Сколько громкоговорителей с сопротивлением 8 Ом я могу подключить к усилителю?

Ответ на этот вопрос во многом зависит от выбранной схемы включения громкоговорителей и от параметров усилителя. Что касается схем включения, то их всего 3: последовательная, параллельная и комбинированная (последовательно-параллельная), но на них мы остановимся чуть позже. Сейчас давайте разберемся с параметрами усилителя. Нам их понадобится два: минимальное сопротивление нагрузки и мощность усилителя.

Мощность усилителя в технических характеристиках обычно указывается для различных значений нагрузки. Например, для усилителя  указывается мощность для сопротивления нагрузки 8 Ом - 300 Вт/канал и для 4 Ом - 450 Вт/канал. К сожалению, минимальное сопротивление нагрузки не всегда указывается напрямую в технических характеристиках усилителя, по этому таковым следует считать минимальное сопротивление, на которое указана мощность. Например, для усилителя  минимальное сопротивление нагрузки - 4 Ома.

Для особенно нетерпеливых предлагаю рассмотреть таблицу, в которой указано, сколько громкоговорителей с импедансом 4, 8 или 16 Ом можно подключить к усилителю с минимальным сопротивлением нагрузки 8, 4, 2,7 или 2 Ома. В таблице рассмотрим только два варианта включения громкоговорителей - параллельный и последовательный:

Те кто не любит вникать в детали могут остановиться на этой таблице, для остальных же продолжаем:

Последовательное соединение громкоговорителей

Понятно, что когда громкоговорители соединены в последовательную цепочку, возрастает сопротивление нагрузки. Также понятно, что с увеличением количества звеньев оно растет. В принципе последовательно можно соединить сколько угодно громкоговорителей, однако их общее сопротивление не должно превышать 16 Ом: усилителей, работающих с более высокими нагрузками, немного.

На рисунке показано, каким образом два громкоговорителя включаются в последовательную цепочку. Положительный выходной разъем канала усилителя соединяется с плюсовой клеммой громкоговорителя А, а «минус» того же громкоговорителя — с «плюсом» громкоговорителя В. После чего минусовая клемма громкоговорителя В подключается к отрицательному выходу того же канала усиления. По той же схеме строится и второй канал.

Это два громкоговорителя. Если требуется последовательно соединить, скажем, четыре громкоговорителя, то метод аналогичный. «Минус» громкоговорителя В вместо того, чтобы подключаться к выходу усилителя, соединяется с «плюсом» С. Дальше от минусовой клеммы C бросается провод на «плюс» D, а уже от «минуса» D происходит соединение с отрицательным выходным разъемом усилителя.

Вычисление эквивалентного сопротивления нагрузке канала усиления, на который нагружена цепочка последовательно соединенных громкоговорителей, производится простым сложением по следующей формуле: Zt = Za + Zb, где Zt — эквивалентное сопротивление нагрузке, а Za и Zb соответственно  сопротивление громкоговорителей А и В. К примеру, имеется у вас четыре настенных громкоговорителя сопротивлением 8 Ом и один-единственный стереоусилитель 2 х 100 Вт, не терпящий низкоомных (меньше 8 Ом) нагрузок. В этом случае последовательное соединение громкоговорителей — единственно возможный вариант. Каждый канал усиления при этом обслуживает пару головок с общим сопротивлением 16 Ом, что легко вписывается в указанные выше 16-омные рамки. Тогда как параллельное включение громкоговорителей (о нем позже) приведет к недопустимому (меньше 8 Ом) снижению сопротивления нагрузки обоих каналов и в результате выходу из строя усилителя.

Когда к одному каналу усиления последовательно подключается более одного громкоговорителя, это неизбежно отражается на выходной мощности. Вернемся к примеру с двумя соединенными последовательно настенными громкоговорителями и одним 200-ваттным стереоусилителем, минимальное сопротивление нагрузки которого 8 Ом. Чтобы выяснить, сколько ватт при таких условиях сможет отдать громкоговорителям усилитель, нужно решить еще одно несложное уравнение: Po = Pr x (Zr/Zt), где Po — подводимая мощность, Pr — измеренная мощность усилителя, Zr — сопротивление нагрузке, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя, Zt — суммарное сопротивление громкоговорителей, нагруженных на данный канал. В нашем случае получается: Po = 100 x (8/16). То есть 50 ватт. громкоговорителей у нас два, поэтому «полтинник» делится на два. В итоге каждый громкоговоритель получит по 25 ватт.

Параллельное соединение громкоговорителей

Здесь все в точности до наоборот: при параллельном соединении сопротивление нагрузке падает пропорционально количеству громкоговорителей. Соответственно вырастает выходная мощность. Число громкоговорителей ограничено способностью усилителя работать на низких нагрузках и мощностными пределами самих громкоговорителей, включенных параллельно. В большинстве случаев усилители вполне справляются с нагрузками в 8 Ом, реже в 4 ом. Существуют аппараты, которым по зубам и 2 ома, но это уже действительно большая редкость. Что касается современных громкоговорителей, то здесь разброс мощностных параметров от десятков до сотен ватт.

