Сайт о телевидении

Как правильно подключить и сфазировать колонки?

В этой статье речь пойдёт о подключении акустических систем к звуковому усилителю мощности (УНЧ).

Если вы обнаружили у себя в кладовке или на балконе старый советский усилитель и колонки, то не спешите их выбрасывать. Подключив все эти раритеты к линейному выходу компьютера, можно получить неплохие результаты практически даром.

Недостатком многих советских усилителей были неудачные схемы регуляторов тембра. При использовании же в качестве источника сигнала компьютера, можно легко скомпенсировать этот недостаток, используя софтверный эквалайзер, которым укомплектована любая звуковая карта.

Несколько слов о мощности акустических систем.

Колонки (акустические системы) различаются по величине подводимой мощности сигнала. Различают номинальную, максимальную и пиковую мощности. Пиковую мощность иногда называют максимальной кратковременной мощностью и даже оговаривают время её воздействия.

Нужно сказать, что значение мощности колонок, в связи с важностью этого параметра для большой группы меломанов, по-разному трактуется маркетологами. Часто в маркетенговых целях максимальную допустимую мощность значительно завышают.

Что касается советских колонок, значение максимальной подводимой к ним мощности можно найти в сопроводительной документации или здесь.

В документации обычно указывается два параметра, номинальная и паспортная мощность.

Номинальная мощность, это подводимая мощность сигнала, при котором акустическая система может работать длительное время без существенных искажений.

Паспортная мощность, это подводимая мощность сигнала, при которой, АС, якобы, может работать ограниченное время. На самом деле, использовать этот параметр в практических целях довольно проблематично, если это касается многополосных акустических систем.

Посудите сами. Например, в вашем распоряжении есть звуковой усилитель мощностью 2х100 Ватт при нагрузке 4 Ома и некогда популярные колонки 35АС(S90) сопротивлением 4 Ома с паспортной мощностью 90 Ватт.

Если такой усилитель подключить к компьютеру и при помощи эквалайзера направить всю мощность сигнала в высокочастотные динамики (пищалки), мощность которых всего 10 Ватт при сопротивлении 8 Ом, то получается, что мы можем направить мощность около 50 ватт в динамическую головку, рассчитанную на номинальную мощность всего 10 Ватт и паспортную, скажем, 20-30 Ватт. Иначе говоря, в этой ситуации, только чудо сможет спасти «пищалки» от разрушения.

Золотое правило подключения колонок заключается в том, чтобы мощность колонок в любом случае превышала мощность усилителя и чем больше это превышение, тем лучше для колонок.

Многополосные акустические системы.

Акустические системы различаются по количеству частотных полос, на которые разделятся выходной сигнал усилителя.

В однополосных акустических системах весь выходной сигнал усилителя подаётся на один или несколько одинаковых динамиков.

В двух и трёхполосных колонках сигнал усилителя разделяется при помощи пассивных фильтров, которые находятся внутри корпуса колонок. В таких системах используются динамические головки рассчитанные на воспроизведение определённой полосы звуковых частот.

Динамики делятся на четыре группы: высокочастотные, среднечастотные, низкочастотные и широкополосные. По их названию можно догадаться, какой диапазон частот они воспроизводят.

Существуют также многополосные акустические системы, которые не содержат разделительных полосовых фильтров. Для таких систем требуется сигнал уже разделённый на соответствующие звуковым головкам полосы. В таких случаях, обычно используют многополосные усилители или внешние фильтры (кроссоверы).

Подключение колонок.

В самом простом, но часто встречающемся случае, сигнал от усилителя подается к колонке по двухполюсному шнуру. Шнур имеет либо разъёмное соединение с колонками либо неразъёмное.

Разъёмное соединение может выглядеть по-разному, но в любом случае клеммы так или иначе промаркированы. Если маркировка «+» отсутствует, то плюсом считается красный цвет клеммы.

С противоположной стороны, шнур, либо должен иметь вилку для подключения к усилителю, либо просто оголённые концы, если усилитель снабжён специальными зажимными клеммами.

Советские колонки подключались к советским же усилителям тремя типами вилок.

На картинке изображены вилки в порядке появления в торговой сети.

Пятиштырьковая вилка (иногда трёхштырьковая аналогичной конструкции);

Двухполюсная вилка разработанная для гнёзд с механическим креплением;

Двухполюсная вилка для гнёзд предназначенных для печатного монтажа.

Вилки типа "2" отличались от вилок типа "3" тем, что один из контактов у них был короче и, в ряде случаев, это приводило к тому, что они не обеспечивали надёжный контакт с гнёздами предназначенными для печатного монтажа.

При подключении колонок к усилителю, следует соблюдать полярность подключения.

Назначение выводов (распиновка) вилки.

"Корпус" - подключается к корпусу усилителя, который соединён с общим проводом питания.

"+" (плюс) - подключается к выходу усилителя мощности.

В качестве кабеля можно использовать любой подходящий по сечению многожильный двухпроводный кабель, в том числе и сетевой. Однако, лучше воспользоваться специальным аудио-кабелем, который можно найти на радиорынке. У такого кабеля один из проводов, либо окрашен, либо имеет маркировку, что позволяет легко соблюсти полярность подключения.

Схема подключения усилителя к колонке.

На рисунке изображена схема правильного подключения усилителя низкой частоты к акустической системе.

Красная стрелка указывает направление движения диффузора низкочастотной динамической головки, при положительной полуволне напряжения на выходе усилителя.

Если вместо усилителя подключить батарейку, то можно легко сфазировать акустические системы, в случае, если кабель не промаркирован, а средств для прозвонки кабеля нет.

Дорабатываем Радиотехнику S-90 (35АС-212) Паспортная мощность... 90 Вт

Номинальная мощность... 35 Вт

Номинальное электрическое сопротивление... 4 Ом

Диапазон воспроизводимых частот... 31.5-20000 Гц

Номинальное звуковое давление... 1.2 Па

Габаритные размеры АС... 360x710x285 мм

Масса АС не более... 30 кг

S-90 является классикой советского колонкостроения. Как гласит руководство, акустическая система S-90 предназначена для высококачественного воспроизведения звуковых программ в сочетании с различными видами бытовой радиоаппаратуры.

Что же, для начала 80-х годов это были действительно выдающиеся колонки с высоким качеством звучания. Однако, зарубежное колонкостроение развивается, и вот уже в начале нового века звук S-90 воспринимается иначе.

