какое лучше соединение динамиков параллельное или последовательное
Параллельное и последовательное соединение динамиков
Подключение динамиков влияет на качество звука. Если подключить динамики с меньшим сопротивлением, чем допустимо, усилитель сломается или выйдут из строя динамики. Хрипение музыки как раз говорит об этом. С больши́м — не добьёмся желаемой громкости. Так что к подбору их сопротивлений и выбору схемы включения стоит отнестись внимательней.
Теория. Типы соединений
В электрике есть два типа соединений — последовательное и параллельное. При последовательном соединении сопротивление суммируется, при параллельном становится ниже, чем самое малое из соединённых. Это то, что стоит помнить и что пригодится для того, чтобы правильно подключить динамики.
Основные формулы для параллельного и последовательного подключения
Есть ещё смешанное соединение. Это когда последовательные цепочки и параллельное подключение «намешаны». В таком случае применяют формулы расчёта, постепенно приходя к одной из «чистых» схем — параллельному или последовательному.
Смешанное соединение и его преобразование в «простое»
На рисунке показано последовательное преобразование сложного смешанного соединения в простое.
Как соединять
Если вы ожидаете, что вам скажут подключайте только параллельно или только последовательно — зря. Схема подключения подбирается индивидуально. Учитывать надо два основных момента:
Реализация параллельного подключения
Если у вас есть усилитель определённой мощности и есть подходящие под него колонки это хорошо. Но бывает так, что под усилитель нужно подобрать нагрузку из нескольких имеющихся динамиков разной мощности. Вот здесь и нужно понимать, как соединить динамики последовательно, параллельно или смешанно, чтобы не превысить параметры.
Как же подключать динамики — последовательно или параллельно? Итак, и так. Зависит от того, какие у вас есть динамики. Вернее, с какой мощностью и сопротивлением. А ещё важна выходная мощность канала и то, сколько динамиков вы хотите «повесить» на каждый канал.
Определяем мощность и сопротивление динамиков
Здесь достаточно просто, но всё-таки приведём несколько примеров. Эти обозначения обычно наносятся на задней части корпуса или корзине. На фото видны параметры динамиков.
Обозначение мощности и сопротивления на динамике
Обычно указывается долговременная мощность, то есть величина, при которой динамическая головка способна работать долгое время. При этом на головке ALPHARD указана MAX POWER — максимальная мощность. Это пиковая мощность, её динамик способен выдержать, к примеру, секунду.
На старых отечественных динамиках обозначения несколько другие. Например, на рисунке ниже 2ГДШ-3.
Обозначения на советских динамиках
Первая цифра обозначает мощность изделия. Далее, головка динамическая широкополосная и её сопротивление 8 Ом. Так, с некоторыми параметрами разобрались, идём дальше.
Правильное подключение динамиков
Особенность соединения динамиков в том, что они имеют плюсовой и минусовой входы. Вот их необходимо каким-то образом подключить к входам усилителя, а также соединить как-то между собой.
Правильное параллельное и последовательное соединение динамиков
Последовательное соединение динамиков
Последовательное соединение — это когда они включены один за другим по типу вагонов. Если посмотрите на схему, то подключение проводов идет так. Минус с выхода усилителя подаем на минус колонки А, плюс — на плюс громкоговорителя В. А их свободные входы (плюс у А и минус у В) соединяем между собой.
Последовательное подключение динамиков: сопротивление суммируется, выходная мощность падает
Обратите внимание, что сопротивление цепочки динамиков растет. Оно суммируется из всех составляющих. В примере соединены последовательно два динамика по 2 Ома. Суммарное сопротивление уже 4 Ома. Такое соединение хорошо в том случае, если усилитель не может работать с низкоомной нагрузкой. Низкоомная — это 2 Ома и ниже. В таком случае либо подключают колонки с более высоким сопротивлением, либо последовательно соединяют низкоомные.
Как подключить последовательно три и больше колонок
Как подключить последовательно три колонки на один канал? Да все также — одну за одной. Минус, подаем на минус первой (А); плюс — на плюс третей С (или последней). Свободный плюс с элемента А заводим на минус элемента В. Потом плюс В подаем на минус С. Вот и получили цепочку из трех динамиков, подключенных к одному каналу.
