Параллельное подключение динамиков к усилителю. Как подключить автомобильный усилитель своими руками. Способы сборки акустической системы
Последовательное соединение динамиков
При последовательном соединении (рис. 1) динамики подключаются последовательно, один за другим. Очень важно правильно фазировать динамики, подключая плюс одного динамика к минусу другого. При последовательном подключении общее сопротивление возрастает, а выходная мощность уменьшается. Этот метод можно использовать для уменьшения выходной мощности канала, который поддерживает звучание других — например, тыловой или центральный каналы. Последовательно лучше соединять не более двух динамиков, поскольку большее их количество сильно уменьшит выходную мощность. Нельзя соединять динамики с разным сопротивлением, например, четырех- и восьмиомный, так как в этом случае каждый из них будет иметь разную громкость. Последовательным способом можно подключать только совершенно одинаковые динамики, ведь у разных динамиков может также различаться сопротивление в диапазоне 0.5 Ом.
При последовательном соединении сопротивление динамиков рассчитывается по формуле:
R = R1 + R2 ,
где R — сопротивление, которое мы получим в результате такого соединения, а R1 и R2 — сопротивление динамиков 1 и 2. Сопротивление большего количества динамиков рассчитывается аналогично: R = R1 + R2 + R3 + … + Rn , т.е. сопротивления суммируются.
Уменьшение мощности из-за увеличенной нагрузки рассчитывается по формуле:
P = Preal (Rreal/Rcurrent),
где P — мощность при измененной нагрузке, Preal — паспортная мощность усилителя при стандартном сопротивлении, Rreal — сопротивление нагрузки, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя (паспортное сопротивление нагрузки), Rcurrent — суммарное сопротивление динамиков, которое мы получили. Эту формулу можно использовать при любом из трех описанных видов подключения, и с ее помощью легко рассчитывается увеличение или уменьшение мощности усилителя из-за нестандартной нагрузки.
Параллельное соединение динамиков 
При параллельном подключении динамиков (рис. 2) растет выходная мощность, а сопротивление уменьшается. При подключении двух четырехомных динамиков таким способом их совместное сопротивление станет равным 2 Ом, и необходимо узнать, сможет ли усилитель работать на такой низкой нагрузке. Значительно чаще попадаются усилители, которые могут нормально работать при сопротивлении в 2 Ом, чем на 1 или 0.5 Ом — последние уже большая редкость.
При подключении к усилителю более низкого сопротивления нагрузки, чем его паспортное значение, может привести к повреждению устройства. Но если усилитель раньше работал с сопротивлением в четыре Ом, и может работать на два Ом, то теперь на такую нагрузку он будет давать намного больше мощности и, возможно, ему потребуется более мощный блок питания! Например, если раньше усилителю вполне хватало четырех ампер для питания, то теперь для повышения мощности в два раза ему потребуется около восьми ампер (т.е. в два раза больше).
Вычислить сопротивление, которое будет после параллельного соединения динамиков, можно по формуле:
R = (R1 R2) / (R1 + R2),
где R — сопротивление нагрузки при параллельном соединении, которое мы ищем, а R1 и R2 — сопротивления динамиков, которые соединены данным способом. Например, сопротивление при параллельном соединении двух восьмиомных динамиков составит 4 Ом [(88)/(8+8) = 4 Ом]. При параллельном подключении двух динамиков выходная мощность усилителя на такую нагрузку будет в два раза больше.
Комбинированное соединение динамиков 
Эту схему подключения (рис. 3) используют для того, чтобы получить нужное сопротивление для усилителя. Например, для того, чтобы подключить четыре динамика с общим сопротивлением 4 Ом. Для вычисления сопротивления нагрузки по этому способу подключения используется формула:
R = (R1+2 R3+4) / (R1+2 + R3+4),
где R12 — общее сопротивление динамиков 1 и 2, которые подключены последовательно, а R34 — аналогично для динамиков 3 и 4. Если у вас есть четыре 30-ваттных 4-Омных динамика, то по такой схеме подключения общая мощность составит 120 Вт и сопротивление будет все тех же 4 Ом. А мощность, подводимая от усилителя, будет поровну делиться на четыре динамика.
