VIDEOПочему импеданс важен?
Согласованность усилителя и колонок по импедансу обеспечит безопасную и долговечную работу обоих приборов, избавит от проблем и искажений звука. В свою очередь, если подключить колонки с импедансом в пару Ом к усилителю, рассчитанному минимум на 8 Ом, и включить громкую музыку, тогда динамикам можно сказать до свидания.
Помимо этого, мощность усилителя на выходе напрямую зависит от импеданса акустики: чем выше импеданс, тем меньше мощность. Например, усилитель, выдающий по 50 Вт на канал с колонками на 4 Ом, обеспечит лишь по 25 Вт на колонку с импедансом 8 Ом. Грубо говоря, в первом случае будет громче. Часто в спецификациях усилителя указывается, какова будет его мощность в сочетании с акустикой, исходя из базовых значений импеданса.
Что лучше — высокий или низкий импеданс?
Ценители качественного звука обычно предпочитают колонки с более высоким импедансом. Эта традиция отчасти идет от наушников: там студийные и аудиофильские модели имеют импеданс в 300 и более Ом. Считается, что высокоомная нагрузка более благоприятна для усилителя, так он выдает меньше искажений.
В автозвуке и бытовой акустике, где мощность важнее нюансов звучания, чаще выбирают акустику с более низким импедансом. Но здесь стоит помнить, что чем ниже импеданс, тем большую роль в общем сопротивлении играют провода. Отчасти поэтому аудиофилы уделяют им так много внимания и предпочитают высокое сопротивление динамиков.
Тем не менее, в конечном счете, куда важнее оказывается качество изготовления прибора, а не его импеданс, а также правильное согласование усилителя и громкоговорителей.
Как подобрать усилитель по импедансу?
На самом деле с импедансом все просто. В большинстве случаев сопротивление и колонок, и усилителей находится в диапазоне 4-8 Ом, так что долго ломать голову с выбором не придется. Стандарты динамиков для автозвука — 2, 3 и 4 Ом. При выборе усилителя нужно, чтобы колонки подпадали под этот диапазон. При этом:
Допустимо подключение колонок с высоким импедансом (например, 8 Ом) к усилителю, способному работать с низким импедансом (4 Ом). Однако в таком случае усилитель будет выдавать в два раза меньшую мощность (иными словами, звук будет тише), поэтому такой вариант нельзя назвать идеальным. Но динамики с низким импедансом (4 Ом) не подойдут к усилителю с минимальным допустимым импедансом около 10 Ом — в этом случае есть риск, что динамики порвет на клочки от какого-нибудь забористого дабстепа. Хотя стоит отметить, что в большинство усилителей встроена защита от перегрузки, так что, скорее всего, он просто выключится. Лучше всего, когда импеданс колонок и усилителя одинаков. Нестандартные значения импеданса бывают, в основном, в экзотических аудиофильских системах. Бывают и многоканальные усилители, в которых сопротивление на канал можно переключать самостоятельно в определенном диапазоне. Яркий пример — гитарные усилители, которые имеют отдельные выходы для динамиков с разным сопротивлением.
Как подогнать импеданс под усилитель? Есть простой хинт, позволяющий точно согласовать почти любые колонки с любым усилителем. Если импеданс колонок слишком высок, нужно подключить их к усилку параллельно, а если слишком низкий — последовательно:
При параллельном подключении импеданс каждого динамика делится на количество динамиков. К примеру, две колонки по 4 Ом или четыре по 8 Ом дадут всего 2 Ом. При последовательном — складывается: две колонки по 4 Ом дадут 8 Ом. Это простая физика из школьного учебника.
Также можно использовать комбинации последовательного и параллельного подключения, если динамиков много. Есть и специальные приборы, которые упрощают коммутацию и предлагают гибкость в выборе нужного импеданса.
Некоторые также используют обычный резистор, чтобы подогнать импеданс под нужное значение. К примеру, если импеданс колонок всего 2 Ом, а усилитель рассчитан на 4-16 Ом, тогда резистор на пару Ом может решить дело для тех, кто знаком с радиотехникой и понимает, какой провод куда идет. В фирменных приборах с выбором импеданса внутри находится как раз пара резисторов, прикрепленных к радиаторам, чтобы не перегревались при нагрузке.
Мостовое подключение
Мост позволяет подключить мощные колонки или, чаще всего, сабвуфер к усилителю, поддерживающему соответствующую функцию (об этом должно быть написано в мануале). Суть его очень проста: к динамику подключается плюс от одного канала и минус от другого канала усилителя. Таким образом левый и правый каналы объединяются в один моноканал, мощность которого в 4 раза выше каждого по отдельности.
На что еще смотреть при выборе усилителя? Помимо импеданса, нужно учесть мощность и чувствительность.
Мощность — это квадрат напряжения, поделенный на сопротивление, измеряется в ваттах. Обычно в спецификациях указывают номинальную и пиковую мощность, в этом случае нужно смотреть на номинальную: она показывает, грубо говоря, насколько громким будет усилитель при обычном режиме работы. К примеру, 200 Вт при 4 Ом. При согласовании мощности нужно быть внимательным:
Если мощность усилителя превышает возможности динамиков, то музыку на такой системе можно слушать разве что на половине громкости. Если включить громче, динамики не выдержат жестокого обращения и сгорят под хрипы и плотный едкий дым, поскольку не смогут рассеять всю получаемую от усилителя энергию и перегреются. Если же усилитель слишком слаб для колонок, тогда система просто не выдаст желаемого уровня громкости. При попытке сделать погромче, усилитель может перегреться, его компоненты начнут перегорать и вносить в сигнал высокочастотный писк, хрипы и искажения, которые, в свою очередь, могут унести с собой и динамики. Грубо говоря, если акустика имеет номинальную мощность 50 Вт, то номинальная мощность усилителя должна примерно ей соответствовать. Некий разброс при этом допустим и не критичен, если нет задачи слушать музыку подолгу на максимальной громкости.
Параметр чувствительности относится только к колонкам и определяет, как громко будет звучать колонка на расстоянии в 1 м, если подать на нее 1 Вт. Чувствительность измеряется в децибелах. Чем ниже чувствительность колонок/динамиков, тем тише они звучат, тем более мощный усилитель им нужен. Высокая чувствительность снижает требования к усилителю.
Заключение Активная акустика со встроенным усилителем лидирует в сегменте бытовых колонок. Она избавляет от необходимости подбирать одно к другому и полностью исключает риск роковой ошибки. Поэтому об импедансе чаще всего задумываются любители автозвука, которым приходится выбирать динамики и усилитель по отдельности, либо аудиофилы, которые строят свою кастомную систему. В обоих случаях достаточно посмотреть, сколько мощности выдаст усилитель на импедансе выбранных колонок, и проверить по их номинальной мощности, не надорвутся ли динамики от такой нагрузки.