Высокие частоты звучат отвратительно, середины просто НЕТ! А если говорить о басах - то похожий эффект будет при помещении здорового бассовика в большую бочку… Низы бубнят по чёрному. Музыку стиля D&B слушать невозможно, IDM тоже бъёт по ушам. Что уж тут говорить о классике и о спокойной музыке. Через час-два прослушивания уши начинают болеть (впрочем, голова и живот болит не меньше). Несмотря на эти недостатки, многие покупают эти колонки.

Всё нижеизложенное относиться к колонкам Radiotechnika S-90a (AC35-212). Это один из самых первых выпусков (и одни из самых лучших), характерные особенности - 2 регулятора на лицевой панели, динамики ВЧ и СЧ сдвинуты от центра, колонки парные, сопротивление 4 Ом. Впрочем, смысл доработки и сама переделка может легко применяться и к другим S-90 (S-90b, S-90F и т.д.), их аналогам (Орбита, Амфитон и т.д.), а так же к самодельным колонкам. Главный критерий - наличие 3-х полос (динамиков) и фазоинвертора. Доработка колонок имеющих закрытый корпус (т.е. без фазоинвертора) несколько отличается, об этом напишу позже. И ещё - существует множество вариантов доработки, поэтому кое где я опишу по 2 способа. НАиболее подходящий будете выбирать сами.. Списка необходимых материалов писать не буду - в большинстве случаев, каждый использует то, что в данный момент наиболее доступно.

1) Разборка

Берём одну колонку и кладём задней стенкой на пол (так наиболее удобно снимать динамики). Фигурной отвёрткой откручиваем 6 болтов, крепящих декоративную пластиковую накладку с нижней части колонки. Плоской отвёрткой откручиваем по 4 болта и снимаем декоративные шильдики с динамиков и защитные решётки.

Далее будет необходим разогретый паяльник! Затем откручиваем 4 болта, крепящих НЧ динамик и аккуратно поддев одну его сторону, достаём из корпуса. Отпаиваем провода (можно, конечно, пометить какой куда был припаян - но лучше потом свериться со схемой и припаять на 100% правильно) и кладём в сторону. Вынимаем из корпуса СЧ динамик (он крепился шильдиком) вместе со стаканом, в котором он стоит. Отпаиваем и кладём к НЧ. Вынимаем ВЧ (пищалку) - она тоже крепилась шильдиком и отпаиваем. При отсутствии на ней метки у одной из клемм (+) помечаем какой провод был куда припаян, далее смотрим куда он идёт по схеме и находим "+". Кладём к остальным динамикам.

Аккуратней с диффузорами! Динамики можно брать только за магнит или опоры диффузородержателя!!! Откручиваем 4 шурупа на фазоинверторе и аккуратно вынимаем его из корпуса. Он держится на герметике, тут главное не применить чрезмерной силы - может сломаться! Вынимаем из корпуса 2 "колбаски" ваты (если она там есть). Откручиваем и вынимаем из корпуса фильтр (может быть как на железном шасси, так и на деревянной планке). Провода идущие к нему можно откусить кусачками (их всё рано надо заменять). С разборкой всё! Теперь надо дорабатывать и собирать.

2) Доработка корпуса - заднюю сторону корпуса желательно укрепить деревянными рейками (крепить на шурупы и эпоксидку). Так же необходимо поставить деревянную распорку по центру колонки (между задней стенкой и передней) на уровне СЧ стакана. (главное надо обратить внимание на возможность затем поставить фазоинвертор!!!) Это необходимо для уменьшения вибраций корпуса - включите погромче и приложите руку - корпус ходит ходуном! Так же надо проверить герметичность корпуса на стыках и при необходимости промазать стыки эпоксидным клеем или герметиком.

3) Доработка фильтра: Вам понадобиться схема.

Смысл в том, что бы убрать из схемы переключатели, заменить провода на аудио из бескислородной меди, динамики припаять напрямую к фильтру, подводящий провод припаять сразу на фильтр и сократить путь сигнала

При отсутствии финансов можно поставить и подходящие медные из советских. Смысл отбора проводов - к НЧ динамику многожильный, сечением чем больше- тем лучше (но не менее 2,5 мм2, а более 4мм2 плохо припаивать), к СЧ можно многожильный не менее 1,5 мм2, а к ВЧ - одножильный не менее 1 мм2 (рекомендую использовать жилку от витой пары пятой категории на + и на -). Следует сказать, что подбор проводов дело тонкое. До сих пор ведутся ожесточённые дискуссии по поводу выбора провода для колонок. Я высказываю своё личное мнение. Советую не скупиться и купить хотя бы самый дешевый аудио кабель! От него значительно зависит качество звука! Поверьте на слово.

Так же очень рекомендую перемонтировать все детали фильтра на небольшую фанерку/деревяшку, так, что бы поставить фильтр на низ колонки, рядом с фазоинвертором. Это важно (особенно если фильтр смонтирован на железной пластине). Крепить катушки индуктивности на новую плату надо не железными шурупами, а чем нибудь пластмассовым или посадить на эпоксидку. Итак, заменяем все провода на плате фильтра - монтаж ведём сразу на выходы конденсаторов, снимая с них контактные пластины.

Последовательность замены проводов приводить не буду. Так же как и подсказки, куда припаивать провода от НЧ, СЧ и ВЧ. Надеюсь вы разберётесь:). Если не справляетесь - пригласите знающего человека (могущий отличить конденсатор от резистора подойдёт). В крайнем случае - напишите мне на e-mail [email protected] . С фильтром закончили - откладываем его в сторону.

