การจับคู่ความต้านทานมีความสำคัญมากในแอปพลิเคชันเสียงหรือไม่


52

จะมีการสะท้อนสัญญาณมากน้อยแค่ไหนในแอปพลิเคชั่นเสียง (พูดระหว่างแอมป์กับลำโพงหรือพรีแอมป์และแอมป์)? ส่วนใหญ่เกี่ยวกับความซื่อสัตย์และไม่ถ่ายโอนอำนาจ

ตัวเลือกต่าง ๆ ของการจับคู่อิมพิแดนซ์และโปร / ข้อเสียต่างกันอย่างไร สามารถอยู่ที่ช่องต่อสัญญาณออกช่องรับสัญญาณหรือดัดแปลงสายเคเบิล?


15
คำตอบนั้นขึ้นอยู่กับว่าคุณเป็นวิศวกรไฟฟ้าหรือออดิโอไฟล์ ถ้าอย่างหลังเราสามารถพึมพำกับความยาวเกี่ยวกับสายออกซิเจนไร้ออกซิเจนตัวเก็บประจุภายนอกและเรื่องไร้สาระราคาแพงอื่น ๆ อีกมากมายที่คุณต้องทำตามในขณะที่โบกมือตายปลาเหนือเครื่องขยายเสียงของคุณในช่วงพระจันทร์เต็มดวง
Olin Lathrop

คำตอบ:


59

การจับคู่ความต้านทานไม่ได้ใช้ในอุปกรณ์เครื่องเสียงที่ทันสมัย

  • เอาต์พุตไมโครโฟนอาจอยู่ที่ประมาณ 600 Ωในขณะที่อินพุต mic preamp มีค่า 1 kΩหรือมากกว่า
  • เอาท์พุทสายจะเป็นบางสิ่งบางอย่างเช่น 100 Ωในขณะที่การป้อนข้อมูลบรรทัดจะเหมือน 10 kΩ
  • แอมพลิฟายเออร์ของลำโพงจะน้อยกว่า 0.5 Ωในขณะที่ลำโพงนั้นจะมีขนาดมากกว่า 4 Ω
  • เอาต์พุตกีตาร์อาจมีขนาด 100 k while ในขณะที่อินพุตแอมป์กีตาร์อย่างน้อย 1 MΩ

ในทุกกรณีความต้านทานโหลดมีขนาดใหญ่กว่าแหล่งกำเนิดอย่างมีนัยสำคัญ พวกเขาไม่ตรงกัน การกำหนดค่านี้จะช่วยเพิ่มความจงรักภักดี

ความต้านทานการจับคู่ได้ถูกใช้ในระบบโทรศัพท์ที่ระบบเสียงที่วิวัฒนาการมาจากและเป็น (บางครั้ง?) ที่ใช้ในแอมป์หลอดสุญญากาศ แต่ถึงอย่างนั้นมันเป็นค้าระหว่างอำนาจสูงสุดและความจงรักภักดีสูงสุด

ไม่ใช้เอฟเฟกต์ของสายส่ง ด้วยความยาวคลื่นอย่างน้อย 10 กม. (ต่อ 20 kHz) ฉันคิดว่าผลกระทบมากที่สุดที่คุณเคยเห็นจากการสะท้อนคือการกรองหวี (HF roll-off) ที่มีความยาวไม่กี่กิโลเมตร? แต่นั่นไม่สมจริงทั้งหมด

บิลวิทล็อค :

สายสัญญาณเสียงไม่ใช่สายส่งสัญญาณ การโฆษณาเพื่อการตลาดสำหรับสายเคเบิลที่แปลกใหม่มักจะเรียกใช้ทฤษฎีสายส่งแบบคลาสสิกและบอกเป็นนัยว่าการตอบสนองแบบนาโนวินาทีนั้นมีความสำคัญ ฟิสิกส์ที่แท้จริงเตือนเราว่าสายสัญญาณเสียงไม่ได้เริ่มแสดงเอฟเฟกต์ของสายส่งในเชิงวิศวกรรมจนกว่าจะถึงความยาวทางกายภาพประมาณ 4,000 ฟุต

