Последовательное и параллельное соединение динамиков. Схема, описание

Обычно базовая конфигурация акустической системы без всяких причуд способна удовлетворить все потребности рядового пользователя. Ведь система подбирается, как правило, сразу под конкретные нужды – например, так, чтобы мощности хватало для прослушивания музыки в конкретном помещении. Однако в некоторых случаях может случиться так, что характеристик имеющейся акустики стало не хватать для данных условий эксплуатации. Тогда пользователь начинает искать способы модернизировать систему с минимальными затратами.

Конечно, лучшим вариантом становится прогрессивное улучшение – например, замена старой стереопары на современную многоканальную систему. Если же финансовые возможности не позволяют купить новый дорогой набор акустических устройств, становится интересно, как увеличить количество колонок в имеющейся системе. И тут может возникнуть вопрос: «Можно ли подключить еще одну пару колонок к уже использующейся?» Ответ: нет, напрямую колонки друг к другу не подключаются. Но с некоторыми оговорками. В каких же ситуациях подключение колонок к колонкам может стать возможным?

Способы сборки акустической системы

Строго говоря, колонки в любом случае подключаются друг к другу – иначе не обеспечивалась бы цельность системы, необходимая для создания равномерности и единства звукового окружения.

Тонкости подключения зависят от типа акустической системы. Она бывает:

• стерео – имеет две фронтальные колонки, принимающие общий сигнал с двух передних каналов;
• многоканальная – принимающая раздельный сигнал, по одному на каждую колонку.

В первом случае соединение колонок друг с другом либо не требуется, если разные динамики находятся в общем корпусе – например, в случае магнитофона или радиоприемника, хотя такое встречается и в обычных стереопарах для компьютера, либо колонки соединяются простым подключением второстепенного устройства к главному посредством обычного кабеля со штекером 3,5 мм. Помните: главная колонка – это та, на которой расположены основные выходы, органы управления и световая индикация. От второй же отходит только один провод – тот самый, которым она подключается к главной.

Многоканальная же система может предполагать как прямое, так и косвенное соединение колонок. Во втором случае колонки объединяются только посредством ресивера или самой звуковой карты источника звука – устройства, которое разделяет общий сигнал на отдельные каналы. Такая схема используется, как правило, в случае применения колонок активного типа. Если же колонки пассивные, и должен быть использован внешний усилитель звука, схема усложняется. Обычно в таком случае используются специальные акустические кабели с клеммами, которые, в отличие от штекеров, подсоединяются не к разъемам, а к двум отдельным клеммам.

Как и на аккумуляторе, клеммы имеют разные полюса – плюс и минус, которые нельзя путать, чтобы не сломать электрические устройства при первом же включении в сеть. Это любой человек должен помнить еще с уроков физики. Оттуда же нужно помнить, что электронные приборы могут подключаться двумя способами: последовательным или параллельным. Соединяя таким образом колонки друг с другом, важно помнить о необходимости соответствия электротехнических параметров – в основном, показателя сопротивления всех приборов. Колонки должны иметь одинаковое сопротивление, а их сумма не должна превышать сопротивление усилителя звука.

Последовательное соединение колонок

Как известно, при последовательном подключении электрических устройств их сопротивления суммируются. Такое свойство может использоваться для снижения выходных характеристик – например, при подключении вспомогательных колонок (задних или боковых), которым не нужна высокая мощность. Что же касается максимального количества подключаемых последовательно колонок, то этот параметр должен рассчитываться исходя из их собственного сопротивления. При суммировании показатель не должен превысить максимально допустимое сопротивление усилителя – чаще всего это 16 Ом, большее число встретить практически нельзя.

Как и следует из названия способа, устройства должны подключаться друг за другом, образуя замкнутую цепь. Провод от плюсовой клеммы усилителя идет к плюсу первой колонки, провод от минуса первой колонки – ко плюсу второй, а минус второй соединяется с минусом усилителя. Все предельно просто.

Если соединяется больше двух колонок, схема точно такая же, только имеет больше шагов. Главное – прийти от плюса усилителя к его же минусу, совмещая только разнозначные полюса, за исключением начала и конца цепи.

В некоторых случаях последовательное соединение – единственно возможный вариант. Есть у вас, к примеру, два пассивных сабвуфера с сопротивлением по 4 Ом и усилитель с двумя каналами по 100 Вт. Такой усилитель, как правило, не может функционировать, если подаваемый на него сигнал имеет сопротивление меньше 2 Ом – именно таков он будет, если подключить колонки параллельно. Однако при последовательном подключении сопротивления обоих сабвуферов сложатся, и в результате на каждый канал усилителя звука будет подан сигнал с сопротивлением 8 Ом. Это практически идеальный показатель – до предела в 16 Ом еще далеко, а выхода устройства из строя из-за недостатка сопротивления можно и вовсе не опасаться.

Стоит учитывать, что при подключении нескольких колонок к одному каналу усилителя, максимальная мощность оного делится на все устройства поровну с учетом сопротивления. Так, усилитель мощностью 100 Вт и минимальным сопротивлением, равным 2 Ом, отдаст каждой из двух колонок по 100:2:2=25 Вт.

При параллельном же подключении колонок все манипуляции с физическими параметрами происходят в зеркальном порядке: сопротивление падает, а мощность возрастает. Но колонки в таком случае не соединяются непосредственно друг с другом, поэтому этот момент будет рассмотрен в другой статье.

