dodatek5 polaczenia wewnetrzne systemu

linia 120 V

'Phantom*

(dodatkowy)

lub mikser

bez zasilacza 'Phantom'

BeL

acoustic

BIBLIA DŹWIĘKOWCA

WG. ELECTRO-VOICE

DODATEK 5 POŁĄCZENIA WEWNĘTRZNE SYSTEMU

Trudno jest ocenić ogromne znaczenie należytych połączeń pomiędzy elementami systemu dźwiękowego. Nie chodzi tu jedynie o dobranie odpowiedniego typu przewodów czy kabli, lecz również o kompatybilność (czyli dopasownie) wejściowych i wyjściowych parametrów elementów stanowiących całość systemu. W tym dodatku omówimy takie parametry jak: poziom sygnału, impedan-cja, a także porównamy cechy symetrycznych wejść i wyjść. Nasze podejście do rozważań polega na rozpoczęciu od najniższego poziomu sygnału i postępowanie wraz z nim poprzez poziomy stopni liniowych aż do wzmacniacza mocy i obwodów głośnika. Krótkie zestawienie pojęć podane jest na końcu tego dodatku, celem ułatwienia zapoznania się z jego treścią.

POŁĄCZENIA NISKIEGO POZIOMU

Obwody o poziomie mikrofonowym są najbardziej podatne na przechwytywanie przydźwięku i zakłóceń interferencyjnych ze względu na niskie poziomy sygnału mikrofonowego w tych obwodach. Dlatego gniazda oraz wtyki mikrofonowe muszą byc ekranowane tak, żeby zapobiec „przechwytywaniu'* zakłóceń elektrostatycznych. Ze względu na posługiwanie się cewką elektromagnetyczną w obwodzie przetwornika, mikrofony dynamiczne są czułe na zewnętrzne pola magnetyczne takie jak wytwarzane przez transformatory, dławiki lamp jarzeniowych, silniki oraz obwody silnoprądowe (np. zasilające).

Jeśli przewiduje się działanie w pobliżu takich urządzeń, należy używać modeli z cewką kompensacji zakłóceń lub ze specjalnym ekranowaniem. Magnetyęzne wkładki gramofonowe oraz przetworniki do gitar i fortepianów także posługują się cewkami, a więc mogą wymagać fizycznego odseparowania lub ekranowania celem zapobieżenia „przechwytywaniu” przydźwięku.

Tłumiki

Chociaż poziomy napięć w niskoomowych obwodach mikrofonowych są najczęściej wielkości kilku miliwoltów lub kilkudziesięciu mikrowoltów, spotkać się można z poziomami znacznie wyższymi, nawet przekraczającymi 1 V, np. gdy wysokosprawny mikrofon użyty zostanie w skrająie głośnym polu dźwiękowym. Może mieć to miejsce, gdy mikrofon pojemnościowy zostaje użyty przez rockowego wokalistę albo trębacza. Wysoki poziom wyjściowy z mikrofonu może przesterować wejście mikrofonowego mixera lub przedwzmacniacza. Celem wyeliminowania tego problemu możnń zastosować wbudowany w urządzenie lub zenętrzny tłumik (tzw. „PAD” lub „GAIN”). Tłumiki takie pozwalają zwykle na wybór 10, 20, 30 —sto, a nawet 40 — sto decybelowej redukcji sygnału. Należy zwrócić uwagę na to, że niektóre zewnętrzne tłumiki nie mogą być użyte z mikrofonem o zasilaniu typu „phantom”. Patrz rys. 1.

PRAWIDŁOWO

O—		1 1 1 1 1	zasilacz 'Phantom*
mikrofon	tłumik |				mikser .

Ż.LE

RYSUNEK 1 - Zasilanie "Phantom¹¹

Przesterowania na wejściu, o ile są duże, wytwarzają chrapliwe zniekształcenia, jednakże gdy ich wartość jest niewielka, zwłaszcza przy słuchaniu z głośników „na żywo”, są trudne do wykrycia. Aby ułatwić wykrywanie przesterowań niektóre urządzenia wyposażone są w wejściowe wskaźniki przesterowania z diodami LED (tzw. „overload” lub „o/load”). Przy posługiwaniu się takim urządzeniem należy po prostu włączyć w obwód odpowiednie tłumienie, by dioda LED rzadko błyskała w najgłośniejszych partiach sygnału.

Impedancja

Współczesne mikrofony można ogólnie sklasyfikować jako wysoko— i niskoimpedancyjne. Impedancje mikrofonów „wysokoimpedancyjnych” leżą w zakresie 10 000 do 4 000 omów, a typowo ok. 2 000 omów, natomiast mikrofonów „niskoimpedancyjnych” — pomiędzy 50 a 500 omow, a często spotykaną wartością jest 200 omów. Ponieważ zwykle transformatory o bardzo niskiej rezystancji (dla prądu stałego) stanowią integralną część mikrofonu, nie celowym jest usiłowanie mierzenia impedancji wewnętrznej mikrofonu za pomocą omomierza.

