Seberapa penting pencocokan impedansi dalam aplikasi audio?

Seberapa besar sinyal pantulan dalam aplikasi audio (katakanlah antara ampli dan speaker, atau pre-amp dan ampli)? Sebagian besar berkaitan dengan kesetiaan dan bukan transfer daya.

Apa saja pilihan yang berbeda untuk mencocokkan impedansi dan pro / kontra mereka? Ini bisa di terminal output, terminal input, atau memodifikasi kabel?

Pencocokan impedansi tidak digunakan dalam elektronik audio modern.

• Output mic mungkin sekitar 600 Ω, sedangkan input preamp mic adalah 1 kΩ atau lebih.
• Output garis akan menjadi sekitar 100 Ω, sedangkan input baris lebih seperti 10 kΩ.
• Amplifier loudspeaker akan kurang dari 0,5 Ω, sedangkan loudspeaker lebih seperti 4 Ω.
• Output gitar mungkin 100 kΩ, sedangkan input amp gitar minimal 1 MΩ.

Dalam semua kasus ini, impedansi beban secara signifikan lebih besar dari sumbernya; mereka tidak cocok. Konfigurasi ini memaksimalkan kesetiaan .

Pencocokan impedansi yang digunakan dalam sistem telepon yang sistem audio berevolusi dari, dan (kadang-kadang?) Yang digunakan dalam amplifier tabung vakum, tetapi bahkan kemudian, itu adalah trade-off antara daya maksimum dan kesetiaan maksimum .

Efek saluran transmisi tidak berlaku. Dengan panjang gelombang setidaknya 10 km (untuk 20 kHz), saya pikir efek paling besar yang pernah Anda lihat dari refleksi adalah beberapa penyaringan sisir (roll HF) dengan garis sepanjang beberapa km? Tapi itu sama sekali tidak realistis.

Bill Whitlock :

Kabel audio BUKAN saluran transmisi. Hype pemasaran untuk kabel eksotis sering memunculkan teori jalur transmisi klasik dan menyiratkan bahwa respons nano-detik entah bagaimana penting. Fisika nyata mengingatkan kita bahwa kabel audio tidak mulai menunjukkan efek saluran transmisi dalam arti teknik sampai mencapai sekitar 4.000 kaki panjang fisik.

Teorema daya maksimum tidak berlaku, karena:

• sinyal tingkat rendah dibawa oleh tegangan, bukan daya
• impedansi output amplifier tingkat tinggi dapat dibuat kecil dibandingkan dengan speaker yang mereka kendarai. Teorema daya maksimum adalah untuk mencocokkan beban ke sumber, bukan mencocokkan sumber dengan beban .

Rane Corporation :

Pencocokan impedansi keluar dengan tabung vakum, Edsels dan tatanan rambut sarang lebah. Transistor modern dan tahap op-amp tidak memerlukan pencocokan impedansi. Jika dilakukan, pencocokan impedansi menurunkan kinerja audio .

---

Untuk alasan mengapa pencocokan impedansi tidak diperlukan (dan, pada kenyataannya, menyakitkan) dalam aplikasi audio pro, lihat William B. Snow, "Impedansi - Cocok atau Optimal" [ ditulis pada tahun 1957! ], Sound Reinforcement: An Anthology , diedit oleh David L. Klepper (Audio Engineering Society, NY, 1978, hal. G-9 - G-13), dan Pencocokan Kesatuan Penguatan dan Impedansi RaneNote : Pencocokan Impedansi: Strange Bedfellows .

Shure Brothers :

Untuk sirkuit audio, apakah penting untuk mencocokkan impedansi?

Tidak lagi. Pada awal abad ke-20, penting untuk mencocokkan impedansi. Bell Laboratories menemukan bahwa untuk mencapai transfer daya maksimum di sirkuit telepon jarak jauh, impedansi perangkat yang berbeda harus disesuaikan. Pencocokan impedansi mengurangi jumlah amplifier tabung vakum yang dibutuhkan, yang mahal, besar, dan menghasilkan panas.