Зная тонкости всех способов подключения колонок друг к другу и другим участникам акустической системы, легко с точностью рассчитать все реальные параметры используемых устройств.

В профессиональной работе со звуком очень важно понимать основные принципы коммутации разных видов оборудования, это позволяет легче и быстрее добиваться качественного звука и продлить жизнь аппаратуры.

Рассматривая в этом свете можно выделить три вида: , и акустические системы. Для каждого вида есть свои особенности, которые мы рассмотрим в этой статье.

Итак, считаем, что вы и купили ее. После распаковки оборудования первым делом возникает вопрос подключения.

Активная акустика. Главное отличие активной акустики от пассивной - наличие встроенного в ее корпус усилителя. Это значит, что подводимая мощность звукового сигнала к активной акустической системе (далее АС) значительно меньше, чем к пассивной. Поэтому в этой акустике применяются свои кабеля и разъемы, рассчитанные на меньший ток и напряжение.

Уровни. Хотя уровни линейного сигнала стандартизированы, несоответствия между устройствами все равно могут возникнуть. Потому что на самом деле в звуковой технике применяется не один стандарт, а несколько. Наиболее популярные линейные уровни для звуковой аппаратуры - это +4 дБ (1,23 В), -10 дБ (0,25 В) и -10 дБв (0,32 В). В результате несоответствия уровней выходного устройства (например, ) и входного устройства (например, ) сигнал может искажаться или получать большой уровень шума. В связи с этим на устройствах мы можем часто увидеть переключатели номинального уровня выхода и входа. Если такого переключателя нет и нет регулятора выходного уровня, то придется применить дополнительное устройство согласования.

Баланс и небаланс. Для качественной передачи сигнала кабель, подходящий к активной АС должен быть экранирован. Также важно понимать, что соединение может быть балансным и небалансным. Небалансным соединением (несимметричным) называется соединение с помощью одножильного экранированного провода. Балансное соединение (симметричное) - это соединение с помощью двух экранированных проводов. Один из проводов передает неизмененный сигнал (+), а второй передает сигнал в противофазе (-). Такая передача сигнала позволяет использовать устройства, которые на основе вычитания сигналов помогают хорошо бороться с помехами и наводками. На практике небалансное соединение чаще применяется в роли проводов-перемычек между оборудованием, то есть тогда, когда источник и приемник находятся рядом. Балансное соединение рекомендуется использовать на расстоянии более 20 метров и позволяет качественно передавать сигнал на 200 метров. Способы передачи сигнала в подключаемых устройствах должны быть согласованы, балансный вход должен соединяться с балансным выходом. В противном случае применяются переходники или устройства согласования способа передачи сигнала.

Hi - z . Вход Hi-Z- это вход, который обладает большим импедансом и обеспечивает согласованное по сопротивлению соединение акустической системы и звукоснимателей гитары. То есть, это небалансный вход для акустической гитары, соло и бас гитары. Он еще называется инструментальным входом.

Использование дополнительных коммутационных переходников должно выполняться с осторожностью. Нужно учитывать все вышеупомянутые характеристики, они должны совпадать: у входа и выхода должен совпадать номинальный уровень сигнала (+4 дБ, -10 дБ и др.), способ передачи (баланс/небаланс) и импеданс (входное и выходное сопротивление).

Разъемы. В набор популярных разъемов для активных АС входят разъемы XLR, RCA и TRS.

Самый популярный в акустических системах разъем - XLR.

Известен своей высокой надежностью. Пришедший в звук из авиации, разъем XLR, или как его еще называют «Кэнон», удачно прижился в большинстве устройств профессионального звукового оборудования. Наиболее привычен для нас трехконтактный вид разъема, хотя бывают они четырех, пяти, а иногда и более-контактные. Практически всегда контакты на разъеме подписаны: 1 - корпус и/или земля, 2 - сигнал плюс (+), 3 - сигнал минус (-). Может быть распаян как под небалансное соединение (используются контакты 1 и 2), так и под балансное (контакты 1, 2, 3). В разъеме используется механизм-защелка, который фиксирует положение.

Разъемы TRS и TS. Разъем “Джек” бывает трехконтактный TRS и двухконтактный TS.

Расшифровуется аббревиатура как обозначения контактов: 1 - Sleeve (гильза) земля и/или корпус, 2 - Tip (наконечник) сигнал плюс (+), 3 - Ring (кольцо) сигнал минус (-). Понятно, что штекер TS может выполнять передачу только небалансного сигнала. TRS может быть распаян и под баланс и под небаланс. По размерам разъем может быть четвертьдюймовым (TRS1/4”) и 1/8-дюймовым (TRS1/8”, 3.5 мм), еще его называют миниджек.

Разъем, который часто применяется и в профессиональной и в бытовой аппаратуре - разъем RCA.

В народе его называют «тюльпан». Является не самым корректным соединением устройств с инженерной точки зрения. Все потому, что в момент подключения первым контактом соединяется сигнал, а не земляной контакт как должно быть. Однако благодаря своей форме и дешевизне он прочно занимает свою позицию среди популярных коннекторов. Передает несимметричный сигнал с линейным уровнем.

