Как подключить динамики последовательно и паралельно

Теория. Типы соединений

В электрической системе есть два типа соединений: последовательное и параллельное. При последовательном соединении сопротивление складывается, при параллельном соединении становится меньше наименьшего из подключенных. Об этом следует помнить, и это пригодится для правильного подключения динамиков.

Основные формулы для параллельного и последовательного подключения

Также существует смешанная связь. Это когда «перепутаны» последовательные цепи и параллельные соединения. В этом случае формулы расчета применяются, постепенно переходя к одной из «чистых» схем — параллельной или последовательной.

Смешанное соединение и его преобразование в «простое»

На рисунке показано последовательное преобразование сложного смешанного соединения в простое.

Как соединять

Если вы ожидаете, что вам скажут подключать только параллельно или только последовательно, напрасно. Схема подключения подбирается индивидуально. Следует учитывать два основных момента:

1. Мощность усилителя.
2. Сопротивление нагрузки усилителя.

Осуществление параллельного подключения

Если у вас есть усилитель некоторой мощности и есть подходящие колонки, это хорошо. Но бывает, что для усилителя нужно подбирать нагрузку из нескольких имеющихся динамиков разной мощности. Здесь вы должны выяснить, как подключить динамики последовательно, параллельно или смешанно, чтобы не превысить параметры.

Как подключить динамики последовательно или параллельно? И так и так. Это зависит от того, какие динамики у вас есть. Вернее, с какой мощью и стойкостью. А еще важна выходная мощность канала и сколько динамиков вы хотите «повесить» на каждый канал.

Определяем мощность и сопротивление динамиков

здесь все достаточно просто, но мы все же приведем несколько примеров. Эти отметины обычно находятся на задней стороне корпуса или на мусорном баке. На фото представлены параметры колонок.

Обозначение мощности и импеданса на громкоговорителе

Обычно указывается долговременная мощность, то есть значение, при котором динамическая головка способна работать длительное время. При этом на головке ALPHARD отображается МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ — максимальная мощность. Это пиковая мощность, ее динамик способен выдержать, например, одну секунду.

На старых домашних колонках обозначения немного другие. Например, на рисунке ниже 2ГДШ-3.

Легенда о советских спикерах

Первая цифра указывает на мощность продукта. Кроме того, картридж является динамическим широкополосным, а его сопротивление составляет 8 Ом. Итак, с некоторыми параметрами разобрались, идем дальше.

Правильное подключение динамиков

Особенность подключения динамиков в том, что у них есть положительный и отрицательный входы. Здесь их нужно как-то подключить к входам усилителя и тоже как-то связать между собой.

Правильное подключение параллельных и последовательных динамиков

Урок первый. Корпус

Прежде всего, ограничимся необъятной темой. Подумайте о разработке и настройке двусторонних динамиков с фазоинвертором (PHI). Этот тип легче «уступить» новичкам. Договоримся, что будем играть гостиную 10-20 м². Это определяет выбор диаметра низкочастотного / среднечастотного динамика. В этом случае оптимальный диаметр диффузора составляет 10-20 см (прибл.). Паспортная мощность (100 часов одноразового шума без повреждения динамика) — 20 — 60 Вт. Чувствительность — 86 — 90 дБ / Вт / м. Резонансная частота (вне корпуса) — не выше 60 Гц.Если вас устраивает нижняя частота среза (готовой колонки) 100 Гц, можно взять колонку с резонансом 80 — 100 Гц.

Кстати, если неблокирующий динамик воспроизводит хотя бы 100 Гц, то звук достаточно простой и «тяжелый», только иногда пропадают какие-то необязательные, но очень желательные элементы звуковой картины. Их можно восстановить с помощью сабвуфера, но чтобы не портить звук, нужно набраться опыта сопряжения со сателлитами.

Пусть вас не льстят паспортные данные дешевых колонок, которые указывают на воспроизведение низких частот от 30 до 40 Гц. Реально в формировании звукового образа участвуют только те низкие ноты, которые воспроизводятся без «блоков». Все, что имеет падение не менее 4–5 дБ, маскируется «верхним басом» (80–160 Гц), поэтому для большинства динамиков слышимый диапазон начинается с 50–80 Гц. Мы привыкли думать, что это 30 — 40 Гц, так как ориентируемся по паспортным данным с допустимым отклонением -8 — -16 дБ. В аудиозаписи внимательно посмотрите на фактические частотные характеристики динамиков. Измерьте по этой шкале -3 дБ от среднего уровня, и вы увидите, что даже большие напольные колонки эффективно работают на частотах от 50 Гц.

