Расчёт сопротивления нескольких динамиков. Способы подключения колонок к усилителю в машине Подключение динамика в 2 ома схема

17.03.2024

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 * 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.

Варианты сопротивлений нагрузки при подключении динамиков к усилителю

Чтобы подключить, например, четыре динамика, надо использовать для них один четырех канальный или два двух канальных усилителя. Однако иногда нет возможности установить еще один усилитель, а увеличить количество динамиков необходимо. Например, бывает нужно подключить к усилителю четыре (по 2 на канал) или восемь динамиков (по 4 на канал). В таких случаях используют три метода подключения: последовательный, параллельный и комбинированный (смесь первых двух). Самое главное - это узнать, какое минимально допустимое сопротивление нагрузки у усилителя и, исходя из этого, выбрать метод подключения.
Последовательное соединение динамиков

При последовательном соединении динамики подключаются последовательно, один за другим. Очень важно правильно фазировать динамики, подключая плюс одного динамика к минусу другого. При последовательном подключении общее сопротивление возрастает, а выходная мощность уменьшается. Этот метод можно использовать для уменьшения выходной мощности канала, который поддерживает звучание других - например, тыловой или центральный каналы. Последовательно лучше соединять не более двух динамиков, поскольку большее их количество сильно уменьшит выходную мощность. Нельзя соединять динамики с разным сопротивлением, например, четырех- и восьмиомный, так как в этом случае каждый из них будет иметь разную громкость. Последовательным способом можно подключать только совершенно одинаковые динамики, ведь у разных динамиков может также различаться сопротивление в диапазоне 0.5 Ом.
При последовательном соединении сопротивление динамиков рассчитывается по формуле:
Где R - сопротивление, которое мы получим в результате такого соединения, а R1 и R2 - сопротивление динамиков 1 и 2. Сопротивление большего количества динамиков рассчитывается аналогично: R = R1 + R2 + R3 + … + Rn, т.е. сопротивления суммируются.
Уменьшение мощности из-за увеличенной нагрузки рассчитывается по формуле:
P = Preal (Rreal/Rcurrent),
Где P - мощность при измененной нагрузке, Preal - паспортная мощность усилителя при стандартном сопротивлении, Rreal - сопротивление нагрузки, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя (паспортное сопротивление нагрузки), Rcurrent - суммарное сопротивление динамиков, которое мы получили. Эту формулу можно использовать при любом из трех описанных видов подключения, и с ее помощью легко рассчитывается увеличение или уменьшение мощности усилителя из-за нестандартной нагрузки.
Параллельное соединение динамиков

При параллельном подключении динамиков растет выходная мощность, а сопротивление уменьшается. При подключении двух четырехомных динамиков таким способом их совместное сопротивление станет равным 2 Ома, и необходимо узнать, сможет ли усилитель работать на такой низкой нагрузке. Значительно чаще попадаются усилители, которые могут нормально работать при сопротивлении в 2 Ома, чем на 1 или 0.5 Ома.
При подключении к усилителю более низкого сопротивления нагрузки, чем его паспортное значение, может привести к повреждению устройства .
Вычислить сопротивление, которое будет после параллельного соединения динамиков, можно по формуле:
R = (R1 R2) / (R1 + R2),
Где R - сопротивление нагрузки при параллельном соединении, которое мы ищем, а R1 и R2 - сопротивления динамиков, которые соединены данным способом. Например, сопротивление при параллельном соединении двух восьмиомных динамиков составит 4 Ома. При параллельном подключении двух динамиков выходная мощность усилителя на такую нагрузку будет в два раза больше.
Комбинированное соединение динамиков

Эту схему подключения используют для того, чтобы получить нужное сопротивление для усилителя. Например, для того, чтобы подключить четыре динамика с общим сопротивлением 4 Ом. Для вычисления сопротивления нагрузки по этому способу подключения используется формула:
R = (R12 R34) / (R12 + R34), где R12 - общее сопротивление динамиков 1 и 2, которые подключены последовательно, а R34 - аналогично для динамиков 3 и 4. Если у вас есть четыре 30-ваттных четырехомных динамика, то по такой схеме подключения общая мощность составит 120 Вт и сопротивление будет все тех же 4 Ома. А мощность, подводимая от усилителя, будет поровну делиться на четыре динамика.
Он лайн калькулятор

Http://www.rockfordfosgate.com/rftech#wiringwizard

Самой главной задачей при включении динамиков является их правильное соединение так, чтобы ни один из них не был перегружен, т.к перегрузка запросто может вывести из строя любой динамик. Важно знать и следовать правило, которое гласит что на динамик следует подавать мощность либо ниже, либо равную номинальной (расчетной). Иначе, рано или поздно даже самый отличный и фирмовый динамик выйдет из строя.

Рассмотрим наиболее простой способ соединения динамиков - последовательный, обратимся к схеме:

При последовательном соединении динамиков их сопротивление суммируется, поэтому у нас получится общее сопротивлением 32 ома. Это достаточно большое сопротивление поэтому если его подключить к 8-ми омному выходу УНЧ, то из-за большого сопротивления ток через динамики будет течь низкий и они будут звучать не громко. Эффективной работы усилителя и нагрузки не получится.

При динамиков, общее сопротивление высчитывается вот по такой формуле и в нашем случае получим 2 Ома. Подключать такой составной каскад к 8-ми омному УНЧ нельзя иначе усилитель просто сгорит, по этому рассмотрим наиболее часто встречающийся метод

Данный пример соединения динамиков уже подойдет для 8-ми омного усилителя. По аналогии можно собрать составной динамик на любое необходимое сопративление.

Кроме выше изложенного при включении нескольких динамиков желательно учитывать и полярность, чтобы они работали синфазно (согласованно).Для этого на клеммах производителями указывается полярность («+» и «-»). В случае монофонического звуковоспроизведения на полярность можно и забить, а вот при стереофоническом звуковоспроизведении согласованное включение играет весьма существенную роль. Т.к требуется чтобы диффузоры каждого из динамиков колебались синхронно.

Если динамики будут работать не согласно, то произойдет искажение и смещение звуковой картины, так как звуковые волны при распространении будут частично компенсировать друг друга, а при синфазной работе звуковые колебания будут суммироваться, создавая реальную и наиболее полную звуковую атмосферу.

При включении динамиков параллельно, их плюсовые клеммы "+" соединяются вместе и подключаются к "+" аудио-выхода УНЧ. Аналогично подключаем и по минусу.

При последовательном соединении фазировка динамиков будет немного другой.

При самостоятельной сборке и наладке акустических устройств, следует помнить, что если вы используете низкочастотные или высокочастотный фильтры, то они могут изменять фазу сигнала на противоположную.

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

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.

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

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

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.