Акустическая система постоянного напряжения - Constant-voltage speaker system

Громкоговоритель с присоединенным понижающим трансформатором для использования в системе постоянного напряжения

Акустические системы постоянного напряжения относятся к сетям музыкальные колонки которые связаны с аудио усилитель мощности с использованием повышения и понижения трансформаторы упростить сопротивление расчетов и минимизировать потеря мощности над акустические кабели. Их более уместно называть системы распределения звука высокого напряжения.[1] Напряжение является постоянным только в том смысле, что при полной мощности напряжение в системе не зависит от количества подключенных динамиков (пока максимальная мощность усилителя не превышается).[2] Акустические системы постоянного напряжения также часто называют 25-, 70-, 70.7-, или же 100-вольтовые акустические системы; распределенные акустические системы; или же акустические системы с высоким сопротивлением. В Канаде и США их чаще всего называют 70-вольтовые динамики. В Европе наиболее распространена система на 100 В, где усилители и динамики обозначаются просто 100 В.

Операция

Акустические системы постоянного напряжения аналогичны передача электроэнергии методы, используемые электроэнергетическими компаниями для передачи электроэнергии на большие расстояния. Как правило, электроэнергетическая компания увеличивает Напряжение передаваемой мощности, что соответственно снижает Текущий, следовательно, уменьшая мощность потеря при передаче. В пункте назначения напряжение понижается. Точно так же в акустической системе с постоянным напряжением усилитель использует трансформатор для повышения напряжения аудиосигнала, чтобы уменьшить потери мощности по кабелю динамика, позволяя передавать больше мощности по проводу заданного диаметра. Каждый динамик в системе имеет понижающий трансформатор для снижения напряжения до приемлемого уровня.

Подключение громкоговорителя

Понижающий трансформатор каждого громкоговорителя может быть рассчитан на один уровень мощности или может иметь несколько ответвлений, один из которых выбирается в соответствии с желаемым уровнем мощности, подаваемой на громкоговоритель. Трансформаторы с различными ответвлениями позволяют установщику регулировать уровень звукового давления вверх или вниз на отдельном громкоговорителе. Доступны специальные модели, в которых трансформатор находится внутри корпус громкоговорителя. Первичная обмотка понижающего трансформатора громкоговорителя подключена параллельно к линии постоянного напряжения.[3]

Подключение усилителя

Линии постоянного напряжения могут управляться обычным усилителем с внешним повышающим трансформатором, усилителем с внутренним повышающим трансформатором или усилителем высокого напряжения с бестрансформаторным выходом.

Внешний повышающий трансформатор

Используется усилитель общего назначения с типичным выходом с низким сопротивлением. Его выход подключен к первичной обмотке внешнего повышающего трансформатора. Трансформаторы специального назначения могут адаптировать конструкцию системы к целевым уровням мощности проекта. Несколько усилителей можно объединить вместе с помощью трансформаторов, чтобы получить линии с более высоким напряжением и большей емкостью по току. Например, три 70-вольтовых усилителя были использованы для создания 210-вольтовой линии путем подключения их к специальному внешнему выходному трансформатору, который имеет три первичных обмотки и одну вторичную.[4][неудачная проверка ]

Внутренний повышающий трансформатор

Усилители со встроенными выходными трансформаторами на 70 В доступны с выходными соединениями с низким и высоким сопротивлением, последние обычно обозначаются как «25 В» и «70 В». Это надежные, специально разработанные усилители со многими конструктивными особенностями для конкретных приложений, такими как защита от перегрузки по току и агрессивная фильтрация верхних частот для защиты от обратного напряжения. Некоторые модели могут быть сконфигурированы так, что один канал управляет одним или двумя 8-омными динамиками с низким сопротивлением, а другой - цепочкой динамиков с постоянным напряжением.[3]

Бестрансформаторный высоковольтный

С развитием силовых полупроводников стало возможным выводить высокое напряжение непосредственно с выходного каскада усилителя. Например, в 1967 г. Crown International представила усилитель DC300, способный напрямую управлять линиями 70 В, а также традиционными нагрузками динамиков благодаря своей общей мощности[5] 500Вт.[6] В 1987 году Crown представила Macrotech 2400, способный напрямую управлять 100-вольтовыми линиями.[3] С тех пор дальнейшие разработки в технологии мощных усилителей расширили выбор. Многие производители выпускают усилители, способные напрямую подключаться к линии громкоговорителей постоянного напряжения с высоким импедансом. Усилители звука высокого напряжения стали практически одночиповым решением. Например, National Semiconductor LME49810[7] (и похожие продукты LME49811[8] и LME49830[9]) может выводить сигналы от пика до пика 100 В, но имеет относительно низкий выходной ток, поэтому стандартная схема включает дискретный выходной каскад Дарлингтона или полевых транзисторов.

