Ogłoszenie

Collapse
No announcement yet.

Co "widzi" wzmacniacz, czyli od przybytku czasem głowa boli? :)

Collapse
X
 
  • Filtr
  • Czas
  • Pokaż
Clear All
new posts

    Co "widzi" wzmacniacz, czyli od przybytku czasem głowa boli? :)

    Pomyślałem, że zjawiska, które sugeruje tytuł tematu to dość ciekawa sprawa, warta dyskusji w szerszym gronie, stąd pomysł na założenie tematu. Właściwie w świecie audio milczy się o owej kwestii. Nie spotkałem się z tematami czy konkretnymi artykułami traktującymi o sprawie, którą chcę w kolejnych zdaniach poruszyć, więc postanowiłem podyskutować i powymieniać myśli z wami. Pod hasłem „co widzi wzmacniacz” rozumiem oczywiście to, co widzi wzmacniacz jako źródło sygnału, czyli charakter obciążenia podłączonych zestawów głośnikowych. A wzmacniacz widzi jedynie przebieg impedancji odbiornika. I tutaj zaczyna się rzecz, o której chcę podyskutować. Powszechnie wiadomo, że szybkie zmiany modułu impedancji, czy duże kąty nachylenia zboczy tej charakterystyki wiążące się również z dużymi kątami fazy elektrycznej, są dla wzmacniacza aspektami bardziej kłopotliwymi, niż ładne, gładkie, małozmienne przebiegi. Więc pod uwagę bierze się wartość impedancji znamionowej, minimalną jej wartość i lokalizację tego minimum na skali częstotliwości, oraz „wygląd” przebiegu modułu impedancji w funkcji częstotliwości. Tak przyjęło się oceniać (abstrahując od efektywności), czy dany zespół jest dla współpracującego wzmacniacza bardziej lub mniej wymagającym odbiornikiem. Ja natomiast chciałbym się podzielić dość interesującym myślę zagadnieniem, którego powyższe kryteria nie uwzględniają, a które ma w moim mniemaniu duże znaczenie. Bo czy rzeczywiście źródło widzi przebieg modułu impedancji?
    Prawdopodobnie wielu z tych, którzy "przerobili" większą ilość projektów, zauważyło ciekawe zjawisko. Najczęściej jest tak, iż podłączenie kolumny z kilkoma sekcjami głośnikowymi, powoduje, że wzmacniacz nieoczekiwanie jest bardziej obciążony, zwyczajnie bardziej się grzeje, niż dla konstrukcji np.dwudrożnych, mimo, że przebieg modułu impedancji wcale na taki stan rzeczy nie wskazuje. Ja sam stanąłem w obliczu takiej sytuacji kilka lat temu zupełnie przypadkiem :). W praktyce mierzymy przebieg modułu impedancji, ale w przypadku podawania na wejście np. przestrajanego sygnału monoharmonicznego, tj. jednej ładnej sinusoidy w danej konkretnej chwili czasowej. No a sygnał muzyczny to już inna bajka…często - o ile nie zawsze - do kolumny płynie przecież sygnał złożony z wielu składowych różniących się znacznie na skali częstotliwości. No i niech tak się zdarzy, (a raczej się zdarza zawsze :) ) że w tej samej chwili w nagraniu muzycznym jakiś gość gra na basie, inny śpiewa, a do tego jeszcze inny tłucze się na talerzach i bóg wie co jeszcze robią inni i na czym :P. Uruchamiane są wtedy wszystkie sekcje w kolumnie, a więc łączone są równolegle i wzmacniacz widzi właśnie taką wypadkową impedancję wszystkich sekcji. A w przypadku kolumn trójdrożnych implikuje to warunki pracy/obciążenia trudniejsze dla wzmacniacza, niż dla konstrukcji dwudrożnych, gdzie łączone są dwie sekcje. Pierwszy raz naszła mnie opisana wyżej refleksja kilka lat temu. Wynikła ona właśnie ze zjawiska "mozolniejszej" pracy wzmacniacza dla ówczesnej mojej konstrukcji trójdrożnej, mimo, że przebieg moduły impedancji był dość podobny do konstrukcji innej-dwudrożnej. Abstrahując od efektywności, było to zauważalne. Oczywiście spłodzenie podobnych przebiegów modułów impedancji dla dwóch zupełnie różnych konstrukcji zdarzyło mi się zupełnie przypadkiem, ale ten właśnie przypadek sprawił, że zacząłem się nad sprawą zastanawiać i doszedłem do opisanych wniosków. Takie odkrycie myślowe, będące dziełem przypadku :). No ale inaczej bym chyba na to nie wpadł :). Pojawia się jednak pewne pytanie. O ile różni się sytuacja podawania złożonego sygnału na kilka oddzielonych filtrami, ale jednak równolegle połączonych głośników o konkretnych wartościach impedancji przy danej częstotliwości, od sytuacji podawania tego samego sygnału na jeden głośnik, który oczywiście siłą rzeczy nie jest z innymi zrównoleglony, ale który również odpowiada pewną konkretną wartością impedancji dla każdej z podanych częstotliwości z osobna, też niejako więc ją „równolegląc”.
    Co o tym myślicie? Macie w związku z tym jakieś własne przemyślenia? Zdarzyło się wam zastanawiać nad tym? Sam myślę o prostym eksperymencie. Podłączenia kolumny do wzmacniacza przez szeregowy rezystor, po czy podania przebiegu o jednej konkretnej częstotliwości w zakresie pracy danej sekcji głośnikowej i zmierzenia mocy wydzielanej na owym rezystorze. W drugim podejściu podania sygnału z trzema różnymi częstotliwościami z zakresu pracy każdej z sekcji i ponowne zmierzenie wydzielanej na rezystorze mocy. Lub też zmierzenie samego napięcia. Tutaj raczej multimetr sobie średnio poradzi, bo częstotliwości będą już dla dokładnego pomiaru zbyt wysokie a i pewnie zmierzyłby coś ala wartość skuteczna, a nie dokładnie to, co nas interesuje. Ale jakiś przyrząd laboratoryjny, lub odpowiednie oprogramowanie komputerowe z analizatorem widma/przebiegów. Macie jakieś pomysły?