4) Демпфирование корпуса:

Смысл - по возможности поглотить и рассеять все стоячие волны внутри корпуса. Критерий выбора материала - чем плотнее и толще (войлок) - тем лучше поглощает, чем тоньше и легче (синтепон) соответственно хуже. Лучше всего сделать блинчик - промазать корпус звукопоглощающей мастикой (подойдёт автомобильная), затем приклеить слой войлока под 1 см + НЧ часть ещё одним таким слоем и наклеить сверху хаотично кусочки войлока. Так же рекомендуют оббить слоем материала для кухонных вытяжек - не знаю, не видел его. Я у себя сделал так - всё оббито войлоком 1,5 см + нижнюю часть ещё 1,5 + кусочки. Звукопоглотитель необходимо клеить по всей внутренности корпуса. После установки первого слоя войлока рекомендую поставить на низ колонки плату фильтра (с припаянными к ней проводами) и фазоинвертор (иначе потом его не всунете!), остальные слои звукопоглатителя класть, закрывая фильтр. и так же обмотать фазоинвертор звукопоглотителем (главное не закрывать внутреннее сечение трубы и сохранить прямой доступ от диффузора НЧ к фазоинвертору). Необходимо смотреть за внутренним объёмом корпуса - нельзя чрезмерно его уменьшать - скажется на глубине баса! С корпусом закончили.

Кстати - желающим найти войлок советую хозяйственный, толщиной под 1,5 см.

5) СЧ динамик и его стакан.

Очень рекомендую заменить стандартный 15ГД-11А (или его клон) на широкополосник 6-ГДШ-5-4 или 6-ГДШ-5-8. Разница между ними в том, что у первого сопротивление 4 Ом, а у второго 8Ом. Соответственно при установке 6-ГДШ-5-8 фильтр менять не надо, а при установке 6-ГДШ-5-4 в разрыв провода (без разницы, "-" или "+") поставить резистор на 4 Ом большой (6-10 Вт) мощности. Для этого как раз подходит резистор R3 (4,3 Ом) из делителя СЧ (колонки 35АС212). Не бойтесь потерять мощность от этой замены! Вы только выиграете в качестве звука. Метод проверен уже на многих S-90, отрицательных отзывов нет, мощьность не уменьшилась. Тем более, что конкурентов для 6-ГДШ-5 ещё надо поискать (даже среди зарубежных аналогов). И это при стоимости пары этих широкополосников (новых!) 4-6$. Минус у них только один - внешний вид. Хотя мне нравиться:).

Для СЧ надо сделать ПАС. Это значит закрыть окна дифузородержателя на обратной стороне динамика слоем поролона толщиной 0,5-0,8 см. Подойдёт и стёганый ватин. Удобно отрезать полоску поролона шириной 4-5 см и длинной, равной чуть меньше периметра динамика, сшить и натянуть на окна (для 15ГД-11А). Затем пришить нитками к опорам. Сделали ПАС (обязательно сделайте - он ухудшает добротность, что жизненно необходим почти всем советским СЧ, применяемым в S-90 15ГД11а тем более!) - можно устанавливать стакан и динамик на место. Вставьте стакан в корпус и оберните его снаружи в 2-3 слоя хорошего плотного звукопоглотителя. Удобно отрезать от валенка голенище, подходящёё по высоте и ширине, ставить его в корпус, а уже в него помещать стакан СЧ. Внутри стакан так же необходимо обклеить слоем звукопоглатителя (войлоком в самый раз). Смысл такого демпфирования - исключить влияние НЧ головки на СЧ. Затем в стакан надо положить распушенной ваты и можно ставить динамик СЧ на место. Предварительно проверьте правильность его фазировки.

При подсоединении пальчиковой батарейки на 1,5В + к + динамика, а - к- , диффузор выдвигается вперёд. Проверка фазировки важна! Припаиваем к нему провода (+ по схеме к + на динамике) и ставим в корпус через резиновую прокладку, между СЧ и стаканом. Резина 2-3мм толщиной. Удобно использовать оконный резиновый утеплитель сделанный в виде полых трубок и с самоклеющейся стороной.

Ставим динамик, герметизируем пластилином и прикручиваем сверху шильдиком, ставя между ним и динамиком резиновые прокладки на шурупы. Защитную рещетоку лучше не ставить - она портит звук. Вы видели хорошие импортные колонки с решетками на динамиках? При установке 6-ГДШ-5 под шильдик на шурупы надо будет одеть резиновые прокладки толщиной около 1 см.

Ещё про СЧ динамик. При нежелании ставить другой среднечастотник, можно доработать старый, например так. Хотя если у вас динамик с резиновым, а не тканевым, подвесом - лучше поеняйте на 6ГДШ!

Это сладкое слово вата... Она очень влияет как на общее звучание, так и на басс в частности! Так однажды я уменьшил её количество на половину. Колонки стали издавать не бас, а какой то гул...

Значит так, сшиваем пару мешочков из марли (35 см на 35см) и наполняем их ватой из тех 2-х колбасок, что вынули из корпуса, так, что в первый мешочек входит почти вся колбаска, во второй меньше половины второй. Вату распушиваем. Помещаем эти мешочки в верхнюю часть корпуса под гнездо для

ВЧ и рядом с СЧ стаканом. Оставшуюся половиу ватной колбаски распушиваем и просто кидаем на низ колонки, на укутанный войлоком фильтр. На мой взгляд - это лучшее расположение ваты в данных колонках.

7) ВЧ головка.

Припаиваем по схеме. Ставим в корпус через резиновую прокладку и прикручиваем сверху шильдиком. Защитную рещеточку тоже не ставим! Ухх… Проделана адская работа, но осталось совсем немного! Продолжим.

8) НЧ динамик.

Припаиваем (желательно сверить фазировку, как и СЧ) и ставим через резиновую прокладку (обязательно!), прикручиваем болтами, опять же через резиновые шайбочки и герметизируем пластилиномгерметиком. Ставим сверху шильдик.

9)Конец сборки.

Ставим пластиковый передок, затягиваем все болты и протираем переднюю панель.

Да - несколько мелочей (довольно важных!): провода к ВЧ и СЧ пускайте под слоем звукопоглатителя, а к НЧ обмотайте им; тщательно проверяйте фазировку, учитывайте, что НЧ и СЧ в S-90 подключены в противофазе; обязательно ставьте динамики на резиновые прокладки; снимите все детали с пластин отключенных делителей ВЧ и СЧ, и покройте их звукопоглотителем; не скупитесь на провода; снимайте рещеточки; не задушите объём; труба фазоинвертора должна свободно сообщаться с поверхностью диффузора динамика; внутри трубы фазоинвертора зажата марля - она там нужна; колонки ставьте на шипы (например так); соединительный кабель лучше сразу припаять к фильтру, это гораздо дешевле покупки хороших разъёмов.