Для большего количества динамиков используем формулу
1/Rпар=1/ R1+1/R2+1/R3+1/R4+1/R5 ....... для параллельного соединения динамиков с одинаковым сопротивлением можно посчитать по ф.
Rпар= Rном./ n , где n- количество динамиков
Пример расчета: Надо подключить 2 динамика имеющие по две катушки в 2 Ом
1 вариант, (самый хороший) подключаем обе катушки одного динамика параллельно получаем 2/2= 1Ом, соединяем последовательно со вторым динамиком у которого также подключены параллельно катушки и получаем 2Ом. 2/2+2/2= 2Ом
2вариант: подключаем все катушки и динамики последовательно 2+2+2+2=8 Ом,
3 вариант: катушки подключаем последовательно а сами динамики параллельно, (2+2)/2= 2Ом.
4 вариант: все катушки обоих динамиков параллельно,2/4= 0,5Ом, тут уже сами думайте, чтобы так подключить, необходимо очень хорошее питание усилителя.
не используйте разные динамики в таких подключениях, тем более с разным сопротивлением!
Последовательное, параллельное и смешанное соединение динамиков
Самое главное при соединении динамиков - выполнить соединение так, чтобы ни один из динамиков не был перегружен. Перегрузка грозит выходом из строя динамика.
Важно понимать, что на динамик можно подавать мощность либо меньше, либо равную номинальной, на которую он, собственно, и рассчитан. В противном случае, рано или поздно даже самый качественный динамик выйдет из строя из-за перегрузки.
Понятно, что перед соединением динамиков нужно определить их:
Номинальную мощность (Вт , W );
Активное сопротивление звуковой катушки (Ом , Ω ).
Всё это, как правило, указывается на магнитной системе динамика, либо на корзине.
1W - значит на 1Вт, 4Ω - сопротивление звуковой катушки.
Марка динамика - 3ГДШ-16 . Первая цифра 3 - это номинальная мощность, 3 Вт. Рядом подпись - 8 Ом, сопротивление катушки.
Бывает и не указывают, но можно узнать по маркировке.
Среднечастотный динамик 15ГД-11-120 . Номинальная мощность - 15 Вт, сопротивление катушки - 8Ω.
Соединение динамиков. Пример.
Давайте начнём так сказать с азов - наглядных примеров. Представим, что у нас есть 6-ти ваттный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) и 3 динамика. Два динамика мощностью 1 Вт (сопротивление катушки 8 Ω каждый) и один динамик на 4 Вт (8 Ω). Задача состоит в том, чтобы подключить все 3 динамика к усилителю.
Сначала рассмотрим пример неверного соединения этих динамиков. Вот наглядный рисунок.
Как видим, сопротивления всех трёх динамиков одинаково и равно 8 Ω. Так как это параллельное соединение динамиков, то ток разделится поровну между 3-мя динамиками. При максимальной мощности усилителя (6 Вт) на каждый из динамиков будет приходиться по 2 Вт мощности. Ясно, что 2 из 3 динамиков будут работать с перегрузкой - те, чья номинальная мощность равна 1 Вт. Понятно, что такая схема соединения не годится .
Если бы усилитель выдавал на выходе всего 3 Вт звуковой мощности, то такая бы схема подошла, но динамик на 4 Вт работал бы не в полную силу - "филонил". Хотя это и не всегда критично.
Теперь возьмём пример верного соединения всё тех же динамиков. Применим, так называемое, смешанное соединение (и последовательное и параллельное).
Соединим последовательно два 1-ваттных динамика. В результате общее их сопротивление будет равно 16 Ω. Теперь параллельно им подключаем 4-ёх ваттный динамик сопротивлением 8 Ω.
При работе усилителя на максимальной мощности ток в цепи разделится исходя из сопротивления. Так как сопротивление последовательной цепи из двух динамиков в 2 раза больше (т.е. 16 Ω), то динамики получат от усилителя всего 2 ватта звуковой мощности (по 1 ватту на каждый). А вот на 4-ёх ваттный динамик пойдёт мощность в 4 ватта. Но он будет работать согласно своей номинальной мощности. Перегрузки при таком соединении не будет. Каждый из динамиков будет работать в нормальном режиме.
И ещё один пример.
