Aktywny obwód systemu głośnikowego na tda2822. Miniaturowy wzmacniacz na TDA2822L. Zajmijmy się sprawą mikroukładu
Opór obwód elektryczny jest jego zdolność do opierania się przepływowi prądu. Jednostki tego parametru nazywane są omami. Zapamiętaliśmy tę definicję w szkole, studiując podręcznik fizyki. Oznacza to, że im większy opór, tym mniej prąd elektryczny może przejść to urządzenie, i wzajemnie. Dotyczy to również, tylko ich rezystancja nazywana jest dźwięczną i piękną - impedancją. To on w dużej mierze determinuje takie cechy jak poziom zakłóceń i głośność dźwięku.
Aby usłyszeć w słuchawkach soczysty i czysty dźwięk, dobierz wartość ich impedancji jak najbardziej zbliżoną do parametrów wzmacniacza. W przeciwnym razie nawet najdroższy model słuchawek nie będzie w stanie pokazać się w całej okazałości, a będziesz bardzo rozczarowany. Ponadto niedopasowanie impedancji wejściowej i wyjściowej może nawet doprowadzić do uszkodzenia sprzętu. Na przykład zabranie słuchawek o niskiej impedancji i podłączenie ich do urządzenia wyjściowego o wysokiej impedancji spowoduje wiele zniekształceń, a często tylko nieprzyjemne grzechotanie.
Jeśli wszystko będzie zrobione dokładnie odwrotnie, będziesz musiał stale zwiększać głośność dźwięku, ale nadal będzie on zbyt cichy. Bardzo wysoka impedancja słuchawek oczywiście dobrze walczy z zakłóceniami, ale wraz z nimi znacząco obniża również poziom sygnału. Dlatego taki sprzęt nadaje się tylko do profesjonalnych studiów nagraniowych, gdzie kosztuje wystarczająco dużo potężne wzmacniacze. W tym przypadku wysoka impedancja chroni również delikatne cienkie membrany słuchawek – w końcu potrafią po prostu pęknąć od bardzo głośnego dźwięku. Gdy wyłączysz muzykę, usłyszysz tylko ciszę bez żadnych zakłóceń - to duży plus za dużą odporność.
Ale do słuchania odtwarzacza czy radia wcale nie są potrzebne słuchawki o wysokiej impedancji – jak wspomniano powyżej, sprawią, że dźwięk będzie zbyt cichy. Najbardziej akceptowalna impedancja do codziennego użytku to 32 omy. Istnieją również modele 16-omowe. Umożliwiają głośniejsze słuchanie muzyki, więc takie „uszy” można polecić miłośnikom zapalających kompozycji. Jeśli na przykład do słuchania książek audio potrzebne są słuchawki, odpowiednia będzie impedancja 32 omów lub nieco więcej.
Wybierając słuchawki, uważnie przeczytaj ich charakterystykę. Impedancja 250 omów i więcej jest potrzebna tylko w przypadku potężnego sprzętu studyjnego. Jeśli szukasz słuchawek do komputera lub odtwarzacza, zatrzymaj się przy modelach, których rezystancja waha się od 32 do 80 omów. Miłośnicy bardzo głośnego dźwięku powinni zwrócić uwagę na wartość impedancji 16 omów.
Przygotowany przez sklep internetowy „130 dB”
W przypadku wzmacniaczy często postrzega się specyfikację taką jak „zalecana impedancja słuchawek” jako zakres impedancji.
Producenci zwykle określają tę cechę subiektywnie, próbując swojego wzmacniacza z różne modele słuchawki. Inni kierują się cechami konkurentów i dostosowują się do nich, jeśli inne cechy są podobne. Dzięki takiemu podejściu nieuchronnie pojawiają się produkty, z których dla niektórych ta cecha jest przeceniana, a dla innych niedoceniana. Nie ma jednego wzoru na tę cechę.
Ale, jak to często bywa, jeśli wielu producentów wskazuje podobną cechę (podobnie jak „ zakres częstotliwości” dla słuchawek), to istnieje fałszywe wrażenie, że istnieje na to jakiś standard.
Ta cecha może być wyprowadzona i obliczona, jeśli podejdziemy do takiego zadania z pierwotnego znaczenia cechy i zsumujemy dane od producentów. Jeśli dane te są przyjmowane subiektywnie od producentów, to można je uznać za empiryczne i stanowić swego rodzaju punkt odniesienia. Rozumiejąc algorytm obliczeniowy, zawsze możesz dokonać niezbędnej korekty.