Самой главной задачей при включении динамиков является их правильное соединение так, чтобы ни один из них не был перегружен, т.к перегрузка запросто может вывести из строя любой динамик. Важно знать и следовать правило, которое гласит что на динамик следует подавать мощность либо ниже, либо равную номинальной (расчетной). Иначе, рано или поздно даже самый отличный и фирмовый динамик выйдет из строя.

Рассмотрим наиболее простой способ соединения динамиков - последовательный, обратимся к схеме:

При последовательном соединении динамиков их сопротивление суммируется, поэтому у нас получится общее сопротивлением 32 ома. Это достаточно большое сопротивление поэтому если его подключить к 8-ми омному выходу УНЧ, то из-за большого сопротивления ток через динамики будет течь низкий и они будут звучать не громко. Эффективной работы усилителя и нагрузки не получится.

При динамиков, общее сопротивление высчитывается вот по такой формуле и в нашем случае получим 2 Ома. Подключать такой составной каскад к 8-ми омному УНЧ нельзя иначе усилитель просто сгорит, по этому рассмотрим наиболее часто встречающийся метод

Данный пример соединения динамиков уже подойдет для 8-ми омного усилителя. По аналогии можно собрать составной динамик на любое необходимое сопративление.

Кроме выше изложенного при включении нескольких динамиков желательно учитывать и полярность, чтобы они работали синфазно (согласованно).Для этого на клеммах производителями указывается полярность («+» и «-»). В случае монофонического звуковоспроизведения на полярность можно и забить, а вот при стереофоническом звуковоспроизведении согласованное включение играет весьма существенную роль. Т.к требуется чтобы диффузоры каждого из динамиков колебались синхронно.

Если динамики будут работать не согласно, то произойдет искажение и смещение звуковой картины, так как звуковые волны при распространении будут частично компенсировать друг друга, а при синфазной работе звуковые колебания будут суммироваться, создавая реальную и наиболее полную звуковую атмосферу.

При включении динамиков параллельно, их плюсовые клеммы "+" соединяются вместе и подключаются к "+" аудио-выхода УНЧ. Аналогично подключаем и по минусу.

При последовательном соединении фазировка динамиков будет немного другой.

При самостоятельной сборке и наладке акустических устройств, следует помнить, что если вы используете низкочастотные или высокочастотный фильтры, то они могут изменять фазу сигнала на противоположную.

Последовательное, параллельное и смешанное соединение динамиков

Самое главное при соединении динамиков - выполнить соединение так, чтобы ни один из динамиков не был перегружен. Перегрузка грозит выходом из строя динамика.

Важно понимать, что на динамик можно подавать мощность либо меньше, либо равную номинальной, на которую он, собственно, и рассчитан. В противном случае, рано или поздно даже самый качественный динамик выйдет из строя из-за перегрузки.

Понятно, что перед соединением динамиков нужно определить их:

Номинальную мощность (Вт , W );

Активное сопротивление звуковой катушки (Ом , Ω ).

Всё это, как правило, указывается на магнитной системе динамика, либо на корзине.

1W - значит на 1Вт, 4Ω - сопротивление звуковой катушки.

Марка динамика - 3ГДШ-16 . Первая цифра 3 - это номинальная мощность, 3 Вт. Рядом подпись - 8 Ом, сопротивление катушки.

Бывает и не указывают, но можно узнать по маркировке.

Среднечастотный динамик 15ГД-11-120 . Номинальная мощность - 15 Вт, сопротивление катушки - 8Ω.

Соединение динамиков. Пример.

Давайте начнём так сказать с азов - наглядных примеров. Представим, что у нас есть 6-ти ваттный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) и 3 динамика. Два динамика мощностью 1 Вт (сопротивление катушки 8 Ω каждый) и один динамик на 4 Вт (8 Ω). Задача состоит в том, чтобы подключить все 3 динамика к усилителю.

Сначала рассмотрим пример неверного соединения этих динамиков. Вот наглядный рисунок.

Как видим, сопротивления всех трёх динамиков одинаково и равно 8 Ω. Так как это параллельное соединение динамиков, то ток разделится поровну между 3-мя динамиками. При максимальной мощности усилителя (6 Вт) на каждый из динамиков будет приходиться по 2 Вт мощности. Ясно, что 2 из 3 динамиков будут работать с перегрузкой - те, чья номинальная мощность равна 1 Вт. Понятно, что такая схема соединения не годится .

Если бы усилитель выдавал на выходе всего 3 Вт звуковой мощности, то такая бы схема подошла, но динамик на 4 Вт работал бы не в полную силу - "филонил". Хотя это и не всегда критично.

Теперь возьмём пример верного соединения всё тех же динамиков. Применим, так называемое, смешанное соединение (и последовательное и параллельное).

Соединим последовательно два 1-ваттных динамика. В результате общее их сопротивление будет равно 16 Ω. Теперь параллельно им подключаем 4-ёх ваттный динамик сопротивлением 8 Ω.

При работе усилителя на максимальной мощности ток в цепи разделится исходя из сопротивления. Так как сопротивление последовательной цепи из двух динамиков в 2 раза больше (т.е. 16 Ω), то динамики получат от усилителя всего 2 ватта звуковой мощности (по 1 ватту на каждый). А вот на 4-ёх ваттный динамик пойдёт мощность в 4 ватта. Но он будет работать согласно своей номинальной мощности. Перегрузки при таком соединении не будет. Каждый из динамиков будет работать в нормальном режиме.

И ещё один пример.

У нас есть 4-ёх ваттный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ, он же "усилок"). 4 динамика, мощность каждого - 1 ватт, а сопротивление каждого равно 8 Ω. К выходу усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением 8 Ω. Нужно соединить динамики между собой так, чтобы общее сопротивление их было равно 8 Ω.

Как правильно соединить динамики между собой в таком случае?

Для начала соединим все динамики последовательно. Что получим в результате?

Так как при последовательном соединении сопротивление динамиков складывается, то в результате мы получим составной динамик с сопротивлением 32 ома! Понятно, что такая схема соединения не подойдёт. К слову сказать, такое же сопротивление (32 Ω) имеет капсюль наушников - в народе обзываемых "затычками".

Если мы подключим такой составной динамик на 32 Ω к 8-ми омному выходу нашего усилителя, то из-за высокого сопротивления ток через динамики пойдёт маленький. Динамики будут звучать очень тихо. Эффективного согласования усилителя и нагрузки (динамиков) не получится.