Мощность акустических систем и громкоговорителей
Мощность – один из основных параметров, используемых при сопоставлении головок громкоговорителей и акустических систем (далее просто громкоговорителей). Однако, если сравнение отечественных акустических аппаратов по этому параметру вполне правомерно и позволяет сделать правильные и однозначные выводы, то сопоставление нашей и зарубежной аппаратуры невозможно из-за различий в определении мощностей в соответствующих стандартах.
В СССР использовались (ГОСТ 16122-78 и ГОСТ 9010-78) два вида мощности: номинальная и паспортная. Причем первая указывается в наименовании громкоговорителя: например, у 35АС-015 номинальная мощность 35 Вт, у 100АС-004 – 100 Вт и т.д.
В зарубежных каталогах и рекламных проспектах на акустическую аппаратуру приводятся другие виды мощности: музыкальная, кратковременная, максимальная, синусоидальная, рекомендуемая мощность усилителя 3Ч и др. Величины этих мощностей обычно выше указываемых в наименовании отечественной аппаратуры. В результате создается мнение, что отечественные громкоговорители значительно уступают зарубежным по этому параметру. На самом же деле различия в значениях мощностей вызваны главным образом иным их определением.
В соответствии с ГОСТом 78 года «Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний» номинальная мощность определяется как «электрическая мощность, ограниченная возникновением искажений, превышающих заданное значение». Иными словами, при напряжении синусоидального сигнала, соответствующем этой мощности, измеренные значения коэффициентов нелинейных искажений не должны превышать оговоренных для данного громкоговорителя. Поскольку номинальная мощность определяется уровнем искажений, то ее величина обычно существенно ниже других видов мощности. В зарубежной практике понятия номинальной мощности нет, поэтому сравнивать акустическую аппаратуру по этому параметру не представляется возможным.
Паспортная мощность по ГОСТу 78 года определяется как наибольшая электрическая мощность, при которой громкоговоритель может длительное время удовлетворительно работать на реальном звуковом сигнале без тепловых и механических повреждений. Ее измеряют при подведении к громкоговорителю в течение 100 ч взвешенного корректирующей цепью сигнала стационарного розового шума. Характер распределения спектра такого сигнала отражает среднестатические распределения спектральной плотности речевых и музыкальных программ. Поскольку эта мощность не ограничивается заданным уровнем искажений, а зависит только от механической и тепловой прочности громкоговорителя, ее величина обычно в 1,5 – 2 раза выше номинальной мощности.
Для ликвидации путаницы в определении различных видов мощности громкоговорителей Международный электротехнический комитет (МЭК) опубликовал рекомендации 268-5 «Элементы электроакустических систем. Громкоговорители» и 581-7 «Минимальные требования к аппаратуре Hi-Fi. Громкоговорители», в которых предложены к использованию согласованные со всеми странами-участницами следующие виды мощности для громкоговорителей: характеристическая, шумовая, максимальная, синусоидальная, долговременная и кратковременная.
Под характеристической понимается мощность, при которой громкоговоритель создает характеристический уровень звукового давления 94 дБ на расстоянии 1 м в диапазоне частот 100-8000 Гц. Ее величина зависит от чувствительности – уровня среднего звукового давления, создаваемого громкоговорителем в указанном диапазоне частот при подведении электрической мощности 1 Вт. Например, громкоговоритель с чувствительностью 87 дБ создает уровень звукового давления 94 дБ при мощности 6,3 Вт, а с чувствительностью 93 дБ – при мощности 1,25 Вт. Иными словами, чем выше чувствительность громкоговорителя, тем ниже его характеристическая мощность.
Значение шумовой мощности (max noise power) устанавливают по результатам испытаний громкоговорителя на специальном шумовом сигнале в течение 100 ч. Для испытаний используется такой же сигнал, как при определении по ГОСТу 78 года паспортной мощности, поэтому значения этих видов мощностей совпадают.
Максимальная синусоидальная мощность (max sinusoidal testing power) – это мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, которую громкоговоритель может выдержать без тепловых и механических повреждений (у многополосных громкоговорителей может быть свое значение этой мощности в каждой полосе частот). Продолжительность испытаний (не менее 1ч) указывают в технической документации.
Аналогичного понятия мощности в наших стандартах нет. Однако, поскольку величина этой мощности не ограничивается заданным уровнем нелинейных искажений, она должна быть выше номинальной мощности отечественных АС.
Для согласования громкоговорителей и усилителей ЗЧ по мощности в рекомендации МЭК 268-5 дополнительно введены понятия долговременной и кратковременной мощностей.
Под долговременной (long term input power) понимается мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую громкоговоритель выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 мин (испытания повторяются 10 раз с интервалом 2 мин), а под кратковременной (short term input power) – мощность специального шумового сигнала, которую громкоговоритель выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 с (испытания повторяются 60 раз с интервалом 1 мин). Вид сигнала такой же, как при определении паспортной мощности. Эта мощность – максимальная из всех названных видов.
Аналогичные понятия мощности введены в стандарты и на усилители ЗЧ (рекомендация МЭК 268-3). Для согласования мощностей громкоговорителей и усилителей ЗЧ должны быть выдержаны следующие соотношения: кратковременная мощность громкоговорителя должна быть больше или равна кратковременной мощности усилителя ЗЧ, а долговременная – в четыре раза меньше его аналогичной мощности.
В зарубежных каталогах и другой технической документации громкоговорители часто характеризуют введенным стандартом ФРГ DIN 45500 параметром музыкальная мощность. Ее определяют, подвергая громкоговоритель кратковременному (не более 2 с) воздействию синусоидального сигнала частотой от 250 Гц и ниже. Он считается выдержавшим испытания, если отсутствуют заметные на слух искажения. Как и кратковременная, музыкальная мощность характеризует способность громкоговорителя выдерживать без повреждения кратковременные перегрузки. Поскольку в настоящее время рекомендации МЭК приняты всеми странами, в том числе и ФРГ, то, повидимому, понятие «музыкальная мощность» будет заменено на рекомендованное «кратковременная мощность».