Dokładne dopasowanie pomiędzy impedancją mikrofonu a towarzyszącymi mu urządzeniami nie jest konieczne. Jednakże mikrofony wysokoomowe i niskoomowe muszą być przyłączane do osobnych wejść: w razie potrzeby stosuje się transformatory dopasowujące impedancję. Transformatory takie mogą stnowić rodzaj wtyczki wpinanej do urządzenia elektronicznego albo też mogą być wbudowane w kable połączeniowe.

Celem ograniczenia przenikania przydźwięku, transformatory te muszą być zaprojektowane z odpowiednim ekranowaniem magnetycznym oraz muszą byc umieszczane jak najdalej od silników, transformatorów mocy oraz innych urządzeń wytwarzających zmienne pole magnetyczne o dużym natężeniu. Mikrofony wysokoimpedancyjne stają się ostatnio niechętnie stosowane, ponieważ przy długościach kabli większych od 5 do 10 m ich pasmo przenoszenia zostaje ograniczone w zakresie wyższych częstotliwości, nadto połączenia wysokoimpedancyjne są bardziej podatne na przenikanie przydźwięku i szumu, nawet jeśli używa się kabla jednożyłowego wysokiej jakoś-

IMPEDANCJA MIKROFONU (w omach)	DŁUGOŚĆ KABLA (stopy) tłumienie 1 dB przy 10 kHz
50	920
150	310
250	190

ci i o niskiej pojemności elektrycznej. Aby uniknąć przy dźwięków i szumów indukowanych w wyniku „zapętlenia uziemienia” nie powinno się dopuszczać do kontaktu obudowy mikrofonu wysokoomowego z elementami uziemionymi (np. metalowymi elementami konstrukcji sceny, elemantami podłogi czy innymi urządzeniami).

Mikrofony niskoimpedancyjne są zalecane do wszystkich instalacji profesjonalnych, a także kiedy długość kabla mikrofonowego przekracza 5—10 m (patrz tablica 1). Do podłączenia wymagany jest dwużyłowy przewód ekranowany. Ekran, który całkowicie otacza żyły sygnałowe, może składać się z cienkiej matalizowanej, termokurczliwej folii z przewodem odprowadzającym, biegnącym wzdłuż całej długości kabla (np. „MUSIFLEX” f— my Connectronics) lub alternatywnie może nim być stalowa lub miedziana siateczka albo oplot z cieniutkich drucików. Otoczona siateczką konstrukcja ma większą wytrzymałość na zginanie i jest szczególnie korzystna w przypadku kabli ruchomych. Należy unikać używania kabli z siatkami o dużych oczkach i spiralnie owiniętych ekranów, gdyż są one szczególnie podatne na przyjmowanie zakłóceń np. powodowanych przez tyrystory (zakłócenia SCR), zwłaszcza w obwodach oświetleniowych. Rozciągliwe, skręcone przewody używane np. do przyłączania gitar są częstymi winowajcami pod tym względem.

TABLICA 1 - Tłumienie pojemnościowe kabla

Połączenia w systemie „phantom”

Niektóre typy mikrofonów — np. pojemnościowe — wymagają zasilania dla prawidłowego funkcjonowania ich obwodów wewnętrznych. Zasilanie takie może być dostarczane z baterii wewnętrznych lub zewnętrznych albo ze współpracującego z mikrofonami mixera czy też przed-wzmacniacza wyposażonego w zasilacz „phantom” — poprzez podanie polaryzującego napięcia stałego od + 12 do + 52 V po tych samych przewodach, które niosą sygnał z mikrofonu. Patrz rys. 2. Jeśli wymagane jest takie zasilanie (system „phantom”), a urządzenie współpracujące nie dostarcza go, to oddzielny moduł zasilacza phantomowego powinien być włączony w szereg z kablem mikrofonowym. Chociaż symetryczny charakter zsilania phantomowego minimalizuje zakłócenia i szumy między zasilaniem i sygnałem, mogą powstawać gwałtowne stany przejściowe (tzw. nieustalone) podczas wkładania i wyjmowania wtyku mikrofonowego, a więc nie należy dokonywać tego przy włączonym obwodzie zasilania.

Złącza

Zazwyczaj do połączeń mikrofonów wysokoomowych używane są wtyki Jack 1/4”, zaś dla niskoomowych, symetrycznych mikrofonów stosuje się trójkołkowe złącza typu

XLR. Oplot przewodu uziemiającego lub ekran, jest z reguły zawsze połączony z kołkiem 1 lub z obudową złącza. W przypadku złącz XLR, kołek 2 jest przyłączony „w fazie” (dodatnie ciśnienie przy mikrofonie powoduje wystąpienie na kołku 2 dodatniego napięcia), zgodnie z zale-caniami ELA (standard RS —221—A). Te same złącza są również używane do przyłączania poziomow liniowych, i w tym przypadku mają zastosowanie tę same uwagi co do biegunowości kołków. UWAGA: przy korzystaniu ze złącz Jack 1/4” w torze mikrofonowym, biegun dodatni występuje na końcu wtyku („tip”), zas ekran przyłączony jest do walca głównego lub obudowy wtyku. Rys. 3 ilustruje niektóre z popularniejszych złącz używanych do połączeń niskiego i wysokiego poziomu.

