Comprender la impedancia del altavoz

La resistencia e 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 vuelve a acoplar la velocidad mecánica al voltaje. 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 sostenidos por al menos un resorte, la suspensión del cono y, a menudo, otro resorte en el caso de una caja cerrada, que es la flexibilidad del aire en la caja. Este par de masa/resorte tiene una resonancia, generalmente baja en los 10 altos o los 100 bajos de Hz. En una caja con puerto, la masa del aire en el puerto forma otra orden para el sistema resonante, esto generalmente se hace para empujar hacia abajo la frecuencia resonante.

El aire tiene una impedancia (es un medio por el que se propagan las ondas), aunque el cono suele estar mal acoplado a ésta, sobre todo a bajas frecuencias, por lo que los altavoces suelen ser tan ineficientes.

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

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

La impedancia de un altavoz es bastante complicada.

Básicamente es un inductor, por lo que tendrá L y R debido a la resistencia de la bobina móvil. R puede aumentar bastante con la temperatura de la bobina móvil.

Sin embargo, este inductor es parte de un motor, que está conectado a una masa (toda la masa en movimiento, bobina, formador, 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 se suma a 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 móvil inducirá un voltaje de regreso a la entrada. Por lo tanto, tenemos una curva de impedancia como esta, por lo general:

Deberías leer la fuente 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 de la "cámara de aire" detrás del cono. El relleno de 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 de la parte posterior del cono en partes de la canasta del altavoz. La forma de onda reflejada ejerce una fuerza sobre el cono y, por lo tanto, induce un voltaje en la bobina, por lo que modifica la impedancia.

Sin embargo, si usa una caja bass-reflex en lugar de una caja sellada, no tendrá dos sistemas de resorte de masa. En un bass-reflex, el resorte sigue siendo el aire dentro de la caja, pero la segunda masa es el aire dentro del respiradero. Esto resuena y mejora la respuesta de graves... pero como tiene una resonancia adicional, obtiene un pico de impedancia adicional:

Mi punto es que, además de L y R, toda la impedancia depende principalmente de los parámetros mecánicos, y también de la caja, su afinación, su volumen, si es bass reflex, sellado o cualquier otro diseño. Entonces, conocer la impedancia de su altavoz fuera de su caja es solo una parte de la historia.

Por ejemplo, si su altavoz estaba montado en una bocina, la onda acústica saldría del cono y luego entraría en la bocina, pero parte de ella se reflejaría en la boca de la bocina de regreso al altavoz. Entonces obtienes una especie de tubo de órgano con resonancias y un gráfico de impedancia del infierno:

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

La mayoría de los altavoces 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 de 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 de derivación es bastante constante pero no uniforme debido a los efectos estructurales.

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

No olvide que la mayoría de los parlantes tienen más de un controlador y un conjunto de cruces pasivos y componentes coincidentes para dividir entre 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 mismos para mantener la uniformidad de la frecuencia y las variaciones de impedancia más silenciadas en beneficio del amplificador.