Рисунок демонстрирует, как подключить пару громкоговорителей в параллель. Провод от плюсового выходного разъема соединяется с положительными клеммами громкоговорителей А и В (проще всего соединить сначала выход усилителя с «плюсом» динамика А, а затем уже от него тянуть провод к динамику В). По той же схеме соединяются минусовой вывод усилителя с «минусами» обоих громкоговорителей.

Вычисление эквивалентного сопротивления нагрузке канала усиления при параллельном соединении громкоговорителей несколько сложнее. Формула такая: Zt = (Za x Zb) / (Za + Zb), где Zt — эквивалентное сопротивление нагрузке, a Za и Zb — сопротивление громкоговорителей.

Теперь представим, что у нас есть 2-канальный усилитель мощностью 2 х 100 Вт на нагрузку 8 Ом, но стабильно работающий при 4 Омах. Включение двух 8-омных громкоговорителей в параллель позволит значительно увеличить выходную мощность, поскольку сопротивление нагрузке канала усиления сократиться вдвое. По нашей формуле получаем: Zt = (8 + 8) / (8 + 8). В результате имеем 4 Ом, что при условии хорошего запаса по току у усилителя даст 4-кратный прирост мощности на канал: Po = 100 x (8/4). Или 200 ватт на канал вместо 50, полученных при последовательном соединении громкоговорителей.

 Последовательно-параллельное соединение громкоговорителей

Обычно эта схема применяется для увеличения количества громкоговорителей с тем, чтобы добиться повышения суммарной мощности аудиосистемы при сохранении адекватного сопротивления нагрузке. То есть на один канал усиления можно задействовать сколько угодно громкоговорителей, если их суммарное сопротивление находится в уже обозначенных нами пределах от 2 до 16 Ом.

Подключение, к примеру, 4 громкоговорителей по этому способу производится следующим образом. Кабель от положительного выходного разъема усилителя соединяется с плюсовыми клеммами громкоговорителей А и С. Затем «минуса» A и C подключаются к «плюсам» громкоговорителей B и D соответственно. Наконец, кабель от отрицательного выхода усилителя соединяется с минусовыми клеммами громкоговорителей B и D.

Для вычисления суммарного сопротивления нагрузке канала усиления, который работает с четырьмя головками, соединенными по комбинаторному способу, применяется следующая формула: Zt = (Zab x Zcd) / (Zab x Zcd), где Zab — суммарное сопротивление громкоговорителей А и В, а Zcd — суммарное сопротивление громкоговорителей C и D (между собой они соединены последовательно, поэтому сопротивление суммируется).

Возьмем все тот же пример с 2-канальным усилителем, стабильно функционирующим при 4 Омах. Только на этот раз два 8 Омных громкоговорителя, включенных параллельно, нас уже не устраивают, и мы хотим подключить к одному каналу усиления 4 громкоговорителя (тоже 8-омные). Для этого нам нужно знать, выдержит ли аппарат такую нагрузку. При последовательном соединении суммарное сопротивление будет равно 32 Ом, что никого не устраивает. При параллельном — 2 Ом, что уже не вписывается в параметры усилителя. Остается последовательно-параллельная схема. Простые подсчеты показывают, что в нашем случае один канал усиления будет нагружен стандартными 8 Омами, раскачивая при этом сразу четыре громкоговорителя. Поскольку 8 Ом — нагрузка стандартная для нашего усилителя, то никаких потерь и приростов мощностных показателей в данном случае не произойдет. В нашем случае — это 100 ватт на канал, поровну поделенные на четыре 8-омных динамика.

Подводим итоги. При использовании последовательно-параллельной схемы включения, в принципе, можно включить достаточно большое количество громкоговорителей. Но схема включения получается очень сложной, и если нужно будет что-либо поменять в системе фонового звука (например расширение системы несколькими громкоговорителями), разобраться в этой схеме будет очень непросто, особенно если вся коммутация проходит под потолком, как обычно бывает. По этому рекомендуется использовать либо параллельную, либо последовательную схему включения - они просты и понятны. В том же случае, если при использовании этих схем не возможно включить достаточное количество громкоговорителей - используйте 100-вольтовые системы. Главное при построении подобных схем — не переусердствовать. Прежде всего в том, что касается минимальной нагрузки усилителя. Большинство современных бытовых Hi-Fi усилителей, музыкальных центров и всеразличных домашних кинотеатров способно работать с нагрузками не ниже 8 Ом, профессиональные же аппараты часто предназначены для работы с 4 и даже 2 Омной нагрузкой.