ZŁĄCZA XLR

Dla nisko i wysokopoziomo-wych symetrycznych i niesymetrycznych obwodów. Daje szybkie, mocne i najlepsze połączenie - nierozerwalne.

WTYKI "JACK"

Dwużyłowy - do użycia w obwodach niesymetrycznych. Trzy żyłowy - do użycia w obwodach symetrycznych lub (stereo) - podwójnie i niesymetryczne

3 - ŻYŁOWY

WTYK AUDIO

Do użycia w obwodach nis-kopoziomowych i liniowych.

RYSUNEK 3 - Standardowe złącza

POŁĄCZENIA POZIOMU LINIOWEGO

Wyjście typowego mixera mikrofonowego dostarcza zazwyczaj sygnał o poziomie 1 V, który określany jest jako poziom liniowy. Jeżeli takie urządzenie posiada wskaźnik VU, to jest on często skalibrowany tak, że odczyt „0” VU odnosi się do wyjściowego poziomu +4 dBm (decybeli względem 1 mW).

Często kilka urządzeń tworzących system liniowy, może być wzajemnie ze sobą połączonych. Na przykład: mikser mikrofonowy, korektor, zwrotnica aktywna mogą być połączone szeregowo. Często urządzenia te są projektowane tak, żeby ich wzmocnienie równe było jedności (pomiędzy wejściem i wyjściem), zaś ich poziomy wejściowo—wyjściowe były kompatybilne. Nie zawsze ma to miejsce i dlatego niezbędne jest sprawdzenie parametrów kompatybilności poziomów wyjścia —wejścia.

Inne zagadnienie dotyczące dopasowania urządzeń odnosi się do impedancji wejścia i wyjścia. Jest szczególnie słotne aby połączyć poszczególne urządzenia zgodnie z ich zalecaną impedancją obciążenia. Zalecana impedancja obciążenia, jak wskazuje nazwa, jest to taka jej wartość, którą widzi urządzeme, kiedy zwrócone jest w stronę obwodu, którym steruje. Zazwyczaj określa się minimum zalecanego obciążenia, co oznacza, że zespół będzie pracował właściwie, dopóki będzie widział obciążenie conajmniej równe impedancji zalecanej.

UWAGA: wewnętrzna impedancja urządzenia jest niekoniecznie związana z jego obciążeniem. To jest ta wartość, którą powinniśmy widzieć patrząc z tyłu urządzenia na jego zaciski wyjściowe. Wewnwętrzna impedancja informuje nas, m.innymi, jak bardzo wzmocnienie będzie różnicować się podczas zmian obciążenia zewnętrznego. Jak stwierdzono wcześniej, aktywne urządzenie o poziomie liniowym, nie pracuje właściwie poniżej mnmimum impedancji obciążenia — wartości, często wyższej od wewnętrznej impedancji urządzenia.

Symetryczne i niesymetryczne

Następne zagadnienie wynikające przy łączeniu elementów elektronicznych polega na tym, czy wejścia i wyjścia są symetryczne (w odniesieniu do ziemi), czy też nie. Zazwyczaj preferowany jest system symetryczny (względem ziemi), zwłaszcza w trudniejszych i bardziej złożonych systemach dźwiękowych, który wykazuje mniejszą wrażliwość na zakłócenia i unika bardzo niekorzystnych pętli uziemienia. Jest to uzyskiwane poprzez oddzielenie sygnału i jego powrotu od ziemi („masy”) oraz przez ekranowanie obu dróg. Rys. 4 pokazuje typowe zróżnicowania wejść i wyjść.

System niesymetryczny wykorzystuje masę (uziemienie) i wymaga jedynie dwóch zacisków (różnie określanych, jako: gorący i uziemiony, wysoki i niski, lub + i — ). Połączenia symetryczne wymagają trzech zacisków, z uziemieniem odzielonym od wysokiego i niskiego. W trakcie przygotowania przewodów symetrycznych rozsądnie jest dokonać pomiarów omomierzem w celu upewnienia się, że żaden przewód sygnałowy nie został omyłkowo zwarty z ekranem kabla lub obudową złącza. Termminologia używana często w przypadku urządzeń symetrycznych, odnosi się do polaryzacji sygnału w danym momencie, pozwalając użytkownikowi stwierdzić czy sygnał w urządzeniu uległ odwróceniu w fazie, czy też nie. Staje się to ważne zwłaszcza w systemach wielokanałowych, np. w mixerach, gdzie sygnały z poszczególnych mikrofonów muszą pozostawać w tej samej, zgodnej fazie.

