Послідовно і паралельно

Добре, якщо у установника є можливість застосувати схему поканального підсилення. Однак у більшості випадків це вважається недозволеною розкішшю, і в процесі інсталяції аудіосистеми в дев'яти випадках із десяти виникає потреба навантажити, наприклад, двоканальний апарат чотирма динаміками або чотириканальний — вісьмома. Власне, страшного в цьому нічого немає. Важливо тільки тримати в пам'яті кілька основних способів з'єднання гучномовців. Навіть не кілька, а всього лише два: послідовний і паралельний. Третій — послідовно-паралельний — похідна з двох перерахованих. Іншими словами, якщо у вас є більше одного динаміка на канал підсилення і ви знаєте, з якими навантаженнями може впоратися апарат, то вибрати одну, найприйнятнішу схему з трьох можливих не так вже й складно.

Послідовне з'єднання динаміків

Зрозуміло, що коли драйвери з'єднані в послідовну ланцюг, зростає опір навантаження. Також зрозуміло, що з збільшенням кількості ланок воно зростає. Зазвичай потреба в збільшенні опору виникає для зниження вихідних показників акустики. Зокрема, при установці тилової підзвучки або динаміка центрального каналу, які в основному виконують допоміжну роль, і значних потужностей від підсилювача їм не потрібно. В принципі, послідовно можна з'єднати скільки завгодно динаміків, однак їх загальне опір не повинно перевищувати 16 Ом: підсилювачів, що працюють з більш високими навантаженнями, небагато.

На малюнку 1 показано, яким чином дві динамічні головки включаються в послідовну ланцюг. Позитивний вихідний роз'єм каналу підсилювача з'єднується з плюсовою клемою динаміка А, а «мінус» того ж драйвера — з «плюсом» динаміка В. Після чого мінусова клема динаміка В підключається до негативного виходу того ж каналу підсилення. За тією ж схемою будується і другий канал.

Це два динаміки. Якщо необхідно послідовно з'єднати, скажімо, чотири гучномовці, то метод аналогічний. «Мінус» динаміка В замість того, щоб підключатися до виходу підсилювача, з'єднується з «плюсом» С. Далі від мінусової клеми C йде провід на «плюс» D, а вже від «мінуса» D відбувається з'єднання з негативним вихідним роз'ємом підсилювача.

Обчислення еквівалентного опору навантаженню каналу підсилення, на який навантажена ланцюг послідовно з'єднаних динаміків, проводиться простим складанням за наступною формулою: Zt = Za + Zb, де Zt — еквівалентне опір навантаженню, а Za і Zb відповідно опір динаміків А і В. Наприклад, у вас є чотири 12-дюймових сабвуферних головки опором в 4 ома і один-єдиний стереопідсилювач 2 х 100 Вт, що не терпить низькоомних (2 Ом і менше) навантажень. У цьому випадку послідовне з'єднання НЧ-динаміків — єдиний можливий варіант. Кожен канал підсилення при цьому обслуговує пару головок з загальним опором 8 Ом, що легко вписується в вказані вище 16-омні рамки. Тоді як паралельне включення динаміків (про нього пізніше) призведе до неприпустимого (менше 2 Ом) зниження опору навантаження обох каналів і в результаті виходу з ладу підсилювача.

Когда до одного каналу підсилення послідовно підключається більше одного динаміка, це неминуче відбивається на вихідній потужності. Повернемося до прикладу з двома з'єднаними послідовно 12-дюймовими головками і одним 200-ваттним стереопідсилювачем, мінімальне опір навантаження якого 4 Ом. Щоб з'ясувати, скільки ватт в таких умовах зможе віддати динамікам підсилювач, потрібно вирішити ще одне нескладне рівняння: Po = Pr x (Zr/Zt), де Po — підводима потужність, Pr — виміряна потужність підсилювача, Zr — опір навантаженню, при якому проводилися вимірювання реальної потужності підсилювача, Zt — сумарне опір динаміків, навантажених на даний канал. У нашому випадку виходить: Po = 100 x (4/8). Тобто 50 ватт. Динаміків у нас два, тому «полтинник» ділиться на два. В результаті кожна головка отримає по 25 ватт.

Паралельне з'єднання динаміків

Тут все в точності до навпаки: при паралельному з'єднанні опір навантаженню падає пропорційно кількості динаміків. Відповідно зростає вихідна потужність. Число гучномовців обмежене спроможністю підсилювача працювати на низьких навантаженнях і потужнісними межами самих динаміків, включених паралельно. У більшості випадків підсилювачі цілком справляються з навантаженнями в 2 ома, рідше в 1 ом. Існують апарати, яким під силу і 0,5 ома, але це вже дійсно велика рідкість. Що стосується сучасних гучномовців, то тут розкид потужнісних параметрів від десятків до сотень ватт.