Практически в каждой современной профессиональной активной АС в корпусе предусмотрен сквозной выход на XLR разъеме.

Этот выход может по-разному называться - Link Output, Mix Out, Thru Out, Line Out, но суть одна - отдать входной на АС сигнал для дальнейшей маршрутизации. В зависимости от модели АС выходной сигнал может быть абсолютно идентичен входному или претерпевать некоторые изменения. Например, на выход может отдаваться уже лимитированный сигнал или сигнал после обрезного ВЧ фильтра. Если в акустическую систему встроен микшер на несколько каналов, то на выход может отдаваться сигнал только с определенного входа или суммарный сигнал от всех входов. Такие вопросы можно уточнить, просмотрев инструкцию к АС. Данная концепция подключений позволяет создавать длинные линии из акустических систем, не подводя к каждой АС кабель от микшера.

Также сквозной выход используется при подключении и сателлитов. Важно «посадить» все акустические системы, используемые в роли портальной системы, на один стереовыход микшера - Main Mix, чтобы управлять звуком в зрительном зале одним фейдером. АС выполняющие функции мониторов подключаются на отдельные выхода микшера. Обычно в такой ситуации звук от микшера из выхода Main Mix подводится к одному/двум сабвуферам, а дальше от него/них с помощью сквозного выхода сигнал подается на сателлиты.

Получается, что если с двумя сателлитами можно подключить один сабвуфер, а звук подводится вначале к нему, то сабвуфер должен содержать два независимых канала, чтобы отдать стерео на сателлиты. Ниже на рисунке мы можем увидеть схему типичной панели сабвуфера с разъемами.

Здесь соединения выполнены на балансных XLR разъемах. Два канала имеют названия A и B. Выходы (Output): FullRange - полный диапазон сигнала, HighPass - сигнал после ВЧ фильтра. С выхода HighPassсигнал от сабвуфера отдается на сателлиты, с Full Range - на другой сабвуфер (в случае, если у вас используется четыре сабвуфера и два сателлита).

Пассивная акустика. Подключение пассивных акустических систем стоит начинать с проверки соответствия мощностей подключаемого усилителя и АС. Это самый важный вопрос. При неправильном подборе появляются искажения (перегрузки) выходного сигнала усилителя, что может привести к выводу из строя акустики. Выходная мощность усилителя должна быть равной мощности акустики или процентов на 5 - 10 больше. Лучше всего использовать усилитель на 90% мощности (что соответствует максимальной мощности АС), чем усилитель меньшей мощности на 100%, который не дотягивает до максимальных значений мощности АС. При недостаточной мощности усилителя акустика не «раскроется» полностью. Нужно следить за тем, чтобы при подборе мощностей сравнивались показатели мощности одних и тех же стандартов.

Мощность. Производители используют такие стандарты мощности как номинальная, пиковая, синусоидальная, DIN, RMS, AES, PMPO, Program power. И это еще не все существующие стандарты мощности. Некоторые мощности близки по показателям, но все же, не стоит забывать, что это разные мощности! Такое множество мощностей можно оправдать разными подходами стандартизации в разных странах. Для России родными являются стандарты номинальной и синусоидальной мощности, DIN относится к немецкому институту стандартизации, RMS, AES, PMPO- западные стандарты. Наиболее объективными считаются показатели номинальной (Nominal) и среднеквадратичной мощности (RMS), самым «несерьезным» считается стандарт PMPO, так как по нему сложно действительно объективно оценить мощность акустических систем. Существуют формулы, которые позволяют хотя бы грубо перевести одну мощность в эквивалент другой.

Наиболее простой для покупателя вариант в подборе АС и усилителя - это выбрать устройства одной фирмы, так как обычно крупные компании производят конкретные серии усилителей в связке с конкретными АС, многократно проверяя надежность таких комплектов и оптимизируя их работу. Подсказкой могут послужить брошюры выпускаемые производителями, в которых описаны оптимальные варианты сочетания серий усилителей с АС.

Сопротивление. Необходимо не забывать о соответствии сопротивлений устройств. Так для усилителя в технических характеристиках обычно указываются несколько мощностей для рабочих сопротивлений (например, 2000 Вт для 8 Ом / 4000 Вт для 4 Ом / 6000 Вт для 2 Ом). Наиболее популярные сопротивления АС - 8 и 4 Ом, а с сопротивлениями 2 Ом не каждый усилитель сможет работать. Эти особенности перекликаются с известными понятиями последовательного и параллельного соединения АС. Часто бывают ситуации, когда на стереоусилитель нужно нагрузить четыре колонки. Если, к примеру, подключить четыре 4-омных колонки к двухканальному усилителю последовательно, то их суммарное сопротивление составит 16 Ом. Мы не опускаемся до опасных значений сопротивления, но теряем в мощности при таком соединении. При параллельном соединении вырастает выходная мощность, однако, в нашем случае сопротивление падает до 2 Ом. Это означает, что усилитель будет заметно больше греться из-за большего тока. И вообще, до использования такого подключения следует удостовериться в паспорте усилителя, что он работает с 2-омной нагрузкой, а то быть беде. Считается, что на 2-омной нагрузке снижается способность усилителя контролировать движение диффузора динамика, что может проявиться в размытом звуке баса.