Теперь давайте соединим все динамики параллельно - может на этот раз получится?

При параллельном соединении общее сопротивление считается вот по такой мудрёной формуле.

Как видим общее сопротивление (R общ) равно 2 Ω. Это меньше, чем необходимо. Если мы подключим наши динамики по такой схеме к 8-ми омному выходу усилителя, то через динамики пойдёт большой ток из-за малого сопротивления (2 Ω). Из-за этого усилитель может выйти из строя .

Параллельное и последовательное соединение динамиков (смешанное соединение).

Ну, а если применить смешанное соединение, то получим вот что.

При последовательном соединении динамиков, сопротивление их складывается, получаем 2 плеча по 16 Ω. Далее сопротивление считаем по упрощённой формуле, так как у нас всего 2 плеча, включенных параллельно.

Вот такое соединение уже подходит для нашего усилителя. Таким образом, мы согласовали выходное сопротивление усилителя с нагрузкой - нашим составным динамиком (колонкой). Усилитель будет отдавать в нагрузку полную мощность без перегрузки.

Как подключить колонки?

Усилители, будь то бытовые или профессиональные, имеют свои особенности, сопряженные с подключением к ним громкоговорителей.

Условно мы делим усилители на низкоомные (2-16ohm) и «стовольтовые» (100V), или Public Address. Громкоговорители тоже имеют такие характеристики. Если вкратце - отличие в том, что 100V системы имеют трансформаторы, которые позволяют не думать о расчете сопротивлений.

Схема подключения трансляционной 100V линии в системе фонового озвучивания

Все, что нас может волновать в этом случае, - то, чтобы суммарная мощность (Вт) громкоговорителей не превышала выходную мощность (Вт) усилителя. То есть, если мы используем 4 громкоговорителя мощностью по 20 Вт каждый, то мощность усилителя должна быть не менее 80 Вт, а если 8 громкоговорителей по 16 Вт, то мощность усилителя - не менее 128 Вт. Важно! Усилитель может (и должен) быть мощнее, чем суммарная мощность колонок.

Обычно громкоговорители имеют специальный тумблер для выбора мощности, например, 20/10/5/2.5Вт в 100V. В этом случае Вы сможете выбрать любой из вариантов, но помните, что по-разному выставленная мощность акустических систем влияет на их громкость, и разницы между ними в таком случае не избежать. Разумеется, равномерность покрытия звуком пропадет.

Итак, мы знаем, что при использовании трансляционной 100V линии подключения мы можем выбрать мощность колонок, посчитать их сумму и подобрать усилитель, равный по мощности сумме колонок или даже большей мощности. Это полезно и предусмотрительно: вдруг вы когда-нибудь решите увеличить количество громкоговорителей?..

Как подключить колонки к усилителю?

Трансляционный 100V усилитель имеет два вывода на колонки под названием COM и 100V. Обычно клемма COM - черная, 100V - красная. По аналогии можно представить, что черный цвет - это минус, а красный - это плюс. На колонках тоже есть помеченные цветами выводы, обычно идентичных цветов. Однако если цвета не совпадают, то можно легко определить, где «плюс» и где «минус». На колонке обязательно подписана клемма COM, а мощность в виде цифр 40/20/10 или других является клеммой 100V. Остается только соединить двухжильным кабелем (акустический кабель - именно такой) плюс с плюсом и минус с минусом усилителя и колонки. Если же колонок много, то мы просто тянем их «гирляндой» от плюса одной к плюсу другой, от минуса одной к минусу другой, таким образом подключая все колонки. Часто ради экономии кабеля приходится его «распаивать» (в этом случае - просто наращивать) не в клеммах колонок, а между ними на каком-либо этапе протяжки. Этот процесс проходит так же: плюсовая жила одного куска кабеля крепится к плюсовой жиле другого куска, минусовая - к минусовой. Такое подключение называется параллельным.

Конечно, у Вас мог возникнуть вопрос, как далеко можно тянуть кабель. Это зависит от многих факторов, таких как сопротивление кабеля, его сечение, мощность и т.д. Можем совершенно точно и уверенно сказать, что медный кабель сечением 2x1,5 позволяет протянуть сигнал до 1 км без ощутимых потерь.

Подключение акустических систем к низкоомным усилителям.

Низкоомные системы имеют более качественное звучание за счет более широкого частотного диапазона. Однако и расчет подключения несколько сложнее, чем в трансляционных системах 100V, а расход кабеля несколько выше.

В отличие от трансляционных систем 100V, где мы считаем только сопряжение характеристик мощности усилителя и колонок и подключаем всю систему «параллельно», низкоомное подключение требует расчета соотношения мощности и сопротивления одновременно.

Нюансы низкоомного подключения.

Из курса физики мы знаем о том, что параллельные цепи делят сопротивление «компонента» на количество используемых «компонентов». Например, если 4 громкоговорителя, каждый по отдельности, имеют сопротивление 16ohm, то подключенные параллельно все вместе они дадут 4ohm (16/4=4). Если цепь будет построена последовательным подключением, то сопротивление «компонентов» будет складываться. Если 4 громкоговорителя имеют сопротивление 16ohm и подключаются последовательно, то все четыре в последовательной цепи дадут 16+16+16+16=64ohm.

Вы спросите: какой смысл в этих сопротивлениях? Очень просто - если усилитель на выходе имеет 4ohm, то любое увеличенное по отношению к этому числу сопротивление колонок будет менять громкость в сторону знака «минус» пропорционально увеличению числа. Вывод в том, что нам необходимо строить цепь, приближая число сопротивления всех колонок к выходному сопротивлению усилителя, но никак не меньше.

Все это можно представить в виде труб, клапанов и воды. Например, у нас есть клапан (сторона усилителя), который не пропускает воду обратно, но подает ее вперед в сторону других клапанов (колонки). Клапан (усилителя) подает воду, и сила потока воды оценивается в 4 единицы (4ohm). Клапан со стороны колонки крепче - 16 единиц (16ohm). То есть через клапан колонки 16 единиц проходит в четыре раза меньше воды, чем могло бы проходить через клапан (колонки) 4 единицы.

