ما هو المعاوقة الإخراج؟

01 من 03

التعامل مع أحد الموضوعات الأكثر إرباكًا في "إلكترونيات الصوت"

عندما كنت أتعلم أساسيات الصوت ، كانت إحدى المفاهيم التي كانت أصعب بالنسبة لي هي المعاوقة. معاوقة الدخل لقد فهمت بشكل غريزي ، من مثال المتحدث . بعد كل شيء ، يحتوي برنامج تشغيل مكبر الصوت على لفائف من الأسلاك ، وكنت أعرف أن ملف الأسلاك يقاوم التدفق الكهربائي. لكن مقاومة الانتاج ؟ تساءلت لماذا مكبر للصوت أو preamp لها معاوقة على انتاجها؟ ألن يرغب في توصيل كل فولت ومأمون ممكنًا إلى أي سيارة يقودها؟

في دردشاتي مع القراء والمتحمسين على مر السنين ، أدركت أنني لم أكن الوحيد الذي لم يحصل على الفكرة الكاملة لمقاومة الإخراج. لذا اعتقدت أنه سيكون من الجيد القيام بدهان حول هذا الموضوع. في هذه المقالة ، سوف أتعامل مع ثلاثة مواقف مختلفة ومختلفة: preamps ، amps ومكبرات صوت سماعة الرأس.

أولا ، دعونا نلخص باختصار مفهوم المعاوقة . المقاومة هي الدرجة التي يقيدها شيء ما لتدفق كهرباء التيار المستمر. المعاوقة هي في الأساس نفس الشيء ، ولكن مع AC بدلا من DC. عادة ، تتغير مقاومة أحد المكونات مع تغير وتيرة الإشارة الكهربائية. على سبيل المثال ، سيكون لفائف صغيرة من الأسلاك لديها معاوقة صفر تقريبا عند 1 هرتز ولكن مقاومة عالية في 100 كيلو هرتز. قد يكون للمكثف معاوقة غير محدودة تقريبًا عند 1 هرتز ولكن لا توجد مقاومة تقريبًا عند kHz 100.

معاوقة الخرج هي مقدار المعاوقة بين جهاز خرج أو مضخم الصوت (عادة الترانزستورات ، ولكن من المحتمل أن يكون محول أو أنبوب) ومحطات الإخراج الفعلية للمكون. وهذا يشمل المعاوقة الداخلية للجهاز نفسه.

لماذا تحتاج إلى معاوقة الإخراج؟

فلماذا يكون للمكوّن مقاومة للإخراج؟ بالنسبة للجزء الاكبر ، انها لحمايتها من التلف من دوائر قصيرة.

أي جهاز إخراج محدود في مقدار التيار الكهربائي الذي يمكنه التعامل معه. إذا كان ناتج الجهاز مختصراً ، فستتم مطالبته بتسليم كمية هائلة من التيار. على سبيل المثال ، ستنتج إشارة خرج 2.83-volt تيارًا يبلغ 0.35 أمبير و 1 واط من الطاقة في مكبر صوت عادي يبلغ 8 أوم. لا مشكلة هناك. ولكن إذا تم توصيل سلك بمقاومة 0.01 أوم عبر أطراف خرج مضخم للصوت ، فإن نفس إشارة خرج 2.83 فولت ستنتج تيارًا من 282.7 أمبير و 800 واط من الطاقة. هذا بعيد ، أكثر بكثير مما تستطيع معظم أجهزة الإخراج تقديمه. ما لم يكن لدى الأمبير نوع من دائرة أو جهاز الحماية ، فسوف يزداد إفراز جهاز الإخراج ومن المحتمل أن يتعرض لأضرار دائمة. ونعم ، يمكن أن تشتعل.

مع وجود بعض المقدار من الممانعة المدمجة في المخرجات ، من الواضح أن المكون يتمتع بحماية أكبر ضد دارات قصيرة ، لأن معاوقة الخرج تكون دائمًا في الدائرة. لنفترض أن لديك سماعة رأس مزودة بمقاومة خرج تبلغ 30 أوم ، تقود زوج من السماعات التي تبلغ 32 أوم ، وأنت تقوم باختزال سلك سماعة الرأس عن طريق الخطأ بقصها بمقص. تذهب من معاوقة نظام مجموع من 62 أوم إلى معاوقة إجمالية ربما 30.01 أوم ، وهي ليست صفقة كبيرة. بالتأكيد أقل تطرفًا بكثير من الذهاب من 8 أوم إلى 0.01 أوم.

