Полное электрическое сопротивление (импеданс) — это параметр, характеризующий противодействие протеканию переменного электрического тока. Оно измеряется в омах и обозначается символом Z Полное сопротивление в цепи переменного тока аналогично активному сопротивлению в цепи постоянного тока. Если мы имеем дело с постоянным током, то его протеканию противодействует активное сопротивление. Если мы имеем дело с переменным током, то ему противодействует полное электрическое сопротивление. Поскольку на громкоговорители поступает переменный ток, мы говорим о его полном сопротивлении, которое является комбинацией активного и реактивного (индуктивного и емкостного) сопротивлений.

Каждый элемент тракта звукопередачи оказывает сопротивление протеканию тока под воздействием входного напряжения. Такое сопротивление входному сигналу называется входным полным сопротивлением. Аналоговый выход цифрового процессора подключен к входному сопротивлению предусилителя, который подключен к входному сопротивлению усилителя мощности, а громкоговоритель, в свою очередь, представляет собой нагрузку для усилителя мощности. Полное входное сопротивление компонента звукового тракта можно представить себе как нагрузку, через которую предшествующий компонент тракта должен пропустить ток.

Компоненты тракта звукопередачи также обладают выходным полным сопротивлением, называемым иногда сопротивлением источника сигнала, или внутренним сопротивлением. Если представить себе компонент звукового тракта — например, CD-проигрыватель — как источник звукового сигнала, то его выходное полное сопротивление включено последовательно с выходом идеального источника звукового напряжения, обладающего нулевым внутренним сопротивлением.

Обычно звуковые устройства имеют выходное полное сопротивление от нескольких десятых долей ома до сотен ом. Их входное полное сопротивление очень велико — обычно от 10000 Ом (10 кОм) до 1000000 Ом (1 МОм). Устройства с сопротивлением в 1 МОм потребляют от источника сигнала меньше тока,

чем обладающие входным полным сопротивлением в 10 кОм. Чем выше входное полное сопротивление, тем проще работать компоненту-источнику сигнала.

А теперь, используя все наши знания о законе Ома, емкости и полном сопротивлении, рассмотрим взаимодействие между предусилителем и усилителем мощности, соединенными через длинный межкомпонентный кабель, как показано на рис. Б-13. Так как все кабели обладают собственной емкостью, обозначим эту емкость на схеме и поместим между сигнальным проводником и "землей". Полное выходное сопротивление предусилителя представлено на схеме резистором, включенным последовательно с генератором напряжения сигнала. Входное полное сопротивление усилителя представляет собой резистор внутри прямоугольника, обозначающего усилитель.

Допустим, у предусилителя очень низкое выходное сопротивление, а усилитель мощности имеет высокое входное сопротивление, и при этом емкость кабеля незначительна. Это идеальные условия. Высокое сопротивление на входе усилителя мощности означает, что величина тока будет мала. Это обстоятельство приведет к тому, что на выходном сопротивлении предусилителя падение напряжения также будет невелико. Поскольку емкость кабеля мала, то реактивное сопротивление будет оставаться высоким вплоть до довольно высоких частот. В итоге, все работает замечательно.

Но если выходное сопротивление предусилителя велико, а кабели имеют большую емкость, то возникают проблемы. На низких частотах емкость кабеля ни на что существенно не повлияет: емкостное сопротивление слишком велико. Это все равно, как если бы емкость кабеля вовсе отсутствовала. Однако с возрастанием частоты сигнала емкостное сопротивление кабеля уменьшается. Чем выше частота, тем ниже это сопротивление, включенное между сигнальным проводом и "землей". Следовательно, с возрастанием частоты все большая часть сигнала теряется на сопротивлении источника и все меньшая часть попадает на нагрузку (на вход усилителя мощности). У нас получился фильтр нижних частот: низкие частоты проходят, а высокие — ослабляются. Большая емкость кабеля приводит к тому, что аудиосигналу высокой частоты легче уйти в землю, чем преодолеть входное сопротивление усилителя мощности.

Кроме того, большая величина тока, обусловленная низким входным сопротивлением усилителя мощности и большой емкостью кабеля, заставляет выходной каскад предусилителя работать в более тяжелом режиме, при этом возможно даже появление ограничения тока. Предусилитель уже не способен создавать в нагрузке достаточно большой ток, и в звуковом сигнале появляются нелинейные искажения типа отсечки.

Таким образом несоответствие сопротивлений и высокая емкость межблочных кабелей приводит к ослаблению сигнала на высоких частотах, недостатку воздуха и объемности звучания, к излишней рыхлости басов и потере динамики.

Используя формулу F

=1/2

kRC для нашего фильтра нижних частот, мы можем определить точку частотной характеристики со спадом 3 дБ. Здесь F — частота спада на 3 дБ, R — общее сопротивление параллельного соединения входного сопротивления усилителя мощности и выходного сопротивления источника, С— емкость кабеля в фарадах. Емкость кабеля измеряется в пикофарадах (10"¹² фарад) на метр (пФ/м). Значение меньше 300 пФ/м считается небольшим.

Этот пример ясно показывает, к чему приводит несогласованность сопротивлений компонентов звукового тракта, особенно при высокой емкости кабелей. Источник должен иметь выходное сопротивление меньше нескольких сотен ом (желательно, несколько десятков ом). Входное сопротивление должно быть по меньшей мере 47 кОм (это стандартное значение).