Razumijevanje specifikacija – Frekvencijski odziv audio pojačala za automobil

Kao sljedeća tema u našoj seriji koja objašnjava specifikacije pojačala, pogledat ćemo informacije o frekvencijskom odzivu koje proizvođači pružaju i objasniti kako za tumačenje ove informacije. U najjednostavnijim izjavama, specifikacija frekvencijskog odziva će vam reći o ograničenjima niske i visoke frekvencije pojačala na temelju njegovog dizajna. Kao i kod svih specifikacija koje smo pogledali, pružene informacije govore jednako kao i informacije koje možda nedostaju na stranici sa specifikacijama. Zaronimo i pogledajmo.

Razumijevanje specifikacija frekvencijskog odziva pojačala

Pogledajmo dobro pojačalo sa specifikacijom od 4 Hz do 50 kHz. U ovom konkretnom primjeru nije navedena tolerancija, tako da ne znamo predstavljaju li te granice niske i visoke frekvencije toleranciju od 1 dB ili 3 dB. Upalimo pojačalo i vidimo što možemo saznati.

Povezano s našim digitalnim sučeljem i grupom otpornika opterećenja, pojačalo pokazuje -1 dB frekvencijski odziv od 8,21 Hz na donjem kraju i 48,7 kHz na vrhu. Dopuštajući toleranciju od 3 dB, mjerenje je 4,36 Hz na dnu i iznad granice mjerenja od 96 kHz moje opreme na vrhu.

Ukratko, ove informacije nam govore da ovo pojačalo neće dramatično utjecati na odziv vašeg audio sustava bilo gdje u zvučnom spektru, a ni daleko izvan njega.

Zvučnici nisu otpornici

Nekoliko čimbenika upravlja frekvencijskim odzivom pojačala. Izvan rasprave o dizajnu strujnog kruga i komponentama koje se koriste za pojačalo, većina ljudi shvaća da sustav zvučnika na koji povezujete svoje pojačalo može utjecati na njegovu izvedbu. U laboratoriju koristimo otporna opterećenja. U stvarnom svijetu, zvučnici dodaju razinu induktivne reaktancije koja se suprotstavlja protoku izmjenične struje i utječe na frekvencijski odziv. Kada dodate pasivnu skretnicu, opterećenje sada uključuje kapacitivnu reaktanciju. U konačnici, čak i u jednostavnoj dvosmjernoj pasivnoj skretnici, opterećenje koje pojačalo vidi jako varira ovisno o frekvenciji.

Kontaktirao sam Johna Atkinsona, urednika u časopisu Stereophile, i zatražio dopuštenje da rekreiram njegovu mrežu simulacije reaktivnih zvučnika. Njegova upotreba reaktivnog opterećenja za ispitivanje odziva pojačala rezultat je rada Erica Benjamina Društva audio inženjeringa pod naslovom "Audio pojačala snage za opterećenja zvučnika". Atkinson se konzultirao s Kenom Kantorom iz NHT-a i International Jensen o pasivnoj mreži, a rezultat je bila verzija mreže koju vidite u nastavku.

Svrha ove mreže je predstaviti različite impedancije pojačalu na različitim frekvencijama kako bi se procijenila njegova izvedba. Mreža replicira ono što bi pojačalo vidjelo kada napaja dvosmjerni zvučnik za policu u zatvorenom kućištu s nominalnom impedancijom od 8 ohma. Stvorio sam ovu mrežu uz pomoć Franka Fabiana iz The Speaker Shopa u Torontu. Njegova trgovina ima impresivnu ponudu kondenzatora, otpornika i induktora na zalihama. Ako imate kućni zvučnik kojem je potreban popravak ili rekonstruiranje, on je čovjek s kojim možete razgovarati!

Odziv pojačala na reaktivna opterećenja

Sljedeći korak bio je ponoviti mjerenje frekvencijskog odziva našeg referentnog pojačala korištenjem opterećenja od 4 ohma, opterećenja od 2 ohma i našeg reaktivnog opterećenja kako bismo pokazali koliki učinak ima na odziv.

Kao što vidite, postoji mala promjena u visokofrekventnom odzivu ovog pojačala ovisno o impedanciji opterećenja. Pojačalo uključuje neke filterske prigušnice na izlazima kao dio svog dizajna napajanja s promjenjivim naponom. Razlika između 4-ohmskog i reaktivnog traga je 0,85 dB na 20 kHz.

Što je s jeftinim pojačalima?

Naše referentno pojačalo je upravo to – visokokvalitetno pojačalo koje zvuči nevjerojatno. Dakle, što se događa kada te iste testove izvedete na jeftinom pojačalu? Pogledajmo i vidimo se!

Naše jeftino pojačalo radi dobar posao s otpornim opterećenjima, opadajući za 1 dB oko 16 kHz na vrhu i ispod 10 Hz na dnu. Crveni trag pokazuje da postoji neki naglasak između 2 i 3 kHz uzrokovan induktivnim karakteristikama mreže pasivnog filtera. Bi li se taj naglasak mogao čuti? To bi ovisilo o vašoj razini opsjednutosti. Možete čuti razliku od nekoliko desetinki dB kada podešavate EQ.

Što kažete na naše prijatelje Class-D pojačala?

Kao što smo spomenuli, mali filteri na izlazu našeg dobrog pojačala rezultirali su mjerljivom promjenom frekvencijskog odziva između različitih opterećenja. Što se događa kada mjerimo pojačalo klase D koje koristi velike filtre na izlazu?

Ovdje možemo vidjeti da postoji bump od pola dB oko 3 kHz i više od 2 dB dodatnog izlaza na 20 kHz u usporedbi s referentnom razinom od 1 kHz. U usporedbi s čisto otpornim opterećenjem, udar na 20 kHz je 3,5 dB veći od otpornog opterećenja od 4 ohma i oko 7 dB glasniji od 2 ohma. Ako ste se ikada zapitali zašto pojačala klase D zvuče drugačije od visokokvalitetnih pojačala klase AB, ovo je jedan od razloga.

Rad sa specifikacijama frekvencijskog odziva

Za većinu aplikacija možete zanemariti mjerenja frekvencijskog odziva pojačala koja odaberete. Većina će biti dovoljno ravna od 20 Hz do 20 kHz. Ako planirate pokretati opterećenje niske impedancije (drajvere niske impedancije ili mnogo paralelno spojenih drajvera), dodana impedancija dramatično će smanjiti visokofrekventne performanse pojačala klase D.

Ako planirate izgraditi audio sustav koji je zaista spreman za zvuk visoke razlučivosti i sposoban reproducirati audio signale iznad 20 kHz, morat ćete napraviti domaću zadaću. Vjerovatno ćete u najmanju ruku htjeti pojačalo klase AB za visokotonce.

Konačno, projektiranje audio sustava koji koristi aktivno filtriranje pomoći će smanjiti varijacije u impedanciji uzrokovane pasivnim skretnicama.

Ako vam je potrebna pomoć pri odabiru pojačala za audio sustav vašeg automobila, svratite do lokalnog specijaliziranog prodavača mobilne elektronike i razgovarajte s jednim od njihovih stručnjaka za proizvode.

Molimo pogledajte druge članke u našoj seriji o razumijevanju specifikacija.