كيف منخفضة يجب أن يكون المعاوقة الناتج؟

تتمثل إحدى القواعد العامة جدًا في الصوت في أنك تريد أن تكون مقاومة الإخراج أقل 10 مرات على الأقل من معاوقة الإدخال المتوقعة التي ستتم تغذيتها. بهذه الطريقة ، لا يكون لمقاومة الإخراج تأثير كبير على أداء النظام. إذا كانت معاوقة الخرج أكثر من 10 أضعاف مقاومة المدخلات التي سوف تغذيها ، يمكنك الحصول على بعض المشاكل المختلفة.

مع أي من الأجهزة الإلكترونية الصوتية ، يمكن لمقاومة خرج عالية جدًا أن تحدث تأثيرات ترشيح تسبب تشوهات غريبة في الاستجابة للتردد ، وتؤدي أيضًا إلى انخفاض مخرجات الطاقة. لمعرفة المزيد عن هذه الظواهر ، تحقق من مقالاتي الأولى والثانية حول كيفية تأثير كابلات السماعات على جودة الصوت.

مع مكبرات الصوت ، هناك مشكلة إضافية. عندما يحرك مكبر الصوت مخروط مكبر الصوت للأمام أو للخلف ، فإن تعليق المتحدث ينبعث من المخروط مرة أخرى إلى وضعه المركزي. هذا الإجراء يولّد جهدًا ثم يتم طرحه مرة أخرى في مكبر الصوت. (تُعرف هذه الظاهرة باسم "EMF back" أو القوة الكهربائية العكسية.) إذا كانت مقاومة مخرج مكبر الصوت منخفضة بما فيه الكفاية ، فسوف تقلل بشكل فعال من ظهر EMF وتصبح بمثابة مكبح على المخروط بينما تنطلق مرة أخرى. إذا كانت مقاومة مخرج مكبر الصوت عالية جدًا ، فلن تتمكن من إيقاف المخروط ، وسيستمر المخروط في الانطلاق ذهابًا وإيابًا حتى يتوقف الاحتكاك. هذا يخلق تأثير رنين ويجعل الملاحظات تتباطأ بعد أن كان من المفترض أن تتوقف.

يمكنك أن ترى هذا في تقييمات عامل التخميد من مكبرات الصوت. عامل التثبيط هو متوسط ​​ممانعة الدخل المتوقعة (8 أوم) مقسومًا على معاوقة الخرج الخاصة بالموزع. كلما زاد العدد ، كلما كان عامل التخميد أفضل.

معاوقة إخراج مكبر للصوت

بما أننا نتحدث عن amps ، فلنبدأ بهذا المثال ، الذي يظهر في الرسم أعلاه. عادةً ما يتم تصنيف مقاومة الممانعة من 6 إلى 10 أوم ، ولكن من المعتاد أن تنخفض مكبرات الصوت إلى 3 أوم مقاومة في بعض الترددات ، وحتى 2 أوم في بعض الحالات القصوى. إذا قمت بتشغيل اثنين من مكبرات الصوت بالتوازي ، كما يفعل المثبتون المخصصون غالبًا عند إنشاء أنظمة صوتية multiroom ، فإن ذلك يؤدي إلى قطع المعاوقة في النصف ، وهذا يعني أن مكبر الصوت ينخفض ​​إلى 2 أوم عند ، على سبيل المثال ، 100 هرتز ينخفض ​​الآن إلى 1 أوم عند هذا التردد عندما يكون مقترنًا بمتكلم آخر من نفس النوع. هذه حالة متطرفة بالطبع ، ولكن مصممي مكبر الصوت يجب أن يفسروا مثل هذه الحالات المتطرفة أو قد يواجهون كومة كبيرة من الأمبيرات القادمة للإصلاح.

إذا وجدنا حد أدنى للمقاومة من 1 أوم ، فهذا يعني أن الأمبير يجب أن يكون له مقاومة إخراج لا تزيد عن 0.1 أوم. من الواضح أنه لا يوجد مجال لإضافة مقاومة كافية لهذا المخرج لإعطاء أجهزة الإخراج أي حماية حقيقية.

وبالتالي ، سيكون على مضخم استخدام نوع من دائرة الحماية. قد يكون هذا شيئًا يتابع الإخراج الحالي للبرنامج الأمني ​​ويفصل الإخراج إذا كان السحب الحالي مرتفعًا للغاية. أو يمكن أن تكون بسيطة مثل الصمامات أو قاطع الدائرة الكهربائية على خط طاقة التيار المتردد أو قضبان التيار الكهربائي. يؤدي ذلك إلى فصل مصدر الطاقة عندما يكون السحب الحالي أكثر من قدرة مقبض الأمبير.