Charakterystyczna definicja
Główną istotą charakterystyki jest określenie, z jakimi słuchawkami wzmacniacz będzie w stanie dać akceptowalny poziom głośności, a jednocześnie będzie działał wydajnie (mieć dobry dźwięk).Wiemy, że w przypadku słuchawek o wysokiej impedancji głównym ograniczeniem jest napięcie, a w przypadku słuchawek o niskiej impedancji prąd. Ponieważ główna różnica jest wskazana głównie dla granicy słuchawek o wysokiej impedancji, musimy określić, jaki poziom ciśnienia akustycznego, z punktu widzenia większości producentów, jest akceptowalny konkretnie dla modeli o wysokiej impedancji.
Próbka RAA zawierała produkty, których producenci polecają słuchawki o impedancji do 600 omów.
Model / maksymalny poziom napięcia:
ASUS Essence One MK2 16,2 dBV
ASUS Essence 3 zrównoważony 16,5 dBV
Asymetria ASUS Essence 3 15,7 dBV
ASUS Xonar Essence STX Hi 16,3 dBV
ASUS STRIX RAID DLX Hi 15,4 dBV
ASUS STRIX RAID PRO Hi 15,4 dBV
ASUS ROG Xonar Phoebus 15,4 dBV
Cary Audio HH-1 18,9 dBV
Twórczy Blaster dźwięku X7LE 15,7 dBV
Creative Sound BlasterX AE-5 14,5 dBV
Creative Sound Blaster E5 14,8 dBV
Erzetich Perfidus 17,0 dBV
Erzetich Bacillus Tilia 18,1 dBV
Musatoff HA-4 14,8 dBV
MyST DAC 1866OCU V.2 17,6 dBV
OPPO HA-1 16,7 dBV
OPPO HA-1 Balans 24,5 dBV
Z zestawienia wynika, że minimalna wartość napięcia dla 600 omów wynosi 14,5 dBV (napięcie jest już wyrażone w decybelach).
W przypadku słuchawek parametr czułości wyrażany jest zarówno w postaci napięcia, jak i mocy. Pierwsza opcja pozwala wyciągnąć wnioski na temat „głośności” słuchawek bez uwzględniania ich oporu, co jest bardzo wygodne, gdy porównujemy słuchawki o różnej impedancji. Druga opcja pokazuje ich skuteczność. Jednocześnie, jeśli wykonasz te same słuchawki, ale z różną rezystancją cewki indukcyjnej, to ich sprawność będzie taka sama (taka sama czułość na moc), ale czułość na napięcie będzie się różnić w zależności od ich stosunku ich rezystancji jak 10*Dziennik10(R1/R2).
Przy obliczaniu stosunków napięciowych w decybelach stosuje się wzór 20*Log10(V1/V2), przy różnicy czułości mocy wynoszącej 10*Log10(R1/R2).
Stosunek impedancji 16 omów/600 omów wynosi -15,7 dB, a słuchawki o impedancji 600 omów będą o 15,7 dB cichsze niż słuchawki 16 omów, przy czym inne elementy są takie same.
Dlatego musimy określić średni poziom czułości mocy wśród słuchawek o wysokiej impedancji, odsiewając słuchawki o niestandardowej konstrukcji.
Dlatego próbkowanie jest potrzebne przede wszystkim do projektowania słuchawek dla modeli o wysokiej impedancji, a nie tylko modeli o wysokiej rezystancji, pozwala to na próbkowanie szerokiej gamy modeli w większym zakresie rezystancji i uzyskanie bardziej adekwatnej średniej wartości czułości.