ทฤษฎีบทกำลังสูงสุดไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจาก:

Rane Corporation :

การจับคู่ความต้านทานออกไปกับหลอดสูญญากาศ Edsels และทรงผมรังผึ้ง ทรานซิสเตอร์สมัยใหม่และขั้นตอนแอมป์ไม่จำเป็นต้องมีการจับคู่ความต้านทาน หากทำ, ความต้านทานการจับคู่เสื่อมประสิทธิภาพเสียง


สำหรับเหตุใดการจับคู่ความต้านทานจึงไม่จำเป็น (และที่จริงแล้วเป็นอันตราย) ในแอปพลิเคชันเสียงมืออาชีพโปรดดู William B. Snow, "Impedance - Matched or Optimum" [ เขียนในปี 1957! ] เสริมสร้างเสียง: บทแก้ไขโดยเดวิดลิตรเคลปเปอร์ (. เสียงวิศวกรรมสังคม, นิวยอร์ก, 1978, PP G-9 - G-13) และ RaneNote สามัคคีกำไรและความต้านทานจับคู่: แปลก

พี่น้อง Shure :

สำหรับวงจรเสียงมันเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ตรงกับความต้านทาน

ไม่อีกแล้ว. ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะจับคู่ความต้านทาน Bell Laboratories พบว่าเพื่อให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานสูงสุดในวงจรโทรศัพท์ทางไกลความต้านทานของอุปกรณ์ต่าง ๆ ควรได้รับการจับคู่ การจับคู่ความต้านทานลดจำนวนแอมป์หลอดสุญญากาศที่จำเป็นซึ่งมีราคาแพงขนาดใหญ่และการผลิตความร้อน

ในปี 1948 Bell Laboratories คิดค้นทรานซิสเตอร์ - เครื่องขยายเสียงขนาดเล็กราคาถูกและมีประสิทธิภาพ ทรานซิสเตอร์ใช้การถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการถ่ายโอนกำลังไฟสูงสุด สำหรับการถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าสูงสุดอุปกรณ์ปลายทาง (เรียกว่า "โหลด") ควรมีความต้านทานอย่างน้อยสิบเท่าของอุปกรณ์ส่ง (เรียกว่า "แหล่ง") สิ่งนี้เรียกว่า BRIDGING การเชื่อมต่อเป็นการกำหนดค่าวงจรที่พบมากที่สุดเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์เสียง ด้วยวงจรเสียงที่ทันสมัยการจับคู่ความต้านทานสามารถลดประสิทธิภาพของเสียงได้

มันเป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อย HyperPhysics เคยแสดงเอาท์พุทแอมพลิฟายเออร์ 8 โอห์มแต่พวกเขาได้ปรับปรุงหน้าตั้งแต่นั้นมา การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์แสดงเอาท์พุทแอมพลิฟายเออร์ 8 โอห์มเป็นเวลานานแต่ในที่สุดพวกเขาก็แก้ไขได้หลังจากมีการร้องเรียนจำนวนมากในส่วนความคิดเห็น

ดังนั้นหากคุณไม่ใช่ บริษัท โทรศัพท์ที่มีสายเคเบิลยาวเป็นไมล์ความต้านทานแหล่งจ่ายและโหลดไม่จำเป็นต้องจับคู่ ... ถึง 600 โอห์มหรืออิมพีแดนซ์อื่น ๆ --- Bill Whitlock ประธานและหัวหน้าวิศวกรของ Jensen Transformers, Inc. และ AES Life Fellow