Возвращаясь в реальный мир: это выражается в том, что колонки играют тише, чем могут. Но с помощью параллельного подключения мы сможем уменьшить сопротивление клапана со стороны колонки, подключив еще одну с сопротивлением 16 ohm. В итоге клапан со стороны колонки будет пропускать в два раза меньше воды от клапана усилителя, что уже лучше, чем в «четыре раза». Добавим еще две колонки с сопротивлением 16 ohm и параллельно их подключим. Крепость клапана со стороны колонок будет равна силе потока 1:1. Таким образом, мы реализуем всю мощность усилителя.

Возникает вопрос: что же будет, если мы еще подключим колонки в параллельную цепь? Очень просто - крепость клапана со стороны колонок будет меньше 4 единиц, а значит, клапан будет пропускать больше 4 единиц воды. Но усилитель не может дать больше, хотя как заправский «водотолкатель» будет стараться и рано или поздно рухнет без сил… иными словами - просто сгорит. Однако мы помним, что с помощью последовательного подключения можем увеличить крепость клапанов со стороны колонки. Таким образом, подключая колонки то параллельно, то последовательно, мы можем быть всегда близки к соотношению 1:1.

Итак, мы узнали, что общее сопротивление колонок не должно быть меньше выходного сопротивления усилителя. Это раз. Если сопротивление колонок выше, чем сопротивление усилителя, то они будут играть тише, чем могут. Это два. Если сопротивление колонок ниже, чем сопротивление усилителя, то они выйдут из строя. Это три.

В низкоомных системах мощность рассчитывается обратно расчетам в 100V. То есть суммарная мощность громкоговорителей должна быть или равна, или больше мощности усилителя.

Данные по параллельному, последовательному и комбинированному подключению Вы можете найти в любом учебнике за 8 класс.

Подготовлено пресс службой "MARKET-SOUND"

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ УСИЛИТЕЛЬ К КОЛОНКАМ
ИЛИ КОЛОНКИ К УСИЛИТЕЛЮ

Рассмотрим пример подключения пассивных колонок к стерео усилителю. Подключение многоканальных систем осуществляется аналогично. Отличие только в количестве колонок.
Акустический кабель обычно имеет на одном из 2-х проводов надпись. Можно использовать провод с надписью для соединения красных клемм, а провод без надписи - для соединения черных. Соединение согласно цвету обязательно. В противном случае - звук будет менее прозрачным, иногда менее громким.

Правило соблюдения одинаковой полярности (красный - к красному, черный - черному) подключения касается не только фронтальных (главных) акустических систем, но и всех остальных тоже (тыловые, боковые, сабвуфер).

Если провод вмонтирован в стену и нет никакой возможности определить соответствие концов проводов возле усилителя и возле колонок, то можно попробовать следующий метод:

1) Находим пальчиковую батарейку AA (1,5 В, можно подсевшую).
2) Снимаем защитную решетку с динамиков колонок (чтобы было видно сами динамики).
3) Подключаем к клеммам колонок 2 проводка.
4) Подключаем к "минусу" батарейки провод, идущий к черной клемме, а к "плюсу" - провод идущий к красной клемме. Смотрим и запоминаем в какую сторону идет ход диффузора (мембраны) динамика (наружу или внутрь).
5) Подключаем к колонкам акустический кабель, которым колонки будут окончательно соединяться с усилителем.
6) Подключаемся батарейкой к этому акустическому кабелю уже со стороны усилителя (ресивера). Меняя полярность добиваемся того, чтобы ход диффузора был в ту же сторону, что и в пункте 4).
7) Провод акустического кабеля, подключенный к плюсу батарейки, подключаем к красной клемме усилителя. Второй провод - к черной.

Биампинг (Bi-Amping) - это подключение высокочастотных и средне-низкочастотных динамиков к двум отдельным усилителям. Позволяет в некоторых случаях лучше согласовать динамик и усилитель за счет увеличения значения нагрузки на усилитель. В случае штатного (параллельного) подключения обоих динамиков колонки, их суммарное сопротивление (общее сопротивление колонки) меньше, чем сопротивление любого из динамиков. Положительный результат не гарантирован.
Би-варинг (Bi-wiring) - это подключение высокочастотных и средне-низкочастотных динамиков к одному усилителю двумя отдельными проводами. Позволяет в некоторых случаях лучше согласовать динамик и усилитель за счет уменьшения сопротивления проводов (по отношению к сопротивлению динамика). Положительный результат не гарантирован.

Что выбрать: ресивер или усилитель?
Ресивер - это усилитель, оснащенный дополнительно радиоприемником и декодером (расшифровщиком) закодированных в разных форматах (Dolby D, DTS и пр.) многоканальных сигналов.
Если мы собираемся смотреть кино - то мы можем либо взять ресивер, либо взять декодер и несколько (по общему количеству каналов) стерео или моно усилителей.

Бытует мнение, что для прослушивания музыки лучше купить стерео усилитель. Он-де вносит меньше искажений всякими дополнительными устройствами. Но это не всегда так. Тут, как и обычно, стоит вопрос в цене. Стоимость усилителя/ресивера ориетировочно (не прописная истина) должна составлять 40 - 100% от стоимости комплекта акустики (не включая сабвуфер).

Производители играются этими значениями в рекламных материалах, поэтому полезно будет знать виды мощностей, которые встречаются в описании усилителей:
I) RMS (Root Mean Squared) – значение мощности (среднеквадратичное или root - это такой способ измерения мощности электроизмерительными приборами) при заданном коэффициенте нелинейных искажений. Измерение обычно проводится для сигнала 1 кГц. Мощность раскачивается до тех пор пока коэффициент нелинейных искажений не достигнет 10%. До достижения максимальной мощности коэффициент нелинейных искажений как правило очень мал, а после достижения резко возрастает.
II) PMPO (Peak Music Power Output) - максимально допустимое пиковое (импульсное) значение сигнала независимо от искажений за минимальный промежуток времени (как правило 10 миллисекунд). Этот параметр для практического применения смысла не имее, т.к. измерение проводится на очень небольшом промежутке времении без учета искажений. Например, в бумбоксах PMPO может достигать и 100 и 1000 Вт:) Но это не "честная" мощность. RMS при этом может быть и 3-10 Вт.
III) DIN POWER (IEJA)- значение максимальной мощности на реальной нагрузке при заданном коэффициенте нелинейных искажений. Измерения проводятся 10 минут для синусоидального сигнала частотой 1000 Гц при коэффициенте нелинейных искажений не превышающем 1 %.
IHF - то же самое, при коэффициенте нелинейных искажений 0,1%.
Этот вид измерений мощности наиболее "правильно" характеризует усилитель с точки зрения потребителя.