Если диаметр динамика 10 — 12 см, чувствительность 86 — 88 дБ / Вт / м, а мощность 20 — 30 Вт (типовые параметры бюджетной колонки), то о «домашней дискотеке» придется забыть. «. С другой стороны, динамики меньшего диаметра часто имеют более плавную частотную характеристику, чем динамики большего размера.

У «детей» лучше по ширине и равномерности диаграммы направленности. Интересно, что одна из очень качественных динамиков, System Audio, в основном использует только небольшие средне-басовые динамики. Суммарная добротность современных малых вуферов обычно составляет 0,2 — 0,5.

Не стоит полагаться на низкочастотные расчетные конструкции, практические результаты им недостаточно точно соответствуют. Опыт показывает: лучше выбирать колонки с добротностью больше 0,3 — 0,4, иначе даже с фазоинвертором сложно обеспечить приемлемые басы. Для таких громкоговорителей имеет смысл делать корпуса с объемом, примерно равным эквивалентной громкости громкоговорителя.

Очень примерно для рекомендуемых по параметрам динамиков эквивалентная громкость соответствует диаметру:
10 см — ≈ 18 литров;
16 см — ≈ 26 литров;
20 см — 50 л.

В качестве базового варианта рассмотрим корпус с ФИ для динамика диаметром 16 см. Объем — 26 литров. Площадь поперечного сечения FI составляет 44 см². Длина трубки ФИ составляет 20 см. Частота настройки около 40 Гц. Площадь сечения ФИ должна составлять 20-25% площади динамика Sd.

Sd = π × (d / 2) 2,
где d — диаметр диффузора, ограниченного центром подвеса (рис. 1).

Рис. 1

Если необходимо пересчитать размеры трубки ФИ для другого «смещения» (другого диаметра диффузора) при сохранении частоты настройки, действуйте согласно примерам:

1. Громкоговоритель d = 9 см, Эквивалентный объем (Ve) ≈ 8 литров. 8 литров меньше 26 литров в 3,25 раза. Необходимо компенсировать разницу, изменяя длину (l) и площадь (Sphi) трубки ФИ, иначе резонансная частота ФИ значительно возрастет.

Уменьшите частоту настройки Fphi, увеличивая lphi и уменьшая Sphi.
Sphi оптимально для зоны динамика:
Sd = π (9 см / 2) 2 = 3,14 × (4,57 см) 2 ≈ 63,6 см2
находится в диапазоне:
Sphi ≈ 63,6 см2 / 5… 63,6 см2 / 4 ≈ 13 см2… 16 см2.
В этом случае уменьшение Sphi способствует уменьшению Fphi в
44 см2 / (13 см2… 16 см2) ≈ 2,75… 3,38 раза,
что полностью компенсирует изменение громкости динамика в 3,25 раза.

Кстати, компенсировать уменьшение объема увеличением длины трубки ФИ для небольшой емкости (V = 8 литров) невозможно. Кроме того, должно быть свободное расстояние не менее 8 см от внутреннего среза трубы FI до ближайшего препятствия (до стены шкафа кондиционера) (в крайнем случае 5 см). То есть один из размеров корпуса (параллельно оси трубы ФИ) должен быть равен lphi (20 см) + 8 см (свободное пространство) + примерно 3 см (толщина двух стенок корпуса) = 31 см. / P>

Для чемодана объемом 8 литров такой большой размер может быть только высоким. Возможная конструкция желобчатого ИФ с прямоугольным сечением трубы показана на рис. 2а.

Это очень непрактичная конструкция, так как требует установки на специальный носитель, не блокирующий выход ФИ. Если приподнять дверцу, установка динамика станет проще, но вид сверху испортится, плюс динамик превратится в отличную ловушку для пыли, мусора и мелких предметов.

Чертеж, показанный на рис. 2b. Однако необходимо увеличить высоту до 31 см + 8 см = 39 см, что не всегда приемлемо.

Можно сделать туловище в виде глубокой «буханки», при этом наибольшего размера — глубокой (рис. 2в).

