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ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे भ्रमित विषयों में से एक को संभालना
जब मैं ऑडियो की मूल बातें सीख रहा था, तो उन अवधारणाओं में से एक जो मुझे समझने के लिए सबसे कठिन था, आउटपुट प्रतिबाधा थी। इनपुट प्रतिबाधा मैं एक स्पीकर के उदाहरण से सहजता से समझ गया। आखिरकार, एक स्पीकर ड्राइवर में तार का एक तार होता है, और मुझे पता था कि तार का एक तार विद्युत प्रवाह का प्रतिरोध करता है। लेकिन आउटपुट प्रतिबाधा? एम्पलीफायर या प्रीपैम्प के आउटपुट में प्रतिबाधा क्यों होगी, मुझे आश्चर्य हुआ? क्या यह हर संभव वोल्ट और amp को जो कुछ भी चला रहा है उसे वितरित नहीं करना चाहता?
वर्षों से पाठकों और उत्साही लोगों के साथ मेरी चैट में, मुझे एहसास हुआ है कि मैं अकेला नहीं था जिसे आउटपुट प्रतिबाधा का पूरा विचार नहीं मिला। तो मैंने सोचा कि विषय पर एक प्राइमर करना अच्छा लगेगा। इस लेख में, मैं तीन आम और बहुत अलग स्थितियों से निपटूंगा: प्रीपेस, एएमपीएस और हेडफोन एएमपीएस।
सबसे पहले, आंशिक रूप से प्रतिबाधा की अवधारणा को दोबारा दोहराएं । प्रतिरोध वह डिग्री है जिस पर डीसी बिजली के प्रवाह को प्रतिबंधित करता है। प्रतिबाधा मूल रूप से एक ही बात है, लेकिन डीसी के बजाय एसी के साथ। आम तौर पर, एक घटक की प्रतिबाधा बदल जाएगी क्योंकि विद्युत सिग्नल में बदलाव की आवृत्ति बदल जाती है। उदाहरण के लिए, तार के एक छोटे तार के पास 1 हर्ट्ज पर लगभग शून्य प्रतिबाधा होगी लेकिन 100 किलोहर्ट्ज़ पर उच्च प्रतिबाधा होगी। एक संधारित्र के पास 1 हर्ट्ज पर लगभग अनंत प्रतिबाधा हो सकती है लेकिन 100 किलोहर्ट्ज़ पर लगभग कोई प्रतिबाधा नहीं हो सकती है।
आउटपुट प्रतिबाधा प्रीपेम्प या एम्पलीफायर के आउटपुट डिवाइस (आमतौर पर ट्रांजिस्टर, लेकिन संभवतः एक ट्रांसफॉर्मर या ट्यूब) और घटक के वास्तविक आउटपुट टर्मिनल के बीच प्रतिबाधा की मात्रा है। इसमें डिवाइस की आंतरिक प्रतिबाधा भी शामिल है।
आपको आउटपुट प्रतिबाधा की आवश्यकता क्यों है?
तो एक घटक में आउटपुट प्रतिबाधा क्यों होगी? अधिकांश भाग के लिए, इसे शॉर्ट सर्किट से क्षति के खिलाफ इसकी रक्षा करना है।
कोई आउटपुट डिवाइस उस विद्युत प्रवाह की मात्रा में सीमित है जो इसे संभाल सकता है। यदि डिवाइस का आउटपुट छोटा हो गया है, तो इसे बड़ी मात्रा में वर्तमान वितरित करने के लिए कहा जा रहा है। उदाहरण के लिए, 2.83-वोल्ट आउटपुट सिग्नल एक सामान्य 8-ओम स्पीकर में 0.35 एएमपीएस और 1 वाट बिजली का वर्तमान उत्पादन करेगा। वहां कोई समस्या नहीं है। लेकिन अगर एम्पलीफायर के आउटपुट टर्मिनलों में 0.01 ओएचएमएस प्रतिबाधा वाला तार जोड़ा गया था, तो वही 2.83-वोल्ट आउटपुट सिग्नल 282.7 एएमपीएस और 800 वाट बिजली का उत्पादन करेगा। यह अब तक का सबसे अधिक आउटपुट डिवाइस वितरित कर सकता है। जब तक amp में कुछ प्रकार की सुरक्षा सर्किट या डिवाइस न हो, तब आउटपुट डिवाइस अधिक गरम हो जाएगा और शायद स्थायी क्षति का सामना करना पड़ेगा। और हाँ, यह भी आग पकड़ सकता है।
आउटपुट में बनाए गए प्रतिबाधा की कुछ मात्रा के साथ, घटक को स्पष्ट रूप से शॉर्ट सर्किट के खिलाफ अधिक सुरक्षा होती है, क्योंकि आउटपुट प्रतिबाधा हमेशा सर्किट में होती है। मान लें कि आपके पास 30 ओम की आउटपुट प्रतिबाधा वाला हेडफ़ोन amp है, जो 32-ओम हेडफ़ोन की एक जोड़ी चला रहा है, और आप इसे कैंची की एक जोड़ी से गलती से काटकर हेडफ़ोन कॉर्ड को छोटा करते हैं। आप 62 ohms की कुल प्रणाली प्रतिबाधा से 30.01 ohms की कुल प्रतिबाधा तक जाते हैं, जो इतना बड़ा सौदा नहीं है। निश्चित रूप से 8 ohms से 0.01 ohms तक जाने से बहुत कम चरम।
आउटपुट प्रतिबाधा कितनी कम होनी चाहिए?