4) Диапазон частот - это значения самой нижней и самой верхней частоты выходного сигнала усилителя, при которых уровень этого сигнала колеблется в заданных пределах (для hi-fi порядка +/- 0,5-1 дБ).

Как подобрать колонки к усилителю (практика)
Домашняя акустика
Покупатели звуковой техники подбирают пассивную акустику, провода, усилитель на слух. Но это скорее искусство, чем точный метод. Да и оптимальным результатом такого подбора (для домашней акустики) является не ровная громкость по всем частотам, а приемлемое (приятное слуху) звучание.
Если смотреть по техническим характеристикам усилителя и колонок, то нужно учитывать следующее:
1) Если Вы выбрали акустические системы, то усилитель должен быть расчитан на работу с колонками, с таким входным сопротивлением.
Обычно в усилителях имеются механические или электронные переключатели импеданса (сопротивления) колонок. Перед началом использования колонок их надо перевести в положение, соответствующее сопротивлению Ваших акустических систем.
К чему может привести несоответствие сопротивления колонок сопротивлеию номинальной (на которую усилитель рассчитан) нагрузки (подключаемых колонок) усилителя? В худшем случае к выходу усилителя из строя. А в обычном случае к гораздо худшему качеству звучания. Т.к. ухудшается согласование по частоте усилителя и акустических систем.
2) Усилитель ресивер должен обеспечивать мощность не менее 33% от максимальной мощности колонок. Провода чем толще, тем лучше (сечением не менее 1,5 мм.кв.). А остальное подбирается исключительно на слух.

Студийное оборудование
Для музыкальной (студийной) техники - студийных мониторов преимущественно применяется другой метод. Используется преимущественно активная (со встроенным усилителем) акустика. Это позволяет полностью избавиться от акустических кабелей и в заводских условиях максимально выровнять частотную характеристику акустической системы (акустика + усилитель).
Методика примерно следующая:
В безэховой звукоизолированной комнате с помощью поверенных (проверенного и сертифицированного соответствующими уполномоченными органами) измерителя звукового давления и генератора сигналов измеряется частотная характеристика давления. На разных звуковых частотах измеряется звуковое давление при неизменном уровне сигнала на входе усилителя. Подбором радиоэлементов схемы усилителя и частотных фильтров активной акустической системы, а также регулировкой настроек добиваются возможно одинакового звукового давления на разных частотах.

Как подобрать колонки к усилителю (теория)
Мы используем эту звуковоспроизводящую аппаратуру для следующих целей:
1) Прослушивание музыки
2) Просмотр кино
3) Cоздания музыки (мониторинг, сведение)
Для звуковой аппаратуры, используемой для создания музыки главное - вносить минимум искажений в воспроизводимую фонограмму.
Для бытовой аудиотехники более позволительно вносить некоторые искажения, которые могут даже приукрашивать звук. Поэтому и существует мнение, что одна система больше подходит для тяжелого металла, другая - для электронной музыки, третья - для джаза, четвертая - классики.
Однако, для качественных студийных мониторов (колонки, используемые в студии при создании музыкальной фонограммы) вообще не должен вставать такой вопрос: для какого стиля более подходят данные мониторы? Да, для любого!
В идеале система усилитель - акустический кабель - акустические системы
не должна вносить никаких искажений в звучание фонограммы, которую записали на студии основываясь на звучании качественных мониторов. Музыканты и звукорежиссер настроили звучание музыкального произведения таким образом, чтобы повторить его эмоциональное воздействие на бытовой акустике.

Уши слушателя воспринимают звуковое давление воздуха.
Акустические системы это звуковое давление создают.
Акустические системы в свою очередь преобразуют электрический сигнал фонограммы (музыкальной записи) в звуковое давление воздуха. Зависимость звукового давления на уши (громкости) от частоты звука (высоты ноты) - назовем условно частотной характеристикой звукового давления колонок (или частотной характеристикой чувствительности колонок).
Если мы подаем на вход колонок сигнал с одинаковым напряжением (пусть это будет 5 Вольт) на разных частотах (играем ноты разной высоты), то громкость звучания разных нот будет разной, т.к. Ми 1-й октавы будет создавать, к примеру, давление 1, Ми 3-й октавы - 2, а Ми 6-октавы - 0,5. Значения давлений условные.

ВЫВОД 1:
Даже если мы имеем идеальный усилитель, выдающий во всем звуковом диапазоне (для любой музыкальной ноты), идеально одинаковое напряжение электрического сигнала, то звуковое давление (громкость звука) реальной акустики, подключенной к этому усилителю, все равно будет разным для различных частот (нот).
Влияние акустического кабеля

Но это еще не все:) Чтобы понять вопрос электрического согласования (подбора) пары усилитель - колонки нам нужно обратиться к основам электротехники, в которые я постараюсь глубоко не нырять. Пусть меня строго осудят знатоки электротехники (а заодно и гидродинамики с сантехникой) за грубые допущения и неправильные термины, но постараюсь объяснить так, чтобы было понятно даже людям далеким от техники.
1) Усилитель имеет выходное сопротивление. Это значит, что если выход усилителя перемкнуть проволокой (крайне не рекомендуется:)), то через эту проволоку потечет ток. От величины выходного сопротивления усилителя зависит величина тока. Этот процесс можно сравнить с замкнутой кольцевой водопроводной трубой, воду через которую гонит насос. Сопротивление - это краник врезанный в эту трубу. Откроем его полностью - сопротивление равно 0, ток максимальный. Полностью перекроем - сопротивление равно бесконечности,ток прекратился (ток равен 0).
2) Колонки имеют входное сопротивление. Теперь к выходу усилителя подключаем акустические системы. Это будет, как если бы в нашу водопроводную трубу врезать еще один краник (сопротивление колонок). Чем больше прикрыт этот вентиль, тем больше сопротивление колонок, тем меньше поток воды в трубе.
3) Ах, да, мы же забыли самое важное, предмет дискусий hi-fi журналов и холливаров интернет-форумов - акустические кабели, соединяющие колонки с усилителем. Они тоже имеют электрическое сопротивление. Врезаем в нашу кольцевую трубу еще по кранику с каждой стороны (1 провод - 1 кран) от краника колонки. Эти краники также влияют на поток воды в трубе.
4) Что такое сопротивление мы примерно поняли. А теперь забудем о водопроводных трубах. Иначе мы совсем запутаемся.
Усилитель отдает свою электрическую энергию колонкам. Колонки преобразуют электрическую энергию усилителя в энергию звукового давления. По законам электротехники, чтобы усилитель отдал 100% своей энергии колонкам его выходное сопротивление должно равняться входному сопротивлению колонок. Если выходное сопротивление усилителя отличается от сопротивления колонок, то усилитель отдает колонкам только часть своей энергии.
На разных частотах (для разных нот) сопротивления усилителя и колонок меняются. И они меняются поразному. Таким образом, усилитель на разных частотах отдает в колонки то больше энергии, то меньше. Чем меньше энергии попадает в колонки, тем ниже громкость звука.
Для примера (вымышленного, но наглядного:)) возьмем следующие частоты:
20, 1000, 20000 Гц.
Допустим усилитель на этих частотах имеет сопротивление:
2, 4, 3 Ом.
Колонки на этих частотах имеют сопротивление:
8, 10, 6 Ом.
Соответственно на разных частотах в колонки попадет различное количество энергии:
10, 12, 11 %.