PASYWNY

GNDe—j-->

AKTYWNY

Hł-

wzmacniacz

Niesymetryczne

wejścia

Symetryczne

wejścia

Symetryczne wejście względem ziemi

W

E

J

Ś

c

I

A

>

Niesymetryczne GND '*ń^iaa

&

(INVERTER» r~

odwracacz V⁷

(aktywna wersja nie stosowana)

Symetryczne

wyjścia

względem

ziemi

•GND

W

Y

J

Ś

c

I

A

Symetryczne

wyjście

ziemia

"wolna’

RYSUNEK 4 - Symetryczne i niesymetryczne połączenia

SIGNAL PATH

A. Niesymetryczne wyjście do niesymetrycznego wejścia. Kabel jednożyłowy w ekranie.

B. Niesymetryczne wyjście do symetrycznego wejścia. Kabel jednożyłowy w ekranie.

C. Niesymetryczne wyjście do symetrycznego wejścia. Kabel dwu-żytowy w ekranie. Obwód preferowany.

*D. Symetryczne wyjście do niesymetrycznego wejścia. Kabel jednożyłowy w ekranie.

•E. Symetryczne wyjście do niesymetrycznego wejścia. Kabel dwu-żytowy w ekranie. Preferowany zamiast *D‘

F. Symetryczne wyjście do symetrycznego wejścia. Kabel dwu-żyłowy w ekranie.

Niektóre urządzenia przeznaczone są do pracy zarówno w układach symetrycznych jak też niesymetrycznych. W innych przypadkach, dla dopasowania, można włączyć

* Użyj linii przerywanej tylko przy 'otwartym’ wyjściu. Sprawdź z instrukcją.

RYSUNEK 5 - Układy połączeń

transformator jako zewnętrzny moduł lub w postaci wtyku. Rys. 5 pokazuje kilka typowych połączeń. Jeżeli przydż-więk występuje w obwodzie „B” (tj. kiedy obie części urządzenia są od siebie oddalone), to można zastosować obwód „C” dla uniknięcia szumu pochodzącego z prądów przepływających w ekranie. Podobnie obwód „E” może byc wykorzystany, ale tylko w przypadku gdy wyjście nie ma odniesienia do ziemi (np. wtórne, nieuziemione uzwojenie transformatora). Zauważ, że w obwodzie „C” i „E” przewód sygnałowy i ekran muszą być połączone razem tylko na jednym końcu, jak widać. W innym razie, prądy w ekranie i sygnałowe ulegną przemieszaniu na powrotnej drodze sygnału, likwidując zalety tego obwodu.

Obwód „F”, pokazujący całkowicie symetryczne wyjście i wejście, dostarcza najlepszych połączeń i zawsze powinien być stosowany, jeśli tylko istnieje możliwość użycia urządzeń symetrycznych. Pożądane jest umieszczenie wszystkich urządzeu pracujących przy poziomie liniowym w jednym miejscu, np. w jednej lub kilku sąsiadujących ze sobą obudowach rack, zmniejszając w ten sposób długość kabli połączeniowych i zapewniając dobre uziemienie. Jest to pomocne przy minimalizowaniu zakłóceń takich jak szumy tyrystorowe (SCR hash) i zakłóceń od częstotliwości radiowych (RFI). (Patrz: definicje na końcu dodatku)

Jedno lub dwużyłowy (w zależności od potrzeb) przewód ekranowany powinien być używany dla wszystkich połączeń poziomu liniowego. Jednakie, ze względu na to, że poziom sygnału liniowego jest ok. 40 dB wyższy od poziomu w obwodzie mikrofonu niskoomowego, łapanie przez układ liniowy zakłóceń jest mniej kłopotliwe. W rzeczywistości nieekranowane listwy zacisków mogą być traktowane jako złącza, zwłaszcza kiedy są zasilane z urządzenia o niskiej impedancji wewnętrznej. Obecność dużych, uziemionych powierzchni metalowych w sąsiedztwie, jak obudowy a także przyległe konstrukcje typu „rack” itp. również pomagają zmniejszać zakłócenia elektrostatyczne przejmowane przez wystające zaciski sygnałowe.

„Przechwytywanie” zakłóceń

Zakłócenia ze środowiska zewnętrznego (w przeciwieństwie do szumu i syku wytwarzanego w urządzeniu) mogą zawierać: przydżwięk, zazwyczaj przechwytywany z pobliskich przewodów zasilających, zakłócenia od częstotiwości radiowych AM i FM, brzęczenie od generatorów synchronizacji telewizyjnej czy też urządzeń rentgenowskich. Może w nich też występować ostre brzęczenie, powodowane przez pobliskie regualatory oświetleniowe, czyli zakłócenia tyrystorowe (SCR hash).

System może trojako przejmować zakłócenia na drodze: 1) sprzężenia elektromagnetycznego, 2) indukccji elektromagnetycznej, 3) przewodzenia prądów w pętlach uziemień (mas).