У нас есть 4-ёх ваттный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ, он же "усилок"). 4 динамика, мощность каждого - 1 ватт, а сопротивление каждого равно 8 Ω. К выходу усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением 8 Ω. Нужно соединить динамики между собой так, чтобы общее сопротивление их было равно 8 Ω.
Как правильно соединить динамики между собой в таком случае?
Для начала соединим все динамики последовательно. Что получим в результате?
Так как при последовательном соединении сопротивление динамиков складывается, то в результате мы получим составной динамик с сопротивлением 32 ома! Понятно, что такая схема соединения не подойдёт. К слову сказать, такое же сопротивление (32 Ω) имеет капсюль наушников - в народе обзываемых "затычками".
Если мы подключим такой составной динамик на 32 Ω к 8-ми омному выходу нашего усилителя, то из-за высокого сопротивления ток через динамики пойдёт маленький. Динамики будут звучать очень тихо. Эффективного согласования усилителя и нагрузки (динамиков) не получится.
Теперь давайте соединим все динамики параллельно - может на этот раз получится?
При параллельном соединении общее сопротивление считается вот по такой мудрёной формуле.
Как видим общее сопротивление (R общ) равно 2 Ω. Это меньше, чем необходимо. Если мы подключим наши динамики по такой схеме к 8-ми омному выходу усилителя, то через динамики пойдёт большой ток из-за малого сопротивления (2 Ω). Из-за этого усилитель может выйти из строя .
Параллельное и последовательное соединение динамиков (смешанное соединение).
Ну, а если применить смешанное соединение, то получим вот что.
При последовательном соединении динамиков, сопротивление их складывается, получаем 2 плеча по 16 Ω. Далее сопротивление считаем по упрощённой формуле, так как у нас всего 2 плеча, включенных параллельно.
Вот такое соединение уже подходит для нашего усилителя. Таким образом, мы согласовали выходное сопротивление усилителя с нагрузкой - нашим составным динамиком (колонкой). Усилитель будет отдавать в нагрузку полную мощность без перегрузки.
Если вы строите громкий фронт с большим количеством динамиков, то вам придется их коммутировать между собой, для того чтобы подключить по два и более динамиков на один канал усилителя. По одному дину на канал, конечно, никто не ставит, это просто дорого.
Если, например ставить по 4 пары динов, конечно их лучше попарно скоммутировать, так будет разумнее, и мощность будет выше, и усилитель понадобится один 4-канальный. Пока суммарное сопротивление динов, подключенных в параллель на один канал, не меньше допуска (например 2 Ома или 1 Ом) все нормально. Но когда хочется больше динамиков, люди начинают комбинировать методы коммутации. Например, четыре 4-омных динамиков коммутируют последовательно попарно и пары включают параллельно. Суммарное сопротивление 4 Ома, подключено 4 динамика на канал. Вроде все хорошо. И чтобы совсем было хорошо, параллельно еще один 4-омный дин коммутируют, тогда суммарное сопротивление 2 Ома получается и на каждый канал подключено 5 динамиков.
Встречаются и более остроумные комбинации. Например, на канал сажают три динамика. Один 8-омный, и два 4-омных. Четырехомные соединены последовательно и параллельно к ним подключают восьмиомный. Сумма опять же 4 Ома, с точки зрения математики все нормально.
Но есть ньюансы. Беда в том, что мощность между динамиками распределяется не равномерно. Одни перегружены, другие отдыхают.
Чтобы разобраться что здесь к чему, нужно немного математики.
Допустим, что у нас есть два динамика с сопротивление R 1 и R 2 и они оба подключены к одному каналу усилителя последовательно или параллельно. Мощность усилителя P будет распределена между динами:
P=P 1 +P 2
где P 1 и P 2 , мощности, которые "прилетают" на дины.
Какое соотношение этих мощностей? Насколько они могут быть разными?
Последовательное соединение
Если динамики соединены последовательно, то через них протекает общий ток. Мощность, рассеиваемая на них будет соответсвенно I 2 R 1 и I 2 R 2
P=I 2 R 1 +I 2 R 2
где I - общий ток, протекающий через оба динамика.