بالمناسبة ، تستخدم جميع مضخمات طاقة الأنبوب تقريباً محولات الإخراج ، ولأن محولات الإخراج هي مجرد لفائف من الأسلاك ملفوفة حول إطار معدني ، فلديها معاوقة كبيرة خاصة بها ، وأحياناً تصل إلى 0.5 أوم أو حتى أكثر. في الواقع ، لمحاكاة صوت أنبوب الأنبوب في مضخمات صوت صلبة (ترانزستور) Sunfire ، أضاف المصمم الشهير Bob Carver مفتاح "الوضع الحالي" الذي وضع مقاوم 1 أوم في سلسلة مع أجهزة الإخراج. وبالطبع ، انتهكت هذه النسبة من 1 إلى 10 الحد الأدنى لمقاومة الإخراج لمقاومة الدخل المتوقعة التي ناقشناها أعلاه ، وبالتالي كان لها تأثير كبير على استجابة تردد المتكلم المتصل ، ولكن هذا ما تحصل عليه مع العديد من أمبير الأنبوبة و إنه بالضبط ما أراد كارفر محاكاةه.

02 من 03

معاوقة إخراج الجهاز / مصدر

مع جهاز preamp أو مصدر (مشغل الأقراص المضغوطة ، مربع الكبل ، إلخ.) ، كما هو موضح في الرسم أعلاه ، هو موقف مختلف. في هذه الحالة ، لا يهمك السلطة أو التيار. كل ما تحتاجه لنقل الإشارة الصوتية هو الجهد. وبالتالي ، يمكن أن يكون جهاز المصب - مكبر للصوت الطاقة ، في حالة preamp ، أو preamp ، في حالة وجود جهاز مصدر - مقاومة عالية المدخلات. يتم إغلاق أي تيار قادم عبر الخط بشكل كامل تقريبًا من خلال مقاومة عالية للدخل ، لكن الجهد يمر عبر ما يرام.

بالنسبة لمعظم أمبير الأمبير وال preamps ، فإن مدخلات مقاومة 10 إلى 100 كيلو أوم شائعة. يمكن للمهندسين أن يرتفعوا ، لكنهم قد يحصلون على المزيد من الضجيج بهذه الطريقة. وبالمناسبة ، عادةً ما يكون لمانعات الغيتار مدخلات من 250 كيلو أوم إلى 1 ميغا أوم ، وذلك لأن التقاطات الغيتار الكهربائي عادة ما تكون لها مآخذ إخراج تتراوح من 3 إلى 10 كيلو أوم.

يمكن للدوائر القصيرة أن تكون شائعة مع دارات على مستوى الخط ، لأنه من السهل جداً أن تفرك عن غير قصد بين اثنين من الموصلات العارية لمقبض RCA ضد قطعة من المعدن الذي يفرزها. وبالتالي ، فإن ممانعات الخرج التي تبلغ 100 أوم أو أكثر شائعة في أجهزة preamps وأجهزة المصدر. لقد رأيت بعض المكونات الغريبة والراقية ذات مآخذ خرج على مستوى خط منخفض يصل إلى 2 أوم ، ولكن سيكون لها إما ترانزستورات إخراج شديدة التحمل أو دارة حماية لمنع تلف الشورتات. في بعض الحالات ، قد يكون لديهم مكثف اقتران في الإخراج لعرقلة جهد التيار المستمر ومنع تمزق جهاز الإخراج.

فونو preamps هي موضوع مختلف تماما. في حين أن لديهم عادة معاوقات إخراج مشابهة لتلك الموجودة في مشغل الأقراص المضغوطة ، فإن موانع مدخلاتهم تختلف اختلافاً كبيراً عن تلك الموجودة في preamp في الخط. هذا كثير جدا للذهاب إلى هنا. ربما سأحفر هذا الموضوع في مقال آخر.

03 من 03

سماعة الأمبير إخراج المعاوقة

جلبت الزيادة في شعبية سماعات الرأس ترتيب المعاوقة نظام غريب وغير قياسي بدلا من الأمبيرات سماعة رأس نموذج إلى دائرة الضوء. على عكس الامبيرات التقليدية ، تأتي سماعات الامبراطور في مجموعة واسعة من موانع الانتاج. إن سماعات الرأس رخيصة الثمن بالفعل ، مثل تلك المدمجة في معظم أجهزة الكمبيوتر المحمول ، قد تكون لها مقاومة إخراج تصل إلى 75 أو حتى 100 أوم ، على الرغم من أن مقاومة سماعة الرأس تتراوح عادة من حوالي 16 إلى 70 أوم.