Pada tahun 1948, Bell Laboratories menemukan transistor - penguat yang murah, kecil, dan efisien. Transistor menggunakan transfer tegangan maksimum lebih efisien daripada transfer daya maksimum. Untuk transfer tegangan maksimum, perangkat tujuan (disebut "beban") harus memiliki impedansi setidaknya sepuluh kali lipat dari perangkat pengirim (disebut "sumber"). Ini dikenal sebagai BRIDGING. Bridging adalah konfigurasi rangkaian paling umum saat menghubungkan perangkat audio. Dengan sirkuit audio modern, impedansi pencocokan sebenarnya dapat menurunkan kinerja audio.

Itu kesalahpahaman umum. HyperPhysics digunakan untuk menunjukkan output penguat 8 ohm , tetapi mereka telah meningkatkan halaman sejak itu. Desain Elektronik menunjukkan output penguat 8 ohm untuk waktu yang lama , tetapi mereka akhirnya memperbaikinya setelah banyak keluhan di bagian komentar:

Karena itu, kecuali Anda adalah perusahaan telepon dengan kabel sepanjang mil, impedansi sumber dan beban tidak perlu dicocokkan ... hingga 600 ohm atau impedansi lainnya. --- Bill Whitlock, presiden & chief engineer Jensen Transformers, Inc. dan AES Life Fellow.

Pencocokan impedansi sebenarnya bukan masalah frekuensi audio dan dalam contoh Anda ini tidak terlalu disukai. Namun Anda perlu memperhatikan impedansi input dan output Anda.

Anda umumnya mencocokkan impedansi karena 2 alasan:

1. Minimalkan Refleksi - Refleksi menjadi masalah ketika panjang saluran transmisi masuk ke dalam urutan yang sama dengan panjang gelombang sinyal. Ada berbagai aturan praktis di sini. Ada yang mengatakan khawatir ketika panjang kawat adalah 1/4 panjang gelombang, ada yang mengatakan 1/6, 1/10 dll. Itu tergantung pada sinyal dan reaktansi dari saluran transmisi. Dalam hal ini benar-benar tidak masalah karena panjang gelombang listrik dari sinyal 20khz adalah ~ 49.000 kaki. Dengan kata lain, refleksi bukanlah masalah bagi aplikasi yang Anda tanyakan.

2. Transfer daya maksimum - Menyesuaikan impedansi output driver dengan impedansi input beban memungkinkan transfer daya maks. Pada awalnya ini terdengar penting untuk mengendarai speaker tetapi ada pertimbangan yang lebih penting (lihat di bawah).

Contoh Amp:

Dengan desain amp modern (tahap daya aktif, tanpa transformator keluaran), tujuan Anda yang sebenarnya adalah faktor peredam setinggi mungkin, antara lain. Saat Anda mengendarai speaker, speaker itu sendiri benar-benar menghasilkan arus sebagai yang didorong, ini harus masuk akal mengingat bahwa Anda mengendarai perangkat untuk memindahkan koil di dalam medan magnet. Dalam kasus yang ideal, ini tidak masalah karena kerucut / koil akan bereaksi langsung terhadap sinyal yang masuk. Pada kenyataannya ada keterlambatan dan overshoot dari kerucut karena sifat mekanik pembicara. Akibatnya pembicara menghasilkan arus yang dikirim kembali pada amplifier.

Untuk membuatnya lebih sederhana, lebih banyak persyaratan yang berlaku. Faktor peredam tinggi memungkinkan amplifier untuk memiliki kontrol yang lebih baik atas kerucut speaker. Ini sangat penting di dekat titik resonansi pembicara. Faktor peredam adalah (resistansi speaker) / (resistansi keluaran amp) dan beberapa koreksi untuk resistansi kawat. Jadi, dalam hal ini tujuan Anda adalah resistansi keluaran sekecil mungkin dalam amplifier.

tingkat garis antar perangkat (pre amp):

Sekali lagi pencocokan impedansi bukanlah tujuan. Anda biasanya menginginkan impedansi output terendah dan impedansi input tertinggi. Ini meminimalkan penarikan arus dan sebagai akibatnya jatuh tegangan. Ini adalah konfigurasi distorsi terendah dan memungkinkan transfer tegangan maksimum.

Artikel mani pada kabel speaker ditulis oleh Bob Pease dari National Semiconductors pada tahun 1990, berjudul "What All This Splicing Stuff, Anyhow?" . Baca dan nikmati - lalu lanjutkan hidup Anda sambil mengabaikan penjual minyak ular dengan aman!