Из последнего уравнения явно видно, что мощность будет рассеиваться больше на том дине, у которого сопротивление больше. То есть, если мы соединим 8-омный и 4-омный динамики последовательно, больше нагружен будет 8-омный. Для многих это звучит странно, но это действительно так. Поэтому включать последовательно колонки с разным сопротивлением я бы категорически не рекомендовал. По сути работать будет только один.
Что будет, если динамики имеют одинаковое сопротивление? По идее, мощность должна распределятся равномерно. Но есть одна штука, про которую практически нигде не пишут - реактивная составляющая полного сопротивления. Полное сопротивление не постоянно, зависит от частоты сигнала подаваемого на катушку динамика. С ростом частоты растет импеданс, виновата индуктивность звуковой катушки. Это все знают.
Но есть еще одна составляющая импеданса, очень важная про которую никогда не упоминают. Дело в том, что динамик это не просто катушка, имеющая индуктивность, она еще и движется магнитном поле. По сути любой динамик популярной конструкции - это электрическая машина возвратно-поступательного действия. Электродвигатель. Как почти все электрические машины, она обратимая. Это означает, что во время работы динамик генерирует некоторое ЭДС которое выражается в росте импеданса - полного сопротивления. Чем больше амплитуда колебаний, тем больше будет полное сопротивление. Величина прироста импеданса не большая почти по всему звуковому диапазону и заметного влияния не оказывает. Видимо поэтому ее и не вспоминают. Но вблизи собственной резонансной частоты динамика, величина противо-ЭДС настолько большая, что связанное с ней увеличение импеданса может в 10-20 раз превышать все остальные составляющие полного сопротивления.
Посмотрите на рисунок. На нем реальная импедансная характеристика динамика Oris GR-654. На резонансной частоте его полное сопротивление равно 48 Ом. Это просто колоссальная величина. Она более чем 10 раз превышает полное сопротивление по рабочему диапазону.
Почему про это явление вообще пошла речь.
Дело в том, что когда вы покупаете пару динамиков, они одинаковые только формально. На самом деле динамики вынутые даже из одной коробки, немного разные. Где-то катушки на пару витков больше, где-то подвижка немного жестче или мягче и т.д. По любому динамики будут колебаться с разной амплитудой. Тогда и сопротивление у одного будет больше чем у другого. Мощность будет распределятся не равномерно. А если динамики работают вблизи резонанса, а это почти всегда, будет вообще не приятная ситуация. Тот динамик, у которого больше сопротивление, будет нагружен больше. Не много. Амплитуда колебаний его диффузора будет немного больше. Соответственно еще сильнее увеличится сопротивление, что еще сильнее увеличит перекос в мощности, что еще сильнее увеличит сопротивление и так далее. А мы же помним, что вблизи резонанса сопротивление может увеличится в 10 раз. Один из динамиков все возьмет на себя. Получается классический вариант системы с положительной обратной связью. Один из динамик быстро перегрузится, а другой будет отдыхать. О нормальном звуке речи быть не может. Придется "резать" дины на частотах значительно выше частоты резонанса.
В целом, я бы не рекомендовал соединять динамики последовательно. Со среднечастотниками и пищалками это еще кое-как проходит, а вот с сабами беда. Они всегда работают в области сильной неравномерности полного сопротивления. Поэтому если два динамика соединены последовательно (именно динамики, а не катушки одного динамика, это важно), работает и быстро перегружается только один, а второй болтается как пассивный излучатель. Ни разу не видел нормально работающего саба с двумя последовательно соединенными динамиками. Даже на глаз видно, что их диффузоры колеблются не синфазно. Часто это списывают на неправильный корпус, хотя он тут совершенно не причем.
На прилагаемом видео достаточно хорошо видно, как два включенных последовательно динамика Oris LW-D2.12 работают совершенно вразнобой. Не в противофазе, как может показаться с первого взгляда, а именно вразнобой. Обусловлено это тем, что при больших амплитудах колебания развивается большой перекос по нагрузке между динамиками.
Параллельное соединение.
Если динамики соединены параллельно, токи через них протекают разные, но вот сигнал на них совершенно одинаковый. Поэтому уравнение распределения мощности можно записать в другом виде:
P=U 2 /R 1 +U 2 /R 2
где U - подаваемый на динамики сигнал.