Более высокие уровни мощности

Высоковольтные системы постоянного напряжения могут быть спроектированы для использования линий на 140, 200 и 210 вольт, в зависимости от выбранных трансформаторов и топологии подключения усилителя. Такие высоковольтные системы использовались в местах, где уже проложен провод малого диаметра, где используются протяженные провода, а также в особо громких установках, таких как Дейтона Интернешнл Спидвей[10] и Автодром Индианаполиса до его модернизации в 2003 году.[11] Соображения безопасности при таком высоком напряжении требуют установки линии динамика в пределах канал в большинстве стран мира.

Трансформаторы на 600 Вт широко доступны для подрядчиков, которым требуются громкоговорители большой мощности в установках постоянного напряжения.[12] Доступны специальные трансформаторы, способные выдерживать напряжение 1250 Вт при частоте ниже 50 Гц.[4] Одна из проблем, связанных с мощными трансформаторами с высоким током, заключается в том, что на одной линии постоянного напряжения можно использовать меньше. Рекомендуется провод динамика большего диаметра. Трансформаторы большего размера, необходимые для работы с высокой мощностью, уменьшили высокочастотный отклик.

Альтернативы

Традиционной альтернативой акустическим системам с постоянным напряжением являются акустические системы с низким сопротивлением (обычно называемые «8-омные акустические системы», несмотря на то, что их импеданс не может быть 8 Ом), в которых усилитель и динамик соединены напрямую. без использования трансформаторов. Недостатки систем с постоянным напряжением состоят в том, что акустические кабели должны быть короче или больше в диаметре и что требуется больше усилителей, если в разных местах желательны разные уровни прослушивания.

Другой альтернативой являются активные колонки с усилитель мощности встроен в корпус динамика. Поскольку усилитель находится в том же месте, что и динамик, для динамика требуется только линейный уровень аудиосигнал в качестве входа. Сигналы линейного уровня обычно составляют около 1-2 вольт и могут передаваться по кабелю гораздо меньшего размера (обычно 20-26 AWG). Основным недостатком активных громкоговорителей является то, что к ним предъявляются дополнительные требования: Мощность переменного тока, в то время как пассивные динамики не имеют такого требования.

Преимущества

Основными преимуществами использования акустической системы постоянного напряжения по сравнению с обычной акустической системой с низким сопротивлением являются:

  • Несколько громкоговорителей: Многие громкоговорители могут управляться одним усилителем без сложных последовательно / параллельно схемы подключения.[13]
  • Несколько уровней мощности: Разные уровень звукового давления Целевые показатели могут быть достигнуты в разных зонах прослушивания при использовании одного усилителя.[13]
  • Менее дорогой: Поскольку напряжение сигнала повышено, а ток относительно низкий, можно использовать более легкий и менее дорогой кабель без дополнительных потерь мощности. Если для обычной акустической системы с сопротивлением 8 Ом может потребоваться 12 измерять кабель, система на 70 В может использовать кабель 18 калибра или меньше.[13]
  • Расширение системы: Систему на 70 вольт можно легко расширить.
  • Легкая регулировка громкости: Может быть установлен пассивный регулятор громкости, чтобы пользователь мог легко контролировать уровень звука в одном громкоговорителе или зоне с несколькими динамиками.

