Co to jest impedancja akustyczna? Jaka impedancja jest najlepsza?

W szkole mogliśmy poznać prawo Ohma. Impedancja to rozwinięcie tej formuły. O ile w prawie Ohma mamy do czynienia z czystą rezystancją (oporem elektrycznym), to w przypadku impedancji uwzględnia się również czynniki indukcyjny i pojemnościowy – zależne od częstotliwości prądu przemiennego jakim jest też sygnał audio (niezależnie od tego czy mówimy o sygnale płynącym interkonektem między źródłem dźwięku a wzmacniaczem, czy o większym natężeniu prądu do napędzenia zestawów głośnikowych). W technice audio zwłaszcza ten drugi rodzaj połączeń wymaga większej uwagi od użytkowników.

Spis treści

• Impedancja głośnika
• Wpływ zwrotnicy głośnikowej
• Zależność impedancji i mocy
• Pytania i odpowiedzi
• Zapraszamy do salonów

Impedancja głośnika

Cewka drgająca głośnika ma określoną rezystancję i indukcyjność. Charakterystyka impedancji rośnie do wartości niewiele większej od wartości rezystancji cewki drgającej dla najniższych częstotliwości, do wartości znacznie wyższej przy częstotliwościach wysokich.

Jednocześnie, wskutek zjawiska rezonansu układu drgającego, który występuje we wszystkich głośnikach dynamicznych, na charakterystyce impedancji głośnika pojawia się jedno wyraźne maksimum. Leżące na skali częstotliwości bezpośrednio powyżej niego minimum wartości impedancji służy do wyznaczania impedancji znamionowej.

Co więcej, wartość impedancji znamionowej standaryzuje się najczęściej do wartości 8 lub 4 omów, rzadziej do 6 omów, tak aby we wspomnianym minimum wartość impedancji nie była niższa o więcej niż 25% od zadeklarowanej impedancji znamionowej. Np. jeśli w minimum impedancji wartość wynosi 6,5 oma, to producent ma prawo określić głośnik jako znamionowo 8-omowy. Jednocześnie sama rezystancja cewki ma wartość jeszcze niższą. W głośnikach znamionowo 8-omowych rezystancja cewki drgającej wynosi zwykle 5 – 5,5 oma, w głośnikach znamionowo 4-omowych około 3 omów.

Wpływ zwrotnicy głośnikowej

Mając nawet najlepsze głośniki, to po umieszczeniu ich w obudowie zestawu głośnikowego zmienia się krzywa impedancji i zależnie od typu obudowy może dojść do dalszych wyraźnych rezonansów. W zestawach głośnikowych, gdzie współpracuje ze sobą kilka głośników i gdzie działa zwrotnica elektryczna (przydzielająca poszczególnym głośnikom odpowiednie zakresy częstotliwości), która fizycznie jest złożonym układem elementów indukcyjnych i pojemnościowych, występują jeszcze większe wpływy na przebieg impedancji.

Zależność impedancji i mocy

Tak jak wspomniałem, impedancja głośnika to miara tego, jak duży opór głośnik stawia przepływowi prądu ze wzmacniacza, do którego jest podłączony. Im niższa jest impedancja, tym większą moc pobierze głośnik przy określonym napięciu.

Z tego względu, większość producentów sprzętu zapewnia odpowiednią moc wzmacniaczom, definiując ją dla dwóch określonych impedancji obciążenia. Minimalna impedancja obciążenia podawana dla większości wzmacniaczy w ich specyfikacjach wynosi najczęściej 4 omy, choć niektóre mogą pracować nawet i przy 2 omach. Nie należy jednak łączyć równolegle ze sobą dwóch i więcej zestawów głośnikowych, osiągając tym samym impedancję znacznie niższą od 4 omów. Tak utworzone, bardzo małe impedancje powodują zazwyczaj potężne przeciążenia wzmacniaczy, a nawet ich trwałe uszkodzenia.