Сечение провода. Все, наверное, понимают, что хотя сопротивление кабеля низкое, но оно есть, а значит, вызывает все-таки падение напряжения. То есть, уровень сигнала падает, особенно на высоких частотах. Фишка в том, что сопротивление зависит не только от материала и длины провода, а и от площади его поперечного сечения. Чем больше сечение - тем меньше сопротивление. В технических характеристиках к кабелю должно указываться погонное сопротивление. Это значит, что вооружившись калькулятором, вы можете подсчитать, отталкиваясь от нужной вам длины, какое сопротивление будет у проводов.

Фаза . При подключениях пассивных АС очень важно соблюдать совпадение фаз динамиков. Это значит, что диффузоры всех динамиков в любой момент времени должны смещаться в одном направлении. Обычно для удобного подключения на динамиках и проводах отходящих от них производитель обозначает контакты пометками (+) и (-). При неправильной фазировке, диффузоры динамиков будут двигаться в противоположном направлении и тем самым гасить в ноль все повторяющиеся в их сигналах амплитуды. Так как в стереосигнале практически всегда басовая составляющая одинакова (имеется в виду полоса примерно в пределах 30 - 130 Гц), то эта часть сигнала в «антифазовом» режиме будет исчезать. На практике можно увидеть картину, когда стоящие две колонки по отдельности отдают нормальный звук. При одновременном включении НЧ составляющая пропадает. Это значит, что у одной из колонок подключены неправильно контакты плюс и минус.

Разъемы. Наиболее популярными для профессиональных усилителей являются разъемы Speakon, XLR, TS, Euroblock, а также винтовые зажимы.

XLR, TRS/TS, Euroblock - используются для подключения входного в усилитель сигнала.

Speakon, TS, винтовые зажимы - для подключения акустических систем к усилителю.

Разъем TS. Подключаются контакты так: к контакту Tip (наконечник) подключается сигнальный контакт (+), к контакту Sleeve (гильза) подключается (-).

Разъемы Speakon бывают трех видов: 8-контактные, 4-контактные и 2-контактные. Самые популярные 4-контактные - они используются для подключения двухполосных АС. Для подключения трехполосных применяются 8-контактные. Благодаря своей конструкции очень надежный разъем. После соединения с гнездом штекер нужно провернуть по направлению часовой стрелки для фиксации контактов.

Винтовые зажимы позволяют фиксировать провода со специальными металлическими зажимами и просто зачищенные оголенные кончики проводов.

Маршрутизация. В большинстве современных стереоусилителей доступны режимы маршрутизации Stereo, Parallel, Bridge . Обычно два канала подписываются обозначениями «A» и «B». Режим Stereo обеспечивает работу двух независимых каналов, режим Parallel обеспечивает параллельную подачу сигнала с входа A на выход A и B, при этом вход B - не активен, но для каждого выхода есть свой регулятор громкости, а режим Bridge (мостовой режим) поможет предоставить максимальную мощность на одну колонку, при этом активен регулятор A.

Схема подключения (режим Stereo):

Схема подключения (режим Parallel):

Схема подключения (режим Bridge):

В приведенных выше схемах подключение АС в мостовом режиме выполнено на разъеме винтовые зажимы. Однако это не единственный разъем, на котором можно реализовать мостовой режим. Рассмотрим детальнеетакое подключение на разъеме Speakon. Контакты разъема:

Для подключения мостового режима провода подводятся к контактам выхода канала A (контакты 1+ и 2+):

Подключение колонок к усилителю на разъемах Speakon для параллельного и стереорежима выполняются одинаково, разница только в самой маршрутизации внутри усилителя.

Стереорежим:

Параллельный режим:

Из схем видно, что подключение стерео можно выполнить как на двух разъемах Speakon, так и на одном. При двойном подключении на каждом разъеме используются контакты 1+ и 1-, при подключении на одном разъеме двух колонок в одном штекере используются все четыре контакта 1+, 1-, 2+, 2-. Изменение режимов в усилителе может быть реализовано в виде физического переключателя или в меню управления DSP-процессора.

Разделение на полосы. Следующий вопрос неразрывно связан с предыдущим. Так как профессиональный усилитель одинаково успешно может работать как с широкодиапазонными АС, так и с сабвуферами, очень удобно, когда усилитель оборудован встроенным кроссовером. Это позволяет избавиться от необходимости в дополнительном аппаратном устройстве и дополнительной коммутации. Так как при использовании сателлитов с сабвуферами рекомендуется срезать НЧ составляющую, усилитель со встроенным кроссовером должен реализовывать три функции - НЧ фильтр, ВЧ фильтр, полный диапазон.

Рассмотрим варианты подключения АС к одному двухканальному усилителю с кроссовером. Начнем с простого.

Обычный режим стерео с двумя широкополосными колонками:

Моно режим с одним сабвуфером и одним сателлитом:

Такой режим предпочтительнее использовать тогда, когда, сигнал стерео не требуется, а к басовой характеристике предъявляются повышенные требования.