    #2
    Z czystym rezystorem do pójdziesz donikąd (czyli żadnej Ameryki nie odkryjesz), bo on nie ma reaktancji. A w takiej sytuacji moc jaka się na nim wydziela, to po prostu całka oznaczona z przebiegu napięcia tudzież prądu, jak komu wygodnie (prawo niejakiego Ohma). <-- Uprzedzam, że zastosowałem tu gigantyczny skrót myślowy, nie wchodząc w szczegóły, jak naprawdę ta całka wygląda.
    Tak więc nie będzie miało znaczenia, ile "sinusów" wepchniesz na rezystor, bo to jest oczywiste, że moc wydzielana na nim będzie za każdym razem inna, a będzie zależała tylko od "pola pod wykresem (U(t))^2".

    Sytuacja zmieni się, gdy poza rezystancją masz reaktancję (tak jak w kolumnach). Ale i to można szybko przyswoić, czytając dowolną książkę o podstawach energetyki
    Last edited by mbar; 26.01.2011, 12:49.

    Skomentuj


      #3
      No właśnie dokładnie o to pole pod wykresem chodzi. Jakoś trzeba zobaczyć, jak będzie się ono zmieniać, bo to dawałoby jakieś światło na zagadnienie. Rezystor jest do ... z czym i ja się zgadzam, ale lepsze i tak coś, niż nic. Najlepiej to odpowiedni analizator i oprogramowanie mieć. Znasz może jakieś? Ja kiedyś (jeszcze w czasie studiów) miałem do czynienia z niejakim bodajże VisSimem i to było dość dobre narzędzie, ale nie wiem, czy potrzebną w tym przypadku analizę dałoby się przeprowadzić...Ale samo zagadnienie ciekawe, prawda? :)
      No i myślę, że książka z elektrotechniki/energetyki to tutaj wiele nie pomoże, bo zagadnienie związane jest też silnie z teorią i analizą sygnałów .