13
คุณกำลังขาดส่วนหนึ่งของภาพรวม การจับคู่ความต้านทานเกิดขึ้นในสมัยก่อนเนื่องจากโหลดและไดรเวอร์มีปฏิกิริยา ในตัวอย่างของเสียงมันเป็นเรื่องปกติที่หม้อแปลงจะอยู่ในเส้นทางสัญญาณและหากคุณไม่ตรงกับอิมพีแดนซ์มันก็จะไม่ทำงาน คุณสามารถหลีกหนีจากการไม่จับคู่อิมพีแดนซ์ได้ในวันนี้เพราะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีอินพุตและเอาต์พุตต้านทานซึ่งไม่ใช่ปฏิกิริยา แต่สำหรับอุปกรณ์ที่ส่วนประกอบปฏิกิริยาอยู่ในเส้นทางสัญญาณการจับคู่ความต้านทานยังคงเป็นสิ่งสำคัญ
Robert Harvey

1
@endolith: สิ่งใดที่มีหม้อแปลงทั้งสองด้านต้องมีการจับคู่ความต้านทาน ได้รับจริงแล้วอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีอินพุตและเอาต์พุตต้านทานดังนั้นเป้าหมายจึงมีความต้านทานสูงสำหรับอินพุตและความต้านทานต่ำสำหรับเอาต์พุต ที่ไม่ได้สร้างเงื่อนไขในอุดมคติเสมอไป; หากคุณกำลังสร้างอินพุตไมโครโฟนสำหรับโต๊ะผสมคุณไม่ต้องการความต้านทานอินพุต 10 megohm เพราะอินพุตที่มีความละเอียดอ่อนจะรับเสียงทุกชนิด คุณต้องการบางสิ่งบางอย่างมากกว่าในสายของ 10K โอห์ม
Robert Harvey

1
@endolith: ฉันประหลาดใจฉันไม่เห็นความต้านทานเอาต์พุตของแอมป์หลอดที่กล่าวถึงเป็นปัจจัยใน "เสียงหลอด" และไม่เคยเห็นการออกแบบแอมพลิฟายเออร์ใด ๆ แอมป์ หนึ่งไม่ต้องใช้ตัวต้านทานการสูญเสียพลังงานเพื่อปรับความต้านทานออก ฉันคิดว่าข้อเสนอแนะที่รับรู้ในปัจจุบันอาจเป็นงานที่ดีทีเดียว
supercat

2
สิ่งนี้มีผลกับแอมพลิฟายเออร์ Class D (มีเอาต์พุตรีแอคทีฟหรือไม่)
finnw

1
@ คาซ: ใช่ แต่ไวโอลินเป็นเครื่องดนตรีไม่ใช่ตู้ลำโพง เป้าหมายของการออกแบบเครื่องมือคือการสร้างเสียงที่ดีจากสิ่งใด เป้าหมายของการออกแบบกล่องหุ้มลำโพงคือการสร้างเสียงที่ดีซึ่งถูกบันทึกไว้เดิมโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ (เว้นแต่ว่าคุณกำลังออกแบบแอมป์กีต้าร์มันเป็นเหมือนเครื่องมือ)
endolith

12

การจับคู่ความต้านทานไม่ได้เกี่ยวข้องกับความถี่เสียงจริงๆและในตัวอย่างของคุณมันไม่เป็นที่ต้องการจริงๆ อย่างไรก็ตามคุณจำเป็นต้องใส่ใจกับความต้านทานอินพุตและเอาต์พุตของคุณ

โดยทั่วไปคุณจะต้องจับคู่ความต้านทานด้วยเหตุผล 2 ประการ:

  1. ลดการสะท้อนกลับ - การสะท้อนกลับกลายเป็นปัญหาเมื่อความยาวของสายส่งเข้าสู่ลำดับเดียวกันกับความยาวคลื่นของสัญญาณ มีกฎของหัวแม่มือที่แตกต่างกันที่นี่ บางคนบอกว่ากังวลเมื่อความยาวของเส้นลวดเป็น 1/4 ของความยาวคลื่นบางคนบอกว่า 1/6, 1/10 เป็นต้นขึ้นอยู่กับสัญญาณและปฏิกิริยาของสายส่ง ในกรณีนี้มันไม่สำคัญเพราะความยาวคลื่นไฟฟ้าของสัญญาณ 20 กิโลเฮิร์ตซ์คือ ~ 49,000 ฟุต กล่าวอีกนัยหนึ่งการสะท้อนกลับไม่ใช่ปัญหาสำหรับแอปพลิเคชันที่คุณสอบถาม