Биампинг и бивайринг (Bi-Amping и Bi-Wiring). Чтобы рассмотреть следующее подключение нужно понять, что такое биампинг. Биампинг - это схема подключения, при которой каждому динамику двухполосной акустической системы требуется отдельный канал усилителя. То есть, в такой АС просто отсутствует встроенный кроссовер и каждый из двух подводимых к колонке каналов должен быть соответственно настроен на НЧ или СЧ/ВЧ полосу. Бивайринг - это схема подключения, при которой от одного канала усилителя подводятся отдельно провода к НЧ динамику и СЧ/ВЧ динамику. Так как подсоединяются они все равно к одному каналу усилителя, то получается, что он должен быть широкополосный, а значит в акустической системе должны быть установлены НЧ и ВЧ фильтр для каждого динамика. То есть, тот же кроссовер, только на какой-то раздельной конструкции с фильтрами. Выгода от такого способа подключения сомнительна, в отличие от биампинга. Биампинг может быть полезен в случаях, когда по каким-либо причинам в АС невозможно разместить кроссовер.

Подключение двухполосной АС по схеме биампинг:

Все принципы согласования усилителя и динамиков актуальны и для многоканальных усилителей. Разница, лишь в количестве каналов и акустических систем, также усложняется маршрутизация таких усилителей. Любой многоканальный усилитель теоретически может быть заменен набором двух и одноканальных усилителей.

Кроме рассмотренных нами подключений активной и пассивной акустических систем, еще можно затронуть отдельное направление - подключение трансляционных акустических систем.

Трансляционная акустика. Это оборудование принципиально отличается от пассивной и тем более от активной акустики. Особенность трансляционных систем в том, что благодаря использованию понижающих и повышающих трансформаторов в конструкциях усилителей и АС, достигается качественная передача звука на большие расстояния. Поэтому эта система озвучивания востребована на предприятиях, в офисах, супермаркетах и т. п. Естественно, что, не имея большого опыта, самому очень сложно спроектировать и настроить систему трансляции, лучше доверить это дело профессионалам.

Рассмотрим основные принципы подключения трансляционных акустических систем:

• существуют линии трансляции с уровнем напряжения сигнала 240 В, 100 В, 70 В, 30 В и другие. Выводы АС должны соответствовать напряжению линии, то есть иметь соответствующее входное напряжение;
• при подключении акустических систем к усилителю следует помнить о том, что их общая мощность не должна превышать мощность усилителя;
• при доступных режимах на усилителях 100 В и 70 В, акустические системы можно переключить с линии 100 В на линию 70 В. При этом мощность этих АС упадет в два раза, в то же время их количество можно увеличить в два раза.
• некоторые динамики имеют выводы не только на высокоомную нагрузку, но и на низкоомную. Обычно на корпусе подписано назначение контактов, важно при подключении не перепутать их.
• выбор выводов трансформатора АС - чем меньше сопротивление АС вы выберите, тем большую мощность он выдаст.

Фазировка

Уже указывалось, что если совместно работают несколько головок громкоговорителей, то они обязательно должны быть сфазированы, т.е. так соединены между собой, чтобы излучать звук в одинаковой фазе. Это относится и к ГГ работающих в разных полосах частот, особенно при низкой частоте раздела, так как на частоте раздела одновременно работают головки обеих смежных полос. Фазировка осуществляется визуально или «на ощупь» пальцем с помощью батареи напряжением 1,5-4,5 В, которую несколько раз прикладывают к выводам звуковой катушки ГГ. Переключая полярность батареи, добиваются того, чтобы все диффузоры при включении (или отключении) батареи двигались в одну сторону. Затем, отметив полярность включения выводов звуковых катушек, соответственно присоединяют их: одноименными полюсами при параллельном соединении и разноименными - при последовательном.

Более удобно, особенно при малых высокочастотных головках, осуществлять фазировку с помощью миллиамперметра постоянного тока (шкала 5-10 ма). Подключив его к звуковой катушке, слегка и плавно нажимают пальцами на диффузор и замечают, в какую сторону отклонится стрелка миллиамперметра. Переключая концы звуковой катушки, добиваются отклонения стрелки в одну сторону и отмечают полярность на контактах ГГ в соответствии с полярностью миллиамперметра. Указанная Фазировка должна сохраняться и между группами ГГ, работающих в разных полосах и соединенными через разделительные емкости или фильтры.

Правильность фазировки можно проверять и на слух, пробуя переключать концы звуковой катушки одной из ГГ во время прослушивания какой-либо передачи. При неправильном включении громкость на низших частотах заметно уменьшается. Такой способ пригоден только при сдваивании громкоговорителей. При большем их количестве фазировка на слух становится трудной и их нужно разбить на пары. Проверять на слух фазировку следует так, чтобы переключение концов осуществлялось очень быстро. Это дает возможность сравнивать звучание практически без звуковой памяти. При изменении фазировки ГГ, работающих в разных полосах при высокой частоте раздела, часто не наблюдается различия в характере звучания, а иногда даже лучшее звучание бывает при противофазном включении. Поэтому следует оставить такое включение, которое большинству слушателей при многократном прослушивании покажется наилучшим.

Согласно действующих отечественных стандартов ГГ должны иметь обозначение полярности; это значительно упрощает дальнейшие работы по их правильному соединению.

Сложение звуковых уровней двух громкоговорителей

Иногда с целью повышения уровня звучания в помещении к уже имеющемуся громкоговорителю добавляют ещё один. Особенности изменения общего звукового уровня в помещении при таком добавлении следующие: если добавляется второй громкоговоритель с одинаковой интенсивностью звука, то увеличение общего звукового уровня в помещении будет равно 3 дб, т.е. не имеет смысла добавлять второй громкоговоритель с интенсивностью звука меньше первого на 3 дб.