Малюнок 2 демонструє, як підключити пару драйверів в паралель. Провід від плюсового вихідного роз'єму з'єднується з позитивними клемами динаміків А і В (найзручніше спочатку з'єднати вихід підсилювача з «плюсом» динаміка А, а потім вже від нього тягнути провід до динаміка В). За тією ж схемою з'єднуються мінусовий вихід підсилювача з «мінусами» обох динаміків.

Обчислення еквівалентного опору навантаженню каналу підсилення при паралельному з'єднанні динаміків дещо складніше. Формула така: Zt = (Za x Zb) / (Za + Zb), де Zt — еквівалентне опір навантаженню, a Za і Zb — опір динаміків.

Тепер уявімо, що на низькочастотне звено в системі відводиться знову ж таки 2-канальний апарат (2 х 100 Вт на навантаження 4 Ом), але стабільно працюючий при 2 омах. Включення двох 4-омних сабвуферних головок в паралель дозволить значно збільшити вихідну потужність, оскільки опір навантаженню каналу підсилення скоротиться вдвічі. За нашою формулою отримуємо: Zt = (4 * 4) / (4 + 4). В результаті маємо 2 Ом, що при умові хорошого запасу по току у підсилювача дасть 4-кратний приріст потужності на канал: Po = 100 x (4/2). Або 200 ватт на канал замість 50, отриманих при послідовному з'єднанні динаміків.

Послідовно-паралельне з'єднання динаміків

Зазвичай ця схема застосовується для збільшення кількості динаміків на борту транспортного засобу з тим, щоб досягти підвищення сумарної потужності аудіосистеми при збереженні адекватного опору навантаженню. Тобто на один канал підсилення можна задіяти скільки завгодно динаміків, якщо їх сумарне опір знаходиться в вже позначених нами межах від 2 до 16 Ом.

Підключення, наприклад, 4 динаміків за цим способом проводиться наступним чином. Кабель від позитивного вихідного роз'єму підсилювача з'єднується з плюсовими клемами динаміків А і С. Потім «мінуси» A і C підключаються до «плюсів» гучномовців B і D відповідно. Нарешті, кабель від негативного виходу підсилювача з'єднується з мінусовими клемами динаміків B і D.

Для обчислення сумарного опору навантаженню каналу підсилення, який працює з чотирма головками, з'єднаними за комбінаторним способом, застосовується наступна формула: Zt = (Zab x Zcd) / (Zab x Zcd), де Zab — сумарне опір динаміків А і В, а Zcd — сумарне опір динаміків C і D (між собою вони з'єднані послідовно, тому опір сумується).

Візьмемо все той же приклад з 2-канальним підсилювачем, стабільно функціонуючим при 2 омах. Тільки цього разу два 4-омних сабвуфера, включених паралельно, нас вже не влаштовують, і ми хочемо підключити до одного каналу підсилення 4 НЧ-головки (теж 4-омні). Для цього нам потрібно знати, витримає чи апарат таку навантаження. При послідовному з'єднанні сумарне опір буде дорівнювати 16 Ом, що нікого не влаштовує. При паралельному — 1 Ом, що вже не вписується в параметри підсилювача. Залишається послідовно-паралельна схема. Простий підрахунок показує, що в нашому випадку один канал підсилення буде навантажений стандартними 4 оми, розкачуючи при цьому відразу чотири саба. Оскільки 4 Оми — навантаження стандартна для будь-якого автомобільного підсилювача потужності, то жодних втрат і приростів потужнісних показників у цьому випадку не відбудеться. У нашому випадку — це 100 ватт на канал, порівну поділені на чотири 4-омних динаміки.

Підводимо підсумки. Головне при побудові подібних схем — не переусердствувати. Перш за все в тому, що стосується мінімального навантаження підсилювача. Більшість сучасних апаратів цілком справляються з 2-омними навантаженнями. Однак це зовсім не означає, що вони будуть працювати і при 1 омі. Крім того, на низьких навантаженнях знижується здатність підсилювача контролювати рух дифузора динаміка, що найчастіше результує в «розмитому» басі.

Всі три наведених вище приклади стосувалися виключно низькочастотного звена аудіокомплексу. З іншого боку, теоретично на одному двоканальному апараті можна побудувати всю акустичну систему в автомобілі з мід-басами, середньочастотниками і твітерами. Тобто з динаміками, які грають в різних областях частотного спектра. Відповідно, доведеться задіяти пасивні кросовери. Тут важливо пам'ятати, що їх елементи — конденсатори і індуктивності — повинні бути узгоджені з еквівалентним опором навантаження даного каналу підсилення. Крім того, фільтри самі вносять опір. При цьому чим далі сигнал від смуги пропускання фільтрів, тим більше опір.

Стаття взята з сайту 12 Вольт