امپدانس خروجی چیست؟

01 از 03

برطرف كردن يكي از پركاربردترين موضوعات در سيستمهاي صوتي

وقتی که من اصول صوتی را یاد گرفتم، یکی از مفاهیمی که برای من مهم بود، امپدانس خروجی بود. امپدانس ورودی من غریزی را درک کردم، از مثال یک بلندگو . پس از همه، راننده بلندگو حاوی سیم پیچی است و من میدانستم سیم پیچ سیم مقاومت جریان الکتریکی دارد. اما امپدانس خروجی ؟ چرا یک آمپلی فایر یا پیشسیم در خروجی خود امپدانس ایجاد می کند، من تعجب می کنم؟ آیا نمی خواهد که هر ولت و آمپر ممکن را به آنچه که رانندگی می کند تحویل دهد؟

در چت من با خوانندگان و علاقه مندان در طول سالها، متوجه شدم که من تنها کسی نبود که کل ایده امپدانس خروجی را دریافت نکرده بود. بنابراین من فکر کردم که می خواهم یک مقدمه بر روی این موضوع داشته باشم. در این مقاله، من سه موقعیت رایج و بسیار متفاوت را در پیش می گیرم: پیش نمایش، آمپر و آمپر هدفون.

ابتدا، به طور خلاصه مفهوم امپدانس را خلاصه کنید. مقاومت، میزان چیزی است که جریان برق DC را محدود می کند. امپدانس اساسا یکسان است، اما با AC به جای DC. به طور معمول، امپدانس یک جزء به عنوان فرکانس تغییر سیگنال الکتریکی تغییر خواهد کرد. به عنوان مثال، یک سیم پیچ کوچک سیم امپدانس تقریبا صفر را در 1 هرتز با امپدانس بالا در 100 کیلوهرتز دارد. یک خازن ممکن است امپدانس تقریبا بی نهایت در 1 هرتز داشته باشد اما تقریبا هیچ امپدانس در 100 کیلوهرتز دارد.

امپدانس خروجی مقدار امپدانس بین دستگاه های خروجی پیش تقویت کننده یا تقویت کننده (معمولا ترانزیستورها، اما احتمالا ترانسفورماتور یا لوله) و پایانه های خروجی واقعی مولفه است. این شامل امپدانس داخلی دستگاه است.

چرا شما امپدانس خروجی نیاز دارید؟

پس چرا یک جزء دارای امپدانس خروجی است؟ در بیشتر موارد، آن را از حفاظت از آسیب از مدارهای کوتاه محافظت می کند.

هر دستگاه خروجی در مقدار جریان الکتریکی که می تواند اداره کند محدود شده است. اگر خروجی دستگاه کوتاه شده باشد، از شما خواسته می شود مقدار زیادی از جریان را به آن اضافه کنید. به عنوان مثال، یک سیگنال خروجی 2.83 ولت موج جریان 0.35 آمپر و 1 وات قدرت را به یک بلندگوی 8 آمپر معمولی تولید می کند. هیچ مشکلی وجود ندارد اما اگر یک سیم با امپدانس 0.01 اهم در پایانه های خروجی تقویت کننده متصل شود، همان سیگنال خروجی 2.83 ولت موجب جریان 282.7 آمپر و 800 وات قدرت می شود. این دور، بسیار بیشتر از اکثر دستگاه های خروجی می تواند تحویل دهد. مگر اینکه آمپر نوعی مدار حفاظتی یا دستگاه محافظتی داشته باشد، دستگاه خروجی بیش از حد گرم خواهد شد و احتمالا آسیب دائمی خواهد داشت. و آره، حتی می تواند آتش بگیرد.

با مقداری امپدانس ساخته شده در خروجی، جزء قطعا حفاظت بیشتری نسبت به مدارهای کوتاه دارد، زیرا امپدانس خروجی همیشه در مدار است. بگو، شما یک امپدانس هدفون با امپدانس خروجی 30 اونس، رانندگی یک جفت هدفون 32 وات، و سیم کشی هدفون را به طور تصادفی با یک جفت قیچی برش دهید. شما از مجموع امپدانس سیستم 62 وات به یک امپدانس کامل 30.01 اهم می رسیم، که چنین کاری بزرگ نیست. بدیهی است که بسیار کم تر از رفتن از 8 اهم به 0.01 اهم است.