Из этого уравнения видно, что чем меньше сопротивление динамика, тем больше на нем рассеивается мощность. Если соединить 8-омный и 4-омный динамики параллельно, нагружен в основном будет 4-омный. Другой будет в расслабленном состоянии.
Если соединяем динамики с одинаковым сопротивлением, распределение мощности между ними будет совершенно другим. Здесь будет классическая система с отрицательной обратной сязью. То есть чем больше будет сопротивление динамика, тем меньше будет рассеиваемая на нем мощность. Система будет работать абсолютно стабильно, мощность будет распределена практически поровну. Можно даже включать разные по размеру динамики разных производителей, разбалансировки не будет.
Вообще параллельное соединение лучший вариант для любых динамиков. Для сабов вообще единственный.
Стоит ли комбинировать параллельное и последовательное соединения?
Я бы не рекомендовал, особенно, если коммутируются дины с разным сопротивлением. Например, если вы коммутируете два 4-омных динамика последовательно и к ним еще один 8-омный, мощность по ним распределится крайне не равномерно. В лучшем случае 50% на 8-омный, и по 25% на 4-омные.
Соединять последовательно/параллельно дины с одинаковым сопротивлением в принципе можно, но стоит помнить, что между соединенными последовательно может быть большой перекос по мощности.
Как соединять динамики?
Однозначно параллельно, и все у вас будет хорошо. Динамики любого типа и в любом количестве нужно соединять параллельно, если конечно это имеет смысл. Конечно же суммарное сопротивление должно быть в пределах допуска усилителя. Подключать более двух динамиков на канал стоит только в том случае. если у вас действительно мощный усилитель, 500 и более Вт на канал. Как бы вы не коммутировали динамики, мощность усилителя распределится по ним. И если ваш усилитель имеет 100-150 Вт, на большую отдачу рассчитывать не стоит. Два дина в параллель - самое то будет. И отдача будет заметно выше, и из усилителя все выжмете.
Варианты сопротивлений нагрузки при подключении динамиков к усилителю
Чтобы подключить, например, четыре динамика, надо использовать для них один четырех канальный или два двух канальных усилителя. Однако иногда нет возможности установить еще один усилитель, а увеличить количество динамиков необходимо. Например, бывает нужно подключить к усилителю четыре (по 2 на канал) или восемь динамиков (по 4 на канал). В таких случаях используют три метода подключения: последовательный, параллельный и комбинированный (смесь первых двух). Самое главное - это узнать, какое минимально допустимое сопротивление нагрузки у усилителя и, исходя из этого, выбрать метод подключения.
Последовательное соединение динамиков
При последовательном соединении динамики подключаются последовательно, один за другим. Очень важно правильно фазировать динамики, подключая плюс одного динамика к минусу другого. При последовательном подключении общее сопротивление возрастает, а выходная мощность уменьшается. Этот метод можно использовать для уменьшения выходной мощности канала, который поддерживает звучание других - например, тыловой или центральный каналы. Последовательно лучше соединять не более двух динамиков, поскольку большее их количество сильно уменьшит выходную мощность. Нельзя соединять динамики с разным сопротивлением, например, четырех- и восьмиомный, так как в этом случае каждый из них будет иметь разную громкость. Последовательным способом можно подключать только совершенно одинаковые динамики, ведь у разных динамиков может также различаться сопротивление в диапазоне 0.5 Ом.При последовательном соединении сопротивление динамиков рассчитывается по формуле:
Где R - сопротивление, которое мы получим в результате такого соединения, а R1 и R2 - сопротивление динамиков 1 и 2. Сопротивление большего количества динамиков рассчитывается аналогично: R = R1 + R2 + R3 + … + Rn, т.е. сопротивления суммируются.
Уменьшение мощности из-за увеличенной нагрузки рассчитывается по формуле:
P = Preal (Rreal/Rcurrent),
Где P - мощность при измененной нагрузке, Preal - паспортная мощность усилителя при стандартном сопротивлении, Rreal - сопротивление нагрузки, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя (паспортное сопротивление нагрузки), Rcurrent - суммарное сопротивление динамиков, которое мы получили. Эту формулу можно использовать при любом из трех описанных видов подключения, и с ее помощью легко рассчитывается увеличение или уменьшение мощности усилителя из-за нестандартной нагрузки.