AKG K 340 ED 91,7 dB/mW SPL 398,6 om
Beyerdynamic DT 770 Pro 250 Ohm 94,5 dB/mW SPL 254,4 Ohm
Beyerdynamic DT 880 Pro 95,6 dB/mW SPL 252,9 Ohm
Beyerdynamic DT 990 Pro 250 Ohm 93,4 dB/mW SPL 267,4 Ohm
Beyerdynamic DT 150 250 omów 99,3 dB/mW SPL 280,1 omów
Beyerdynamic DT 250 250 omów 101 dB/mW SPL 268,7 omów
Beyerdynamic DT 48 E 200 omów 99,2 dB/mW SPL 200,1 omów
Beyerdynamic DT 660 mk 2 85,6 dB/mW SPL 568,6 Ohm
Beyerdynamic DT 770 600 omów 96,6 dB/mW SPL 570,8 omów
Beyerdynamic DT 797 99,5 dB/mW SPL 259,4 Ohm
Beyerdynamic DT 831 106,2 dB/mW SPL 348,2 Ohm
Beyerdynamic DT 911 106,5 dB/mW SPL 298,6 Ohm
Beyerdynamic DT 931 107,3 dB/mW SPL 328,2 Ohm
Beyerdynamic DT 990 600 omów 95,4 dB/mW SPL 612 omów
Beyerdynamic T1 99,3 dB/mW SPL 819,3 om
Beyerdynamic T70 99,6 dB/mW SPL 394,2 Ohm
Beyerdynamic T90 97,6 dB/mW SPL 406,2 Ohm
Beyerdynamic DT 250 250 Ohm Mod 103,1 dB/mW SPL 238,9 Ohm
Niemiecki Maestro GMP 400 98,2 dB/mW SPL 292,8 om
Niemiecki Maestro GMP 435 S 111,9 dB/mW SPL 347,4 Ohm
Niemiecki Maestro GMP 450 PRO 105,8 dB/mW SPL 301 Ohm
Niemiecki Maestro GMP 8.300 D 99,9 dB/mW SPL 303,2 om
MB Quart QP 400 98,8 dB/mW SPL 292,5 Ohm
Sennheiser HD 280-13 103,9 dB/mW SPL 405,9 om
Sennheiser HD 700 94,4 dB/mW SPL 235,1 om
Sennheiser PC 350 Xense 101 dB/mW SPL 253,9 om
Sennheiser HD 600 100,6 dB/mW SPL 352,2 om
Sennheiser HD 650 100,5 dB/mW SPL 344,9 om
Sennheiser HD 800 100,1 dB/mW SPL 429,4 om
Sennheiser HD 800s 101,6 dB/mW SPL 442,8 omów
Średnia wartość wyniosła 99,6 dB/mW. Dla 600 omów jest to 101,82 dB/V (konwersji można dokonać za pomocą kalkulatora on-line)
Zaokrąglij wszystkie wartości do liczb całkowitych dla górnego limitu 600 omów:
- Minimalny poziom napięcia: 14 dBV
- Czułość słuchawek do 600 omów: 102 dB/V
Tak więc, aby określić górną granicę, wystarczy określić przy jakim obciążeniu wzmacniacz nie będzie w stanie zapewnić 116 dB SPL przy czułości słuchawek 100 dB/mW SPL.
Na pierwszy rzut oka stwierdzenie również wygląda poprawnie – w jakim zakresie podłączonych impedancji wzmacniacz zapewni moc 16 dBm dla słuchawek o czułości 100 dB/mW. (16 dBm to kalkulator on-line 40 mW).
Ale druga opcja jest niepoprawna przy obliczaniu dolnej granicy, ponieważ domyślna moc jest obliczana dla fali sinusoidalnej, a nie dla sygnału muzycznego. Dla ograniczenia napięcia jest to nieistotne, a dla prądu konieczne jest wprowadzenie dodatkowej korekcji +12 dB i praca z mocą „muzyczną”. Te subtelności zostaną omówione w osobnym artykule.
Czy 116 dB SPL jest dużo czy mało? W rzeczywistości, jeśli włączysz muzykę i wykonasz pomiary miernikiem poziomu dźwięku, to w rzeczywistości zamiast obliczonego 116 dB SPL, średnia wartość będzie o około 20 dB niższa. Dzieje się tak, ponieważ ścieżka muzyczna nie zawiera ciągłych szumów maksymalna głośność, ale składa się z cichych i głośnych obszarów o różnej gęstości energii. Tak więc te 20 dB są swoistym „współczynnikiem szczytowym” i są dodatkowo korygowane przy obliczaniu dźwięku z muzyki. Jeśli prowadzisz większe badania niż te prowadzone w laboratorium RAA, to wartość ta zostanie skorygowana w górę lub w dół, ale w niewielkich granicach.
Tych. obliczona wartość to 116 dB SPL, ale w rzeczywistości będzie to muzyka o średnim poziomie ciśnienia akustycznego 96 dB SPL.