Если невозможно обеспечить необходимую длину трубы, вы можете:

сначала выберите минимум
Sfi = Sd / 6; Sfi = 63,6 см2 / 6 ≈ 10,6 см2;

во-вторых, немного уменьшить lphi (≈ на 30%), пожертвовав увеличением Fphi до ≈ 50 — 60 Гц.

Уменьшение Sphi до 10,6 см2 снизит эффективность ИФ и, как следствие, увеличит «запирание» отдачи в диапазоне 40-60 Гц.

увеличение Ffi при уменьшении lfi допустимо, так как резонансная частота громкоговорителя диаметром 10 см выше, чем у громкоговорителя 16 см. Это означает, что PHI с резонансом 55 Гц не будет суммировать усиление басов с резонансом динамика в коробке (≈ 70-90 Гц в данном случае), и не будет усиления басов в диапазоне 50-100 повреждение Hz, что могло произойти, например, при укорачивании FI для корпуса с динамиком 16 см.

Так, для коробки на 8 литров и динамика диаметром 10 см вполне нормально выбирать lfi ≈ 14 см, Sfi ≈ 13 см2.

2. Громкоговоритель d = 18 см, эквивалентный объем (Ve) ≈ 50 литров. 50 литров больше 26 литров, в 1,92 раза.

Sphi оптимально для зоны динамика:

Sd ≈ 3,14 × (18 см / 6) 2 ≈ 254,3 см2

в пределах досягаемости

Sphi ≈ 254,3 см2 / 5… 254,3 см2 / 4 ≈ 51 см2… 64 см2.

Увеличение Ve в 1,92 раза оказывает более сильное влияние, чем увеличение Sphi в 1,45 раза. В общем, Ffi снижается примерно до 35 Гц.Поскольку резонансная частота динамика (Fd) с диаметром 20 см меньше, чем Fd с диаметром 16 см, уменьшение Ffi является положительным фактором. Не компенсируйте это уменьшением lphi.

Опытные профессионалы могут точно настроить параметры акустической конструкции с инверсией фазы, добившись максимально ровной частотной характеристики в диапазоне от нижней частоты среза динамика до 125-200 Гц. Любитель или новичок не должны уделять этому много внимания.

В будущем я объясню, как контролировать результирующую частотную характеристику на низких частотах и ​​как устранить любые недопустимые отклонения. Кроме того, влияние несовершенных низких частот на звук сильно зависит от соотношения между уровнем воспроизведения низких частот и средними частотами. Мы не должны забывать, что из-за взаимодействия динамика с реальной комнатой, частотная характеристика в нижнем регистре все равно будет очень нестабильной.

Основные усилия следует сосредоточить на настройке желаемой частотной характеристики в среднем диапазоне и на балансе между низкими, средними и высокими частотами. На первом этапе создания динамика — при проектировании корпуса достаточно учесть следующие рекомендации.

Тело должно молчать. В идеале звук воспроизводят только динамики, но в реальной жизни кабинет откликается на их работу. Повторное излучение звука от стенок бокса вносит искажения.

Один из самых простых способов улучшить виброзащиту корпуса — увеличить толщину стенки. Здесь вы должны знать меру, прослушивание показывает, что, начиная с определенного значения, эта мера дает небольшое улучшение звука. Для полочных колонок будет достаточно ДСП или ДВП толщиной 16-8 мм. Полезно укрепить тело изнутри ребрами жесткости.

Конечно, есть много способов защитить свой шкаф от вибраций. Они приведены, например, в книге «Качественные акустические системы и излучатели» (И.А. Алдошина, А.Г. Войшвилло. — М .: Радио и связь, 1985.). Практика показывает, что ребристые стенки толщиной 16 мм обеспечивают достаточную защиту от вибрации.

Абсолютных истин не существует. У трупов есть альтернатива с точки зрения акустики: использование ряда различных пород дерева, каждая из которых имеет свой звук. Это сложный путь с технологическими и творческими проблемами. Он не для новичков, требует высочайшей квалификации в области обработки дерева, тонкого восприятия музыки, усидчивости в поиске приемлемых вариантов исполнения корпуса. Таким образом иногда удается создать отличных ораторов.

Последовательное соединение динамиков

Последовательное соединение — это когда они включаются друг за другом по типу вагонов. Если посмотреть на схему, то соединение проводов происходит так. Минус с выхода усилителя отправляется на минус колонки A, плюс на плюс динамика B. И мы подключаем их свободные входы (плюс для A и минус для B.