      Skomentuj


        #4
        Problem niemal filozoficzny ale spróbujemy go rozkminić
        Jak nie wiadomo jak ugryźć temat to trzeba go uprościć. Przyjmijmy założenie, że impedancja obu kostrukcji, 2 i 3 droznej jest idealnie liniowa. Różnią się jedynie ilością "uaktywnionych" sygnałem głośników. Eliminujemy w ten sposób wpływ parametru jakim jest zmienność impedancji a skupiamy się wyłącznie na ilości głośników.

        Pytanie będzie następujące, czy wzmacniacz podając sygnał o dwóch częstotliwościach na konstrukcję A dwudrożną z aktywnym jednym głośnikiem pociągnie mniej mocy od podłączenia go do konstukcji 3 drożnej z aktywnymi 2 głośnikami?
        Jeżeli twierdzenie byłoby prawdziwe wynikałoby, że wzmacniacz podaje mniej mocy pomimo identycznego przebiegu impedancji! Tylko jakim sposobem?

        mbar - głośnik to w dużej mierze rezystancja, reaktancji tyle w nim niewiele.

        Skomentuj


          #5
          Ha, widzisz Yoshi, mnie wcięło tego typu pytanie po raz pierwszy właśnie przy okazji przypadkowego eksperymentu, o którym wspominam w pierwszym poście :). No bo kurde jak inaczej to wytłumaczyć? :). Ja innego pomysłu nie mam. Ale też tak jak Ty to sobie tłumaczyłem. Identycznie :). No bo jak to tak być może? No nie może :). No ale efekt na to wskazuje, więc chyba jednak może :). No i teraz od kilku godzin szukam po sieci i nie uwierzycie co znalazłem :). Niemal dokładnie to, o czym rozmawiamy :). Ostatnia kolumna tekstu na ostatniej stronie, luknijcie :). Nie do wiary :).

          http://audio.com.pl/pics/Kursy/Biamp...a_biwiring.pdf

          Yoshi, pamiętasz - i chyba nie musimy robić z tego tajemnicy - że swego czasu pisałem o tej mojej teorii do Ciebie. No a teraz czytam niemal te same słowa w podlinkowanym artykule, który przed chwilą znalazłem :). Niezły numer :).

          Skomentuj


            #6
            Nie na temat...
            Jeszcze tyle usmiechnietych mordek w jednym poscie nie widzialem

            Skomentuj


              #7
              Nie na temat...

              Zamieszczone przez Pogromca mitow Zobacz posta
              Jeszcze tyle usmiechnietych mordek w jednym poscie nie widzialem
              Dobre PM, dobre :). Powinno trafić do tematu "najlepsze hasełka/wypowiedzi na forum" :)


              UWAGI MODERATORA
              przypominam o tagu offtopic

              Skomentuj


                #8
                Myślałem, że ktoś załapie od razu, ale się przeliczyłem :)
                Jednym rezystorem nic nie zrobisz. Aby symulować to, co chcesz, trzeba zwrotnicy i 2 lub 3 rezystorów obciążenia.
                Do tego starczy nawet Spice: cewka, kondensator, podział na np. 5 kHz, puść sinusa 100 Hz i 10 kHz i zsumuj całki :)

                Sent from my Milestone using Tapatalk

                Skomentuj


                  #9
                  No to chyba nie pozostaje nam nic innego jak zrobić eksperyment rozsądzajacy tę sporną kwestię :d