Гораздо чаще применяют дополнительный однотипный громкоговоритель, помещаемый рядом с основным в общем оформлении с целью улучшения частотной характеристики звукового давления и повышения отдачи на низших частотах. Включение двух громкоговорителей выравнивает общую частотную характеристику системы. Происходит это потому, что в разных экземплярах громкоговорителей, даже одного и того же типа, частотные характеристики неодинаковы. Подъемы (пики) и провалы чувствительности оказываются несколько сдвинутыми по частоте и потому частично взаимно компенсируются. Повышение отдачи происходит потому, что благодаря взаимному влиянию рядом расположенных и синфазно работающих громкоговорителей увеличивается сопротивление излучения каждого громкоговорителя в области низших и части средних частот. На самых низких частотах благодаря этому эффекту отдача двух громкоговорителей почти удваивается: две головки (с вдвое возросшим сопротивлением излучения каждая) в 4 раза увеличивают звуковое давление, в то время как потребляемая от усилителя мощность становится немного больше удвоенной.

Синфазное включение головок может быть достигнуто последовательным или параллельным соединением их звуковых катушек. На электрическое демпфирование способ соединения не оказывает большого влияния. Не оказывает он влияния и на частотную характеристику, если усилитель имеет низкое выходное (внутреннее) сопротивление, обусловленное отрицательной обратной связью. В таких случаях вопрос о параллельном или последовательном соединении звуковых катушек головок должен решаться из соображений удобства согласования с усилителем и разделительными фильтрами.

Однако могут встретиться случаи, когда выходное сопротивление усилителя недостаточно мало (это может быть в переносной и малогабаритной аппаратуре). Тогда способ соединения головок может оказать некоторое влияние на частотную характеристику громкоговорителя в области основного резонанса. Дело в том, что если головки имеют различные частоты основного резонанса, отличающиеся на 20-30 гц, то при параллельном соединении благодаря взаимной связи цепей обе резонансные частоты сольются в одну. При последовательном соединении этого не происходит и разнесение резонансных частот способствует расширению области низших частот с подъемом отдачи.

Измерение выходного сопротивления усилителя низкой частоты

Как уже отмечалось выше, знание выходного сопротивления усилителя важно для оценки условий демпфирования громкоговорителя, поэтому рассмотрим как, в случае необходимости, его можно измерить практически. Для определения выходного сопротивления на вход усилителя подается небольшой (10-20% номинального) синусоидальный сигнал какой-либо частоты от звукового генератора, измерительной звукозаписи или от осветительной сети через понижающий трансформатор и измеряют выходное напряжение усилителя при отключенной нагрузке (громкоговорителе). Затем нагружают усилитель известным резистором, близким по сопротивлению к номинальной нагрузке, и измеряют напряжение на нем. После этого выходное (внутреннее) сопротивление усилителя подсчитывают по формуле

Rвых = Rн. (Uxx – Uн) / Uн , где

Uxx - выходное напряжение усилителя без нагрузки;

Uн – выходное напряжение усилителя на нагрузке Rн.

Выходное сопротивление хорошего усилителя не должно быть больше чем 0,1 Rн.

Распределенная система громкоговорителей

Как уже отмечалось выше, акустические свойства помещения сильно влияют на качество звуковоспроизведения. Если помещения, в которых воспроизводится звук, обладают плохой акустикой (большие и гулкие или низкие, вытянутой формы), то следует применять распределенную систему громкоговорителей, что позволяет осуществлять успешную звукофикацию таких акустически плохих помещений. Рассредоточенное размещение одинаковых громкоговорителей по озвучиваемой площади при такой системе обеспечивает хорошую равномерность звукового поля и отсутствие ощущения локализованного положения источника звука, что создает впечатление звучания всего объема (пространства). Эта система может применяться и для озвучивания открытого пространства. При распределенной системе громкоговорители обычно размещаются в виде линейной цепочки, шаг которой равен 0,5-1 высоте подвеса громкоговорителей в закрытом помещении и 5-8 высотам подвеса на открытом пространстве. В последнем случае громкоговорители должны иметь малую направленность излучения в горизонтальной плоскости. Хорошая равномерность звукового поля при распределенной системе затрудняет возникновение акустической обратной связи при звукоусилении.

Для того, чтобы полноценно насладиться звучанием автомобильной акустической системы, не достаточно правильного выбора аппаратуры. Важным аспектом качественного звука является и правильная установка динамиков к усилителю. Как подключить колонки к усилителю в машине? Если установка сабвуфера и усилителя рассчитывается из мощности и месторасположения, то схема подключения автомобильных динамиков к усилителю имеет ряд дополнительных нюансов, которые играют важную роль.

Разработка схемы

Схема подсоединения зависит от количества входов усилителя, расположения и мощности динамиков, наличия или отсутствия сабвуфера.

Усилители мощности бывают:

• двухканальными, рассчитаны на подключение только пары колонок;
• четырех-, используются для подключения двух колонок и сабвуфера или четырех (к ним также существует схема последовательного подключения четырех штук и сабвуфера);
• шести-, используются для стандартного подключения четырех штук и сабвуфера.