Недостатки

  • Частотный отклик: Недорогие трансформаторы могут плохо воспроизводить низкие и высокие частоты.[13]
  • Искажение: Трансформаторы с перегрузкой могут добавить к звуковому сигналу звенящие искажения. Недорогие трансформаторы склонны к искажениям на более высоких уровнях мощности, особенно в отношении низкочастотной характеристики.[13] Сигналы низкого уровня могут не подавать питание на плохо спроектированный сердечник трансформатора, чтобы предотвратить превышение нормального уровня гармоническое искажение.[14]
  • Вариант: В плохо сделанных трансформаторах можно наблюдать колебания от блока к блоку.[14]
  • Задерживать: Более удаленные громкоговорители на той же линии постоянного напряжения не могут быть задержаны, чтобы соответствовать скорости звука в воздухе, чтобы импульсы из ряда громкоговорителей приходили в одно и то же время с точки зрения удаленного слушателя.
  • Вносимая потеря: Сами трансформаторы обычно снижают общую мощность, подаваемую на громкоговорители, требуя, чтобы усилитель был на 10-20% мощнее, чем общая мощность, которая предназначена для подачи на громкоговорители. Типичные измерения вносимых потерь трансформатора выполняются при частоте 1000 Гц для оптимизации характеристик трансформатора.[4] При использовании этого метода типичные вносимые потери составляют около 1 дБ, или 20% потерь мощности. Большая часть мощности в аудиосистемах голосового приложения ниже 400 Гц, а это означает, что вносимые потери на более низких частотах будут больше. Лучшие трансформаторы уменьшают средние частоты на 0,5 дБ (примерно 10% потери мощности) или меньше, в результате чего громкоговоритель мощностью 10 Вт потребляет от усилителя 11,1 Вт.[13]
  • Емкость: Для достижения более высоких уровней мощности трансформаторы должны быть больше по размеру. Большие трансформаторы (более 200 Вт) начинают страдать от ослабления высоких частот из-за собственной емкости.[4]
  • Более дорогой: Если используются громкоговорители большой мощности с акцентом на низкочастотную характеристику, требуемые трансформаторы будут намного больше и значительно увеличат стоимость проекта. В некоторых районах строительные и электрические нормы требуют прокладки 70-вольтных кабелей внутри кабелепровода, что увеличивает стоимость проекта.[3]
  • Более чувствительный: Поскольку системы постоянного напряжения работают при относительно высоких импедансах, они более чувствительны к небольшим токам утечки и частичным коротким замыканиям. Прокладка 70-вольтных линий громкоговорителей в трубопроводе, в котором собирается вода, может вызвать потрескивание в системе.[3]

Рекомендации

  1. ^ «Размоточные распределительные трансформаторы». Технические примечания. Rane.com. Архивировано из оригинал на 2018-05-29. Получено 2011-12-31.
  2. ^ «Системы распределения звука постоянного напряжения: 25, 70,7 и 100 Вольт». Технические примечания. Rane.com. Архивировано из оригинал на 2018-05-30. Получено 2011-12-31.
  3. ^ а б c d е Персонал Crown Engineering (октябрь 2005 г.). Корона Аудио. Руководство по системам постоянного напряжения
  4. ^ а б c d Edcor Electronics. ТЕК-ЗАМЕТКИ V1.0 1997-2004[постоянная мертвая ссылка ]
  5. ^ DC300 руководство, Страница 1
  6. ^ «Живой звук: исторические файлы: усилитель Crown DC300 возглавляет революцию в твердотельном оборудовании». Pro Sound Web. 2010-08-27. Получено 2011-12-31.
  7. ^ "LME49810 - Драйвер усилителя мощности звука 200 В с зажимом Бейкера". National.com. 2008-11-10. Архивировано из оригинал на 2012-01-08. Получено 2011-12-31.
  8. ^ «LME49811 - Высококачественный входной каскад усилителя мощности 200 В с функцией отключения». National.com. Архивировано из оригинал на 2012-01-26. Получено 2011-12-31.
  9. ^ "LME49830 - Входной каскад усилителя мощности на 200-вольтном монофоническом МОП-транзисторе высокого качества с функцией отключения звука". National.com. 2007-04-20. Архивировано из оригинал на 2008-12-16. Получено 2011-12-31.
  10. ^ Боген. Приложения. Правила питания для выступающих на Daytona Speedway
  11. ^ «Подрядчик по звуку и видео. УСТАНОВКА: Indianapolis Motor Speedway 18 февраля 2004 г., Робилард Невин ". Архивировано из оригинал на 2006-04-27. Получено 2008-05-22.
  12. ^ "Громкоговоритель Sx600 от Electro-Voice дебютирует в AES". Гармония Центральная. 9 октября 2002 г. Архивировано с оригинал 27 ноября 2002 г.. Получено 28 мая, 2013.
  13. ^ а б c d е ж Джон Эргл, Крис Форман. JBL Audio Engineering для звукоусиления (2002) ISBN  0-634-04355-2
  14. ^ а б "Трансформеры Дженсена. Часто задаваемые вопросы". Архивировано из оригинал на 2014-11-12. Получено 2008-05-22.

внешняя ссылка