В заключение хочется обратить внимание читателей на то, что значение мощности любого вида (номинальной, паспортной, максимальной синусоидальной и др.) само по себе не может служить однозначным критерием качества громкоговорителя (довольно распространенное мнение, что чем больше мощность, тем лучше громкоговоритель, неверно). Значительно более информативным показателем качества является способность воспроизводить без искажения динамический диапазон музыкального или речевого сигнала, под которым понимается разность его максимального и минимального уровней в заданном промежутке времени (для музыкального сигнала этот промежуток должен быть не менее 1 мин). В условиях реального помещения прослушивания – это разность максимального уровня сигнала и уровня прослушиваемых в паузе шумов. Максимальные уровни некоторых видов музыкального сигнала достигают следующих значений: рояль – 103, орган – 116, ЭМИ (рок-музыка) – 128 дБ и т. д.
Исходя из реальных условий прослушивания и параметров тракта звукопередачи, формируются и требования к динамическому диапазону громкоговорителей. Способность акустической аппаратуры обеспечить их характеризуется максимальным уровнем звукового давления (max sound pressure level или сокращенно max SPL), который громкоговоритель может воспроизводить без слышимых искажений.
При построении громкоговорителей, способных воспроизвести такие уровни сигнала, можно увеличивать либо их характеристическую чувствительность, либо кратковременную мощность. Например, если громкоговоритель должен без искажений воспроизводить максимальный уровень 110 дБ, то при чувствительности 86 дБ/Вт/м его кратковременная мощность должна быть не ниже 200 Вт, а при чувствительности 93 дБ/Вт/м – 50 Вт. Выбор того или иного варианта зависит от целого ряда дополнительных требований (допустимых габаритов, воспроизводимого диапазона частот, надежности усилителя 34 и т. д.).
Максимальный уровень звукового давления (в децибелах) при заданной чувствительности S (в децибелах на ватт на метр) и кратковременной мощности Р (в ваттах) определяется из соотношения:
maxSPL = S + 10lg • P / Po ,
где Po = 1 Вт
Именно эта величина и может служить для оценки способности громкоговорителя воспроизводить без искажений динамический диапазон музыкального или речевого сигнала.
Автор: Алдошина И.А.
Как выбрать усилитель? Гид по выбору Как выбрать усилитель?
Сколько ватт, сколько ом, и как узнать, подойдут ли мои колонки к этому усилителю?
Если вы подобрали для себя какие-либо акустические системы, или же у вас уже имеются они, то вам следует предусмотреть для них оптимально подходящий усилитель мощности, без которого они, очевидно, работать не будут. Сейчас на рынке представлено огромное множество самых разных усилителей, поэтому запутаться в выборе довольно легко, особенно если вы столкнулись с этим впервые.
Не волнуйтесь. Выбор усилителя не так сложен, как это может показаться на первый взгляд.
Чтобы правильно подобрать усилитель мощности, необходимо учесть соответствие его двух основных параметров — это выходная мощность и сопротивление нагрузки . Обеспечив это соответствие, вам лишь потребуется подобрать остальные характеристики, связанные с конфигурацией вашей звуковой системы.
Итак, начнем! Для начала вам следует изучить характеристики тех акустических систем, с которыми вы планируете работать. Для этого прочитайте их руководство по эксплуатации, или же просто посмотрите на заднюю панель. Вас интересуют два параметра: сопротивление (Impedance) и номинальная мощность (RMS Power). Первый показатель — это электрическое сопротивление, которое имеет акустическая система, а второй — мощность, которую способна долговременно выдержать эта система. На этой мощности акустическая система выдает максимальную громкость без звуковых искажений и риска повреждения. Из этого вытекает несложный принцип: если вы подадите на колонку меньше мощности, то она будет просто работать тише, а риск выхода из строя будет минимальным. Однако если вы подадите мощность заметно выше номинальной, то в звучании акустической системы будут наблюдаться слышимые искажения, а ее ресурс начнет стремительно заканчиваться, что в конечном счете приведет к ее поломке.
Теперь посмотрим на характеристики профессионального усилителя мощности, и также ищем параметры выходной мощности и сопротивления нагрузки . Здесь все немного сложнее, но пугаться не стоит. Изучая эти данные, вы скорее всего обратите внимание на то, что в характеристиках приводятся несколько значений выходной мощности при разных сопротивлениях нагрузки.
Усилитель звуковой мощности устроен таким образом, что он может работать не при любом сопротивлении. Не будем вдаваться в детали, просто выделим для вас самое важное: нельзя подключать к выходу усилителя нагрузку, сопротивление которой ниже минимально допустимой для него, в противном случае усилитель выйдет из строя . К примеру, возьмем двухканальный усилитель Samson SX1800 и найдем ключевые показатели в его характеристиках: выходная мощность 400 Вт при сопротивлении нагрузки 8 Ом, и 600 Вт при 4 Ом. Такое сочетание параметров означает, что этот усилитель может работать при сопротивлении нагрузки не меньше 4 Ом . В целом, это также означает, что вы можете использовать акустические системы с сопротивлением 4 Ом и сколько угодно выше.
Идеальный случай подбора усилителя — это полное соответствие мощности и сопротивления вашей акустической системы с показателями выходной мощности и сопротивления нагрузки усилителя. Таким образом, в случае того же Samson SX1800 было бы оптимально использовать две акустические системы (усилитель имеет два канала) мощностью 400 Вт RMS и с сопротивлением 8 Ом. Например, Samson Auro D15 . Однако вы можете использовать и более мощный усилитель — в этом случае вам будет необходимо следить за подаваемой мощностью, чтобы она не превышала пределов возможностей акустической системы, и таким образом обеспечить ее безопасную работу.
После этого вы можете подобрать нужную конфигурацию усилителя, что уже зависит от структуры вашей звуковой системы. Среди основных характеристик можно выделить количество каналов усиления (их может быть 1, 2, 4 и т.д.), доступные режимы работы (стерео, моно), типы аудио входов (аналоговые, цифровые), а также требуемые размеры и вес. Кроме этого, встречаются усилители с дополнительным функционалом, как например, с встроенным ограничителем сигнала, кроссовером, частотными фильтрами и др.
Современные профессиональные усилители звуковой мощности в целом обладают довольно высокой надежностью, особенно за счет применения различных системы защиты, которые позволяют не дать усилителю выйти из строя по причине каких-либо проблем. Как правило, в усилителях часто предусмотрены схемы защиты от перегрева, перегрузки и короткого замыкания на выходе — последняя система как раз отслеживает минимальное сопротивление нагрузки на выходе.
Надеемся, эта статья помогла вам работаться в принципах подбора усилителя. Если у вас возникли вопросы, касающиеся оборудования, представленного на нашем сайте, не стесняйтесь задавать их в нашем чате «Помощь онлайн» или позвонив по телефонам, указанным в разделе Контакты. Желаем вам удачных покупок и оставайтесь с нами на связи, материалов будет больше!