Impedancja składa się z rezystancji i reaktancji. Reaktancja zależy od częstotliwości (co oznacza zmianę jej wartości, jeśli zmienia się częstotliwość), w związku z czym od częstotliwości zależy również impedancja. Specyfikacja głośników generalnie określa „impedancję nominalną”, podaną w omach, lecz zmienia się ona w dość szerokim zakresie podczas normalnej pracy. Najwygodniejszym sposobem podawania impedancji jest wykres impedancji głośnika, na którym impedancja jest wykreślona w funkcji częstotliwości. Podobnie jak większość graficznych specyfikacji, taki wykres dostarcza dużo cennych informacji, jeśli dany zestaw głośnikowy czy pojedynczy głośnik ma być zastosowany w połączeniu z konkretnym wzmacniaczem zintegrowanym, wzmacniaczem mocy lub amplitunerem.

A zatem impedancja znamionowa głośnika, podawana w katalogach i prospektach, to najmniejsza wartość impedancji głośnika przy częstotliwości leżącej bezpośrednio powyżej częstotliwości podstawowego rezonansu mechanicznego głośnika.

Producenci podają zwykle impedancję znamionową głośnika jako 4 lub 8 omów.

Dostępne są również głośniki z wartością impedancji równą 6 omów. Ta impedancja, pośrednia pomiędzy 4 i 8 omów, wynika zapewne z dwóch powodów. Jeden z nich to chęć zachowania jeszcze niskiej wartości zniekształceń nielinearnych, gdyż jak wiadomo zestawy głośnikowe o impedancji 8 omów mają mniejsze zniekształcenia nielinearne niż głośniki 4-omowe. Drugi powód to lepsze wykorzystanie mocy wzmacniacza, który na impedancji 6 omów oddaje większą moc niż na impedancji 8-omowej. Wielu producentów definiuje impedancję znamionową np. jako wartość czystej rezystancji, którą zastępuje się głośnik podczas procedury określania mocy elektrycznej dysponowanej ze źródła. Niemniej jednak, tym samym gwarantują, że wartość modułu impedancji dla żadnej wartości częstotliwości nie spadnie poniżej 80% tej wartości (np. 80% z 8 omów = 6,4 oma).

Inną praktyką jest wyliczanie tzw. średniej impedancji dla zakresu średnio-niskotonowego, w którym występują największe moce i następnie „podciąganie” pod którąś ze standardowych wartości – 4, 6 lub 8 omów. Niektórzy producenci czynią to zbyt „optymistycznie”, zawyżając wartość impedancji wyłącznie dla celów marketingowych. Może nagle okazać się, że nasze duże kolumny o impedancji 4 omów faktycznie mają średnio 3,5 oma, a dla niektórych częstotliwości nawet 2-3 omy. Takie kolumny są bardzo trudnym obciążeniem przede wszystkim dla słabszych wzmacniaczy, co w najlepszym wypadku może prowadzić do zniekształceń dźwięku przy głośnym słuchaniu muzyki. Z tego względu głębsza znajomość tych zagadnień umożliwia zapewnienie optymalnego dopasowania głośników do wzmacniacza lub na odwrót.

Pytania i odpowiedzi

Jaka impedancja głośników najlepsza?

Warto pamiętać, że impedancja znamionowa nie ma żadnego związku z jakością głośnika. W niektórych konstrukcjach lepiej sprawdzają się głośniki 8-omowe, a w innych 4-omowe. O jakości brzmienia decyduje dopasowanie charakterystyki współpracującego z nimi wzmacniacza oraz szczegóły konstrukcyjne samego zestawu głośnikowego.

Co znaczy impedancja od 4 do 8 ohm?

Impedancja od 4 do 8 ohm oznacza zakres rezystancji elektrycznej, z jaką głośnik lub urządzenie audio może współpracować. Wartość ta informuje o tym, czy np. dany głośnik może współpracować z wybranym wzmacniaczem, co jest istotne dla prawidłowego działania i bezpieczeństwa podczas podłączania poszczególnych urządzeń. Wybierając głośniki o odpowiedniej impedancji, można zoptymalizować jakość dźwięku i uniknąć potencjalnych problemów związanych z nieprawidłowym dopasowaniem impedancji.