Przykłady zakresów impedancji słuchawek
Wizualnie na wykresie maksymalnego napięcia na przykładzie nowości karta dźwiękowa Creative Sound BlasterX AE-5 będzie wyglądać tak:Linia przerywana pokazuje wymagany poziom napięcia dla słuchawek o czułości 100 dB/mW, aby uzyskać poziom ciśnienia akustycznego 116 dB SPL.
Oś X pokazuje zakres obciążeń, tutaj dla jasności przykładu skala wynosi od 0,001 oma do 2000 omów. W raportach ogólnych skala pokazywana jest w węższym zakresie od 10 do 1000 omów.
Na osi Y - napięcie na wyjściu wzmacniacza w dBV.
Dlatego wzmacniacz ma rezystancję wewnętrzną 1,1 oma, następnie w obszarze obciążeń niskooporowych wykres delikatnie opada.
Niebieski obszar oznacza pracę wzmacniacza w równoważnej klasie A ( najlepszy tryb w której może pracować wzmacniacz karty dźwiękowej AE-5). Tryb zielony pokazuje obszar pracy w trybie ekwiwalentnym klasy AB. Granica przejścia do trybu B i maksimum przed obcięciem jest mniejsza niż 1 dB i nie jest widoczna. Górna część szarej strefy pokazuje możliwy poziom napięcia bez ograniczenia prądu. O równowartość zajęcia na wykresie.
Dolna linia
Po lewej stronie obciążeń niskooporowych obserwujemy trzy punkty przecięcia.szara strefa
Zwrotnica przy 0,0007 om / -63 dB(ohm). Niezależnie od tego, który sygnał jest odtwarzany, podłączenie niższej impedancji fizycznie uniemożliwi przyłożenie napięcia wyższego niż konieczne do uzyskania 116 dB przy czułości słuchawek 100 dB/mW SPL. Szara strefa jest zbudowana bez ograniczania prądu, co w większości przypadków oznacza, że w tym obszarze sygnałowi muzycznemu towarzyszyć będzie silne przesterowanie. Tych. jest to poziom, na którym teoretycznie możliwe jest odtworzenie niektórych sygnałów impulsowych lub wytworzenie wysokich wartości mocy w PMPO.Tym samym niemożliwe jest poruszanie się w szarej strefie.
Strefa czerwona/żółta/zielona
W AE-5 strefy te pokrywają się.Zwrotnica: 0,17ohm / -15dB(ohm). To wartość obciążenia, poniżej której sapanie będzie wyraźnie słyszalne z powodu braku prądu. W rzeczywistości to właśnie ta granica powinna wskazywać minimum dozwolone podczas podłączania słuchawek.
Ale jest jedno zastrzeżenie. Skoro przecięcie następuje w strefie granicznej prądu (skośne nachylenie wykresu), to już oznacza, że gałka głośności nie powinna być ustawiona na maksimum, ale w tym przypadku na poziom -19 dB (różnica między maksimami szarej i zielonej strefy).
Tych. abyśmy słyszeli sygnał muzyczny bez świszczącego oddechu i wyraźnych zniekształceń, napięcie na wyjściu wzmacniacza bez obciążenia musi być ustawione na 14,5 dBV -19 dB = -4,5 dBV.
Jeśli pokrętło głośności jest ustawione na maksimum, to przy obciążeniu 0,17 Ohm będziemy mieli napięcie -3 dBV i do 0,7 W mocy, a napięcie 13,25 dBV zostanie ustawione na rezystancji wewnętrznej wzmacniacza i rozproszy się do 4,8 W (przy obliczaniu mocy prąd jest obliczany z poprawką -12 dB ze względu na gęstość sygnału muzycznego). Tak, możliwe, że liczby rzeczywiste będą niższe ze względu na obecne ograniczenie zasilania, ale to tylko daje szansę, że sekcja mocy może już zawieść.
Tutaj pytanie brzmi, czy na wyjściu wzmacniacza jest wystarczająco mocny rezystor i czy nie? fatalny problem przypadkowo ustawiasz maksymalny poziom głośności? A co, jeśli na wyjściu odtwarzana jest nie muzyka, a sygnał techniczny w postaci sinusoidy lub meandra o dużej gęstości i odpowiednio wyższej mocy?