Мощность усилителя, чувствительность и КНИ | Шарапов Много споров возникает вокруг этих понятий, попробовал и я разобраться в этом вопросе. Предлагаю знающим людям обсудить.
Ламповый двухтактный усилитель на 6П3С + 6Н9С. Фото автораЛамповый двухтактный усилитель на 6П3С + 6Н9С. Фото автора
Номинальная мощность усилителя Существует несколько стандартов измерения номинальной мощности усилителя. Один из них — RMS (Root Mean Squared). Это подразумевает измерение мощности усилителя при заданном коэффициенте нелинейных искажений. Как правило, при 10%.
Как измерить:
К выходу усилителя подключаем нагрузку. Подаём на вход усилителя синусоидальный сигнал с частотой 1000 Герц. Измеряем коэффициент нелинейных искажений (КНИ) в выходном сигнале. Постепенно увеличиваем амплитуду входного сигнала до тех пор, пока КНИ не достигнет значения 10% Измеряем действующее значение напряжения на нагрузке. По следующей формуле считаем мощность в нагрузке: Где R — сопротивление нагрузки.Где R — сопротивление нагрузки.
Это и будет номинальная мощность усилителя.
Важно производить измерение напряжения вольтметром, который способен измерять переменное напряжение с частотой 1000 Герц . Это важно, так как большинство мультиметров работают по переменному току в диапазоне от 40 до 400 Герц.
Удобно использовать цифровой осциллограф. Он покажет и действующее значение, и амплитудное, и даже частоту.
Чувствительность усилителя Чувствительностью усилителя — это действующее значение напряжения сигнала на входе, при котором усилитель отдает в нагрузку номинальную мощность (см выше).
Как измерить:
На выход усилителя подключаем нагрузку. Подаём на вход усилителя синусоидальный сигнал с частотой 1000 Герц. Измеряем коэффициент нелинейных искажений в выходном сигнале. Постепенно увеличиваем амплитуду входного сигнала до тех пор, пока КНИ не достигнет значения 10% Измеряем действующее значение напряжения на входе усилителя Это значение и будет чувствительностью усилителя.
Удобно производить это измерение одновременно с измерением номинальной мощности.
Коэффициент нелинейных искажений Он же THD. Его ещё часто называют коэффициент гармоник.
Коэффициент гармоник равен отношению среднеквадратичной суммы всех гармоник выходного сигнала кроме первой, к величине первой гармоники.
Считать на калькуляторе среднеквадратичные суммы нет необходимости. Сейчас полно приборов, которые сделают это за нас, причём с достаточно высокой точностью.
Как измерить:
Я делаю это при помощи звуковой карты компьютера и комплекса Шмелёва.
устанавливаем на компьютер например Комплекс Шмелёва (есть и другие программы). На выход усилителя подключаем эквивалент нагрузки. Подаём на вход усилителя синусоидальный сигнал с частотой 1000 Герц, Параллельно Эквиваленту нагрузки подключаем делитель напряжения из двух резисторов — например 10 Ом (к земле) и 91 Ом (к выходу усилителя). Измерительная схемаИзмерительная схема
среднюю точку делителя подключаем ко входу звуковой карты компа, а массу усилителя — к массе компа. Приборы Источником сигнала может быть генератор звуковой частоты. Я например, раньше использовал этот —
Генератор Г3-36А. Фото автораГенератор Г3-36А. Фото автора
Сейчас я использую выход звуковой карты компьютера. Современные звуковухи дают сигнал чище, чем этот старый советский ящик.
Для измерения переменного напряжения звуковой частоты на выходе усилителя я использую вот этот прибор —
Вольтметр В7-26. Фото автораВольтметр В7-26. Фото автора
Для снятия АЧХ усилителей я использую внешнюю звуковую карту и программное обеспечение SpectraPLUS.
Для измерения КНИ и ИМД — та же звуковуха и комплекс Шмелёва.
Интерфейс программы OscilloMeter (комплекс Шмелёва)Интерфейс программы OscilloMeter (комплекс Шмелёва)
Если вам есть что сказать по этой теме — пишите в комментариях, обсудим.
Подписывайтесь на канал, ставьте лайк статье.
Объяснение номинальных мощностей AV-ресивера и усилителя
Обновлено: 17 ноября 2021 г.
Покупка нового усилителя или AV-ресивера может оказаться сложной задачей. Если вас смущают все технические термины, ознакомьтесь с этим простым руководством по номинальной мощности усилителя.
Понимание характеристик мощности усилителей может быть важно, когда мы собираемся купить новую модель.
К сожалению, это часто легче сказать, чем сделать, и может быть сложно понять все спецификации, предоставленные нам производителями.
Итак, если вы ищете простое руководство по номинальной мощности усилителя, вы попали в нужное место.
Этот вопрос может быть очень сложным, и легко запутаться в лабиринте цифр и терминологии.
Однако этот сайт не место для долгих технических дискуссий, поэтому я постараюсь изложить основные моменты, которые вам необходимо знать, не слишком увлекаясь математическими уравнениями!
Сказав это, давайте начнем с небольшого урока физики для чайников, таких как я…
Что такое ватт?
Выходная мощность усилителя измеряется в ваттах и является мерой количества энергии, которую он создает.
Если где-то внутри вас спрятаны маленькие гики, вам будет интересно это узнать:
ватт = напряжение x ампер
… что является чрезмерным упрощением, но для наших целей подойдет
Усилитель обеспечивает напряжение, необходимое для подачи электрического тока (ампер) в динамик. Затем динамик превращает этот ток в звук (и тепло).
Полезно знать мощность, которую может генерировать усилитель, поскольку это дает нам представление о том, насколько громким он будет или для какого размера комнаты он подойдет, и насколько хорошо он будет работать с конкретными динамиками.
Цель этого сайта — предоставить простую и понятную информацию, не слишком отвлекаясь на технические детали, которые иногда могут быть трудными.
Если вам нужна более подробная техническая информация по этому вопросу, прочтите эту прекрасную статью.
Однако хорошая новость заключается в том, что нам не нужно слишком много знать о математике, поэтому давайте двигаться дальше.
Контрольный список номинальной мощности
Некоторые усилители создают больше мощности, чем другие.И всех очень волнует мощность, которую может обеспечить их усилитель.
Чем больше мощность, тем громче звук, верно?
Ну вроде как, но, может быть, не так громко, как вы думаете. И вообще, это может быть не самое главное.
Это очень сложная область. Как упоминалось в начале этой статьи, этот веб-сайт не место для долгих и скучных технических дискуссий о характеристиках питания.