ऑडियो में अंगूठे का एक बहुत ही सामान्य नियम यह है कि आप आउटपुट प्रतिबाधा अपेक्षाकृत इनपुट प्रतिबाधा से कम से कम 10 गुना कम होना चाहते हैं जो इसे खिलाएगा। इस तरह, आउटपुट प्रतिबाधा का सिस्टम के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है। यदि आउटपुट प्रतिबाधा इनपुट प्रतिबाधा 10 गुना से अधिक है जो इसे खिलाएगी, तो आप कुछ अलग-अलग समस्याएं प्राप्त कर सकते हैं।
किसी भी ऑडियो इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ, एक बहुत अधिक आउटपुट प्रतिबाधा फ़िल्टरिंग प्रभाव पैदा कर सकती है जो अजीब आवृत्ति प्रतिक्रिया विसंगतियों का कारण बनती है, और इसके परिणामस्वरूप बिजली उत्पादन कम हो जाता है। इन घटनाओं के बारे में अधिक जानने के लिए, स्पीकर केबल्स ध्वनि की गुणवत्ता को कैसे प्रभावित कर सकते हैं, इस बारे में मेरा पहला और दूसरा लेख देखें।
एम्पलीफायरों के साथ, एक अतिरिक्त समस्या है। जब एम्पलीफायर स्पीकर शंकु को आगे या पीछे ले जाता है, तो स्पीकर का निलंबन शंकु को अपनी केंद्र स्थिति में वापस ले जाता है। यह क्रिया वोल्टेज उत्पन्न करती है जिसे फिर एम्पलीफायर पर वापस फेंक दिया जाता है। (इस घटना को "बैक ईएमएफ" या रिवर्स इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स के रूप में जाना जाता है।) यदि एम्पलीफायर का आउटपुट प्रतिबाधा काफी कम है, तो यह प्रभावी ढंग से उस ईएमएफ को कम कर देगा और शंकु पर ब्रेक के रूप में कार्य करेगा क्योंकि यह वापस आती है। यदि एम्पलीफायर का आउटपुट प्रतिबाधा बहुत अधिक है, तो यह शंकु को रोकने में सक्षम नहीं होगा, और शंकु बंद होने तक शंकु आगे और आगे बढ़ना जारी रखेगा। यह एक रिंगिंग प्रभाव बनाता है और स्टॉप को रोकने के बाद नोट्स बनाता है।
आप इसे एम्पलीफायरों की धुंधला कारक रेटिंग में देख सकते हैं। डंपिंग कारक amp की आउटपुट प्रतिबाधा द्वारा विभाजित औसत औसत प्रतिबाधा (8 ohms) है। संख्या जितनी अधिक होगी, उतना ही बेहतर नमी वाला कारक होगा।
एम्पलीफायर आउटपुट प्रतिबाधा
चूंकि हम एएमपीएस के बारे में बात कर रहे हैं, आइए उस उदाहरण से शुरू करें, जो उपरोक्त चित्र में दिखाया गया है। स्पीकर बाधाओं को आम तौर पर 6 से 10 ओम रेट किया जाता है, लेकिन वक्ताओं के लिए कुछ आवृत्तियों पर 3 ओम प्रतिबाधा, और यहां तक कि कुछ चरम मामलों में 2 ओम तक छोड़ना आम बात है। यदि आप समानांतर में दो स्पीकर चलाते हैं, क्योंकि कस्टम इंस्टॉलर अक्सर मल्टीरूम ऑडियो सिस्टम बनाते समय करते हैं , जो आधे में प्रतिबाधा में कटौती करता है, जिसका मतलब है कि एक स्पीकर जो 2 ओम पर डुबकी लगाता है, कहें, 100 हर्ट्ज अब उस आवृत्ति पर 1 ओम तक डुबकी लगाता है एक ही प्रकार के दूसरे स्पीकर के साथ जोड़ा गया। यह निश्चित रूप से एक चरम मामला है, लेकिन एम्पलीफायर डिजाइनरों को ऐसे चरम मामलों के लिए जिम्मेदार होना पड़ता है या वे मरम्मत के लिए आने वाले एएमपीएस के बड़े ढेर का सामना कर सकते हैं।
