Насколько важно согласование импеданса в аудио приложениях?

Какое значение будут иметь отраженные сигналы в аудиоприложениях (скажем, между усилителем и динамиком или предварительным усилителем и усилителем)? Главным образом в отношении верности, а не передачи власти.

Какие существуют варианты соответствия импеданса и его плюсов / минусов? Это может быть на выходной клемме, входной клемме или модификации кабеля?

Сопротивление импеданса не используется в современной аудиоэлектронике.

• Выход микрофона может составлять около 600 Ом, в то время как входы предусилителя микрофона составляют 1 кОм или больше.
• Линейный выход будет примерно 100 Ом, а линейный - больше 10 кОм.
• Усилитель громкоговорителя будет менее 0,5 Ом, тогда как громкоговорители больше похожи на 4 Ом.
• Выходной сигнал гитары может составлять 100 кОм, а вход гитарного усилителя - не менее 1 МОм.

Во всех этих случаях импеданс нагрузки значительно больше, чем у источника; они не совпадают. Эта конфигурация максимизирует точность .

Согласование импеданса было использовано в телефонных системах , которые аудио система эволюционировала от, и был (иногда?) , Используемым в ламповых усилителей, но даже в этом случае, это компромисс между максимальной мощностью и максимальной точностью .

Эффекты линии передачи не применяются. Я думаю, что при длине волны не менее 10 км (для 20 кГц) самый эффект, который вы когда-либо видели от отражения, - это некоторая гребенчатая фильтрация (спад ВЧ) с линиями длиной несколько километров? Но это абсолютно нереально.

Билл Уитлок :

Аудио кабели НЕ являются линиями передачи. Маркетинговая реклама экзотических кабелей часто использует классическую теорию линий электропередачи и подразумевает, что нано-секундный отклик как-то важен. Реальная физика напоминает нам, что аудио кабели не начинают демонстрировать эффекты линии передачи в инженерном смысле, пока они не достигают около 4000 футов физической длины.

Теорема о максимальной мощности не применима, так как:

• сигналы низкого уровня передаются по напряжению, а не по мощности
• Выходное сопротивление усилителя высокого уровня может быть небольшим по сравнению с динамиками, которыми они управляют. Теорема о максимальной мощности предназначена для сопоставления нагрузок с источниками, а не сопоставления источников с нагрузками .

Rane Corporation :

Сопоставление импеданса прошло с вакуумными трубками, Edsels и прическами улья. Современные транзисторные и операционные усилители не требуют согласования импедансов. Если это сделано, согласование импеданса ухудшает качество звука .

---

Почему согласование импеданса не является необходимым (и фактически вредным) в профессиональных аудиоприложениях, см. Уильям Б. Сноу, «Сопротивление - согласованное или оптимальное» [ написано в 1957 году! ], « Усиление звука: антология» , под редакцией Дэвида Л. Клеппера (Audio Engineering Society, NY, 1978, p. G-9 - G-13), и RaneNote Unity Gain и согласование импеданса: странные партнеры .

Братья Шуре :

Для звуковых цепей важно ли согласовывать импеданс?

Уже нет. В начале 20-го века было важно соответствовать импедансу. Компания Bell Laboratories обнаружила, что для достижения максимальной передачи мощности в телефонных сетях на большие расстояния необходимо согласовать импедансы различных устройств. Согласование импеданса уменьшило количество необходимых ламповых усилителей, которые были дорогими, громоздкими и выделяли тепло.

В 1948 году Bell Laboratories изобрели транзистор - дешевый, маленький, эффективный усилитель. Транзистор использует передачу максимального напряжения более эффективно, чем передача максимальной мощности. Для максимальной передачи напряжения устройство назначения (называемое «нагрузкой») должно иметь сопротивление, по крайней мере, в десять раз больше, чем полное сопротивление отправляющего устройства (называемого «источником»). Это известно как МОСТ. Мостовое соединение является наиболее распространенной схемотехнической конфигурацией при подключении аудиоустройств. В современных аудиосхемах согласование импедансов может фактически ухудшить качество звука.

Это распространенное заблуждение. HyperPhysics раньше показывал выход усилителя на 8 омов , но с тех пор они улучшили страницу . Electronics Design долгое время показывал выходной сигнал усилителя на 8 Ом , но они наконец исправили его после множества жалоб в разделе комментариев:

Поэтому, если вы не телефонная компания с кабелями длиной в милю, полное сопротивление источника и нагрузки не нужно согласовывать ... с сопротивлением 600 Ом или любым другим сопротивлением. --- Билл Уитлок, президент и главный инженер Jensen Transformers, Inc. и AES Life Fellow.

Сопоставление импеданса на самом деле не имеет значения для звуковых частот, и в ваших примерах это не очень предпочтительно. Однако вам нужно обратить внимание на ваши входные и выходные сопротивления.

Как правило, вы соответствуете сопротивление по 2 причинам:

1. Минимизируйте отражения - отражения становятся проблемой, когда длина линии передачи попадает в тот же порядок, что и длина волны сигнала. Здесь есть разные правила. Некоторые говорят, что волнуются, когда длина провода составляет 1/4 длины волны, некоторые говорят 1/6, 1/10 и т. Д. Это зависит от сигнала и реактивного сопротивления линии передачи. В этом случае это действительно не имеет значения, потому что электрическая длина волны сигнала 20 кГц составляет ~ 49 000 футов. Другими словами, размышления не являются проблемой для приложения, о котором вы спрашиваете.

2. Передача максимальной мощности - согласование выходного импеданса драйвера с входным импедансом нагрузки обеспечивает максимальную передачу мощности. Сначала это звучит важно для управления динамиком, но есть и более важные соображения (см. Ниже).

Пример усилителя:

Благодаря современной конструкции усилителя (ступень активной мощности, без выходного трансформатора) вашей фактической целью является, среди прочего, максимально возможный коэффициент демпфирования. Когда вы управляете громкоговорителем, сам громкоговоритель фактически генерирует ток в процессе его возбуждения, это должно иметь смысл, если учесть, что вы управляете устройствами для перемещения катушки внутри магнитного поля. В идеальном случае это не имеет значения, поскольку конус / катушка мгновенно реагирует на входящий сигнал. На самом деле происходит задержка и превышение конуса из-за механической природы динамика. В результате динамик создает токи, которые отправляются обратно на усилитель.

Проще говоря, более применимые условия. Высокий коэффициент демпфирования позволяет усилителю лучше контролировать конус динамика. Это особенно важно вблизи резонансной точки динамика. Коэффициент демпфирования (сопротивление динамика) / (выходное сопротивление усилителя) и некоторая поправка на сопротивление провода. Таким образом, в этом случае вашей целью является наименьшее возможное выходное сопротивление усилителя.

уровень линии между устройствами (предварительный усилитель):

Опять же, согласование импеданса не является целью. Как правило, вы хотите наименьшее выходное сопротивление и максимально возможное входное сопротивление. Это минимизирует потребление тока и, как следствие, падение напряжения. Это конфигурация с наименьшим искажением и обеспечивает максимальную передачу напряжения.

Оригинальная статья о кабелях громкоговорителей была написана Бобом Пизом из National Semiconductors в 1990 году под названием «Что это за штука, во всяком случае?» , Читайте и наслаждайтесь - затем продолжайте жить, не обращая внимания на продавцов змеиного масла!