                  Skomentuj


                    #10
                    Poruszyłeś ciekawy temat.
                    Moc przy kilku sinusach na rezystorze możesz łatwo policzyć. Nawet przy złożonej impedancji obciążenia nie jest to jakiś wielki problem. Możesz pobawić się w symulatorze SPICE czy innym i zobaczysz jak to wygląda wykorzystując modele elektryczne kolumn.
                    Problem w tym że w ten sposób kompletnie do niczego nie dojdziesz. Po pierwsze nie wiesz co jest w sygnale audio ! po drugie kolumny to złożony układ elektro-mechaniczny - gromadzący energię zarówno elektryczną jak i mechaniczną może wiele osób zaskoczę ale w pewnych warunkach kolumny mogą pobierać nawet 3 krotny prąd niż by to wynikło z prostej kalkulacji U/Z. Oczywiście można dyskutować czy takie przebiegi w muzyce występują - tego nie wiadomo.
                    W praktyce średnia moc sygnału audio nie jest duża i rozdzielna w całym paśmie 20-20k, najwięcej mocy niosą ze sobą niskie i średnie (do ~3k częstotliwości) najmniej wysokie (w nowoczesnej muzyce nie do końca może tak być). Większym problem jest spora dynamika dobrze nagranych płyt mam kilka na których crest factor jest na poziomie 15-18dB i mój 80 W piecyk mruga LED-ami sygnalizującymi pracę limitera.
                    Co do grzania się wzmacniacza:
                    - największa moc tracona jest w tranzystorach stopnia kocowego nie dla max. mocy jak wiele osób sądzi ale dla 1/3 wtedy wzmacniacz poci się najbardziej (oczywiście mówię tu o klasie AB).
                    - ze względu na przesunięcia fazowe moc tracona na tranzystorach może być znacznie wyższa niż wynika to z prostej kalkulacji I*U. Napięcie na głośniku może być niskie a prąd mimo wszystko duży wtedy na tranzystorach mocy jest zarówno duże napięcie jak i duży prąd. Przyjmuje się typowo +-45 stopni a jako najgorszy przypadek +-60 . W takich warunkach tranzystory najbardziej "cierpią" z tytułu Ft i beta drop (zwalniają i zmniejsza im się wzmocnienie prądowe).

                    ---------- Post dodany o 16:36 ---------- Poprzedni post o 15:56 ----------

                    "Heavy Load: How Loudspeakers Torture Amplifiers"
                    http://www.stereophile.com/reference/707heavy

                    Skomentuj


                      #11
                      raven1985 wydawało mi się, że najbardziej wzmacniacz AB grzeje się przy 2/3 mocy.

                      Co do organoleptycznych wniosków to chyba trudno też porównywać dwie kolumny o różnych przebiegach impedancji a tak zawsze będzie w przypadku konstrukcji 2 a 3 drożnej. Chociaż na bazie długotrwałych obserwacji może faktycznie dałoby się zauważyć prawidłowość, że 3 drożna mocniej obciąża wzmacniacz.

                      Teoria o "uruchomieniu" 2 czy 3 głośników jednocześnie mnie nie do końca przekonuje bo nie widzę różnicy w rozbiciu sygnału na 3 składowe i podanie go na 3 obciążenia a nie rozbijaniu sygnału i podaniu go na jedno obciążenie. Z tego by wynikało, pomijając sprawność, że przy kolumnie 1 drożnej wzmacniacz ma niezłe luzy a przy 4 czy 5 drożnej przeżywa istne katusze

                      Skomentuj


                        #12
                        Czyli w sumie wszystko zależy od sygnału.
                        Całe szczęście, że w aktywnych zestawach nie trzeba sobie d... zawracać takimi pierdołami :)

                        Sent from my Milestone using Tapatalk

                        Skomentuj


                          #13
                          ..hmmm a moze tak da sie ten temat ugryźć... 3 głośniki trzy generatory prądu wstecznego, 2 głośniki dwa generatory ... nie zastanawiałem się nad tym głęboko, przy gorączce 39...

                          Skomentuj


                            #14
                            Zamieszczone przez Racjonalny Zobacz posta
                            Uruchamiane są wtedy wszystkie sekcje w kolumnie, a więc łączone są równolegle i wzmacniacz widzi właśnie taką wypadkową impedancję wszystkich sekcji.
                            To niestety nie jest prawda a kluczem do zrozumienia ''wiekszego'' grzania wzmacniacza jest przesuniecie fazowe o ktorym wspomnial Raven. Nagle zmiany impedancji oznaczaja zmiany charakteru impedancji (pojemnosciowy/indukcyjny) czyli zmiany fazy o czym nic nie wspominasz opisujac tylko wartosc impedancji. Z samej wartosci impedancji i mierzenia temp wzmacniacza nie da sie nic stwierdzic.