Я буду писать длинные скучные статьи о других вещах.🙂
Итак, я подытожу несколько моментов, о которых важно знать, когда вы исследуете усилители.
1. Вт на канал
Номинальная мощность для интересующих нас усилителей — это мощность на канал.
Указывает мощность, которую усилитель может обеспечить для динамиков на каждом выходном канале (с одним динамиком, подключенным к каждому каналу).
Показатели выходной мощности для усилителей домашнего кинотеатра могут варьироваться от 20 до 200 Вт на канал. Чем больше номинальная мощность, тем громче будет усилитель.
Однако разве 100-ваттный усилитель в два раза громче 50-ваттного усилителя?
Нет, даже не близко.
Удвоение мощности увеличивает уровень звука всего на 3 дБ, что не так уж и много.
10 дБ примерно вдвое громче.
Так что не увлекайтесь цифрами, когда смотрите характеристики мощности.
Усилитель мощностью 50-100 Вт на канал обеспечит более чем достаточную громкость для большинства домашних применений.Так что не стоит ради него покупать более мощный усилитель.
Вам может понадобиться подумать о мощном усилителе, если у вас есть огромная комната, и вы хотите, чтобы в этой огромной комнате было очень громко в течение длительного времени!
2. Проверьте частоту
Когда производители указывают номинальную мощность усилителей, они любят заморочить нам головы – негодяи!
Вы увидите множество цифр выходной мощности усилителя. Но вас должны волновать только цифры, измеренные по всему звуковому спектру — от 20 Гц до 20 кГц.
Характеристики мощности, измеренные на ограниченных частотах, не говорят нам достаточно о том, как усилитель будет работать в реальных условиях.
Они дадут цифру мощности, которая намного выше фактической средней выходной мощности.
Вы не можете сравнить выходную мощность двух усилителей, если они не измерены одинаковым образом — и большее число не обязательно означает, что он лучше — или громче!
3. Проверьте импеданс
Выходная мощность должна измеряться в зависимости от значения импеданса.
Если вы сравниваете мощность двух разных усилителей, показания должны относиться к нагрузке с одинаковым импедансом.
И что обеспечивает первичную импедансную нагрузку? Спикер.
Импеданс влияет на выходную мощность усилителя. Таким образом, если один усилитель рассчитан на нагрузку 8 Ом, а другой — на нагрузку 6 Ом, они не одинаковы и их нельзя сравнивать.
Посмотрите мой путеводитель по импедансу динамиков, если вы чувствуете себя смелым — и вам действительно больше нечего делать.
4. Среднеквадратические значения — не пиковые значения
Не обращайте слишком много внимания на номинальные значения пиковой мощности, если они указаны.
Они также могут называться PMPO (пиковая выходная музыкальная мощность) или PMP (пиковая музыкальная выходная мощность).
Нам следует больше заботиться о средней мощности, которую усилитель может производить с течением времени, которая рассчитывается на основе среднеквадратичного значения напряжения и силы тока.
Это то, что важно при ежедневном использовании усилителя.
Пиковые значения отражают максимальную мощность, которую может создать усилитель.Но это произойдет только на доли секунды при воспроизведении громких фрагментов музыкального трека или звукового эффекта.
Таким образом, пиковые значения мощности выглядят великолепно, поскольку они дают большую мощность, но это не очень хорошее отражение того, насколько мощным является усилитель для повседневного использования.
Вы обнаружите, что большинство бюджетных звуковых систем обычно указывают значение пикового музыкального выхода, чтобы они казались намного более мощными, чем они есть на самом деле.
Они берут пиковую мощность для одного канала, умножают на количество каналов и говорят, что это мощность, которую может выдать система.
Это не так.
Ты ведь не попадешься на эту старую уловку?
5. Сколько каналов?
Для стереосистем номинальная мощность в ваттах на канал должна измеряться при одновременном питании обоих динамиков.
То же самое относится и к многоканальным системам — все выходы запитываются одновременно.
Если номинал только для одного канала, то выходная мощность будет казаться выше, чем она есть на самом деле.
Опять же, это важно, потому что мы хотим, чтобы данные отражали реальный сценарий при использовании нашего усилителя дома.
На практике для AV-ресиверов вы часто обнаружите, что лучшее, что вы видите, это номинальная мощность для 2-канального привода. Все в порядке.
В любом случае основная часть работы будет выполняться фронтальной стереопарой.
Просто убедитесь, что вы сравниваете подобное с подобным, если вы сравниваете два разных приемника.
6. Без искажений
Характеристики мощности следует измерять, когда усилитель выдает чистый аудиосигнал без искажений или клиппирования.
Любые цифры с большим количеством искажений не будут иметь большого значения в реальном мире.
Если указанный уровень мощности создает искаженный звук, почему мы хотим, чтобы усилитель достиг такого уровня?
Типичная спецификация для AV-ресивера:
80 Вт (8 Ом, 20 Гц – 20 кГц, 0,08% THD , 2 канала)
Уровень искажения обозначается как «0,08% THD». THD расшифровывается как Total Harmonic Distortion.
Если указанное искажение составляет менее 1%, это, вероятно, приемлемо, поскольку его будет едва слышно.
Для аудиофильских усилителей искажение будет больше похоже на 0,02 или 0,03%.
7. Зачем мне больше мощности?
Получение большей громкости не обязательно лучшая причина для покупки более мощного усилителя.
Во-первых, как сказано выше, значительное увеличение мощности не даст вам такого же большого увеличения громкости.
Основные преимущества усилителя большей мощности:
Имеет дополнительный запас для воспроизведения музыки/саундтреков с большим динамическим диапазоном.Это означает, что он может комфортно воспроизводить короткие всплески мощного звука. Громкие биты! Вы сможете сильнее раскачивать свои динамики. Это будет означать, что вы получите наилучшую производительность от ваших динамиков, и они будут звучать лучше. Однако это будет иметь значение только в том случае, если у вас есть высококачественные динамики, и мало что изменит для большинства людей с бюджетными или даже средними динамиками. Он также будет легче управлять неэффективными динамиками. Более эффективные динамики не требуют дополнительной мощности. Итак, если у вас нет очень большой комнаты, которую нужно заполнить звуком, вам может не понадобиться столько энергии, сколько вы думаете.
8. Выходная мощность и качество звука
Мощность, которую может генерировать усилитель, очень мало связана с качеством звука.
Качество звука усилителя должно быть более важным фактором, чем мощность, которую он может производить.
К сожалению, измерения качества звука нет.
Ну есть.Их называют ушами!