Z tego powodu chcielibyśmy dolnego limitu, ale nie da się go określić jedynie głośnością na wyjściu słuchawkowym.
niebieska strefa
Zwrotnica: 0,35 oma / - 9 dB(ohm). Jest to wartość obciążenia, przy której dźwięk wysokiej jakości aby wzmacniacz pracował w równoważnej klasie A. Tutaj poziom głośności powinien być ustawiony na -24 dB od maksimum.Razem na dolnej granicy
Przy określaniu dolnej granicy należy wziąć pod uwagę dwa czynniki:- Pożądany poziom głośności przy braku zniekształceń
- Możliwości wzmacniacza, który nie wypali się, jeśli przypadkowo ustawisz głośność wyższą niż to konieczne.
Rozsądną opcją byłoby dziś sprawdzenie stosunkowo niskiej typowej impedancji słuchawek. Dziś będzie to 8 omów dla rzadkich słuchawek i 16 omów dla masowych.
Dla AE-5 będzie wyjście, wtedy wzmacniacz obsługuje obciążenie 8 omów.
Biorąc pod uwagę fakt, że w RAA minimalne obciążenie podczas testów wynosi 16 omów, to przy korekcji 12 dB dla sygnału muzycznego można dokonać oceny przy dolnej granicy do 4 omów.
Górna granica
Górna granica jest przekroczona dla wszystkich stref przy 707 omów / 57 dB(omów). Tu nie ma „pułapek” i wszystko jest dość proste, wzmacniacz AE-5 obsługuje 600 Ohm. Powyżej 700 omów ktoś nie będzie miał wystarczającej głośności.słuchawki douszne
Wracając do początku, dla pełnowymiarowych słuchawek przyjęto 100 dB/mW i 116 dB.Słuchawki douszne, ze względu na swoją konstrukcję z lżejszą membraną, mają wyższą czułość i w związku z tym ich zakres nie powinien być brany pod uwagę dla czułości 100 dB/mW, ale dla około 109 dB/mW.
W przeciwnym razie uzyskamy wynik, że zdecydowana większość przenośnych odtwarzaczy, smartfonów i tabletów jest domyślnie zbyt cicha, a słuchawki douszne o impedancji 16 omów są niewystarczające. Ale w praktyce zwykle słuchawki douszne są wystarczające pod względem głośności.
Weźmy Smartfon Xiaomi Uwaga Redmi 4X, podczas odtwarzania dźwięku z odtwarzacza oprogramowania PowerAmp z wyjściem w Hi-Rez (jedyny obecnie odtwarzacz, który może wyprowadzać dane z pominięciem Androida 6/7, a tym samym zapewniać najwyższa jakość dźwięk w tych systemach operacyjnych).
Jeśli określimy granicę dla pełnowymiarowych słuchawek, otrzymamy, że pasuje dolna granica 8 omów. Ale to również pozostaje górna granica.
W tym przypadku będzie to absurd w tym sensie, że dolna granica nowoczesnych słuchawek pełnowymiarowych zaczyna się od rzadko spotykanych 16 omów i bardziej powszechnych 24 i 32 omów. 8 omów jest zwykle spotykane tylko wśród starych słuchawek, takich jak TDS-7 i wielu starszych z papierowymi głośnikami szerokopasmowymi.
Jeśli narysujemy linię dla czułości 109 dB/mW, zobaczymy bardziej adekwatny obraz. Dolna granica pewnie pasuje do 8 omów, a górna to około 60 omów.
Subiektywnie słuchawki o rezystancji 16 omów (Sennheiser CX300-II, IE-8) i 32 omów (Sennheiser CX 980, HiFiMan Re400) z Xiaomi Redmi Note 4X naprawdę grają z odpowiednią głośnością i jest mały margines na regulację głośności w górę.
A oto przykłady smartfonów poniżej, w których z Sennheiserem IE-8 głośność nie wystarczała, ale była tylko na poziomie „nie głośnym”.
W związku z tym należy określić dwa zakresy dla używanych słuchawek: pełnowymiarowe i douszne. W przypadku niektórych źródeł ten zakres stanie się również „zbyt cichy dla wszystkich typowych słuchawek”. Ta cecha zawarte w „prostych” raportach wzmacniaczy w bazie danych RAA.
Możesz pomóc i przekazać część środków na rozwój serwisu