Громкоговорители соединены гирляндной цепью: полное сопротивление складывается, выходная мощность уменьшается

Обратите внимание, что сопротивление цепи динамика увеличивается. Он суммирован по всем компонентам. В этом примере два динамика по 2 Ом подключены последовательно. Суммарное сопротивление уже 4 Ом. Это соединение подходит, если усилитель не может справиться с нагрузкой с низким сопротивлением. Низкое сопротивление составляет 2 Ом и ниже. В этом случае подключаются громкоговорители с более высоким импедансом или громкоговорители с низким импедансом.

Как подключить последовательно три и больше колонок

Как подключить последовательно три динамика к одному каналу? Да так же — по одному. Минус, подавать по первому минусу (А); more — чем больше третей C (или последней). Мы начинаем самый свободный от элемента A к минус элементу B. Затем мы подводим плюс B к минусу C. Итак, мы получили цепочку из трех динамиков, подключенных к одному каналу.

Как подключить 3 1-канальных динамика последовательно

Если необходимо соединить четыре и более фрагмента последовательно на одном канале, просто вставляем их посередине. Не забывайте, что сопротивление цепи складывается. С каждым новым элементом в цепочке она становится больше.

Мощность при последовательном соединении

По мере увеличения сопротивления выходная мощность будет уменьшаться. Сколько ватт получит каждый динамик при последовательном подключении? А посчитать можно. Есть формула: она на фото.

Подаваемая мощность — это мощность, которую усилитель будет подавать на канал, что мы и пытаемся вычислить. Измеренная мощность — та, которая указана в характеристиках (та, которая идет на канал по паспортным данным). А Zr — это сопротивление, при котором измерялась мощность. Обычно в характеристиках это записывается как минимальная нагрузка на канал. А полный импеданс — это импеданс динамиков, которые вы планируете «повесить» на этом канале.

Формула для расчета реальной мощности подводимой к каналу усилителя

Применим формулу на примере. Допустим, у нас есть 2-канальный усилитель, который выдает 100 Вт (2 * 100 Вт) на каждый канал. Он не может работать с нагрузкой с низким сопротивлением (2 Ом и ниже). Поэтому было решено подключить последовательно по два динамика сопротивлением 2 Ом к каждому каналу. Подставим данные в формулу: 100 Вт * (4 Ом / 8 Ом) = 100 Вт * 0,5 = 50 Вт. Это то, что пойдет на каждый канал.

Выберите мощность динамика на 10-20% выше, чем приходящая мощность. В этом случае любая колонка проработает долго. А если взять питание «спина к спине», то даже качественный динамик очень скоро зашипит, и его придется менять.

Поскольку на канале будет два динамика с одинаковыми параметрами, мощность канала будет разделена пополам. Таким образом, мы получаем, что на каждую колонку будет приходиться 25 Вт. Если добавить желаемый запас мощности, нужно будет искать динамики мощностью не менее 30-35 Вт.

Параллельное подключение динамиков

На рисунке слева показано параллельное подключение двух динамиков. Мы подаем больше от усилителя к положительному входу динамика A, минус — по крайней мере, столбца B. Кроме того, мы помещаем положительный выход столбца B к большему A, минус A — к минусу B это понятно.

А сопротивление? Каким будет сопротивление двух параллельно подключенных динамиков? Если две одинаковые колонны соединить параллельно, общее сопротивление этой балки будет в два раза меньше. То есть мы делим эффективное сопротивление колонны на два.

Как подключить два динамика к одному каналу параллельно

На рисунке показано сопротивление обоих рупоров на 2 Ом. Сумма параллельного подключения составит 1 Ом. То есть получается, что при параллельном подключении колонок мощность выходного сигнала больше, чем при одном подключении. Использование такой низкоомной нагрузки возможно при подключении к сабвуферу.

Параллельное подключение трех и более динамиков на канал

Принцип подключения трех и более динамиков параллельно на одном канале одинаков. Также с выхода усилителя запитываем все подключенные колонки. Минус — при всех минусах.

Параллельное подключение трех или более динамиков на канал

В результате получается, что сигнал поступает на каждый из элементов схемы одинаково. И ток делится на «потоки», то есть становится меньше. И ток, протекающий через динамик, зависит от сопротивления этого элемента.