यदि हम 1 ओम के न्यूनतम स्पीकर प्रतिबाधा को समझते हैं, तो इसका मतलब है कि amp में 0.1 ओम से अधिक की आउटपुट प्रतिबाधा नहीं होनी चाहिए। जाहिर है, आउटपुट उपकरणों को किसी भी वास्तविक सुरक्षा देने के लिए इस amp के आउटपुट में पर्याप्त प्रतिरोध जोड़ने के लिए कोई जगह नहीं है।
इस प्रकार, एम्पलीफायर को कुछ प्रकार के सुरक्षा सर्किट को नियोजित करना होगा। यह ऐसा कुछ हो सकता है जो amp के वर्तमान आउटपुट को ट्रैक करता है और वर्तमान ड्रॉ बहुत अधिक होने पर आउटपुट को डिस्कनेक्ट करता है। या यह आने वाली एसी पावर लाइन या बिजली की आपूर्ति की रेलों पर एक फ्यूज या सर्किट ब्रेकर के रूप में सरल हो सकता है। जब वर्तमान ड्रॉ एएम से अधिक हो सकता है तो ये बिजली की आपूर्ति को डिस्कनेक्ट करते हैं।
संयोग से, लगभग सभी ट्यूब पावर एम्पलीफायर आउटपुट ट्रांसफार्मर का उपयोग करते हैं, और क्योंकि आउटपुट ट्रांसफार्मर धातु के फ्रेम के चारों ओर लपेटकर तार के कॉइल होते हैं, उनके पास पर्याप्त रूप से 0.5 ओम या उससे भी ज्यादा की बाधा होती है। वास्तव में, अपने सनफायर ठोस-राज्य (ट्रांजिस्टर) एम्पलीफायरों में एक ट्यूब amp की ध्वनि को अनुकरण करने के लिए, प्रसिद्ध डिजाइनर बॉब कार्वर ने एक "वर्तमान मोड" स्विच जोड़ा जो आउटपुट उपकरणों के साथ श्रृंखला में 1-ओम रेजिस्टर रखा गया। बेशक, इसने उपरोक्त चर्चा की गई अपेक्षित इनपुट प्रतिबाधा के आउटपुट प्रतिबाधा के 1 से 10 न्यूनतम अनुपात का उल्लंघन किया, और इस प्रकार कनेक्टेड स्पीकर की आवृत्ति प्रतिक्रिया पर काफी प्रभाव पड़ा, लेकिन यह आपको कई ट्यूब एएमपीएस के साथ मिलता है और यह वही है जो कार्वर अनुकरण करना चाहता था।
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प्रीम्प / स्रोत डिवाइस आउटपुट प्रतिबाधा
उपरोक्त ड्राइंग में दिखाए गए प्रीपेम्प या सोर्स डिवाइस (सीडी प्लेयर, केबल बॉक्स इत्यादि) के साथ, यह एक अलग स्थिति है। इस मामले में, आपको शक्ति या वर्तमान की परवाह नहीं है। आपको ऑडियो सिग्नल को व्यक्त करने की आवश्यकता है वोल्टेज है। इस प्रकार, डाउनस्ट्रीम डिवाइस - एक प्रोजेक्ट डिवाइस के मामले में प्रीपेम्प, या प्रीपेम्प के मामले में एक पावर एम्पलीफायर - में उच्च इनपुट प्रतिबाधा हो सकती है। लाइन के माध्यम से आने वाला कोई भी वर्तमान उस उच्च इनपुट प्रतिबाधा से लगभग पूरी तरह अवरुद्ध है, लेकिन वोल्टेज ठीक से हो जाता है।