ВЫВОД 2:
В связке реальный усилитель - реальные колонки на разных частотах, в колонки отдается различное количество энергии усилителя. Это происходит из-за того, что выходное сопротивления усилителя и входное сопротивление колонок изменяются по-разному на различных частотах.
На эту неравномерность накладывается неравномерность звукового давления на разных частотах (см. вывод 1). Что делает настройку этой связки уши человека - колонки - усилитель еще сложнее.

Но вернемся к акустическим кабелям, соединяющим усилитель и колонки. Если они слишком тонкие (сечение менее 0,5 квадратных миллиметров) и/или слишком длинные они могут уже иметь сопротивление, сравнимое с выходным сопротивлением усилителя и входным колонок.
В звуковом диапазоне сопротивление акустического кабеля остается практически неизменным, а в сравнении с сопротивлениями усилителя и колонок, можно сказать, что и неизменным.
НО, это не значит, что на разных частотах оно одинаково влияет на долю энергии, попадающей из усилителя в колонки.
Усилитель работает теперь на двойную нагрузку: к сопротивлению колонок добавляется сопротивление проводов. Часть мощности усилителя теперь рассеивается на проводах (нагревает провода, не доходя до колонок). Это приводит к уменьшению громкости звука (звукового давления). Если, например, сопротивление колонок равно 8 Ом, а сопротивление 10 метровых тонких проводов 0,6 Ом.

Кому интересен расчет сопротивления акустических кабелей, вот он:
Удельное сопротивление меди 0,0167 Ом*мм2/м (провод сечением 1 кв.мм длиной 1 метр).
0,5 мм2 = 0,0167/0,5 = 0,03 Ом*мм2/м (провод сечением 0,5 кв.мм длиной 1 метр)
10 м x 2 = 0,6 Ом (2 провода сечением 0,5 кв.мм длиной 10 м)
См. формула и таблица сопротивлений акустических кабелей
По законам электротехники мощность рассеиваемая (выделяемая) на проводах изменяется в зависимости от соотношения сопротивлений усилителя и колонок. А это соотношение (разница между сопротивлением усилителя и колонок) меняется на разных частотах (для разных нот).
ВЫВОД 3:
Если бы провода не имели сопротивления, то громкость нот менялась бы по одному закону. А при наличии постоянного сопротивления проводов - по другому. Причем провода влияют таким образом, что на одних частотах колонки звучат громче (чем если бы провода не имели сопротивления), на других - тише.
Кроме того я скажу, то сопротивление колонок, длинных кабелей и усилителя меняются в зависимости от частоты проходящего через них электрического сигнала. Называется это явление зависимости сопротивления от частоты реактивным сопротивлением.

Поэтому-то в колонках hi-fi и предпочтительнее сопротивление 8 Ом и более, чтобы снизить влияние проводов и выходного сопротивления усилителя.
Как подобрать усилитель для колонок, как подключить колонки
В этой статье мы рассмотрим, как правильно подключить колонки к усилителю, и из чего исходить при подборе компонентов системы усилитель - акустический кабель - акустические системы.

Однако, если длина кабеля 3 м, а сечение 2,5 кв.мм, то можно считать, что его сопротивление равно 0. Дорогие и не очень дешевые фирменные кабели из качественной меди не столь склонны к окислению, чем обычный сетевой кабель для электропроводки. Поэтому лучше использовать специальный акустический кабель для подключения колонок, т.к. зачищенный от изоляции его конец со временем не сильно помутнеет и позеленеет по сравнению с кабелем для электропроводки.

Что же у нас получается в итоге?
1) Неравномерное по частоте преобразование электрической энергии в звуковую.
2) Неравномерная по частоте доля передаваемой энергии от усилителя к колонкам.
3) Эти эффекты накладываются друг на друга.

ВЫВОДЫ:
В домашних условиях (да и в лабораторных тоже) нам вряд ли удастся не добиться идеальных технических характеристик звуковой аппаратуры.
Подбор на слух аппаратуры для домашнего кинотеатра и прослушивания музыки путем перебора усилителей, кабелей и колонок - весьма трудоемкое занятие с субъективным (в данном случае достаточным) результатом.
Для музыкального применения: сведения (подбор уровней громкости, наложение эффектов и пр.) и мастеринга (подготовка окончательной фонограммы для записи на носитель) требуется более объективно (по измерительным приборам) настроенная аппаратура. Таковой для домашних условий могут являться только активные мониторы.
Предупрежу сразу, с непривычки чистый мониторный звук может показаться неподготовленному слушателю "пресным" и хуже, чем звук привычной акустики. Но после того, как период адаптации проходит, этот звук становится для истинного меломана самым лучшим:)
Что касается акустических свойств помещения, то не так страшен волк, как его малюют. В другой своей статье я рассматривал приемы подстройки звука в разных помещениях.
Тут надо учесть тот фактор, что если звукорежиссер знает на слух недостатки своей мониторной системы (на которой он изготавливает фонограмму), то он их может откорректировать вручную. Но это - опыт и искусство:)