Dwa przewodniki w przestrzeni wykazują pojemność elektryczną między sobą, która wzrasta w miarę powiększania się ich powierzchni lub kiedy zbliżają się do siebie. Przejmowanie elektrostatyczne zachodzi w przestrzeni mię-dzyprzewodowej (lub inaczej, dzięki sprzężeniu pojemnościowemu). Może byc ono w znacznej mierze eliminowane poprzez umieszczenie uziemionego, metalicznego ekranu między dwoma przewodnikami lub wokół jednego z nich.

Jeżeli dwa izolowane przewody biegną jeden obok drugiego w przestrzeni i gdy zostanie wzbudzony prąd zmienny aby przepływał przez jeden z nich, wówczas na końcu drugiego przewodu pojawi się zmienne napięcie. Efekt ten nazywany jest indukcją elektromagnetyczną. Suma przekazane energii jest funkcją indukcyjności pomiędzy przewodami, która wzrasta w miarę zmniejszania odległości lub ze zwiększeniem ich długości. Kiedy przewody zwinięte są w zwoje, wzajemna indukcja jest wyraźnie zwiększona. To jest właśnie powód, dla którego transformatory sygnałowe są tak wrażliwe na zewnętrzne pola magnetyczne. W ceiu obniżenia sprzężenia międzyprzewodowego i międzyzwo-jowego, musi zostać użyty ekan magnetyczny. Ekran taki zrobiony jest z materiału magnetycznego takiego jak : miękkie żelazo, mu —metal lub specjalnie do tego celu wyprodukowanego stopu. Ekran pownien otaczać dany element, tworząc zamknięty cylinder lub puszkę. Jeśli ekran magnetyczny jest uziemiony, może jednocześnie służyć jako ekran elektroastatyczny. Ekranowanie magnetyczne jest zazwyczaj wymagane wokół wszystkich transformatorów o mikrofonowym i liniowym poziomie sygnału. Nawet wtedy może być niezbędne oddzielenie ich przydżwięku od zbyt silnego pola magnetycznego. Jeśli taki problem powstaje w przypadku stojaków aparaturowych, próbuj zwiększać przestrzeń między urządzeniami niskiego poziomu i dużej mocy. Czasami nawet 12 — 15 cm może spowodować wyraźną poprawę. Z tego samego powodu unikaj prowadzenia kabli sygnałowych i zasilających, w tej samej wiązce czy rurce.

System uziemiania

Określenie — „uziemienie”, odnosi się do przewodników o wspólnym potencjale. Zazwyczaj odnosi się to do jakiegoś chassis czy zewnętrznego metalowego okucia urządzenia z zaciskami uziemienia znajdującymi sie na urządzeniu, tworzącymi razem system uziemienia. Uziemienie gruntowe równa się zeru lub odnośnemu potencjałowi wilgotnej ziemi (jeśli mierzony jest w systemie przewodników zakopanych w ziemi). Metalowe rury instalacji wodnej zazwyczaj zapewniają doskonałe uziemienie gruntowe.

Uziemienie, albo trzeci przewód sieci zasilającej, stanowi w przybliżeniu uziemienie gruntowe. Jednakże, w związku z prądami przebiegającymi przez określoną oporność takich przewodów, me ma najczęściej dwóch punktów

0    takim samym potencjale. Z tego powodu, (teoretycznie) system uziemienia powinien mieć łączność z uziemieniem gruntowym tylko w jednym punkcie. W środowisku, gdzie obecne są silne sygnały RF, dodatkowe zabezpieczenie w postaci uziemienia, może okazać się bardzo pożyteczne. Kolejność, w której połączenia zostały wykonane jest istotna dla ochrony układu przed przewodzeniem prądów w pętlach uziemień, które mogą wprowadzać przydżwięk

1    szum do systemu dźwiękowego.

Różne wymogi bezpieczeństwa zalecaja, aby profesjonalny sprzęt zaopatrzony był w 3 —żyłowy przewód zasilający. Takie rozwiązanie, łączy chassis każdego urządzenia do uziemienia linii zasilającej i w dużym stopniu eliminuje ewentualność śmiertelnego porażenia, przy dotknięciu uszkodzonej części urządzenia, a zarazem zapewnia dobre uziemienie. Niestety, może jednocześnie utrudniać eliminację przydźwięków i szumów indukowanych w obwodach

wysokie

częsL

średnie

częsL

niskie

częsL

Zwrotnica niskopoziomowa, 3-drożna (formowana z dwóch zwrotnic dwudroznych).

uziemień (patrz: powstawanie pętli uziemienia). Temat ten staje się bardzo istotny i będzie przedmiotem rozważań w późniejszym dodatku.