کم بودن باید امپدانس خروجی باشد؟

یک قاعده کلی در صوتی این است که شما می خواهید امپدانس خروجی حداقل 10 برابر کمتر از امپدانس ورودی مورد انتظار باشد که آن را تغذیه کند. به این ترتیب امپدانس خروجی تأثیر قابل توجهی بر عملکرد سیستم ندارد. اگر امپدانس خروجی بسیار بیشتر از 10 برابر امپدانس ورودی است که آن را تغذیه می کند، می توانید چندین مشکل مختلف دریافت کنید.

با هر الکترونیک صوتی، امپدانس خروجی بیش از حد بالا می تواند اثرات فیلتر کردن را ایجاد کند که موجب ناهماهنگی پاسخ های فرکانس عجیب و غریب می شود و همچنین باعث کاهش توان خروجی می شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد این پدیده، مقالات اول و دوم خود را در مورد نحوه استفاده از کابل های بلندگو بر کیفیت صدا بررسی کنید.

با تقویت کننده ها، یک مشکل اضافی وجود دارد. هنگامی که آمپلی فایر مخروط بلندگو را به جلو یا عقب حرکت می دهد، تعلیق بلندگو باعث می شود که مخروط به موقعیت مرکزی آن برسد. این عمل ولتاژ تولید می کند که سپس در تقویت کننده رها می شود. (این پدیده به عنوان "بازگشت EMF" یا نیروی الکتروموتور معکوس شناخته می شود.) اگر امپدانس خروجی تقویت کننده به اندازه کافی پایین باشد، به طور موثری کوتاه خواهد شد که EMF به عقب بازگردد و به عنوان ترمز روی مخروط عمل کند. اگر امپدانس خروجی آمپلی فایر بسیار بالا باشد، قادر نخواهد بود مخروط را متوقف کند، و مخروط به عقب و جلو به عقب ادامه می دهد تا زمانی که اصطکاک متوقف شود. این باعث ایجاد یک اثر زنگ می شود و باعث می شود یادداشت ها پس از آنکه متوقف شد متوقف شوند.

شما می توانید این را در رتبه بندی امپدانس مجهز به تقویت کننده ببینید. امپدانس ورودی مورد انتظار (8 اونس) تقسیم بر امپدانس خروجی آمپر است. هر چه عدد بالاتر باشد، فاکتور خاموشی بهتر است.

امپدانس خروجی تقویت کننده

از آنجا که ما در مورد آمپر صحبت می کنیم، با آن مثال شروع می کنیم، که در تصویر بالا نشان داده شده است. امپدانس بلندگو به طور معمول 6 تا 10 اهم است، اما برای سخنرانان معمولی در فرکانس های خاص و حتی 2 اهم در بعضی موارد شدید، امپدانس 3 اهم است. اگر دو بلندگو را به طور موازی اجرا کنید، همانطور که نصب کننده های سفارشی اغلب هنگام ایجاد سیستم های صوتی چند منظوره انجام می دهند، امپدانس را به نصف کاهش می دهد، به این معنی که بلندگو که به 2 اهم می رسد، می گویند، 100 هرتز در حال حاضر به 1 اهم در آن فرکانس می رسد همراه با یک بلندگو دیگر از همان نوع. مطمئنا این یک حالت افراطی است، اما طراحان تقویت کننده باید چنین موارد افراطی را حساب کنند و یا آنها می توانند با شمع زیادی از آمپر های وارد شده برای تعمیر روبرو شوند.

اگر ما یک امپدانس حداقل بلندگو را 1 اهم بدست آوریم، به این معنی است که امپرسیون باید امپدانس خروجی را از بیش از 0.1 اهم داشته باشد. بدیهی است، هیچ مکانی برای اضافه کردن مقاومت کافی به خروجی آمپر وجود ندارد تا دستگاه های خروجی هر گونه حفاظت واقعی را ارائه دهند.

بنابراین، تقویت کننده باید برخی از نوع حفاظت مدار را به کار گیرند. این می تواند چیزی باشد که خروجی فعلی آمپر را دنبال می کند و خروجی را قطع می کند اگر قرعه کشی فعلی خیلی زیاد باشد. یا این می تواند به عنوان یک فیوز یا قطع کننده مدار بر روی خط برق AC ورودی یا ریل های منبع تغذیه باشد. این منبع تغذیه را هنگامی که جریان جاری بیشتر از آمپر قابل کنترل است قطع می کند.