Однако вы обнаружите, что то, что звучит хорошо для одного человека, может не звучать хорошо для другого.
Если вы хотите оценить качество звука усилителя, лучше всего услышать его самому.
Посмотрите, можете ли вы пойти к продавцу, у которого есть комната для прослушивания. Или вы можете пойти по любым отзывам, которые вы можете найти.
Также имейте в виду, что звук усилителя будет различаться в зависимости от подключенных к нему динамиков и помещения, в котором он находится.
Значит, это не точная наука.
Еще один способ оценить качество звука — просто посмотреть на цену. Грубо говоря, более дорогой усилитель будет иметь более качественные компоненты и должен звучать лучше.
Мой путеводитель по лучшим AV-усилителям стоимостью менее 1000 долларов выделяет некоторые AV-ресиверы с более качественными компонентами.
Они предназначены для аудиофилов, чтобы звучать лучше, чем их более дешевые аналоги.
Заключение
Надеемся, что это руководство по номинальной мощности усилителя будет полезно при выборе следующего усилителя или AV-ресивера.
Самое главное при выборе между различными усилителями — убедиться, что вы сравниваете подобное с подобным.
Так легко посмотреть на характеристики мощности и решить, что тот, у которого больше число, является лучшим — вот почему производители любят это делать!
Кроме того, не обманывайте себя, думая, что вам нужен усилитель с максимальной мощностью, которую вы можете себе позволить.
Увеличив выходную мощность усилителя, вы не получите многого — уж точно не с точки зрения чистой громкости, как считают многие.
Вы сможете с комфортом управлять большинством колонок, предназначенных для дома, с относительно небольшой выходной мощностью.
Рекомендуется искать усилитель и динамики, совместимые друг с другом. Не смотрите только на цифры усилителя.
Мое руководство по подбору усилителя к динамикам — полезная статья, если вы не уверены в том, что вам нужно учитывать.
Мое руководство по подбору усилителя к динамикам — полезная статья, если вы не уверены в том, что вам нужно учитывать.
Приколоть меня!
О руководстве по домашнему кинотеатру
Пол создал руководство по домашнему кинотеатру, чтобы помочь менее опытным пользователям получить максимальную отдачу от современных аудиовизуальных технологий. Около 20 лет он работал звукооператором, инженером по свету и аудиовизуальным средствам. Дома он провел больше времени, чем нужно, за установкой, настройкой, тестированием, демонтажом, исправлением, настройкой, повторной установкой (а иногда и использованием) различного оборудования Hi-Fi и домашнего кинотеатра.
Изображение предоставлено Мишель Прингл/Shutterstock.com
Home Cinema Guide может получить комиссию, если вы покупаете по ссылке, отмеченной * на этой странице: о рекламе
Правда о номинальных мощностях усилителей
Первоначально эта статья была довольно поверхностной и легкомысленной, но
расширен (немного), чтобы лучше объяснить этот вопрос. Номинальная мощность усилителя
обычно честны в Hi-Fi оборудовании, но становятся очень глупыми, когда дело доходит до
системы «массового рынка».
«Чрезвычайно глупо» происходит, когда вы смотрите на компьютерные динамики и «бум
ящики», большинство из которых может похвастаться номинальной мощностью, которая (если это правда) отлично справилась бы с
усиление для большого зала или небольшого стадиона. Это совершенно очевидно не тот
случай, как знает любой, кто их использовал — намного ниже точки легкой
дискомфорта, видно, что искажения обильные, а звук (почти
буквально) распадается на части. Возможно, на этом основании их следует называть
мощность разглагольствования 🙂
У меня есть комплект компьютерных динамиков мощностью 480 Вт PMPO (да, четыре
сто восемьдесят ватт). Я измерял их менее 5 Вт каждый раньше.
вырезка. Нет никакой рифмы или причины, которая могла бы объяснить такую разницу, кроме
….
Номинальная мощность в новом тысячелетии (и далее)
Многое было сказано и, без сомнения, еще будет сказано об усилителе.
рейтинги мощности. В последние годы наблюдается тревожная тенденция
вернуться в старые недобрые времена, когда такие термины, как PMP (Peak Music Power) и PMPO
(Peak Music Power Output) снова подняли свои уродливые головы.
Следует признать, что эти «новые» номинальные мощности не используются производителями Hi-Fi,
кроме бюджетного оборудования. Эти новые термины обоснованно (без каламбура)
предназначен) основанный на науке маркетинга , не имеющий ничего общего с
актуальная наука или физика. PMPO математически выражается как:
где P REAL — действительное
мощность, рассчитанная по приведенной ниже формуле, а k — константа, значение которой
примерно равен возрасту бабушки, деленному на квадратный корень из
расстояние от офиса до обычного места жительства автора рекламы
— измеряется в миллиметрах, дюймах, фарлонгах, статутных милях или фунтах на квадрат
дюйм (при необходимости), чтобы указать число, о котором вы подумали в первую очередь. В том маловероятном случае, если значение k не может быть вычислено из
приведенные выше формулы для получения совершенно бессмысленного (но правдоподобного вида)
окончательного результата, следует использовать случайно выбранное значение от 20 до 75.
Альтернативный (и в равной степени бесполезный) способ измерения PMPO состоит в том, чтобы умножить
напряжение питания мгновенным током короткого замыкания от усилителя —
усилитель не должен выдерживать это испытание, а ток должен только
существует около 1us, чтобы получить удовлетворительный рейтинг. ..
куда
В питание общее напряжение питания и
I пик мгновенный (а возможно и разрушительный)
ток короткого замыкания. Учитывая, что блок питания 12 В (настенная бородавка) может
способный, возможно, 30А в течение микросекунды или двух, это вполне приемлемо,
и дает PMPO …
Это вполне приемлемая цифра, и, возможно,
используется с веселым азартом (в надежде, что кто-то действительно в это поверит). Таким образом (используя первое уравнение) теперь мы можем вычислить мощность усилителя
которому удается произвести впечатление напряжения (которое не обязательно должно быть синусоидальным — гармоническое
искажение до 400% считается вполне приемлемым — хотя
математически невозможно) 8 В через динамик 8 Ом.Фактическая (реальная) мощность
можно рассчитать по
Поскольку 8 В через
Нагрузка 8 Ом дает 1 Ампер тока, получаем
или, используя формулу мощности
P действительное = V² / R (квадрат напряжения, деленный на импеданс в
Ом)
таким образом
P реальный = 8² / 8 = 64 / 8 = 8 Вт
PMPO теперь может быть легко
рассчитано с использованием среднего значения 45, что дает полностью удовлетворительный результат.