Zwrotnice

Czasami korzystne jest podzielenie sygnału audio na dwa lub więcej pasm częstotliwościowych, a następnie nieza leżne przetworzenie ich w odpowiednich (pasmowych) przetwornikach — głośnikach. Urządzenie, które dzieli sygnał audio na poszczególne pasma nazywa się zwrotnicą. Zwrotnica (cross—over) może być włączona między wzmacniacz mocy i głośnik, jak na rys. 6.

zwrotnica

przetwor

nik

wysoko-

tonowy

przetwor

nik

nisko-

tonowy

przetwor

nik

wysoko-

tonowy

przetwornik nis kotonowy

REPRODUCE

RYSUNEK 6 - Zwrotnice

Bierny obwód, składający się głównie z pojemności (kon-desatorów) i indukcyjności (cewek), jest włączony w zwrotnicę wysokiego poziomu, nazwanej tak z powodu właczania jej za wzmacniaczem mocy.

Zwrotnice niskiego poziomu (włączane przed pasmowym wzmacniaczem mocy) mogą być zarówno aktywne jak też pasywne i połączone tak jak pokazuje rys. 6. System zwrotnic niskiego poziomu przewyższa w pewnym stopniu zwrotnice wysokiego poziomu ale wymaga dodatkowych wzmacniaczy mocy. Określenie — „zwrotnice niskiego poziomu”, oznacza zwrotnice, pracujące na poziomie liniowym — przed wzmacniaczem mocy.

POŁĄCZENIA WZMACNIACZA MOCY Wejście sygnału do większości współczesnych wzmacniaczy mocy odbywa się na poziomie liniowym, wymagającym sygnału w zakresie 1.5 do 2 V dla wysterowania wzmacniacza do jego całkowitej mocy. Poziomy wyjściowe wzmacniacza są dużo większe niż te na poziomie liniowym, a w dodatku jego impedancja wyjściowa jest znacznie niższa. Te czynniki decydują o eliminacji potrzeby ekranowania przewodów w obwodach wyjściowych (głośnikowych). Jednakże, w celu uniknięcia strat mocy muszą być stosowane przewody o większym przekroju.

Używane są dwie metody dostarczania mocy audio ze wzmacniacza — do głośnika. Kiedy niezbędne jest zasilenie pewnej liczby głośników na dalsze odległości, powszechnie stosuje się system zwany liniowym (napięciowym) o napięciu wyjściowym 50,70 lub 120 V.

Pozwólcie nam jednak najpierw rozpatrzeć inną metodę, w której następuje bezpośrednie przejście sygnału ze wzmacniacza do ceki głośnikowej. Ponieważ impedancja głośnika, tubowego lub otwartego, wynosi zazwyczaj tylko 8 omów, każdy mały opór w oprzewodowaniu, który jest efektywny szeregowo z obiążeniem, da o sobie znać w postaci spadku napięcia, a w konsekwencji utraty mocy. W odróżnieniu od innych przetworników, impedancja tego okablowania jest prawie identyczna z jego opornością dla prądu stałego, tak więc te warunki mogą być wykorzys tane w sposób zamienny. Równie istotne dla stwierdzenia strat, są odczyty z dokładnego omomierza. W celu pomiaru oporu oprzewodowania, włącz zasilanie układu, zewrzyj zaciski obciążenia grubym przewodem, i po odłączeniu przynajmniej jednego przewodu z wyjścia wzmacniacza, zmierz opór na wzmacniaczowym końcu oprzewodowania. Jako skrajny przykład, oprzewodowanie o oporze 3.3 Ohm, nominalnemu obciążeniu 8 omów, zredukuje o połowę (3 dB) wyjściową moc wzmacniacza!!! Ta utrata mocy ujawnia się w postaci lekkiego ogrzania przewodów. Bardziej odpowiedni projekt pozwalałby na utratę mocy o połowę w/w wartości (ok. 12%). Całkowity opor przewodów, przy obciążeniu 8 omów, powinien więc być utrzymany na poziomie poniżej 0.5 Ohma.

Opór oprzewodowania powinien być różny w zależności od impedacji obciążenia, wymagając grubszych przewodów przy obwodzie 4 —omowym i przy proporcjonalnie zmniejszonych wymaganiach dla obciążenia 16 Ohm. Tablica przewodów (tablica 2) informuje nas, że na odległość 14.63 m pomiędzy wzmacniaczem a głośnikiem, dla 4— omowego obciążenia, wymagane jest użycie przewodu

0    średnicy min. 1,63 mm. Oczywiście zmniejszenie odległości o połowę, również zmniejszy opór o połowę, tak jak podwojenie jej powoduje dwukrotny wzrost oporu. Podczas szacowania oporu, przy rozpatrywaniu tablicy. 2, nie zapominaj, że w obwodzie znajdują się dwa przewody

1    całkowita długość przewodu (linii głośnikowej) jest dwukrotnie większa niż tylko odległość głośnika od wzmacniacza. Dla stałych instalacji stosuje się często przewody wnętrzowe o średnicach 1.63 mm (14—2), 2.03 mm (12 — 2), natomiast giętkie przewody o średnicy 1.63 mm (14) i 1.3 mm (16) są polecane dla zestawów przenośnych.

