велики силы трения, в области НЧ оправдано повышение потребляемой мощности от УНЧ, чтобы компенсировать потери трения. Для динамиков с высокой добротностью наоборот требуется снижение подаваемой мощности в зоне резонанса, чтобы выровнять АЧХ. Эти подробности тоже оказываются за бортом ваших выкладок. По-вашему получается, что главное выровнять импеданс, а всё остальное получится само собой. Увы, не получится. Хотя в отдельных конкретных случаях будут улучшения, но не более того.

Как ни странно, суммарный КПД у оптимального согласования выше, чем у ВК с нулевым Rвых.

На ваших графиках и в ваших рассчётах вообще нет звукового давления. Потому ни о каком КПД речи быть не может. Вы никак не учитываете механизм преобразования электрической мощности в звуковую мощность. Хотя я догадываюсь, что вы просто ставите между ними знак равенства, но это называется подменой понятий.

[a_lumnus]

Тебе про Фому, а ты про Ерёму. То что ты не понимаешь сути работы оптимального выходного сопротивления, говорит о некудышности твоей квалификации в звукотехнике.
А то что ты пытаешься пристроиться в ряд с Костей и Наилем – у тебя не получится по причине твоей мелкой душонке. Продолжишь флеймить – лишу права голоса.
Не надо путать «комплексное сопротивление нагрузки» с «комплексными частотными характеристиками», никакого ГВЗ в расчетах нет.

---------- Добавлено в 10:20 ---------- Предыдущее сообщение в 09:25 ----------

Да Бог тебе судья.
1. Мой пост касался исключительно технического понимания содержания темы. Некое «лирическое отступление» в виде цитаты Жванецкого касалось однотипного технического содержания твоих тем. Оценки твоих человеческих качеств я не давал – я тебя не знаю. А ты оскорбляешь участника ветки. За это полагается баня.
2. _Сам_ верно заметил – происходит подмена понятий
3. Для справки. Комплексное сопротивление нагрузки описывается комплексными частотными характеристиками. Я их не путаю – это однозначно взаимосвязанные вещи. И моё или твое мнение ничего не значит – это факт

Offтопик:
4. К Наилю и Косте я не примазываюсь, Боже упаси. Они просто более опытные «интернет-бойцы» и жалеют свое время и душевные силы, на перепалки в подобных ветках. Постараюсь дальше тоже не писать – но, как заметил ранее, жалко – тема интересная, а подход методически ущербный. Еще и апломба слишком много. (технического). У психиатров есть определение (ничего личного, и ни к кому это не относится) - здоровый человек всегда немного сомневается, здоров ли он…зато больной безапелляционно уверен, что он – то –безусловно здоров… так же и в технике. Я всегда сомневаюсь немного – повторяем ли полученный результат и правильно ли интерпритирую его..
5. О моей квалификации не тебе судить. Очень было забавно читать, когда ты, например, Шуру Торреса с собой сравнивал .. я не сравниваю. Он во многом более профессионально подготовлен, чем многие участники ветки,и я в том числе. Но, к чести Александра, не стесняется признать свои ошибки –все мы люди, все мы человеки..

[scorpin]

Вот именно! Слова "при любых оформлениях"

Вот именно, разное оформление меняет характер частотного импеданса, что и показано на рисунках 4 и5 по отношению к первым трём рисункам. В программе можно промоделировать любую характеристику импеданса, подставляя данные номинального сопротивления и резонансы ДГ и данные добротности резонансов ящиков, в силу которых их величин будут зависеть результирующий импеданс и его размах, то есть – вариация.

Вы никак не учитываете механизм преобразования электрической мощности в звуковую мощность.

Совершенно правильно, касается только электрической мощности.
Не будем выходить из рамок теории, т. к. речь идёт о мгновенных выходных мощностях в предполагаемой полосе воспроизводимых частот.
Интересует твоё мнение по формулам на риснке 7.
Если посчитать множества мощностей, то получатся такиеже графики, как на первых трё рисунках.

[scorpin]

жалеют свое время

Пожалей своё время.

[_Сам_]

Не будем выходить из рамок теории

Данная теоретическая модель толком не описывает никаких акустических процессов.

Интересует твоё мнение по формулам на риснке

Обычные формулы. Для электрической мощности всё верно посчитано, но здесь совсем нет акустики. По этим формулам всё равно что считать: можно ЗЯ, можно ФИ, можно эквивалентный RLC контур, а можно паяльник. Excel всё посчитает и график нарисует, только к доказательству хорошести звука это всё не имеет отношения, т.к. вы оперируете исключительно электрическими характеристиками.

[Alex]

Господи, опять этот бред про "оптимальное", "ты их в дверь, они в окно"(с)ВВ. Ну сколько можно? Уймись уже, наконец!

[pantelei4]

Как ни странно, суммарный КПД у оптимального согласования выше, чем у ВК с нулевым Rвых. Все графики с Rвых оптимальное – мощность стремится к единице.

Не раскрытой осталась фаза импеданса и коэффициент мощности.