در ضمن، تقریبا تمام تقویت کننده های قدرت لوله از ترانسفورماتور خروجی استفاده می کنند و چون ترانسفورماتورهای خروجی فقط سیم پیچ های سیم پیچ در اطراف یک قاب فلزی هستند، آنها امپدانس قابل توجهی از خود دارند، گاهی اوقات تا 0.5 اهم یا حتی بیشتر. در حقیقت، برای شبیه سازی صدای آمپر لوله ای در تقویت کننده های حالت جامد حالت Sunfire (ترانزیستور)، طراح مشهور باب کارور یک سوئیچ "حالت فعلی" را اضافه کرد که یک مقاومت 1 اوم را به صورت سری با دستگاه های خروجی قرار داد. البته، این نسبت حداقل 1 تا 10 نسبت امپدانس خروجی به امپدانس ورودی مورد انتظار را که ما در بالا بحث کردیم، نقض کردیم و بنابراین تأثیر قابل توجهی بر پاسخ فرکانسی بلندگو متصل داشتیم، اما این همان چیزی است که شما با آمپلی فایر های مختلف دریافت می کنید و این دقیقا همان چیزی است که کارور می خواست شبیه سازی کند.

02 از 03

امپدانس خروجی دستگاه پیش فرض / منبع

با یک دستگاه پیش تنظیم یا منبع (پخش سی دی، جعبه کابل، و غیره)، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده، وضعیت متفاوت است. در این مورد، شما در مورد قدرت یا جاری توجه ندارید. همه چیزهایی که برای انتقال سیگنال صوتی نیاز دارید ولتاژ است. بنابراین، دستگاه پایین دست - یک آمپلی فایر قدرت، در مورد یک پیشوند، یا یک پیش تنظیم، در مورد یک منبع منبع - می تواند یک امپدانس ورودی بالا داشته باشد. هر جریان در حال عبور از خط تقریبا به طور کامل توسط امپدانس ورودی بالا متوقف می شود، اما ولتاژ از طریق فقط خوب می شود.

برای اکثر آمپرس های قدرت و پیمایشی، امپدانس ورودی 10 تا 100 کیلو امام معمول است. مهندسان می توانند بالاتر بروند، اما ممکن است سر و صدایی بیشتری در این راه داشته باشند. در ضمن، آمپرس های گیتار به طور معمول دارای امپدانس ورودی 250 کیلو ولت به 1 مگا هرمی می باشند، زیرا وانت های گیتار الکتریکی معمولا دارای امپدانس خروجی بین 3 تا 10 کیلو گرم می باشد.

مدارهای کوتاه میتوانند از مدارهای سطح خطی رایج باشند، زیرا به راحتی میتواند به طور تصادفی دو سرنشین بره یک پلاگین RCA را در برابر یک قطعه فلزی که آنها را کوتاه میکند، مالش دهد. بنابراین، امپدانس خروجی 100 و یا بیشتر در دستگاه های پیش تنظیم و منبع استفاده می شود. من تعدادی عجیب و غریب، اجزای بالا پایان با امپدانس خروجی خط پایین را به اندازه 2 اهم دیده ام، اما این ترانزیستورهای خروجی بسیار سنگین و یا یک مدار حفاظت برای جلوگیری از آسیب از شورت ها خواهد داشت. در برخی موارد، آنها ممکن است یک خازن اتصال در خروجی برای جلوگیری از ولتاژ DC و جلوگیری از فرسودگی دستگاه خروجی.

پیش تنظیمات Phono یک موضوع کاملا متفاوت است. در حالی که آنها به طور معمول امپدانس خروجی شبیه به پخش کننده سی دی است، امپدانس ورودی آنها بسیار متفاوت از مقادیر پیش تنظیم شده است. این خیلی برای رفتن به اینجا است. شاید در یک مقاله دیگر به این موضوع بپردازم.