Oczywiście, zaciski użyte w obwodach niskiej impedancji nie mogą wprowadzać oporu elektrycznego i powinny mieć jak największą powierzchnię styku. Dla nstalacji stałych idealne są łączówki lutownicze, śruby zaciskowe i zaciski śrubowe cięższego typu. Dla sprzętu przenośnego mogą być stosowane wtyki bananowe i złącza Jack 1/4”, choć te ostatnie, ze względu na bardzo małą powierzchnię styku, często są przyczyną niespodziewanych kłopotów.

AWG wielkość	Rezystancja Q/1000 stóp	Niska impedancja			Systemy wysokoimpedancyjne (napięciowe)
		4 Q	8 Q	16 n	100 W/70.7 V 12.5 W/25 V (50 Q)	50 W/70.7 V 6 1/4 W/25 V (100 Q)	25 W/70.7 V 3 1/8 W/25 V (200 Q)	5 W/70.7 V 5/8 W/25 V (1000 Q)	1 W/70.7 V 1/8 W/25 V (5000 Q)
10	1.00	120	240	480	1500	3000	6000	30000	150000
12	1.59	75	150	300	940	1800	3800	18000	94000
14	2 50	48	96	190	600	1200	2400	12000	60000
16	4.02	30	60	90	370	740	1500	7400	37000
18	6.39	19	38	76	230	460	920	4600	23000
20	10.1	12	24	48	150	300	600	3000	15000
22	16.2	7	14	28	93	190	380	1900	9300

TABLICA 2 - Długość 2-żyłowych przewodów miedzianych przy spadku SPL 0.5 dB

połączenie równolegle

N

Impedancja obciążenia

Inaczej niż w przypadku obwodów mikrofonowych, wzmacniacz powinien być dopasowany do ustalonej dal niego impedancji obciążenia, w stosunku 2/1 lub bliżej. Zbyt wysoka impedancja obciążająca wzmacniacz, po prostu zmniejszy jego moc dostarczaną do głośnika. Zbyt niska impedancja obciążenia, może nie tylko zmniejszyć uzyskiwaną moc, ale również spowodować zadziałanie układów zabezpieczających (bezpieczników, wyłączników cieplnych, itp.), przerywając pracę systemu. Może też nastąpić lawinowy wzrost zniekształceń. Niektóre wzmacniacze posiadają wielokablowe końcówki, dzięki którym można stosować różne impedancje obciążenia, podczas gdy inne wymagają wąskiego zakresu wartości. Impedancja typowego głośnika, waha się w dużych granicach, w zależności od częstotliwości, ale nominalny zakres działania jest zazwyczaj bliski wartości nominalnej, uzyskiwanej podczas normalnej pracy urządzenia. Jeżeli więcej niż jeden głośnik jest zasilany z pojedynczego wzmacniacza, efektywna impedancja obciążenia może być zmieniona, jak pokazano na rysunku 7. Połączenie równoległe dwóch głośników 8 —omowych pozwala na przyłączenie do wzmacniacza o impedancji wyjściowej 4 Ohmy. Połączenia szeregowe powinny być stosowane jedynie z identycznymi głośnikami, żeby mogły być one zasilane tą samą mocą.

połączenie szeregowe Zr - N » /

Biegunowość

Ważne jest aby systemy wielogłośmkowe połączone były ze sobą „w fazie”. Jeżeli jedna lub więcej części ma odwróconą biegunowość, w stosunku do pozostałych, odpowiedź częstotliwościowa, charakterystyka częstotliwościowa czy też poziomy dźwięku, mogą być poważnie zakłócone.

Impedancja wyjściowa transformatorów dopasowujących Niektóre instalacje wymagają dużej liczby głośników, rozmieszczonych na większej powierzchni, z których każdy pracować powinien na odpowiednio niskim poziomie np. w sytemie tzw. „background musie” czyli „muzyki w tle” (system bardzo popularny dla uzyskiwania miłego nastroju w miejscach publicznych). Przy takim zastosowaniu, najkorzystniejszym jest użycie linii głośnikowej (wysokonapięciowej) o napięciu np. 70 V, połączonej tak, jak na rys. 8. Wzmacniacz jest tak zaprojektowany, że dostarcza na wyjściu sygnał o nominalnej wartości skutecznej 70 V (RMS), kiedy nastawiony jest na pełną moc wyjściową. W ten sposób poziom każdego głośnika może być ustawiany nezależnie. W systemie tym, transformator z wieloma odczepami do nastawiania poziomu, jest połączony z każdym głośnikiem. Często odczepy te są oznakowane wprost — w watach, odnoszących się do maksymalnej mocy ze wzmacniacza (70 V). Tutaj poziom każdego głośnika może być dopasowany niezależnie. Każdy transformator ma dostarczać jedynie moc pobieraną przez towarzyszący mu głośnik. Nie istnieje ograniczenie, jeśli chodzi o liczbę głośników, które mogą być tak podłączone, dopóki suma ich mocy nie przekroczy zakresu mocy wzmacniacza. Nie wszystkie wzmacniacze mogą działać zadowalająco przy obciążeniu transformatorem. Dlatego, dopóki nie zostanie przewidziane specyficzne 70 V — towe wyjście, wykonawca systemupowinien skonsultować się odnośnie jego przydatności w danej sytuacji.