Также важно учитывать номинальную мощность (Вт, W) и сопротивление всей подключенной аппаратуры (Ом). Их можно найти или на маркировке устройств или в технических документах. Суммарное сопротивление соединения не должно превышать максимально допустимую норму.

Подсоединять колонки к усилителю можно тремя способами.

1. Последовательно - однотипные динамики поочередно соединяются друг к другу, а затем к устройству.
2. Параллельное - выполняется полярным соединением напрямую к выходам устройства, при этом их сопротивление и мощность может отличаться.
3. Последовательно-параллельное — применяется в тех случаях, когда необходимо соединить две колонки с одинаковым сопротивлением и дополнительные с другими параметрами.

Пошаговая инструкция последовательного подключения

В данном варианте сопротивление суммируется и рассчитывается по формуле:

где R — общее,

R 1 — первого динамика,

R 2 — второго динамика.

При этом R 1 должен равняться R 2 или в противном случае акустическая система будет быстро изнашиваться, а ожидаемые звуковые эффекты не оправдают надежд. По такой схеме можно подсоединить сколько угодно колонок, но их значение R не должно превышать максимально допустимое R усилителя. Также стоит учитывать, что чем больше колонок соединено последовательно, тем меньше звуковой мощности будет на выходе.

1. Минусовой 1 соединяется с положительным каналом колонки 2.
2. Плюсовой 1 подключается к минусовой клемме устройства.
3. Минусовой 2 подключается к положительному выходу.

Последовательное соединение трех и более колонок осуществляется по такой же схеме, где каждая последующая полярно подключается к предыдущей, а крайние их контакты полярно соединяются с клеммой устройства.

Хорошо, если у установщика есть возможность применить схему поканального усиления. Однако в большинстве случаев это считается непозволительной роскошью, и в процессе инсталляции аудиосистемы в девяти случаях из десяти возникает потребность нагрузить, к примеру, двухканальный аппарат четырьмя динамиками или четырехканальный — восемью. Собственно, страшного в этом ничего нет. Важно только держать в памяти несколько основных способов соединения громкоговорителей. Даже не несколько, а всего-то два: последовательный и параллельный. Третий — последовательно-параллельный — производная из двух перечисленных. Другими словами, если у вас имеется больше одного динамика на канал усиления и вы знаете с какими нагрузками может справиться аппарат, то выбрать одну, наиболее приемлемую схему из трех возможных не так уж и сложно.

Последовательное соединение динамиков

Понятно, что когда драйверы соединены в последовательную цепочку, возрастает сопротивление нагрузки. Также понятно, что с увеличением количества звеньев оно растет. Обычно потребность увеличения сопротивления возникает для снижения выходных показателей акустики. В частности, при установке тыловой подзвучки или динамика центрального канала, которые в основном выполняют вспомогательную роль, и значительных мощностей от усилителя им не требуется. В принципе последовательно можно соединить сколько угодно динамиков, однако их общее сопротивление не должно превышать 16 Ом: усилителей, работающих с более высокими нагрузками, немного.

На рисунке 1 показано, каким образом две динамические головки включаются в последовательную цепочку. Положительный выходной разъем канала усилителя соединяется с плюсовой клеммой динамика А, а «минус» того же драйвера — с «плюсом» динамика В. После чего минусовая клемма динамика В подключается к отрицательному выходу того же канала усиления. По той же схеме строится и второй канал.

Это два динамика. Если требуется последовательно соединить, скажем, четыре громкоговорителя, то метод аналогичный. «Минус» динамика В вместо того, чтобы подключаться к выходу усилителя, соединяется с «плюсом» С. Дальше от минусовой клеммы C бросается провод на «плюс» D, а уже от «минуса» D происходит соединение с отрицательным выходным разъемом усилителя.

Вычисление эквивалентного сопротивления нагрузке канала усиления, на который нагружена цепочка последовательно соединенных динамиков, производится простым сложением по следующей формуле: Zt = Za + Zb, где Zt — эквивалентное сопротивление нагрузке, а Za и Zb соответственносопротивление динамиков А и В. К примеру, имеется у вас четыре 12-дюймовых сабвуферных головки сопротивлением в 4 ома и один-единственный стереоусилитель 2 х 100 Вт, не терпящий низкоомных (2 Ом и меньше) нагрузок. В этом случае последовательное соединение НЧ-динамиков — единственно возможный вариант. Каждый канал усиления при этом обслуживает пару головок с общим сопротивлением 8 Ом, что легко вписывается в указанные выше 16-омные рамки. Тогда как параллельное включение динамиков (о нем позже) приведет к недопустимому (меньше 2 Ом) снижению сопротивления нагрузки обоих каналов и в результате выходу из строя усилителя.

Когда к одному каналу усиления последовательно подключается более одного динамика, это неизбежно отражается на выходной мощности. Вернемся к примеру с двумя соединенными последовательно 12-дюймовыми головками и одним 200-ваттным стереоусилителем, минимальное сопротивление нагрузки которого 4 Ом. Чтобы выяснить, сколько ватт при таких условиях сможет отдать динамикам усилитель, нужно решить еще одно несложное уравнение: Po = Pr x (Zr/Zt), где Po — подводимая мощность, Pr — измеренная мощность усилителя, Zr — сопротивление нагрузке, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя, Zt — суммарное сопротивление динамиков, нагруженных на данный канал. В нашем случае получается: Po = 100 x (4/8). То есть 50 ватт. Динамиков у нас два, поэтому «полтинник» делится на два. В итоге каждая головка получит по 25 ватт.