अधिकांश बिजली एएमपीएस और प्रीपेस के लिए, 10 से 100 किलोग्राम का इनपुट प्रतिबाधा आम है। अभियंता अधिक जा सकते हैं, लेकिन वे इस तरह से अधिक शोर प्राप्त कर सकते हैं। संयोग से, गिटार एएमपीएस में आम तौर पर 250 किलोहम की इनपुट प्रतिबाधा 1 मेगाहम होती है, क्योंकि इलेक्ट्रिक गिटार पिकअप में आम तौर पर 3 से 10 किलोहम तक उत्पादन बाधा होती है।
शॉर्ट सर्किट लाइन-स्तरीय सर्किट के साथ आम हो सकते हैं, क्योंकि धातु के एक टुकड़े के खिलाफ आरसीए प्लग के दो नग्न कंडक्टर को गलती से रगड़ना इतना आसान होता है जो उन्हें शॉर्ट आउट करता है। इस प्रकार, प्रीपेस और स्रोत उपकरणों में 100 ohms या अधिक के आउटपुट बाधाएं आम हैं। मैंने कुछ विदेशी, उच्च अंत घटकों को लाइन-स्तरीय आउटपुट बाधाओं के साथ 2 ओम के रूप में कम देखा है, लेकिन इन्हें शॉर्ट्स से क्षति को रोकने के लिए या तो बहुत भारी ड्यूटी आउटपुट ट्रांजिस्टर या सुरक्षा सर्किट होगा। कुछ मामलों में, उनके पास डीसी वोल्टेज को अवरुद्ध करने और आउटपुट डिवाइस बर्नआउट को रोकने के लिए उत्पादन में युग्मन संधारित्र हो सकता है।
Phono preamps पूरी तरह से एक अलग विषय हैं। जबकि वे आम तौर पर एक सीडी प्लेयर के समान आउटपुट प्रतिबाधा रखते हैं, उनके इनपुट बाधाएं लाइन-स्टेज प्रीपैंप से बहुत अलग होती हैं। यहां जाने के लिए बहुत कुछ है। शायद मैं उस विषय में दूसरे लेख में खोदूँगा।
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हेडफोन एएमपी आउटपुट प्रतिबाधा
हेडफोन की लोकप्रियता में बढ़ोतरी ने स्पॉटलाइट के लिए सामान्य हेडफोन एएमपीएस की बजाय अजीब, गैर-मानक प्रणाली प्रतिबाधा व्यवस्था लाई है। पारंपरिक एएमपीएस के विपरीत, हेडफोन एएमपीएस आउटपुट बाधाओं की एक विस्तृत विविधता में आते हैं। वास्तव में सस्ते लैपटॉप हेडफोन एएमपीएस, जैसे अधिकांश लैपटॉप कंप्यूटरों में निर्मित, में आउटपुट प्रतिबाधा 75 या 100 ओम के रूप में उच्च हो सकती है, भले ही हेडफोन प्रतिबाधा आम तौर पर 16 से 70 ओम तक हो।
एक एएम चलने पर एक उपभोक्ता डिस्कनेक्ट करने और स्पीकर को फिर से कनेक्ट करना दुर्लभ है, और एपी चलने पर स्पीकर केबल्स को क्षतिग्रस्त होने के लिए भी दुर्लभ है। लेकिन हेडफोन के साथ, ये चीजें हर समय होती हैं। जब हेडफोन amp चल रहा है तो लोग नियमित रूप से हेडफ़ोन कनेक्ट या डिस्कनेक्ट करते हैं। हेडफ़ोन केबल्स अक्सर क्षतिग्रस्त होते हैं - कभी-कभी शॉर्ट सर्किट बनाते हैं - जबकि वे उपयोग में होते हैं। बेशक, अधिकांश हेडफोन एएमपीएस सस्ते उपकरण हैं, जो एक सभ्य सुरक्षा सर्किट लागत-निषिद्ध जोड़ सकते हैं। इसलिए अधिकांश निर्माता आसान तरीका निकालते हैं: वे एक प्रतिरोधी (या कभी-कभी एक संधारित्र) जोड़कर एम्पलीफायर के आउटपुट प्रतिबाधा को बढ़ाते हैं।