                            Co prawda na wykresie SOA tranzystora mocy wzmacniacza przy duzym obciazeniu indukcyjnym czy pojemnosciowym (dopuszczalna dla kolumn faza to max +-60stopni) tranzystor wydziela wieksza moc ale tylko w piku, srednia jest zdaje sie taka sama wiec watpie zeby dalo sie wychwycic roznice w temperaturze wzmacniacza. Moze to wynikac z calkiem innego zjawiska, jest zbyt duzo zmiennych zeby dokladnie wskazac przyczyne.

                            Malo kto projektujac zwrotnice patrzy na impedancje a juz wogule pomijana jest kwestia fazy elektrycznej. Potem powstaja projekty gdzie minimum impedancji spada ponizej znamionowej impedancji glosnikow i sa problemy z wylaczajacymi sie wzmacniaczami.

                            Skomentuj


                              #15
                              Zamieszczone przez Yoshi_80 Zobacz posta
                              raven1985 wydawało mi się, że najbardziej wzmacniacz AB grzeje się przy 2/3 mocy.
                              Nie chce mi się liczyć i rysować. :) str. 278 Fig.14.1
                              http://books.google.pl/books?id=_R1g...page&q&f=false
                              Zamieszczone przez Yoshi_80 Zobacz posta
                              Co do organoleptycznych wniosków to chyba trudno też porównywać dwie kolumny o różnych przebiegach impedancji a tak zawsze będzie w przypadku konstrukcji 2 a 3 drożnej. Chociaż na bazie długotrwałych obserwacji może faktycznie dałoby się zauważyć prawidłowość, że 3 drożna mocniej obciąża wzmacniacz.
                              Przeważnie kolumny N drożne mają bardziej złożoną impedancję niż N-1 drożne :)
                              Zamieszczone przez Yoshi_80 Zobacz posta
                              Teoria o "uruchomieniu" 2 czy 3 głośników jednocześnie mnie nie do końca przekonuje bo nie widzę różnicy w rozbiciu sygnału na 3 składowe i podanie go na 3 obciążenia a nie rozbijaniu sygnału i podaniu go na jedno obciążenie. Z tego by wynikało, pomijając sprawność, że przy kolumnie 1 drożnej wzmacniacz ma niezłe luzy a przy 4 czy 5 drożnej przeżywa istne katusze
                              Po co to rozdzielać jak zmierzymy napięcie na wy. wzmacniacza i prąd jaki płynie z/do niego to będziemy wiedzieli jaką impedancję w danej chwili "widzi" z = u/i.

                              Skomentuj


                                #16
                                Zamieszczone przez raven1985 Zobacz posta
                                Po co to rozdzielać jak zmierzymy napięcie na wy. wzmacniacza i prąd jaki płynie z/do niego to będziemy wiedzieli jaką impedancję w danej chwili "widzi" z = u/i.
                                O rozdzielaniu miałem na myśli przypadek wielodrożności gdy robią to filtry zwrotnicy.

                                Co do wzmacniacza to później sprawdzę, kiedyś to liczyliśmy na elektronice i byłem świecie przekonany, że wtedy wyszło 2/3 wysterowania :) .

                                Skomentuj


                                  #17
                                  Zamieszczone przez Yoshi_80 Zobacz posta
                                  raven1985 wydawało mi się, że najbardziej wzmacniacz AB grzeje się przy 2/3 mocy.
                                  Przy 2/3 napiecia/wysterowania itp a to daje ok. polowe mocy. Oczywiscie teoretycznie, bo praktycznie trzeba jeszcze uwzglednic spadek napiecia zasilania. I mowa o sinusie.