Параллельное соединение динамиков

Здесь все в точности до наоборот: при параллельном соединении сопротивление нагрузке падает пропорционально количеству динамиков. Соответственно вырастает выходная мощность. Число громкоговорителей ограничено способностью усилителя работать на низких нагрузках и мощностными пределами самих динамиков, включенных параллельно. В большинстве случаев усилители вполне справляются с нагрузками в 2 ома, реже в 1 ом. Существуют аппараты, которым по зубам и 0,5 ома, но это уже действительно большая редкость. Что касается современных громкоговорителей, то здесь разброс мощностных параметров от десятков до сотен ватт.

Рисунок 2 демонстрирует, как подключить пару драйверов в параллель. Провод от плюсового выходного разъема соединяется с положительными клеммами динамиков А и В (проще всего соединить сначала выход усилителя с «плюсом» динамика А, а затем уже от него тянуть провод к динамику В). По той же схеме соединяются минусовой вывод усилителя с «минусами» обоих динамиков.

Вычисление эквивалентного сопротивления нагрузке канала усиления при параллельном соединении динамиков несколько сложнее. Формула такая: Zt = (Za x Zb) / (Za + Zb), где Zt — эквивалентное сопротивление нагрузке, a Za и Zb — сопротивление динамиков.

Теперь представим, что на низкочастотное звено в системе отводится опять-таки 2-канальный аппарат (2 х 100 Вт на нагрузку 4 Ом), но стабильно работающий при 2 омах. Включение двух 4-омных сабвуферных головок в параллель позволит значительно увеличить выходную мощность, поскольку сопротивление нагрузке канала усиления сократиться вдвое. По нашей формуле получаем: Zt = (4 х 4) / (4 + 4). В результате имеем 2 Ом, что при условии хорошего запаса по току у усилителя даст 4-кратный прирост мощности на канал: Po = 100 x (4/2). Или 200 ватт на канал вместо 50, полученных при последовательном соединении динамиков.

Последовательно-параллельное соединение динамиков

Обычно эта схема применяется для увеличения количества динамиков на борту транспортного средства с тем, чтобы добиться повышения суммарной мощности аудиосистемы при сохранении адекватного сопротивления нагрузке. То есть на один канал усиления можно задействовать сколько угодно динамиков, если их суммарное сопротивление находится в уже обозначенных нами пределах от 2 до 16 Ом.

Подключение, к примеру, 4 динамиков по этому способу производится следующим образом. Кабель от положительного выходного разъема усилителя соединяется с плюсовыми клеммами динамиков А и С. Затем «минуса» A и C подключаются к «плюсам» громкоговорителей B и D соответственно. Наконец, кабель от отрицательного выхода усилителя соединяется с минусовыми клеммами динамиков B и D.

Для вычисления суммарного сопротивления нагрузке канала усиления, который работает с четырьмя головками, соединенными по комбинаторному способу, применяется следующая формула: Zt = (Zab x Zcd) / (Zab x Zcd), где Zab — суммарное сопротивление динамиков А и В, а Zcd — суммарное сопротивление динамиков C и D (между собой они соединены последовательно, поэтому сопротивление суммируется).

Возьмем все тот же пример с 2-канальным усилителем, стабильно функционирующим при 2 омах. Только на этот раз два 4-омных сабвуфера, включенных параллельно, нас уже не устраивают, и мы хотим подключить к одному каналу усиления 4 НЧ-головки (тоже 4-омные). Для этого нам нужно знать, выдержит ли аппарат такую нагрузку. При последовательном соединении суммарное сопротивление будет равно 16 Ом, что никого не устраивает. При параллельном — 1 Ом, что уже не вписывается в параметры усилителя. Остается последовательно-параллельная схема. Простые подсчеты показывают, что в нашем случае один канал усиления будет нагружен стандартными 4 омами, раскачивая при этом сразу четыре саба. Поскольку 4 Ом — нагрузка стандартная для любого автомобильного усилителя мощности, то никаких потерь и приростов мощностных показателей в данном случае не произойдет. В нашем случае — это 100 ватт на канал, поровну поделенные на четыре 4-омных динамика.

Подводим итоги. Главное при построении подобных схем — не переусердствовать. Прежде всего в том, что касается минимальной нагрузки усилителя. Большинство современных аппаратов вполне справляются с 2-омными нагрузками. Однако это совсем не значит, что они будут работать и при 1 оме. Кроме того, на низких нагрузках снижается способность усилителя контролировать движение диффузора динамика, что чаще всего результируется в «размытом» басе.

Все три приведенных выше примера касались исключительно низкочастотного звена аудиокомплекса. С другой стороны, теоретически на одном двухканальном аппарате можно построить всю акустическую систему в автомобиле с мид-басами, среднечастотниками и твитерами. То есть с динамиками, играющими в разных областях частотного спектра. Следовательно придется задействовать пассивные кроссоверы. Здесь важно помнить, что их элементы — конденсаторы и индуктивности — должны быть согласованы с эквивалентным сопротивлением нагрузке данного канала усиления. Кроме того, фильтры сами привносят сопротивление. При этом чем дальше сигнал от полосы пропускания фильтров, тем больше сопротивление.