जैसा कि आप मेरे हेडफ़ोन मापन में देख सकते हैं (दूसरे ग्राफ़ पर जाएं), उच्च आउटपुट प्रतिबाधा का हेडफ़ोन की आवृत्ति प्रतिक्रिया पर एक बड़ा प्रभाव हो सकता है। मैं एक हेडफोन की आवृत्ति प्रतिक्रिया को पहले एक संगीत फिडेलिटी हेडफ़ोन amp के साथ मापता हूं जिसमें 5-ओम आउटपुट प्रतिबाधा होती है, फिर फिर 75 ओम के कुल उत्पादन प्रतिबाधा को बनाने के लिए अतिरिक्त 70 ohms प्रतिरोध के साथ जोड़ा जाता है।
प्रभाव यह है कि एक उच्च आउटपुट प्रतिबाधा कनेक्ट हेडफोन की बाधा के साथ बदलती है, और विशेष रूप से विभिन्न आवृत्तियों पर हेडफोन के प्रतिबाधा में परिवर्तन के साथ बदलती है। हेडफ़ोन जिनके पास बड़ी प्रतिबाधा स्विंग होती है - चूंकि संतुलित-आर्मेचर ड्राइवरों के साथ अधिकांश इन-कान मॉडल होते हैं - आमतौर पर आवृत्ति प्रतिक्रिया में पर्याप्त परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं, जब आप उच्च आउटपुट प्रतिबाधा वाले एक से कम उत्पादन प्रतिबाधा वाले amp से बदलते हैं। अक्सर, एक हेडफोन जिसमें कम-प्रतिबाधा स्रोत के साथ उपयोग किए जाने पर एक प्राकृतिक ध्वनि वाली टोनल संतुलन होती है, जब उच्च प्रतिबाधा स्रोत के साथ उपयोग किया जाता है तो एक बासी, सुस्त ध्वनि संतुलन होता है।
सौभाग्य से, कम उत्पादन प्रतिबाधा कई हाई-एंड हेडफ़ोन एएमपीएस (विशेष रूप से ठोस-राज्य मॉडल) में उपलब्ध है, और यहां तक कि कुछ छोटे हेडफ़ोन amp चिप्स भी आईफोन जैसे उपकरणों में निर्मित हैं। आमतौर पर यह सुनिश्चित करने का कोई तरीका नहीं है कि उच्च या निम्न आउटपुट प्रतिबाधाओं के उपयोग के लिए हेडफ़ोन आवाज उठाई गई है, लेकिन मैं इस आलेख में पहले उद्धृत कारणों के लिए कम आउटपुट प्रतिबाधा के साथ रहना पसंद करता हूं।
मैं भारी प्रतिबाधा स्विंग के साथ हेडफ़ोन का उपयोग नहीं करना चाहूंगा जो हेडफोन एएमपीएस के साथ उपयोग किए जाने पर आवृत्ति प्रतिक्रिया में परिवर्तन का कारण बनता है जिसमें उच्च आउटपुट प्रतिबाधा होती है (जैसे लैपटॉप में मैं इसे टाइप कर रहा हूं)। दुर्भाग्यवश, हालांकि, मैं आमतौर पर गतिशील ड्राइवरों का उपयोग करने वाले एक अच्छे संतुलित-आर्मेचर इन-कान हेडफ़ोन की आवाज़ पसंद करता हूं, इसलिए जब मैं अपने लैपटॉप के साथ इन हेडफ़ोन का उपयोग करता हूं, तो मैं आमतौर पर बाहरी amp या USB हेडफ़ोन amp / DAC से कनेक्ट करता हूं।
मुझे पता है कि यह एक लंबी हवादार स्पष्टीकरण रहा है, लेकिन आउटपुट प्रतिबाधा एक जटिल विषय है। मेरे साथ असर करने के लिए धन्यवाद, और यदि आपके कोई प्रश्न हैं या यदि मैंने कुछ छोड़ दिया है, तो मुझे एक ई-मेल भेजें और मुझे बताएं।