• Głośniki: połączenia

    Każdy początkujący konstruktor zastanawia się nad rozwiązaniem problemu kolumny posiadającej więcej głośników niż „dróg” (np. dwudrożna kolumna 3głośnikowa). Nie ulega wątpliwości, że pewne głośniki są po prostu ze sobą bezpośrednio połączone. Nasuwa się zatem pytanie, które głośniki i w jaki sposób ? Z elektrycznego punktu widzenia mamy trzy możliwości połączenia głośników (UWAGA !!! Oznaczenie biegunowości na rysunkach jest słuszne tylko dla "klasycznego" montowania głośnków. W przypadku isobaric trzeba odwrócić fazy)


    równolegle


    szeregowo

    oraz w sposób mieszany czyli zawierający oba sposoby połączeń – oczywiście dotyczy to łączenia więcej niż dwóch głośników. Wszystkie te sposoby połączeń są „dopuszczalne”. Jedynym ograniczeniem jest rozkład mocy na łączonych głośnikach. Muszą one zostać tak połączone, by na każdym z głośników odkładała się taka sama część mocy podanej ze wzmacniacza (dotyczy połączeń kombinowanych). O tym jakie następstwa powoduje każdy z rodzajów połączeń powiem za chwilę. Najpierw wspomnę o NIEZŁOMNEJ zasadzie: Łączyć można TYLKO identyczne głośniki !!! Uświadomienie sobie tego faktu pozwoli bezbłędnie określać, które z głośników są ze sobą połączone bezpośrednio. Dodajmy, że można łączyć dowolną ilość identycznych głośników (równolegle lub szeregowo lub w sposób mieszany). Dla naszych rozważań przyjmijmy, że głośnik jest obciążeniem rezystancyjnym (czyli opornikiem) o oporze równym jego impedancji znamionowej. Mimo tak daleko idącego uproszczenia nasze rozważania będą jak najbardziej prawdziwe. Zacznijmy od odpowiedzi na pytanie: co się dzieje z impedancją „widzianą” przez wzmacniacz przy bezpośrednim połączeniu głośników. Połączenie bezpośrednie głośników powoduje bowiem (z elektrycznego punktu widzenia) powstanie „nowego” pojedynczego głośnika o parametrach wynikających ze sposobu połączenia. Wcielając w życiu nasze uproszczenie policzmy rezystancję zastępczą układów:

    1. Szeregowego Rezystancja wypadkowa połączenia szeregowego rezystorów wyraża się wzorem:


    Biorąc pod uwagę fakt możliwości połączenia tylko identycznych głośników (czyli także o identycznych impedancjach znamionowych) w naszym przypadku


    gdzie: Rz – rezystancja zastępcza, n – ilość połączonych szeregowo (takich samych) rezystorów, R – rezystancja. 2. Równolegle Rezystancja wypadkowa połączenia równoległego rezystorów wyraża się wzorem:


    Analogicznie do punktu 1 przyjmujemy impedancja głośników są identyczne, a zgodnie z tym założeniem:


    Po prostym przekształceniu dochodzimy do postaci:


    gdzie: Rz – rezystancja zastępcza, n – ilość połączonych szeregowo (takich samych) rezystorów, R – rezystancja. Wiemy już zatem, że przy połączeniu szeregowym rezystancja wypadkowa jest równa sumie rezystancji połączonych ze sobą szeregowo, natomiast przy połączeniu równoległym Rz jest tyle razy mniejsza od rezystancji pojedynczego opornika ile (takich samych) oporników połączyliśmy w układ równoległy. Analogicznie jest z impedancjami głośników (bo impedancja to przecież opór). Tym samym wiemy już jak określić impedancję wypadkową połączonych ze sobą bezpośrednio głośników. Co się dzieje z mocą takiego układu ? Oprzyjmy nasze rozważania na prawie Ohma, z którego wynika co następuje: 1. Połączenie szeregowe: Moc wyrażona jest wzorem:


    Moc kilku głośników połączonych ze sobą szeregowo wyniesie zatem:


    Wiedząc, że w przypadku połączenia szeregowego:


    po podstawieniu powyższej zależności nasz wzór na moc kilku głośników połączonych ze sobą szeregowo przyjmie postać:


    Stosunek mocy pojedynczego głośnika i kilku głośników połączonych ze sobą szeregowo wynosi:


    Po uproszczeniu:


    i po przekształceniu:


    Z niniejszego przekształcenia wynika, że przy połączeniu szeregowym moc jest sumą mocy połączonych szeregowo głośników.

    2. Połączenie równoległe Moc wyrażona jest wzorem:


    Moc kilku głośników połączonych ze sobą równolegle wyniesie zatem:


    Wiedząc, że w przypadku połączenia równoległego:


    po podstawieniu powyższej zależności nasz wzór na moc kilku głośników połączonych ze sobą równolegle przyjmie postać:


    Stosunek mocy pojedynczego głośnika i kilku głośników połączonych ze sobą równolegle wynosi:


    Po uproszczeniu:


    i po przekształceniu:


    Jak na dłoni widać, że przy tym połączeniu moc jest także równa sumie mocy połączonych równolegle głośników. Na tym w zasadzie można by zakończyć rozważania, ale... Jak przedstawia się sytuacja w przypadku połączeń „kombinowanych” ? Nie widzę przeciwwskazań w łączeniu głośników w układ mieszany (część szeregowo i część równolegle) szczególnie, że jest to jakiś sposób na uzyskanie zamierzonej impedancji wypadkowej, ale pod warunkiem zachowania równomiernego "rozpływu" mocy. Na podstawie powyższych rozważań bez problemu można policzyć Rz dowolnego układu, a moc będzie zawsze sumą mocy wszystkich głośników łączonych ze sobą bezpośrednio. Które połączenie jest lepsze ? Moim zdaniem jakościowo są one tożsame. Żyjemy w świecie realnym, gdzie nie istnieją twory idealne. Każdy głośnik jest w pewnym stopniu indywidualny. Nie ma dwóch głośników o identycznych parametrach mechanicznych i elektrycznych, co powoduje powstawanie przesunięć fazowych między głośnikami i różny rozkład mocy odkładającej się na głośnikach. Nie ma na to rady. Praktyka jednak pokazuje, że łączenie głośników w sposób równoległy, szeregowy czy kombinowany jest tak samo dobre (lub jeśli ktoś woli: tak samo złe). Jak się ma efektywność połączonych głośników w stosunku do pojedynczego głośnika ? Przy pomiarze 1W/1m efektywność wzrośnie o 3dB wraz z każdym podwojeniem powierzchni membran.

    Quester (2004)