рекламная сила (P a )
Вы заметите, что, играя с
цифры, соответствующие моей цели, я смог сделать фигуру PMPO такой же,
с использованием двух совершенно разных «методов испытаний» и «формул».Следовательно
цифры должны быть правильными, а значит и результат должен быть подлинным 🙂 .
Что? Вы думаете, что я лгу ? Хорошо подмеченный нежный читатель —
весь процесс чистейшие лошадиные перья.
Само собой разумеется, что при использовании полной формулы окончательный
P номинальная мощность может составлять от 500 мкВт (совершенно неприемлемо для
с точки зрения маркетинга) до нескольких мегаватт. Хотя цифры в этом последнем
имеют значительные достоинства, вполне вероятно, что даже самые доверчивые из
Покупатели бум-боксов или компьютерных колонок будут немного подозрительны, особенно когда
предлагаемый штепсельный блок питания (как опция) объявляет, что он обеспечивает
всего 1 А при 12 В (или 12 Вт выходной мощности постоянного тока — целых 7 (законных) Вт
звук может быть получен из такого источника).
Правда эта цифра будет непонятна как таковая , но подозрения
может быть возбужден, когда настоящая 20-ваттная система друга полностью заглушает их
со звуком. По сравнению с этим очевидная нехватка мощности блока мощностью 160 Вт составляет
легко объясняется тем, что «эта кассета/CD/FM-радиостанция была записана в
очень низкий уровень» или подобный самообман.
Немного сложнее небрежно отмахнуться, если, например, мощность вашего Бумбокса составляет 1,6 МВт.Даже те, кто платит больше
на свои кроссовки, чем другие могли бы потратить на сшитый на заказ костюм (я думаю, я мог бы
у меня была одна из таких … когда-то), или настоящая система Hi-Fi,
будут вынуждены задаться вопросом, почему их часть не снабдили малой ядерной
электростанция для достижения такой мощности.
Стоит отметить, что можно просто думать о «хорошем» (т.е.
впечатляюще выглядящее) число, назовите его Watts (PMPO) и используйте его вместо
потенциально утомительные математические подходы выше. Этот метод так же
недействителен, как описанные более технические методы, но это не так весело.
Предупреждение
В сети есть сайты, автор(ы) которых считают, что
некоторая логика (пусть и извращенная) в рейтинге PMPO. Например, это было
утверждал, что PMPO рассчитывается как максимальная мгновенная мощность усилителя
может поставить, хотя и в нереальных условиях. Такие утверждения являются ложными и
вводит в заблуждение как PMPO — здесь абсолютно отсутствует логика или наука
при составлении фигуры PMPO, как показано на следующем простом
упражнение.
Предположим, что усилитель имеет напряжение питания 14,8 В постоянного тока. Немного
напряжение ниже 15 В (без нагрузки) не редкость для так называемых блоков питания на 12 В. Для
ради упражнения далее предположим, что производитель использовал
Крышка фильтра на 3300 мкФ (вероятно, это нереально много, но для
время). Запас энергии крышки измеряется в джоулях (ватт/секунды).
Один Джоуль – это 1 Вт, отдаваемый за 1 секунду. Для нашего конденсатора 3300 мкФ, заряженного до 14,8 В,
получаем…
E = ½ C * V² = ½ 3300 E-6 * 14.8² = ½ = 0,361 Дж
(0,36 Вт/с)
Это число, очевидно, бесполезно как таковое, но если мы предположим, что
конденсатор разряжается за 1 мс, что дает мгновенную цифру 360 Вт PMPO,
что гораздо более удовлетворительно. Боже мой, я, кажется, использовал еще один
(почти полностью) фальшивая формула для получения числа, о котором я подумал 🙂
Примечание: Формула для энергии в джоулях верна, как и
перевод секунд в миллисекунды. Фальшивая часть — это простая игра
с числами, чтобы получить ответ, который я хотел.
Само собой разумеется, что я могу придумать и несколько других в равной степени
бессмысленные уравнения, которые тоже дадут цифру 360Вт, но есть
абсолютно бесполезно это делать. Просто помните, что если вы видите «силу» PMPO
указанный для усилителя, цифра неверна и не имеет никакого значения. До
покупки, попробуйте найти что-нибудь на упаковке или на странице инструкций,
указывает мощность в RMS или DIN. В противном случае получить письменное заверение от
продавцу, что заявленная мощность реальна, проверьте ее, когда вернетесь домой, затем
вернуть товар на следующий день.Объясните, что вас заверили, что усилитель
действительно был 1кВт, но получить от него больше 5Вт не удалось — следовательно,
товар должен быть бракованным.
Реклама, стиль 1970-х
В вышеупомянутые недобрые старые времена все еще было немного извращенного
логика, используемая для расчета «мощности». Рекламодатели (после консультации — извините,
сопряжение — с кем-то, кто мог сосчитать ботинками больше 10 (или
брюках) все еще в), будет использоваться пиковое значение среднеквадратичного напряжения (Вольты *
1.414), а более предприимчивые могут даже использовать пик к пику (удвоение пика).
стоимость).
Используя то же значение напряжения и импеданса, что и выше (а именно, 8 В RMS, 8 Ом
нагрузка), можно рассчитать P A70 (рекламная мощность, используемая в
1970-х) до высокой степени бесполезности, таким образом
P A70 (Пиковая музыкальная мощность) = (8 * 1,414) 2 /8 Ом =
16Вт
Или . ..
P A70 (P-P Music Power) = 16 * 1,414) 2 / 8 Ом =
64 Вт
Технологии, безусловно, прошли долгий путь с тех пор, как сейчас очевидно. А если серьезно, ребята
Если из вышеизложенного вы сделали вывод, что я
такие обманы произвели меньше благоприятного впечатления, вы правы. Действительно,
термин «среднеквадратическая» мощность так же раздражает инженера, поскольку такой мощности не существует.
предмет. Среднеквадратичная мощность Мощность — это просто произведение среднеквадратичных значений вольт и среднеквадратичных значений ампер,
и полученная цифра — «мощность». Не «среднеквадратическая мощность» — или что-то еще безумное.
производные, описанные выше, — просто «мощность».
Термин RMS (среднеквадратичный) может применяться только к напряжению или току.Среднеквадратичное значение определяется как эквивалент переменного тока (AC)
Постоянный ток (DC), который создает такое же количество тепла в нагрузке.
Для синусоидального сигнала это пиковое значение, деленное на квадратный корень из 2 —
то есть 1,414 (не буду утомлять вас точной причиной этого, но это
научно и математически признанный факт).
