Dopasowanie impedancj pomiędzy źródłem a wzmacniaczem

[asmagus]

Czy "przejmujecie" się dopasowaniem impedancji wyjścia źródła i wejścia wzmacniacza? Jakie waszym zdaniem ma to znaczenie i jakie jest to "idealne" dopasowanie.

Jakoś nigdy nie pasjonowałem się tym tematem ale wrócił mi pomysł na wstawienie między DAC a wzmacniacz słuchawkowy bufora lampowego (np. iFi Audio iTUBE, o którym producent napisał "Tri-brydowy stopień wzmacniający oferuje impedancję 1 Mom (bufor) do 100 kom (przedwzmacniacz) z możliwością wysterowania impedancji urządzeń profesjonalnych 600 om.").

Obecnie używam nadal Meiera StageDAC oraz wzmaka Meier Concerto, StageDAC ma na stałych wyjściach RCA 2.2 Vrms przy 47 om a wzmacniacz ma impedancję wejścia według instrukcji "14 kOhm".

Pełne dane:
Meier StageDAC

Meier Concerto


Takie bufor jak iTube prezentuje się tak:

[asmagus]

Koledzy, naprawdę nikt ?

Jaka zasada jest dotycząca impedancji źródła i impedancji wzmacniacza? Przy słuchawkach/głośnikach mamy DF do opanowania (łatwo policzyć no chyba, że zwrotnice są ;-))  a tu, przy dopasowywaniu źródła do wzmacniacza?

[Corvus5]

Impedancja wejściowa powinna być wyraźnie wyższa od impedancji wyjściowej. W praktyce prawie nigdy nie ma z tym problemów.

[asmagus]

Okej ale ile to wyraźnie wyższa? W DF dla głośników jest jakiś tam przedział gdzie DF 20(x) jest już wystarczający a powyżej około 50 nie ma już w zasadzie korzyści.

Edit: wyczytałem, że  impedancja wejściowa wzmacniacza powinna być co najmniej 10 razy większa od impedancji źródła, ale czy jest górna granica?

Patrząc na parę Meier Stagedac i Meier Concerto, o ile dobrze czytam dane to impedancja wejściowa wzmacniacza jest 297,8 razy większa od impedancji źródła (14000om/47om jeśli przyjmiemy 47 dla fixed out). Tak należy na to spoglądać czy patrzyć, że potencjalnie przy regulowanym wyjściu 1.1kom wynosi impedancja i podzieliś 14000 om impedancj wzmaka przez tę potencjalnie najwyższą impedancję wyjścia źródła czyli 1100 om co da nam 12,7  razy większa impedancję wzmaka od impedancji źródła?

[Corvus5]

W uproszczeniu typowe wejście przedwzmacniacza/+wzmacniacza to potencjometr na wejściu, a w jeszcze większym uproszczeniu jest tam rezystancja. Jeżeli impedancja (uproszczając: rezystancja) wyjścia będzie równa impedancji wejściowej, to na wejście pójdzie tylko połowa napięcia (głośności). Przeważnie stosowane potencjometry to 10k-50k plus w szeregu rezystor dla bezpieczeństwa, może być i dla stabilności.

Zbyt niska impedancja wejściowa drugiego urządzenia może powodować problem ze sterowaniem końcówki pierwszego urządzenia. Może też mieć wpływ na THD. Może dać ci pewną wartość stałą napięcia. Może przesuwać filtr dolnozaporowy. Wszystko zależy do czego to jest wpinane i jak jest skonstruowane.

Przykładowo: masz wzmacniacz słuchawkowy, końcowka jest na typowych opampach bez bufora, dajmy też na to R wyjściowe 1 om. Do wyjścia słuchawkowego wpinasz jakiś wzmaczniacz, który ktoś tak zaprojektował, że impedancja wejściowa wynosi 100 omów. Popłynie ci prąd jak dla 101 omów. Dajmy na to skok napięcia 5V na wyjściu, popłynie niecałe 50mA. Część opampów nie da z siebie tyle. Jakość dźwięku będzie słaba, powinien być clipping.

Inny przykład. Ktoś zrobił DACa z wyjściami napięciowymi i wypuścił goły sygnał. Wpinasz wzmacniacz z impedancją wejściową 1 kom. Gra. Dasz 10 kom, wpada ci THD znacznie, dasz 500 omów, masz clipping czy inne efekty, spada głośność. Dasz 10-100 omów i przykładowo spalasz DACa, jeżeli nie ma zabezpieczeń przeciwzwarciowych. To oczywiście skrajność. Prawie nikt tak nie robi. Na takim clippingu dla częstotliwości ponadakustycznych uzyskałem kiedyś cudowny efekt, nie powtórzyłem. Z chęcią kiedyś powtórzę.

Z drugiej strony idąc z impedancją wysoko w górę możesz pogorszyć stabilność. Pojemności pasożytnicze, stabilność temperaturowa rezystorów (szumy), wszystko zaczyna wariować.

Do tego mogą być pewne błędy (lub założenia) konstrukcyjne, np. oszczędność energii. Przykładowo wzmacniacz kieszonkowy czy co tam innego. Robimy regulację napięcia na LM317 i chcemy np. dojść do prądu obciążenia 10mA, które sobie wyznaczamy jako nasz cel. Układ nam zbierze np. 2mA, a 8mA do obciążenia minimum pójdzie. Zwiększy impedancję odbiornika i prąd spada, pogarsza nam to regulację. Zmniejszamy impedancję odbiornika, prąd rośnie, regulacja się poprawia.

Możliwości jeszcze więcej, gdy zacznie się rozważać wyjście liniowe stałe, wyjście liniowe regulowane i wyjście słuchawkowe.

[asmagus]

Dzięki, teraz łapię o co chodzi (na tylę na ile mi potrzeba) - jak to zwykle bywa sprawa jest złożona ale z punktu widzenia zwykłego użytkownika nie ma chyba o co drzeć szat jeśli te wartości podstawowe (np x10) są zachowane.

[Corvus5]

Żeby nie wprowadzać w błąd innych czytelników dodam, że w przypadku połączenia cyfrowego kablem koncentrycznym (zwanym z angielskiego coaxial) panuje zupełnie inna zasada. Tutaj mamy dokładne dopasowanie impedancji. Zwykle 75 omów lub 110 omów. Może też 50 omów, ale nie jestem pewien. Ważne dla długich połączeń, tzn. powyżej kilkudziesięciu centymetrów. Tu po prostu powinno się to wszędzie zgadzać. Chyba że odbiór na jakimś buforze typu bramka schmitta. Do tego dochodzi temat transformatorów s/pdif, itp.

Uogólniając: cyfrowe połączenie ma inną zasadę dopasowania impedancji pomiędzy źródłem a wzmacniaczem od połączenia analogowego.