Entendiendo la impedancia de los altavoces

La resistencia y la inductancia de la bobina del altavoz es parte de la impedancia. Sin embargo, un altavoz es un motor, que acopla la corriente de entrada eléctrica a una fuerza de salida mecánica, y un generador, que acopla la velocidad mecánica nuevamente a la tensión. Esto significa que los parámetros mecánicos del altavoz también son partes importantes de su impedancia eléctrica.

Mecánicamente, la bobina y el cono del altavoz tienen masa, y están soportados por al menos un resorte, la suspensión del cono y, a menudo, otro resorte en el caso de una caja cerrada, que es la conformidad del aire en la caja. Este par de masa / resorte tiene una resonancia, generalmente baja en los valores altos o bajos de 100 Hz. En una caja portada, la masa del aire en el puerto forma otro orden para el sistema resonante, esto generalmente se hace para empujar la frecuencia resonante hacia abajo.

El aire tiene una impedancia (es un medio a través del cual se propagan las ondas), aunque el cono generalmente está mal acoplado a esto, especialmente a bajas frecuencias, por lo que los altavoces tienden a ser tan ineficientes.

Habrá cierta capacitancia a través de la bobina del altavoz. Sospecho que la resonancia eléctrica con la inductancia del altavoz está muy por encima del audio y bien amortiguada por la resistencia.

Así que es un poco más que la inductancia y la resistencia.

La mayoría de los oradores tienen un factor Q bajo o, en otras palabras, L / R ~ 2 para la serie R = DCR.

Pero cuando se energiza con CA, el cono en movimiento presenta una resistencia en derivación del aire. Dado que la corriente es proporcional a la aceleración que controla la fuerza del cono y la presión de aire resultante, la carga de aire en derivación es bastante constante pero no plana debido a los efectos estructurales.

La inductancia se desvía por la impedancia del aire que domina la impedancia del altavoz en serie con el DCR de la bobina, por lo que un altavoz de 8 ohmios tiene un DCR de aproximadamente 4 ohmios y una carga dinámica de 4 ohmios en el rango de audio compatible, ignorando las resonancias.

La impedancia de un altavoz es bastante complicada.

Es básicamente un inductor, por lo que tendrá L y R debido a la resistencia de la bobina de voz. R puede aumentar bastante con la temperatura de la bobina de voz.

Sin embargo, este inductor es parte de un motor, que está conectado a una masa (toda la masa en movimiento, bobina, formadora, cono, etc.) que luego está conectada a la armadura por dos resortes (la araña y el envolvente). El aire dentro de la caja también es un resorte, y la presión que ejerce sobre el cono aumenta la fuerza del resorte de araña.

Dado que tiene una masa y un resorte, tiene un sistema mecánico resonante, y el movimiento de la bobina de voz inducirá un voltaje de nuevo en la entrada. Por lo tanto, tenemos una curva de impedancia como esta, por lo general:

Deberíaleerlafuente e de esta imagen, es interesante.

El pico grande corresponde a la resonancia del sistema masa / resorte. Tenga en cuenta que esto es con el altavoz montado en una caja. La frecuencia del pico cambiará dependiendo del volumen de la caja, ya que esto influye en la fuerza del "resorte de aire" detrás del cono. El relleno de la caja también cambiará un poco la Q de este pico.

El aumento a alta frecuencia es L.

Y los dos picos pequeños son reflejos de la forma de onda desde la parte posterior del cono en partes de la canasta del altavoz. La forma de onda reflejada ejerce fuerza en el cono y, por lo tanto, induce un voltaje en la bobina, por lo que modifica la impedancia.

Sin embargo, si usa una caja con reflejo de bajos en lugar de una caja sellada, no tendrá dos sistemas de resorte masivo. En un reflejo de bajos, la primavera sigue siendo el aire dentro de la caja, pero la segunda masa es el aire dentro de la ventilación. Esto resuena y mejora la respuesta de bajos ... pero como tiene una resonancia adicional, obtiene un pico de impedancia adicional:

Mipuntoesque,ademásdeLyR,laimpedanciatotaldependeprincipalmentedelosparámetrosmecánicos,ytambiéndelacaja,suajuste,suvolumen,siesreflejodebajos,selladoocualquierotrodiseño.Porlotanto,conocerlaimpedanciadesualtavozfueradesucajaessolounapartedelahistoria.

Porejemplo,sisualtavozestabamontadoenunabocina,entonceslaondaacústicasaldríadelconoyluegoalabocina,peropartedeellasereflejaráenlabocadelabocinaalaltavoz.Asíqueobtienesunaespeciedetubodeórganoconresonanciasyungráficodeimpedanciadelinfierno:

(No esperaría que éste suene bien. Tener resonancias por encima de 100Hz hará cosas realmente extrañas).

No olvide que la mayoría de los altavoces tienen más de un controlador, y un conjunto de crossover pasivo y componentes coincidentes para dividir entre las frecuencias Y estabilizar las cosas eléctricamente para una transferencia de potencia máxima.

Parte del diseño es mitigar los picos en los sistemas físicos / electromecánicos de los controladores para mantener la planitud de la frecuencia y más variaciones de impedancia silenciadas para el beneficio del amplificador.