من النادر أن يقوم المستهلك بفصل وتوصيل مكبّرات الصوت عند تشغيل أمبير ، ومن النادر أيضًا أن تتلف كبلات السماعات عند تشغيل أمبير. ولكن مع سماعات الرأس ، تحدث هذه الأشياء طوال الوقت. يقوم الأشخاص بالاتصال أو فصل سماعات الرأس بشكل روتيني عند تشغيل سماعة رأس سماعة الرأس. غالباً ما تتلف كابلات السماعات - أحيانًا ما تؤدي إلى حدوث ماس كهربائي - أثناء استخدامها. بطبيعة الحال ، فإن معظم سماعات الامبراطور هي أجهزة رخيصة ، والتي يمكن أن تجعل إضافة دائرة حماية لائق باهظة التكلفة. لذا فإن معظم الشركات المصنعة تأخذ الطريق الأسهل: فهي ترفع مقاومة الإخراج من المضخم عن طريق إضافة المقاوم (أو في بعض الأحيان مكثف).

كما ترون في قياسات سماعة الرأس الخاصة بي (النزول إلى الرسم البياني الثاني) ، يمكن أن يكون للمقاومة العالية للإخراج تأثير كبير على استجابة تردد سماعة الرأس. أقيس الاستجابة الترددية لسماعة الرأس أولاً باستخدام مكبر صوت سماعة الرأس الموسيقية التي تتمتع بمقاومة خرج 5 أوم ، ثم مرة أخرى مع 70 أوم إضافية من المقاومة المضافة لإنشاء معاوقة إجمالي ناتجة تبلغ 75 أوم.

ويختلف تأثير معاوقة الخرج المرتفعة باختلاف معاوقة سماعة الرأس المتصلة ، وخاصة مع التغير في معاوقة سماعة الرأس عند ترددات مختلفة. سماعات الرأس التي لديها تقلبات كبيرة في المعاوقة - مثل معظم موديلات الأذن التي تحتوي على محركات متوازنة - تقوم عادة بعرض تغييرات جوهرية في استجابة التردد عندما تقوم بالتغيير من أمبير مع مقاومة منخفضة للإخراج إلى مقاومة ذات مقاومة عالية. في كثير من الأحيان ، سيكون لسماعة رأس ذات توازن نغمي طبيعي عند استخدامها مع مصدر مقاومة منخفضة مقاومة توازن bull ، سمين عندما تستخدم مع مصدر مقاومة عالية.

لحسن الحظ ، تتوفر مقاومة منخفضة للإخراج في العديد من سماعات رأس السماعات الراقية (وخاصةً طرازات الحالة الصلبة) ، وحتى بعض رقائق الأمبونات صغيرة الرأس المضمنة في أجهزة مثل iPhones. عادة لا توجد طريقة لمعرفة ما إذا كانت سماعات الرأس مستخدمة للاستخدام مع مقاومة عالية أو منخفضة للمخرجات ، لكنني أفضل التمسك بمقاومة منخفضة للإخراج للأسباب المذكورة في هذه المقالة.

أفضّل عدم استخدام سماعات الرأس ذات التقلبات الكبيرة في المعاوقة والتي قد تتسبب في حدوث تغييرات استجابة التردد عند استخدامها مع مضخم صوت سماعة الرأس التي لديها مقاومة عالية للإخراج (مثل جهاز الكمبيوتر المحمول الذي أقوم بكتابته). لسوء الحظ ، على الرغم من ذلك ، أفضّل عمومًا صوت سماعة رأس متوازنة جيدة داخل الأذن إلى واحدة تستخدم برامج تشغيل ديناميكية ، لذلك عندما أستخدم سماعات الرأس هذه مع الكمبيوتر المحمول ، أقوم عادةً بتوصيل سماعة أمبير خارجية أو USB سماعة رأس / DAC.

أعلم أن هذا كان تفسيراً طويلاً ، لكن مقاومة الإخراج هي موضوع معقد. نشكرك على تحملني ، وإذا كان لديك أي أسئلة أو إذا تركت شيئًا ما ، فأرسل لي رسالة إلكترونية وأخبرني بذلك.