Come l'Impedenza degli Altoparlanti si Confronta con la Risposta in Frequenza?
Gli Ohm e l'impedenza degli altoparlanti possono essere decisamente un argomento confuso e un po' misterioso. Mi piacerebbe aiutarti a chiarire tutto!
Come l'impedenza degli altoparlanti si confronta con la risposta in frequenza? Cosa è esattamente l'impedenza degli altoparlanti? E cos'altro devi sapere?
Te lo spiegherò tutto in dettaglio con diagrammi e immagini utili lungo il percorso. Quando avrai finito di leggere avrai una comprensione quasi da esperto!
Cos'è l'impedenza degli altoparlanti? Impedenza altoparlanti spiegata
L'impedenza degli altoparlanti, misurata in Ohm, è la resistenza totale della bobina mobile al flusso di corrente elettrica mentre opera con un segnale musicale.
L'impedenza degli altoparlanti è la somma totale di due cose:
- La resistenza della lunga avvolgimento di filo che compone la bobina mobile.
- Una proprietà magnetica speciale chiamata induttanza creata quando il filo è avvolto in una bobina.
Un amplificatore o stereo richiede qualche quantità di carico impedenza altoparlanti per limitare quanta corrente elettrica cerca di fornire proprio come con una resistenza usata in elettronica con un alimentatore applicato.
1. Resistenza bobina mobile
Nella foto sopra, sto misurando l'impedenza di un altoparlante 4Ω e il mio tester digitale mostra il valore di resistenza. In questo caso è vicino ma non esattamente 4Ω.
Poiché sono fatte di una lunga lunghezza di filo, la bobina mobile di un altoparlante ha qualche valore di resistenza per il filo stesso. Questo è solitamente solo pochi ohm. Quando misuri l'impedenza di un altoparlante con un tester misurerai la resistenza corrente continua (DC), non l'induttanza che non sarà presente senza un segnale corrente alternata (AC) applicato.
2. Induttanza in una bobina mobile
Quando un segnale alternato viene applicato alla bobina mobile da una radio o amplificatore, l'avvolgimento che forma un anello avvolto ha una proprietà elettrica chiamata induttanza. Questo è diverso da un filo dritto che va da punto "a" a punto "b".
Questa induttanza oppone il flusso di elettricità simile alla resistenza e cambia con la frequenza audio. Questa proprietà che è come resistenza e presente nelle induttanze è chiamata reattanza induttiva.
Quando parliamo dell'impedenza di un altoparlante, la maggior parte del tempo ci riferiamo alla categoria (gamma Ohm generale) dell'altoparlante come usata per abbinare amplificatori stereo casa o auto.
Nota che gli Ohm sono a volte rappresentati dal simbolo greco Omega, o "Ω."
Qual è la relazione tra impedenza e frequenza?
Diagramma esempio della curva impedenza misurata per un altoparlante midrange 8Ω. Nota come l'impedenza sale mentre la frequenza aumenta. Questo è dovuto all'induttanza della bobina mobile. La reattanza induttiva (impedenza) è direttamente relazionata alla frequenza.
Impedenza altoparlanti vs frequenza
C'è una relazione diretta tra frequenza e impedenza:
- Mentre la frequenza aumenta, la reattanza induttiva aumenta, significando che l'impedenza dell'altoparlante aumenta.
- Mentre la frequenza diminuisce, la reattanza induttiva diminuisce, significando che l'impedenza diminuisce tornando verso la resistenza DC della bobina.
In altre parole, l'impedenza è direttamente proporzionale alla frequenza, significando che sale o scende mentre la frequenza aumenta o diminuisce. L'impedenza non è la semplice somma della resistenza filo bobina e l'induttanza ma piuttosto la somma geometrica delle due come vedrai sotto.
Nota che l'impedenza di un altoparlante sarà sempre uguale o maggiore della resistenza della bobina mobile. Non è possibile avere impedenza zero ohm (almeno non senza corto circuito) o impedenza negativa - non avrebbe senso.
Calcolo impedenza altoparlanti vs frequenza
Come vedi sopra, la reattanza induttiva (comunemente scritta come "Xl" per induttanza) è direttamente relazionata alla frequenza ("f" nella formula). Inoltre, vedi come l'impedenza dell'altoparlante, in Ohm, è la radice quadrata della somma dei quadrati di entrambi la resistenza e la reattanza induttiva.
Questo perché l'impedenza è una proprietà della fisica che si comporta diversamente dalla resistenza corrente continua - non si sommano mai direttamente. Pensaci come trigonometria e il modo in cui trovi l'ipotenusa di un triangolo.
Come l'impedenza degli altoparlanti si confronta con la risposta in frequenza?
In generale, c'è poca, se non nessuna, relazione tra impedenza e risposta in frequenza. Tuttavia, dipende dall'altoparlante particolare. Alcuni possono essere influenzati più di altri ma in generale, a parte alla frequenza di risonanza di un altoparlante la risposta in frequenza non ha reale incidenza.