szeregowo-równolegle (dla 4 głośników)

z_T-z

RYSUNEK 7 - Połączenia głośnikowe

Zj - impedancja wypadkowa Z * impedancja

każdego głośnika

N - ilość głośników

RYSUNEK 8 - Typowe połączenia w linii 70 V

DEFINICJE

Decybel (dB)

Zasadnicza jednostka poziomu głośności. Jednakże, wygodnie jest wyrażać stosunki napięcia elektrycznego, prądu czy też mocy, wyrażone w decybelach. Na przykład: wzrost napięcia o 6 dB w cewce głośnika powinien spowodować wzrost o 6 dB poziomu ciśnienia dźwięku, niezależnie od punktu startu. Wzrost 3 dB odzwierciedla podwojenie mocy, a 6 dB —owy wzrost — podwojenie napięcia. Wzmocnienie napięciowe sprzętu jest często wyrażone w dB.

dBV

Poziom elektrycznego napięcia, odniesiony do poziomu 1 V. Tak więc, — 6 dBV odpowiada 0,5 V, +6 dBV odpo-waida 2 V, czy też +12 dBV odpowiada 4—rem Voltom.

dBm

Poziom elektrycznej mocy, odniesiony do poziomu 1 mW. Jeżeli 1 dBm użyty jest do określenia napięcia, impedancja obwodu musi być ustalona lub oczywista. Np. w 600—Oh-mowym obwodzie, 1 mW = 0 dB = 0.775 V. Tak więc, dla 600 Ohmów, poziom wyrażony w dBm jest zawsze 2,2 dB większy, niż gdy jest wyrażony w dBV!

Elementy aktywne (czynne)

Są to elementy wymagające źródła zasilania (bateria, itp). Zawierają zwykle tranzystory, lampy, lub obwody scalone. Do tej grupy należąwzmacniacze, mixery, korektory itp.

Elementy pasywne (bierne)

Elementy wymagające tylko sygnału i zawierające rezystory, kondensatory, transformatory itp. Nalecą tu: mikrofony dynamiczne, zwrotnice wysokiego poziomu, głośniki itp.

Impedancja

W obwodzie prądu zmiennego jest to stosunek napięcia do wynikającego pod jego wpływem prądu. Jest odpowiednikiem rezystancji w obwodzie prądu stałego.

Pętla uziemienia (masy)

Istniejący stan, kiedy części składowe systemu są powiązane ze sobą lub z ziemią, większą niż mninimalną ilością przewodów. Zdwojone ścieżki mogą spowodować powstawanie pętli, która może pozwolić na przepływ błądzących prądów, dając w rezultacie przydżwięk i szum. (Bardzo częsta przyczyna kłopotów z przydźwiękiem i trudna do zlokalizowania.)

„RFI” (interferencje częstotliwości radiowych)

Sygnały wysokiej częstotliwości mogą przedostawać się do systemów nagłośniających w różnych miejscach. Wchodzą tu w grę sygnały radiofonii AM i FM, telewizji (ciągłe buczenie), radiokomunikacji cywilnej, pobliskiego radaru oraz urządzeń rentgenowskich.

SCR Hash (szum tyrystorowy)

Sterowane prostowwniki krzemowe, traki i różne inne elementy półprzewodnikowe znajdują coraz to szersze zastosowanie w przyciemniaczach oświetlenia i ragulatorach prędkości obrotowej silników. Wytwarzają one niezmiernie ostre czoła fal, które podobme jak zakłócenia radiowe (RFI), mogą powodować słyszalne brzęczenie w systemach fonicznych, o ile nie podejmuje się odpowiednich środków zaradczych.

Sygnał

Zmienne napięcie lub prąd stanowiące pożądane „wejście” do systemu. Sygnał jest wzmacniany i przetwarzany w różnych elementach systemu i pojawia się na jego wyjściu.

SPECJALNA UWAGA DLA CZYTELNIKA!

„BIBLIA DŹWIĘKOWCA” i niniejszy dodatek zostały opracowane, aby dopomóc w rozwiązywaniu problemów nagłośniania i kompletowania systemów dźwiękowych. Prosimy o powiadamianie nas o innych problemach, którymi powinniśmy się zająć w kolejnych dodatkach.

Jeśli nie posiadasz egzemplarza Biblii i pragniesz go otrzymać oraz znaleźć się na naszej wysyłkowej liście dla otrzymywania dalszych dodatków, prosimy o wypełnienie załączonej ankiety i wpłacenie odpowiedniej kwoty na adres podany niżej.

Jeśli masz już BIBLIĘ, ale pragniesz otrzymywać kolejne dodatki, wystarczy przysłać tylko wypełnioną ankietę a pieniądze zatrzymać. Cóż za interes?!!

£££ acoustic

ul. Dywizjonu 303 33d/36 80 —462 Gdańsk

Strona Siódma