  2. การถ่ายโอนกำลังไฟสูงสุด - การจับคู่อิมพิแดนซ์เอาท์พุทของไดรเวอร์กับอิมพิแดนซ์อินพุตของโหลดช่วยให้สามารถถ่ายโอนกำลังไฟสูงสุด ในตอนแรกเสียงนี้สำคัญสำหรับการขับลำโพง แต่มีข้อควรพิจารณาที่สำคัญกว่า (ดูด้านล่าง)

ตัวอย่างแอมป์:

ด้วยการออกแบบแอมป์ที่ทันสมัย ​​(เวทีพลังงานที่ใช้งานอยู่ไม่มีหม้อแปลงเอาท์พุท) เป้าหมายที่แท้จริงของคุณคือปัจจัยการหน่วงสูงสุดที่เป็นไปได้เหนือสิ่งอื่นใด เมื่อคุณขับลำโพงตัวลำโพงจะสร้างกระแสในขณะที่กำลังขับอยู่จริง ๆ มันควรจะสมเหตุสมผลเมื่อพิจารณาว่าการขับอุปกรณ์เพื่อย้ายขดลวดภายในสนามแม่เหล็ก ในกรณีที่เหมาะสมสิ่งนี้จะไม่สำคัญเนื่องจากกรวย / ขดลวดจะตอบสนองทันทีกับสัญญาณที่เข้ามา ในความเป็นจริงมีความล่าช้าและการโอเวอร์โหลดของกรวยเนื่องจากลักษณะเชิงกลของลำโพง เป็นผลให้ลำโพงสร้างกระแสที่ส่งกลับมาที่แอมป์

ในการทำให้คำนี้ง่ายขึ้นข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องมากขึ้น ปัจจัยที่ทำให้เกิดการลดเสียงรบกวนสูงช่วยให้แอมป์สามารถควบคุมกรวยลำโพงได้ดียิ่งขึ้น สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งใกล้กับจุดสะท้อนของลำโพง ปัจจัยการหน่วง (ความต้านทานของลำโพง) / (ความต้านทานแอมป์) และการแก้ไขบางอย่างสำหรับความต้านทานลวด ดังนั้นในกรณีนี้เป้าหมายของคุณคือความต้านทานเอาต์พุตที่น้อยที่สุดที่เป็นไปได้ในแอมป์

ระดับบรรทัดระหว่างอุปกรณ์ (pre amp):

การจับคู่ความต้านทานอีกครั้งไม่ใช่เป้าหมาย โดยทั่วไปคุณต้องการอิมพิแดนซ์เอาต์พุตต่ำสุดและอิมพิแดนซ์อินพุตสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ สิ่งนี้ช่วยลดการดึงกระแสไฟฟ้าและลดแรงดันไฟฟ้าที่เป็นผลลัพธ์ นี่คือการกำหนดค่าความผิดเพี้ยนต่ำสุดและอนุญาตให้ถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าสูงสุด


3
"การจับคู่อิมพิแดนซ์เอาท์พุทของไดรเวอร์กับอิมพิแดนซ์อินพุตของโหลดช่วยให้สามารถถ่ายโอนกำลังไฟได้สูงสุด" ไม่มาก การจับคู่โหลดกับอิมพีแดนซ์แหล่งจ่ายคงที่จะเพิ่มการถ่ายโอนพลังงานให้สูงสุด แต่ถ้าคุณสามารถควบคุมอิมพิแดนซ์เอาท์พุทได้คุณต้องการให้มันมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อเพิ่มกำลังไฟในโหลด
endolith