Как подключить 3 динамика на 1 канал последовательно
Если надо на один канал подключить последовательно четыре фрагмента и больше, их просто вставляем в середину. Не забывайте, что сопротивление цепи суммируется. С каждым новых элементом в цепочке оно становится больше.
Мощность при последовательном соединении
Так как сопротивление растёт, выходная мощность будет падать. Сколько ватт получит каждый из динамиков при последовательном подключении? А можно посчитать. Есть формула — она на рисунке.
Подводимая мощность — это мощность, которую выдаст усилитель в канал, то есть то, что мы пытаемся рассчитать. Измеренная мощность — это та, которая указана в характеристиках (то, что идет в канал по паспортным данным). И Zr — сопротивление, при котором мощность измерялась. Обычно она пишется в характеристиках как минимальная нагрузка на канал. А суммарное сопротивление — это сопротивление колонок, которые вы планируете «повесить» на этот канал.
Формула вычисления реальной мощности, подаваемой на канал усилителя
Давайте применим формулу на примере. Пусть у нас есть 2-х канальный усилитель, который в каждый канал выдает по 100 Вт (2*100 Вт). Работать с низкоомной нагрузкой (2 Ома и ниже) он не может. Потому решено на каждый канал последовательно подключить по две колонки сопротивлением 2 Ома. Подставляем данные в формулу: 100 Вт * (4 Ом / 8 Ом) = 100 Вт * 0,5 = 50 Вт. Это то, что пойдет в каждый канал.
Подбирать мощность динамиков надо так, чтобы она была на 10—20% выше мощности, которая будет на нее приходить. В таком случае любой громкоговоритель будет работать долго. А если взять мощность «впритык», то даже самый качественный динамик очень скоро захрипит и его надо будет менять.
Так как на канале будет по два громкоговорителя с одинаковыми параметрами, то канальная мощность разделится пополам. Вот и получаем, что на каждый динамик будет приходить 25 Вт. Если добавить желаемый запас мощности, то придется искать динамики мощностью не менее 30—35 Вт.
Параллельное подключение динамиков
На рисунке слева изображено параллельное подключение двух динамиков. Плюс с усилителя подаем на плюсовой вход динамика А, минус — на минус колонки B. Далее, плюсовой выход колонки B заводим на плюс А, минус А — на минус B. Со схемой, вроде, понятно.
Что же с сопротивлением? Каким будет результирующее сопротивление двух подключенных параллельно динамиков? Если параллельное подключили две одинаковых колонки, то суммарное сопротивление такой связки будет в два раза меньше. То есть, фактическое сопротивление колонки делим на два.
Как подключить два динамика на один канал параллельно
На рисунке обозначено сопротивление обеих рупоров в 2 Ома. Общее при параллельном соединении будет 1 Ом. То есть получается что при параллельном подключении динамиков выходная мощность сигнала получается выше, чем при подключении одного. Использование такой низкоомной нагрузки возможно при подключению к сабвуферу.
Параллельное подключение трех и более динамиков на канал
Принцип подключения трех и более динамиков параллельно на один канал такой же. Плюс с выхода усилителя подаем на все подключаемые динамики. Минус — на все минусы.
Подключение трех и более динамиков на один канал параллельно
В результате получается, что сигнал на каждый из элементов схемы приходит одинаковый. А ток разделяется на «ручейки», то есть становится меньше. И ток, который протекает чрез динамик, зависит от сопротивления этого элемента.
Мощность при параллельном соединении
Для расчета мощности, которая пойдет от усилителя на канал при параллельном соединении та же. Po = Pr * Zr/Zt. Вот только частное Zr/Zt будет больше. Ведь, как уже было сказано раньше, суммарное сопротивление при параллельном соединении динамиков уменьшается. Как в примере выше — при подключении двух динамиков по 4 Ома в параллель, результирующее сопротивление будет 2 Ома. Если подставить в формулу данные из рассмотренного ранее примера (для последовательного соединения), то получим, что при мощности усилителя 100 Вт, в канал будет уходить 100 Вт * 4 Ома/2 Ома канал уйдет = 100 Вт * 2 = 200 Вт. То есть, на канал уйдет 200 Вт. Но при этом усилитель должен работать с низкоомной нагрузкой.