[Игорь Гапонов]

scorpin

Об адекватности модели

1. АС закрытого типа представляет собой четырёхполюсник. Два "электрода" находятся на электрической стороне, два - на акустической. У фазоинвертора и щита (ОЯ) - две пары акустических клемм; они, эти клеммы, завязаны через воздух; поэтому на НЧ ФИ и ОЯ могут приблизительно рассматриваться как четырёхполюсники
2. Ток выхода на ак.стороне- объёмная скорость на апертуре (диффузоре, порте), напряжение на акуст.клеммах- давление на апертуре (диффузоре, порте); поэтому видно, что давление в точке слушания совсе не то, что давление на апертуре, не хватает ещё одного четырёхполюсника- помещения прослушивания.
3. С помощью различных конструктивных вмешательств можно изменять и входные и выходные параметры АС-четырёхполюсника. Вопросы. Зачем? Как? Эти вопросы определяют стратегию и тактику проекта, т.е. цель.

[scorpin]

После «бани», в первую очередь, прошу извинений у пользователей форума, не вольно попавших под мою не грамотность. Не зря говорят – язык мой враг мой. Век живи и век учись.
Однако, интерес по теме не пропал, по крайней мере – у меня. Не могу согласиться с оппонентами; что благоприятные теоретические условия электрических характеристик не могут повлиять на достижение благоприятного воспроизведения АС, имеется в виду, звуковое давление.

А вы послушали, как играет АС с ФИ при "оптимальном" импедансе источника

Пробовал слушать много раз – это было ужасно по НЧ. Поэтому слушаю только ЗЯ с акустическим демпфированием и с ДГ-НЧ с резиновым подвесом.

Вопросы. Зачем? Как? Эти вопросы определяют стратегию и тактику проекта, т.е. цель.

Много раз, в моей практике, при изготовлении транзисторных УМЗЧ, в процессе прослушивания – побеждал тот УМ, у которого было повышенное Rвых. по сравнению с УМ у которого была глубокая ОООС.

[Фэн-клуб "Звездочка"]

тот УМ, у которого было повышенное Rвых. по сравнению с УМ у которого была глубокая ОООС.

Это сравнение теплого с мягким. Безосник может иметь выходное сопротивление около нуля, а глубокоосник - хоть 5 ом, хоть 50 килом.
Ветка - бред.

[Игорь Гапонов]

...
Много раз, в моей практике, при изготовлении транзисторных УМЗЧ, в процессе прослушивания – побеждал тот УМ, у которого было повышенное Rвых. по сравнению с УМ у которого была глубокая ОООС....

Собственно, для понимания, как внешние по отношению к излучателю/АС электрические параметры (т.е. тип источника энергии с его внутренними параметрами, внешние, обычно пассивные, элементы "фильтрации", "компенсации" и т.д.) влияют на давление/скорость на апертуре, необходимо хотя бы без учёта очень трудного момента "функции передачи от АС к реципиенту в помещения прослушивания":

1) корректно включить их в эквивалентной механо-акустической схеме
2) вычислить ток (объёмную скорость) через и напряжение (давление) на "входном сопротивлении среды" (обычно его не совсем правильно называют "сопротивлением излучения") для актуального диапазона частот, т.е. "определить ЧХ=АЧХ+ФЧХ".

Результат приведения в исполнение обоих пунктов может произвести неизгладимое впечатление на начинающих. Например, "частотнонезависимый идеальный УМ" в виде опять же частотнонезависимого источника напряжения с нулевым внутренним (ИН) на механо-акустической стороне отображается в виде идеального частотнонезависимого источника скорости с бесконечным внутренним сопротивлением (ИТ). И это таки всё корректно, и это таки всё из-за проделок пресловутого BL, между прочим. В "книжках" же, например, у Алдошиной он, такой УМ, изображается в виде источника силы (ИП) без указания зависимости этой силы от частоты ("умолчание"), что приводит к грубейшим ошибкам.

Задачу я лично вижу в оптимизации этих внешних наворотов либо "по ЧХ" (п.2), либо "по упрощению нагрузки для УМ", либо то и то. Что очень тяжело.

Некоторые могут видеть задачу в "макс.кпд" и т.д. Вариантов "цели" очень много.

[scorpin]

Задачу я лично вижу в оптимизации этих внешних наворотов либо "по ЧХ" (п.2), либо "по упрощению нагрузки для УМ", либо то и то. Что очень тяжело.

Некоторые могут видеть задачу в "макс.кпд" и т.д. Вариантов "цели" очень много.

Если во “внешних наворотов” и “упрощению нагрузки” подразумевается согласование АС с ВК с помощью полосовых фильтров, то это – тяжело. Однако это стандартная процедура, приносящая не плохие результаты.
Задачу на максимализацию КПД, никогда не ставил – для этого есть усилители в классе D.
В получении качественного воспроизведения, задача по согласованию ВК с АС, для меня, ставится на первое место. Так как давно убедился в том, что основным источником происхождения искажений является промежуток электрического тракта; ВК + провода + АС. Так же убедился в том, что достижение нулевых Кг в усилительном тракте не является панацеей в достижении малых искажений звуковоспроизведения и не решает проблему в целом. Существует предел минимизации Кг, за пределами которого уменьшение этого параметра теряет смысл, по ограниченности слухового аппарата человека, а так же по совокупности возможности излучения звука АС.

[Игорь Гапонов]

Тогда у Вас, scorpin, всё самое интересное ещё впереди. Например, Вам ещё только предстоит узнать, чем "согласование" отличается от "компенсации" или от "коррекции". И так далее /(с) К.Воннегут/. Однако, выяснение сути общепринятых терминов к Вашему топику не имеет никакой пожарной охраны.