03 از 03

امپدانس خروجی آمپر هدفون

افزایش محبوبیت هدفون موجب شده است تا جایگاه عجیب و غریب سامانه امپدانس سیستم های استاندارد آمپلی فایر هدفون را به نقطه عطفی افزایش دهد. بر خلاف آمپرس های معمولی، آمپلی فایر هدفون به طیف گسترده ای از امپدانس خروجی می آیند. امپدانس واقعا هدفون هدفون، مانند آنهایی که بیشتر رایانه های لپ تاپ ساخته شده اند، ممکن است امپدانس خروجی تا 75 یا حتی 100 اهم داشته باشند، حتی اگر امپدانس هدفون معمولا بین 16 تا 70 اهم باشد.

برای مصرف کننده نکته بسیار مهمی است که در هنگام کار آمپری، بلندگوها قطع شود و مجددا به هم متصل شوند، و در هنگام استفاده از آمپر نیز کابل های بلندگو آسیب دیده باشند. اما با هدفون، این چیزها همه جا اتفاق می افتد. هنگامی که یک آمپر هدفون در حال اجرا است، مردم به طور معمول اتصال یا قطع اتصال هدفون را انجام می دهند. کابل هدفون اغلب آسیب دیده است - گاهی اوقات ایجاد یک مدار کوتاه - در حالی که آنها در حال استفاده است. البته، اکثر آمپلی فایر هدفون، دستگاه های ارزان قیمت هستند که می توانند یک مدار حفاظت کننده مناسب و قابل قبول را اضافه کنند. بنابراین اکثر تولید کنندگان راه ساده تر را پیدا می کنند: امپدانس خروجی آمپلی فایر را با اضافه کردن یک مقاومت (یا گاهی اوقات یک خازن) افزایش می دهد.

همانطور که می بینید در اندازه گیری های هدفون من (به نمودار دوم بروید)، امپدانس خروجی بالا می تواند تاثیر زیادی بر پاسخ فرکانسی هدفون داشته باشد. پاسخ فرکانسی هدفون را ابتدا با آمپلی فایر هدفون موزیکال که دارای امپدانس خروجی 5 اونس است اندازه گیری می کنم، سپس با اضافه شدن 70 اوم اضافی اضافی برای ایجاد امپدانس خروجی کل 75 اوم.

اثر امپدانس خروجی بالا با امپدانس هدفون متصل شده و به ویژه با تغییر امپدانس هدفون در فرکانس های مختلف متفاوت است. هدفون هایی که دارای نوسانات امپدانس بزرگ هستند - همانطور که بیشتر مدل های درون گوش با رانندگان متعادل کننده آرماتور - معمولا تغییرات قابل ملاحظه ای در پاسخ فرکانس هنگام تغییر از آمپر با امپدانس کم خروجی به یک با امپدانس خروجی بالا. اغلب هدفون هایی که دارای تعادل صدای طبیعی هستند هنگامی که با منبع کم امپدانس استفاده می شوند دارای تعادل باس و تعادل خیره کننده در هنگام استفاده با منبع امپدانس بالا هستند.

خوشبختانه امپدانس خروجی پایین در بسیاری از آمپلی فایر های هدفون بالا (به ویژه مدل های حالت جامد) و حتی برخی از تراشه های AMP هدفون که در دستگاه هایی مانند اپل ساخته شده اند در دسترس است. به طور معمول هیچ راهی برای دانستن اینکه آیا یک هدفون برای استفاده با امپدانس خروجی بالا یا پایین ارائه شده است، وجود ندارد، اما من ترجیح می دهم که با امپدانس خروجی پایین به دلایل ذکر شده در این مقاله پیش برویم.

من ترجیح می دهم از هدفون با نوسانات امپدانس بزرگ استفاده نکنم که در هنگام استفاده از آمپلی فایر های هدفون که امپدانس خروجی بالا دارند (مانند لپ تاپ من تایپ کردن آن) تغییرات فرکانس پاسخ را ایجاد می کند. متاسفانه، به طور کلی، من معمولا صدای یک هدفون متعادل متعادل در گوش را ترجیح می دهم تا کسی که از درایورهای پویا استفاده کند، بنابراین وقتی که من از این هدفون با لپ تاپ خود استفاده می کنم، معمولا یک آمپر خارجی یا آمپر / DAC هدفون USB متصل می شود.

من می دانم این یک توضیح طولانی مدت است، اما امپدانس خروجی یک موضوع پیچیده است. با تشکر برای تحمل با من، و اگر شما هر گونه سوال و یا اگر من چیزی را ترک، به من ایمیل ارسال و اجازه دهید من می دانم.