Параллельное соединение динамиков
При параллельном подключении динамиков растет выходная мощность, а сопротивление уменьшается. При подключении двух четырехомных динамиков таким способом их совместное сопротивление станет равным 2 Ома, и необходимо узнать, сможет ли усилитель работать на такой низкой нагрузке. Значительно чаще попадаются усилители, которые могут нормально работать при сопротивлении в 2 Ома, чем на 1 или 0.5 Ома.При подключении к усилителю более низкого сопротивления нагрузки, чем его паспортное значение, может привести к повреждению устройства .
Вычислить сопротивление, которое будет после параллельного соединения динамиков, можно по формуле:
R = (R1 R2) / (R1 + R2),
Где R - сопротивление нагрузки при параллельном соединении, которое мы ищем, а R1 и R2 - сопротивления динамиков, которые соединены данным способом. Например, сопротивление при параллельном соединении двух восьмиомных динамиков составит 4 Ома. При параллельном подключении двух динамиков выходная мощность усилителя на такую нагрузку будет в два раза больше.
Комбинированное соединение динамиков
Эту схему подключения используют для того, чтобы получить нужное сопротивление для усилителя. Например, для того, чтобы подключить четыре динамика с общим сопротивлением 4 Ом. Для вычисления сопротивления нагрузки по этому способу подключения используется формула:R = (R12 R34) / (R12 + R34), где R12 - общее сопротивление динамиков 1 и 2, которые подключены последовательно, а R34 - аналогично для динамиков 3 и 4. Если у вас есть четыре 30-ваттных четырехомных динамика, то по такой схеме подключения общая мощность составит 120 Вт и сопротивление будет все тех же 4 Ома. А мощность, подводимая от усилителя, будет поровну делиться на четыре динамика.
Он лайн калькулятор
Http://www.rockfordfosgate.com/rftech#wiringwizard
Самой главной задачей при включении динамиков является их правильное соединение так, чтобы ни один из них не был перегружен, т.к перегрузка запросто может вывести из строя любой динамик. Важно знать и следовать правило, которое гласит что на динамик следует подавать мощность либо ниже, либо равную номинальной (расчетной). Иначе, рано или поздно даже самый отличный и фирмовый динамик выйдет из строя.
Рассмотрим наиболее простой способ соединения динамиков - последовательный, обратимся к схеме:
При последовательном соединении динамиков их сопротивление суммируется, поэтому у нас получится общее сопротивлением 32 ома. Это достаточно большое сопротивление поэтому если его подключить к 8-ми омному выходу УНЧ, то из-за большого сопротивления ток через динамики будет течь низкий и они будут звучать не громко. Эффективной работы усилителя и нагрузки не получится.
При динамиков, общее сопротивление высчитывается вот по такой формуле и в нашем случае получим 2 Ома. Подключать такой составной каскад к 8-ми омному УНЧ нельзя иначе усилитель просто сгорит, по этому рассмотрим наиболее часто встречающийся метод
Данный пример соединения динамиков уже подойдет для 8-ми омного усилителя. По аналогии можно собрать составной динамик на любое необходимое сопративление.
Кроме выше изложенного при включении нескольких динамиков желательно учитывать и полярность, чтобы они работали синфазно (согласованно).Для этого на клеммах производителями указывается полярность («+» и «-»). В случае монофонического звуковоспроизведения на полярность можно и забить, а вот при стереофоническом звуковоспроизведении согласованное включение играет весьма существенную роль. Т.к требуется чтобы диффузоры каждого из динамиков колебались синхронно.
Если динамики будут работать не согласно, то произойдет искажение и смещение звуковой картины, так как звуковые волны при распространении будут частично компенсировать друг друга, а при синфазной работе звуковые колебания будут суммироваться, создавая реальную и наиболее полную звуковую атмосферу.
При включении динамиков параллельно, их плюсовые клеммы "+" соединяются вместе и подключаются к "+" аудио-выхода УНЧ. Аналогично подключаем и по минусу.
При последовательном соединении фазировка динамиков будет немного другой.
При самостоятельной сборке и наладке акустических устройств, следует помнить, что если вы используете низкочастотные или высокочастотный фильтры, то они могут изменять фазу сигнала на противоположную.
