Answers:
在现代音频电子设备中不使用阻抗匹配。
在所有这些情况下,负载阻抗都明显大于电源阻抗。他们不匹配。 这种配置使保真度最大化。
阻抗匹配是在真空管放大器中所使用的电话系统,其音频系统演变而来,并且是(有时?)使用的,但即使是这样,这是一种折衷的最大功率和最大保真度之间。
传输线效果不适用。我认为您的波长至少为10 km(对于20 kHz),从反射中看到的最大影响是一些梳状滤波(HF滚降),其长度为几km?但这是完全不现实的。
音频电缆不是传输线。奇特电缆的市场宣传经常引用经典的传输线理论,并暗示纳秒级响应在某种程度上很重要。实际物理学提醒我们,音频电缆只有达到物理长度约4,000英尺时,才开始在工程意义上开始表现出传输线效应。
最大幂定理不适用,因为:
阻抗匹配出现在真空管,Edsels和蜂巢发型上。现代晶体管和运算放大器级不需要阻抗匹配。如果这样做,阻抗匹配会降低音频性能。
有关为什么在专业音频应用中不需要阻抗匹配(实际上是有害的)的原因,请参见William B. Snow,“阻抗-匹配或最佳”(写于1957年!],《声音增强:选集》(由David L. Klepper编辑(纽约,音频工程学会,1978年,第G-9-G-13页),以及RaneNote Unity增益和阻抗匹配:奇怪的床友。
舒尔兄弟:
对于音频电路,匹配阻抗重要吗?
不再。在20世纪初期,匹配阻抗非常重要。贝尔实验室发现,要在长途电话电路中实现最大的功率传输,应匹配不同设备的阻抗。阻抗匹配减少了所需的真空管放大器的数量,这是昂贵,笨重和发热的。
1948年,贝尔实验室(Bell Laboratories)发明了晶体管—一种廉价,小型,高效的放大器。晶体管比最大功率传输更有效地利用最大电压传输。为了获得最大的电压传输,目标设备(称为“负载”)的阻抗至少应为发送设备(称为“源”)的阻抗的十倍。这称为桥接。连接音频设备时,桥接是最常见的电路配置。对于现代音频电路,匹配的阻抗实际上会降低音频性能。
这是一个普遍的误解。 HyperPhysics以前显示的是8欧姆放大器的输出,但是从那以后它们就改善了页面。电子设计公司很长时间以来一直显示8欧姆放大器的输出,但经过一番评论后,他们终于解决了该问题:
因此,除非您是拥有一英里长电缆的电话公司,否则源阻抗和负载阻抗都不需要与...匹配至600欧姆或任何其他阻抗。--- Jensen Transformers,Inc.和AES Life Fellow的总裁兼首席工程师Bill Whitlock。
阻抗匹配并不是音频的真正问题,在您的示例中,它并不是真正的首选。但是,您确实需要注意输入和输出阻抗。
通常,阻抗匹配有两个原因:
最小化反射-当传输线的长度与信号的波长相同时,反射将成为一个问题。这里有不同的经验法则。有人说,当电线的长度是波长的1/4时会担心,有人说是1 / 6、1 / 10等。这取决于传输线的信号和电抗。在这种情况下,这并不重要,因为20khz信号的电波长约为49,000ft。换句话说,对于您所要求的应用程序,反射不是问题。
最大功率传输-将驱动器的输出阻抗与负载的输入阻抗匹配,可以实现最大功率传输。乍一看,这对于驱动扬声器很重要,但还有更多重要的注意事项(请参见下文)。
放大器示例:
采用现代放大器设计(有功功率级,无输出变压器),您的实际目标是除其他因素外,尽可能达到最高的阻尼系数。当您驱动扬声器时,扬声器本身实际上会在驱动电流时产生电流,考虑到驱动设备在磁场内移动线圈,这应该是有道理的。在理想情况下,这无关紧要,因为圆锥/线圈会立即对输入信号做出反应。实际上,由于扬声器的机械特性,会导致音锥延迟和超调。结果,扬声器产生电流,该电流在放大器处传回。
用更简单,更适用的术语来说。高阻尼系数使放大器能够更好地控制扬声器振盆。这在扬声器的共振点附近尤为重要。阻尼系数为(扬声器电阻)/(放大器输出电阻),并对导线电阻进行一些校正。因此,在这种情况下,您的目标是放大器中最小的输出电阻。
设备之间的线路电平(前置放大器):
同样,阻抗匹配不是目标。通常,您需要最低的输出阻抗和最高的输入阻抗。这样可以最大程度地减小电流消耗,从而最大程度地降低电压。这是最低的失真配置,并允许最大的电压传输。
关于扬声器电缆的开创性文章由美国国家半导体公司的鲍勃·皮斯(Bob Pease)在1990年撰写,题为“无论如何,这些拼接材料是什么?” 。阅读和享受-然后继续生活,同时安全地忽略蛇油推销员!