Это свойство можно использовать, если у вас усилитель маломощный, а хочется громкого звука. Но нужны колонки, которые могут работать с большими мощностями. Это, вообще-то не проблема. Есть варианты рассчитанные на сотни ватт. Вот только стоят они соответственно.
А еще важна способность усилителя работать с низкими нагрузками. Так что тут обращайте внимание на такой параметр, как минимальная нагрузка. И, снова-таки, лучше чтобы нагрузка была немного выше минимума. Работа на пределе характеристик — всегда ускоренный выход из строя.
Есть варианты рассчитанные на сотни ватт. Обращайте внимание на такой параметр, как минимальная нагрузка. И, снова-таки, лучше чтобы нагрузка была немного выше минимума. Работа на пределе характеристик — всегда ускоренный выход из строя.
Как уже говорили, стоит избегать работы на пределе. Это касается и динамиков, и усилителя. Сейчас можно подобрать оборудование, практически, под любые требования.
Последовательно и параллельно подключение динамиков
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 соответственно сопротивление 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.
Тема: Подключение головок параллельно и последовательно. Вопрос качества.
Опции темы
1. Две головки по 8 Ом параллельно.
2. Две головки по 4 Ом последовательно.
kvv1, посмотрите в поиске, в разных вариантах эта тема обсуждалась не единожды.
Не влияет на качество звука. Без разницы. Одинаково.
Проверить можно на замерах THD, импульса в ближнем поле двухкатушечного динамика, включенного последовательно и параллельно.
Но возникает вопрос, а одинаковые ли параметры у динамиков 8 и 4 Ом? В большинстве случаев динамики одной модели разного сопротивления требуют различных оформлений и отличаются по АЧХ и т.д.
Я в некоторых проектах с двумя НЧ подключал их последовательно, иначе не хватало чувствительности СЧ, да и импеданс полегче при этом. Ничего пагубного для звука не происходило.
Почему, если головки одинаковые? Ничего не меняется, кроме номиналов в фильтре.
Потому, что головы будут нагружены через дополнительное сопротивление, т.е. на источник тока, а не напряжения и одинаковость головок уже не причем. Губим выходное уся.
Не будет разницы в демпфировании, Гудронов прав. У нас две одинаковые головки а не головка и резистор, нужно всего лишь подумать, чтобы понять процессы при этом происходящие.
Хотите сказать, что сопротивление последовательно включенной индутивности влияет, а катушки динамика нет? При чем здесь одинаковые?
Два динамика ведут себя не как резистор или катушка, это уже колебательный контур. Одинаковость нужна, иначе будет действительно хуже при последовательном соединении.
Что при этом происходит с выходным сопротивлением усилителя? Допустим, при подключении одной головы оно равно 0. При подключении двух, на каждой из них будет равно Rвых + Rголовы. Что не так?
Или по-другому, произойдет ли падение напряжения на динамике, если последовательно включить второй такой-же динамик?
А дополнительные потери в тепло и преобразование электричества в акустику (КПД не 100%)?
А если соединить 50 последовательно и даже одинаковых?
Разницы не будет только в том случае, если даже один динамик не достаточно электрически демпфируется усилителем, т.е. нет чему портиться.
Вот как раз это и есть тот самый бедовый случай. То есть, у одной из головок отсутствует магнитная система. От нее остается лишь активное сопротивление и какая-то Le. Вы забываете о электромеханической составляющей, которая при множественном включении дает вам на всех устройствах абсолютно одинаковую картину токов и фаз. Чему, естественно, будет соответствовать и чисто механическое поведение головок, в смысле векторно совпадающих скоростей. Разумеется, это чисто теоретически. Например, в большом щите при головках с высокой Qes биудет наблюдаться дрейф в поведении. Те, которые находятся в центре массива, будут акустически больше нагружены, со всеми вытекающими последствиями. Но мы ведь, насколько я понимаю, рассматриваем два хорошо моторизованных динамика. Даже в простом ящике.