Czy można podłączyć kolumny 8 ohm do wzmacniacza 6 ohm lub 4ohm?

Tak, kolumny tylko będą grały nieco ciszej. Podłączenie kolumn o wyższym oporze niż nominalna impedancja obciążenia wzmacniacza nie stanowi problemu, z kolei podłączenie głośników o niższym oporze może wpłynąć na jakość dźwięku i bezpieczeństwo systemu audio. Dlatego warto sprawdzić specyfikacje techniczne obu komponentów przed podłączeniem.

Czy można podłączyć kolumny 4 ohm do wzmacniacza 6 ohm lub 8 ohm?

Im mniejsza impedancja, tym bardziej wzmacniacz jest „zmuszany” do oddawania większej mocy (czyli tym trudniejsze obciążenie). Z tego też względu należy pamiętać, iż podłączenie zestawów głośnikowych o impedancji 4 omów do wzmacniaczy przystosowanych wyłączenie do współpracy z kolumnami 8-omowymi np. ze sprzętem typu vintage, nie jest wskazane. Grozi to uszkodzeniem stopnia mocy we wzmacniaczu, a w najgorszym przypadku także i samych kolumn.

Jak zwiększyć impedancję głośników?

Aby zwiększyć impedancję głośników, można połączyć je szeregowo, co skumuluje wartości impedancji poszczególnych głośników. Warto jednak pamiętać, że skomplikowane manipulacje z impedancją mogą wpływać na jakość dźwięku i bezpieczeństwo układu audio. Zawsze należy sprawdzić specyfikacje głośników i urządzeń audio, aby uniknąć problemów związanych z nieodpowiednim dopasowaniem.

Na co wpływa impedancja głośnika?

Impedancja głośnika wpływa na jego zdolność do przesyłania prądu elektrycznego z wzmacniacza, co ma bezpośredni wpływ na głośność dźwięku. Niska impedancja może wymagać większego prądu, co może obciążać wzmacniacz, podczas gdy zbyt wysoka impedancja może ograniczać przepływ prądu i zmniejszać efektywność głośnika. Dobór impedancji głośnika powinien być zgodny z parametrami wzmacniacza, aby osiągnąć optymalną jakość dźwięku.

Na co wpływa impedancja wzmacniacza?

Producenci zapewniają wzmacniaczom odpowiednią moc, definiując ją dla określonych impedancji obciążenia, np. głośników. Minimalna impedancja obciążenia podawana dla większości wzmacniaczy w ich specyfikacjach wynosi najczęściej 4 omy. Optymalne dopasowanie poszczególnych komponentów pozwala uniknąć strat sygnału, zapewniając klarowny dźwięk i minimalizując zniekształcenia.

Co to jest impedancja znamionowa?

Impedancja znamionowa głośnika to najmniejsza wartość impedancji głośnika przy częstotliwości leżącej bezpośrednio powyżej częstotliwości podstawowego rezonansu mechanicznego głośnika. Producenci podają zwykle impedancję znamionową głośnika jako 4 lub 8 omów.

Zapraszamy do salonów

Jeżeli masz pytania dotyczące impedancji zestawów głośnikowych a także chcesz dowiedzieć się więcej na ich temat, to zapraszamy do odwiedzenia jednego z salonów Top Hi-Fi & Video Design. Muzyka to nasza wielka pasja, więc chętnie się nią dzielimy, prezentując dostępne rozwiązania i możliwości brzmieniowe poszczególnych urządzeń.

W naszej ofercie posiadamy szeroką zestawów głośnikowych, zróżnicowaną pod względem brzmieniowym, jak też konstrukcyjnym i funkcjonalnym, więc z łatwością znajdziemy optymalne dla ciebie rozwiązanie.

Sprawdź więcej naszych artykułów:

• Mostkowanie wzmacniacza
• Jak wybrać wzmacniacz mocy

Muzyka potrafi pisać najlepsze historie. Usłysz swoją, dzięki Top Hi-Fi & Video Design