La risposta in frequenza di un altoparlante è il risultato finale del suo design, quanto bene l'assemblaggio magnete/cono/sospensione performa, e una varietà di altri parametri come quelli.
Nota che alla frequenza di risonanza l'impedenza è tipicamente molto alta per risonanza poiché è quando l'assemblaggio altoparlante non può rimanere stabile per quella gamma molto piccola di frequenze. Tuttavia, è una situazione piuttosto marginale e in generale i progettisti evitano di far suonare gli altoparlanti vicino alla loro frequenza di risonanza.
Quale frequenza determina l'impedenza degli altoparlanti?
Normalmente non c'è una frequenza usata per determinare l'impedenza degli altoparlanti. Invece, l'impedenza elencata dal produttore, in Ohm, è approssimativamente la media nel suo range operativo normale.
Altri parametri come efficienza (uscita misurata in decibel [dB] per 1 watt tipicamente) e risposta off-axis sono solitamente misurati a 1 kiloHertz (kHz). Non è il caso per l'impedenza, poiché non avrebbe molto senso.
Per alcuni altoparlanti particolari con dati aggiuntivi, potrebbe esserci un valore impedenza specificato per una frequenza specificata. Tuttavia, se incluso è solitamente fornito come grafico. In quel caso, l'impedenza è mostrata come grafico su una gamma ampia di frequenze audio.
L'impedenza degli altoparlanti influenza la qualità sonora?
Un grafico che confronta la potenza prodotta da altoparlanti 8 e 4 ohm collegati allo stesso amplificatore. Un altoparlante con impedenza 8 ohm consuma meno potenza allo stesso output (volume) di un altoparlante con impedenza 4 ohm.
Solo certi fattori legati all'impedenza, come potenza altoparlanti (volume) e come lavorano con crossover, hanno effetto sulla musica. Nella stragrande maggioranza dei casi, ohm più alti non significa migliore qualità sonora.
Il miglior suono viene dall'usare la giusta impedenza per la giusta applicazione:
- Abbinare i corretti Ohm altoparlanti alla tua radio o amplificatore per la migliore potenza e volume disponibili.
- Quando usi crossover per altoparlanti, usare la corretta impedenza.
Come l'impedenza altoparlanti influenza potenza e volume
Il grafico sopra mostra un esempio della potenza prodotta da un altoparlante 8 ohm usato sullo stesso amplificatore di un 4 ohm.
- La potenza per l'altoparlante impedenza inferiore, allo stesso livello uscita amplificatore o stereo, è il doppio di quella dell'altoparlante 8 ohm.
- La potenza massima che otterrai per un altoparlante 8 ohm connesso a un amplificatore rated 4 ohm sarà sempre inferiore a quella usando un altoparlante 4 ohm.
Per esempio, usare un altoparlante 16Ω al posto di un 8Ω per uno stereo rated 8Ω ha svantaggi in perdita potenza e volume. Non c'è nulla da guadagnare facendolo. (Lo stesso principio per 8Ω e 4Ω, anche). Per due altoparlanti altrimenti identici, la qualità sonora sarà la stessa - ma quello con impedenza più alta avrà volume inferiore poiché avrà meno potenza per la corrente elettrica inferiore.
Nota: raddoppiare la potenza su un altoparlante non significa che il volume raddoppia. Per come funzionano le orecchie, raddoppiare la potenza aumenta solo il volume percepito di circa 3 decibel (3dB) - una quantità molto piccola.
Come l'impedenza altoparlanti influenza le frequenze crossover?
I crossover sono progettati per lavorare solo con una particolare impedenza altoparlanti. Quando si usa il carico Ohm sbagliato avviene uno "spostamento crossover", significando che la frequenza crossover cambia e il suono ne risente.
Posso usare impedenze diverse con un crossover? Cos'è lo spostamento crossover?
I crossover passivi (non alimentati) per altoparlanti sono basically un tipo di filtro progettato attorno a una certa impedenza (Ohm) carico altoparlanti. Funzionano usando condensatori e induttanze che possono eliminare certe sezioni indesiderate di frequenza sonora dall'essere inviate a un altoparlante. Quando combinati possono creare un sistema altoparlanti dal suono fantastico con molta più chiarezza e distorsione inferiore grazie alla frequenza crossover usata.
Cambiare l'impedenza altoparlanti connessa a un crossover altera la frequenza crossover. Questo è chiamato spostamento crossover e resulta in suono scadente perché la frequenza si sposta parecchio.
Alcuni effetti collaterali audio dello spostamento crossover sono:
- Un suono "duro" da woofer o midrange. I tweeter possono suonare distorti e iniziare a "rompersi" a volume più basso di prima.
- Una qualità "sottile", debole alla musica.
- Buchi nelle gamme sonore che dovresti sentire.
I crossover per altoparlanti dovrebbero essere usati solo con l'impedenza per cui sono progettati. Altrimenti avrai suono scadente e prestazioni scarse.
Per esempio, non puoi usare altoparlanti 8Ω con un crossover progettato per 4Ω o viceversa.
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