                                  W praktyce na muzyce daje sie zauwazyc ze bardzo silne wysterowanie wzmacniacza dopuszczajace silne przestery powoduje zmniejszenie mocy wytracanej przez wzmacniacz. Nie nalezy jednak traktowac tego jako normalnej pracy i praktycznie grzanie wzmacniacza jest tym wieksze im glosniej sluchamy.

                                  Dla muzyki stosunek mocy sredniej do maksymalnej wynosi ok 1:3 a wiec wzmacniacz o mocy 100W wysterowany tak ze piki muzyki dochodza do 100W, generuja srednia moc o wartosci 30-40w (zaleznie od muzyki).
                                  Last edited by irek; 26.01.2011, 17:12.

                                  Skomentuj


                                    #18
                                    Nie na temat...
                                    Pcmax jak pamiętam to Uz^2/ 2*pi*Rg, Zakładając Uc = 50V i Rg = 8 Wychodzi niecałe 50W A wzmacniacz przy tym zasilaniu będzie miał 150W czyli 1/3 mocy :)

                                    Skomentuj


                                      #19
                                      Fajnie, że temat się rozwija i wypowiadają się osoby, na których opinii mi zależy :).

                                      Zamieszczone przez raven1985 Zobacz posta
                                      Po pierwsze nie wiesz co jest w sygnale audio (…). ze względu na przesunięcia fazowe moc tracona na tranzystorach może być znacznie wyższa niż wynika to z prostej kalkulacji I*U
                                      Otóż to.

                                      Zamieszczone przez Yoshi_80 Zobacz posta
                                      Chociaż na bazie długotrwałych obserwacji może faktycznie dałoby się zauważyć prawidłowość, że 3 drożna mocniej obciąża wzmacniacz.
                                      No od tego się u mnie zaczęło :).

                                      Zamieszczone przez irek Zobacz posta
                                      kluczem do zrozumienia ''wiekszego'' grzania wzmacniacza jest przesuniecie fazowe o ktorym wspomnial Raven. Nagle zmiany impedancji oznaczaja zmiany charakteru impedancji (pojemnosciowy/indukcyjny) czyli zmiany fazy o czym nic nie wspominasz opisujac tylko wartosc impedancji.
                                      No jak to, o tym piszę w pierwszym poście:
                                      Zamieszczone przez Racjonalny Zobacz posta
                                      Powszechnie wiadomo, że szybkie zmiany modułu impedancji, czy duże kąty nachylenia zboczy tej charakterystyki wiążące się również z dużymi kątami fazy elektrycznej, są dla wzmacniacza aspektami bardziej kłopotliwymi, niż ładne, gładkie, małozmienne przebiegi.
                                      :).

                                      Ktoś proponował metodę testowania. To jak, testujemy? :).

                                      Skomentuj


                                        #20
                                        Zamieszczone przez Racjonalny Zobacz posta
                                        Ktoś proponował metodę testowania. To jak, testujemy? .
                                        Tylko co chcesz zmierzyć ?
                                        Podałem linka gdzie wykonano pomiary mocy strat średniej i chwilowej na rzeczywistym materiale muzycznym i nie byle jakich głośnikach. W warunkach domowych zmierzysz jeszcze mniej i będzie to jeszcze mniej wiarygodne.
                                        A nawet jak zmierzysz to co ? Kolumn głośnikowych na świecie jest mnóstwo pewnie w 100 tysięcy a może mln ? Muzyki ? Setki mln albo więcej, wzmacniaczy też nie mało. Taki co ma 5kW zasilacz 30 par tranzystorów poradzi sobie nawet z metalowym prętem, taki co ma 1 parkę i transformator wielkości paczki masła wiadomo że wyzionie ducha na pierwszych lepszych mini-monitorkach :)
                                        Problem jest znany i zwrócono na niego uwagę już w latach 70 i muszą zawracać sobie nim głowę tylko ludzie projektujący wzmacniacze bo tym od kolumn to przeważnie wisi z czego będą ich wynalazki zasilane
                                        Najlepiej zainwestować w wysoko skuteczne głośniki wtedy nawet 10W lampka wystarczy :)

                                        Skomentuj

                                        Czaruję...
                                        X