Cómo utilizar SMARRT LIVE para probar la curva de impedancia

Una adición reciente a la capacidad de SIA SmaartLive es la capacidad de medir la impedancia de carga compleja en función de la frecuencia. El potencial para realizar estas mediciones permite investigaciones del comportamiento de los altavoces en el campo con una precisión que antes solo estaba disponible en. los laboratorios de los fabricantes de altavoces. Esta herramienta se puede utilizar para solucionar problemas de controladores de altavoces, sistemas y redes de voltaje constante, así como para diseñar sistemas relacionados y seleccionar condiciones de carga óptimas para amplificadores de potencia. teoría para aprovechar esta útil herramienta.

1. UNA INTRODUCCIÓN A LA IMPEDANCIA DE LOS ALTAVOCES

El término impedancia se usa ampliamente en la industria del audio profesional, pero con frecuencia se malinterpreta y se aplica mal. la oposición total al flujo de corriente alterna (corriente CA) en un circuito eléctrico, y es una función compleja de la frecuencia como relación entre voltaje y corriente (Ecuación 1). El concepto de impedancia es análogo a la resistencia en corriente continua (). (CC) Si bien la impedancia incluye resistencia, incluye otro elemento exclusivo de los circuitos de CA, la reactancia, que se debe a los efectos de almacenamiento de energía en los circuitos de CA de componentes como inductores y capacitores.

En los círculos de ingeniería, la impedancia es. Se considera una cantidad compleja, lo que significa que incluye partes reales

(resistivas) e imaginarias (reactivas) (Ecuación

p>

2). Es este concepto el que explica el cambio de fase variable de la impedancia: la corriente fluye a través de componentes resistivos en componentes de fase con un cambio de fase relativo al voltaje aplicado. La magnitud de la impedancia (Ecuación 3) contiene los efectos de. tanto los componentes resistivos como reactivos, e indica la oposición total a la corriente en el circuito (ignorando la fase). Es esta función de magnitud la que normalmente se cita en las especificaciones de los altavoces, ya que es la magnitud de la impedancia la que afecta la corriente total requerida. >

de un amplificador cuando se activa el altavoz. Si bien el concepto general de impedancia anterior se usa universalmente en muchas tareas de análisis de circuito, el concepto de impedancia de carga o la impedancia de entrada de

una carga (tal). como altavoz) visto por una fuente de excitación (como un amplificador de potencia) es con lo que normalmente nos enfrentamos cuando observamos las características del altavoz (consulte la Figura 1).

La función de impedancia de entrada eléctrica de un. Un altavoz real se define por muchos factores, incluido el comportamiento eléctrico, mecánico y acústico. Eléctricamente, domina la resistencia y la inductancia de la bobina móvil, junto con la presencia de cualquier elemento pasivo. Componentes de cruce. La masa mecánica, la flexibilidad ("elasticidad") y la figura 1: resistencia de los parlantes forman otro componente de la impedancia total. Además, la impedancia acústica vista por los parlantes aparece como. parte de la función de impedancia eléctrica, incluyendo

los efectos de carga del deflector, los puertos de los altavoces, etc. Todos estos factores se combinan para crear las funciones de impedancia que se ven al medir un altavoz típico.

Programa en Acústica Arquitectónica, Instituto Politécnico Rensselaer, Troy, Nueva York

La Figura 2 muestra la curva de magnitud de impedancia versus frecuencia para un solo controlador de baja frecuencia en un gabinete sellado y con puerto. La fuerte dependencia de la impedancia con la frecuencia se ve fácilmente. En el ejemplo sellado, se crea el pico. por la resonancia entre la flexibilidad mecánica y la masa en el controlador. El segundo pico que aparece en la caja con puerto es la resonancia de sintonización acústica del respiradero. El aumento de la impedancia en las frecuencias altas se debe a la inductancia de la bobina móvil, mientras que el valor mínimo. del gráfico es igual a la resistencia de la bobina móvil. Estas características son ejemplos típicos de datos medidos de sistemas de altavoces reales, que proporcionan información vital sobre el sistema de altavoces para la resolución de problemas y el diseño.

Figura 2: Impedancia de entrada. de un solo controlador de baja frecuencia La bibliografía incluida enumera varias referencias excelentes tanto en recinto sellado como portado.

para interpretar y aplicar esta información.

TÉCNICAS DE MEDICIÓN DE IMPEDANCIA

2. p> p>

Usando los conceptos desarrollados en la Sección 1, ahora podemos investigar métodos para medir la impedancia de carga. Con base en la Figura 1, podemos ver que la función de impedancia de carga se puede obtener directamente si somos capaces de adquirir señales.

presentando tanto el voltaje como la corriente en la impedancia de carga en todas las frecuencias de interés. Dado que las tarjetas de sonido de computadora responden a señales de voltaje, se adquiere fácilmente una señal proporcional al voltaje a través de la carga simplemente alimentando el voltaje de carga directamente a la tarjeta de sonido. Sin embargo, se deben utilizar otras técnicas para adquirir la señal de corriente. La señal de corriente se mide más fácilmente insertando una resistencia en derivación en serie con la carga, creando una derivación de corriente en la carga; directamente

I· proporcional al voltaje a través de esta resistencia en derivación

(ver Figura 3). Este es el método empleado por la mayoría de los multímetros digitales en el mercado para medir la corriente. métodos para derivar la señal de corriente, incluido el uso de sondas de corriente inductivas, etc., sin embargo, el método de resistencia en derivación es la técnica más práctica para medir la impedancia del altavoz con SmaartLive.

Como se describió anteriormente, si el voltaje a través de la derivación Figura 3: Medición de impedancia con una resistencia en derivación.

Se mide la resistencia, se puede derivar la corriente.

Sin embargo, si la fuente en la Figura 3 tiene referencia a tierra, El voltaje de la resistencia de derivación es flotante, por lo que se debe usar un amplificador diferencial para medir directamente este voltaje. Usando SmaartLive, el circuito requerido para usar esta técnica de medición diferencial (equilibrada) se muestra en la Figura 4. Las entradas diferenciales se pueden proporcionar usando cualquier cosa. una diferencia de grado de laboratorio

l amplificador a una entrada de nivel de línea balanceada en una interfaz o mezclador de audio profesional. Sin embargo, para los usuarios de Smaart que desean una interfaz más simple o carecen de una entrada diferencial, es posible una técnica de medición de un solo extremo (no balanceada), en la que SmaartLive calcula la carga exacta. Corriente interna. Ambas técnicas tienen ventajas y desventajas, junto con compensaciones asociadas con la selección del valor de la resistencia en derivación.

Figura 4: Circuito de medición de impedancia inteligente con

técnica de entrada diferencial (equilibrada).

La Tabla 1 compara las dos técnicas de medición y presenta las ventajas y desventajas asociadas con cada una. En general, para una solución de medición de calidad de laboratorio, elija el método diferencial con un alto nivel. preamplificador de entrada balanceada de grado Si desea una solución simple y práctica, elija el método de un solo extremo, asegurándose de calibrar adecuadamente su sistema de medición. SmaartLive requiere que use una resistencia de calibración para calibrar la configuración de medición en función de esta resistencia de referencia. para una máxima precisión. Esta resistencia de calibración reemplaza temporalmente la impedancia de carga durante la rutina de calibración, que se revisará más adelante.