2
ฉันไม่เห็นด้วยค่าของความต้านทานเอาต์พุตที่ต่ำลงจะไม่เพิ่มการถ่ายโอนพลังงานเว้นแต่คุณจะสามารถลดความต้านทานโหลดให้ตรงกันได้นั่นหมายถึงคุณจะต้องมีตัวต้านทานแหล่งที่มาที่เพิ่มเข้าไปในส่วนผสมเพื่อให้ตรงกับความต้านทานโหลด สมมติว่าภาระส่วนใหญ่เป็นตัวต้านทาน การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสูงสุดให้กับโหลดและกำลังขยายสูงสุดเป็นสองสิ่งที่แตกต่างกัน
ทำเครื่องหมาย

7
โดยตรรกะนั้นคุณจะทำทุกอย่าง 0 โอห์มและรับพลังไม่ จำกัด :) ทฤษฎีบทกำลังสูงสุดใช้ได้เฉพาะเมื่อมีการแก้ไขอิมพิแดนซ์ต้นทาง ในเงื่อนไขนั้นคุณทำการโหลดเท่ากับแหล่งที่มาเพื่อให้ได้พลังงานมากที่สุด en.wikipedia.org/wiki/Maximum_power_theorem แต่ถ้าคุณมีโหลดคงที่ (ลำโพง) และคุณสามารถเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ของเอาต์พุตได้คุณต้องการทำให้มันมีขนาดเล็กที่สุด แหล่งจ่าย 0 โอห์มขับเคลื่อนแหล่งจ่ายทั้งหมดเป็นโหลด 4 โอห์มในขณะที่แหล่งจ่าย 4 โอห์มเป็นโหลด 4 โอห์มจะสิ้นเปลืองพลังงานที่มีอยู่เพียงครึ่งเดียว
endolith

2
สิ่งหนึ่งที่ฉันสงสัยเกี่ยวกับคือความต้านทานของเอาต์พุตของลำโพงแตกต่างกันไปตามความถี่และวิธีการตอบสนองของอิมพีแดนซ์กับความถี่ในการตอบสนองกับการตอบสนองเสียงเอาท์พุตกับความถี่ (ที่แรงดันไฟฟ้าสม่ำเสมอ) หรือไม่ ของรูปแบบดังกล่าวในการพยายามที่จะสร้างการตอบสนองความถี่แบนสำหรับลำโพงในห้อง มีความคิดอะไรบ้างไหมถ้าถูกมองเข้าไป?
supercat

3
@supercat ดีความต้านทานต่อระดับ SPL เป็นฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนและได้รับผลกระทบอย่างแน่นอนจากตู้ลำโพงคุณสมบัติด้านกลไกของคนขับและพารามิเตอร์ ts ท่ามกลางสิ่งอื่น ๆ ลำโพง '8ohm' โดยเฉลี่ยจะมีการแปรปรวนของอิมพีแดนซ์ตั้งแต่ ~ 3 โอห์มถึง 50 + โอห์ม แต่ก็สามารถบรรลุการตอบสนองความถี่ที่ใกล้เคียงกันมาก โดยทั่วไปคุณจะไม่ปรับลำโพงให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมทางเสียงเนื่องจากห้องพักทุกห้องแตกต่างกัน (โดยเฉพาะที่ความถี่ต่ำ) ทำการแก้ไขห้องด้วย EQ Google Audyssey สำหรับระบบแก้ไขห้องอัตโนมัติยอดนิยม
ทำเครื่องหมาย

3

บทความเกี่ยวกับน้ำเชื้อของลำโพงถูกเขียนโดยBob Peaseของ National Semiconductors ในปี 1990 ชื่อเรื่อง"What is Splicing Stuff, Anyhow?" . อ่านและสนุกไปกับชีวิตของคุณในขณะที่ไม่สนใจพนักงานขายน้ำมันงู!


ฉันไม่เห็นอะไรเลยในบทความเกี่ยวกับการจับคู่ความต้านทาน
Endolith

บทความนี้มีการอ้างอิงถึงส่วนสุดท้ายของคำถาม "... หรือการปรับเปลี่ยนสายเคเบิล" นอกจากนี้ยังเน้นถึงผลกระทบของตัวเชื่อมต่อการสะท้อนจากจุดความต้านทานที่ไม่ตรงกันเป็นต้น
14909 at
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.