Для идеальной прямоугольной волны это только пиковое значение, поскольку, если положительное
и отрицательные пики должны были быть выпрямлены (чтобы была та же полярность),
результат — ДК.Это состояние (или, по крайней мере, близкое к нему) довольно часто встречается у
гитарные усилители (искажения являются частью звука), но никогда не должны возникать в
Привет-Fi, даже кратко.
Мощность следует измерять только без ограничения. Когда усилитель обрывается,
больше доступная мощность, но выше искажения. Не редкость увидеть
мощность усилителя рассчитана на 10% искажений. Это совершенно неприемлемо, так как
указывает на сильное ограничение сигнала. Усилитель хорошего качества
будет меньше 0.Искажение 1% непосредственно перед отсечением, несколько выше для
двухтактные ламповые усилители и намного выше для несимметричных триодных ламп.
Когда я ссылаюсь на силу в любой из своих статей, превалирует обычное употребление, и
Я (как и многие другие в области аудио) неохотно принимаю термин RMS Power в значении
власть. Все номинальные мощности усилителя на страницах проекта (и в других местах) указаны
«RMS», если не указано иное.
Музыкальная мощность Музыкальная мощность усилителя реальна и обычно
выше постоянной мощности.Он измеряется с помощью тонального импульса.
генератора, и представляет собой пиковую мощность, которую усилитель может обеспечить в течение (обычно) около
10 мс. Это вполне разумно, но не очень полезно при рассмотрении
осторожно. Поскольку музыка очень динамична, пиковая амплитуда превышает
в среднем на 10–20 дБ (в зависимости от типа музыки), усилитель никогда не
призван обеспечить полную мощность все время (по крайней мере, если избежать ограничения,
что должно быть постоянно).
Если источник питания регулируется или имеет значительную избыточную мощность,
непрерывная и музыкальная мощность будут практически одинаковыми.Разница
был (одно время) измерен и назван «динамическим запасом». Немногие усилители имеют
динамический запас лучше 1 или 2 дБ, и чем больше запас, обычно
тем дешевле блок питания для номинальной мощности.
Усилитель с гораздо большей музыкальной мощностью, чем обычно имеет его среднеквадратичная мощность.
слишком маленький трансформатор и/или фильтрующий конденсатор. В большинстве случаев 90 Вт.
(RMS) / 100 Вт (музыкальная мощность) усилитель не будет звучать громче, чем 90 Вт усилитель с
регулируемый источник питания (поэтому RMS и музыкальная мощность одинаковы).Дополнительные 10 Вт представляют собой
чуть менее 0,5 дБ, что едва слышно при сравнительном прослушивании
тестовое задание.
C# — И на этой ноте….
Большое спасибо Роду Эллиоту за разрешение опубликовать эту полезную статью о номинальных мощностях усилителей. Другие статьи Рода можно найти на его веб-сайте по адресу: http://sound.westhost.com/
.
highfigh сообщений 12 ноября 2020 08:16
Slipperybidness, пост: 1432869, участник: 56559 Выходная мощность ВСЕГДА ограничивается блоком питания……….выходная мощность ВСЕГДА должна быть меньше входной мощности, потери мощности на смещение полупроводниковых приборов проявляются в виде тепла. Если они производят энергию, я думаю, Министерство энергетики захочет поболтать, и сообщество физиков с ними не согласится.
smoothperybidness сообщений 12 ноября 2020 08:06
IrwinElectronics, пост: 1432572, участник: 93372 Ну конечно выход больше, чем пропускает предохранитель или пределы блока питания.Это усилитель. Его работа состоит в том, чтобы преобразовывать сигнал малой мощности в нечто гораздо более мощное! Эй, это следует той же логике, что и математические уравнения, не так ли? Выходная мощность ВСЕГДА ограничивается источником питания……….выходная мощность ВСЕГДА должна быть меньше входной мощности, потеря мощности из-за смещения полупроводниковых устройств проявляется в виде тепла.
IrwinElectronics сообщений от 10 ноября 2020 г. 23:02
Ну естественно на выходе больше, чем предохранитель пропускает или пределы блока питания. Это усилитель. Его работа состоит в том, чтобы преобразовывать сигнал малой мощности в нечто гораздо более мощное! Эй, это следует той же логике, что и математические уравнения, не так ли?
zapzap сообщений 28 октября 2016 01:44
Slipperybidness, сообщение: 1134356, участник: 56559 Редактировать. Удачи в получении честных или любых характеристик непрерывной мощности от поставщика! Вам почти наверняка придется измерять это самостоятельно! Да, для большинства производителей не имеет значения, указывают ли они PMPO или среднюю мощность; они оба ложь. Mr Moscode сообщений от 22 октября 2016 15:44
В целом вы правы. Это еще не все. Электростатический импеданс больше всего падает на высоких частотах, но обычно не так много потребляемой мощности в верхних двух октавах. Эффективность динамиков в целом не измеряется широкополосным доступом, поэтому информация является отсутствующей переменной.
Некоторые громкоговорители, такие как Magnepans, являются резистивной нагрузкой.
Обычно импеданс увеличивается по мере приближения к резонансной частоте F динамика.
Есть так много вещей против реалистичного воспроизведения музыки, что удивительно, как это вообще работает.
Какую мощность может производить аудиоусилитель? Пэт Браун
Номинальная мощность внутреннего усилителя — часть 2, Пэт Браун отвечает на этот вопрос: «Сколько мощности может производить аудиоусилитель?».
Какую мощность может производить аудиоусилитель? Как и следовало ожидать, «это зависит». Я подойду к этому с двух сторон – в теории и на практике.В этой статье речь пойдет о теории. Часть 3 покажет, как обстоят дела в реальном мире.
Важность эффективности
Усилители не производят мощность. Они конвертируют это. Любая мощность звука, исходящая от вашего усилителя, должна, в свою очередь, исходить от сетевой розетки, к которой он подключен. Вот почему сечение провода сетевого шнура имеет значение и почему длинные удлинители могут быть проблемой.
В части 1 (выпуск за июль 2011 г.) я показал, как уравнения мощности рассчитывают мощность по напряжению и току или по напряжению и сопротивлению нагрузки.Эти простые формы предполагают чисто резистивную нагрузку. Это хорошо, потому что именно так обычно тестируют усилители, чтобы определить их номинальную мощность.
Рис. 1 – Уравнение мощности
Это «полная мощность» источника. Полная мощность (в вольт-амперах) предполагает, что напряжение и ток совпадают по фазе, что имеет место только для чисто резистивной нагрузки. Фактическая мощность в ваттах, вероятно, меньше, чем кажущаяся мощность в вольт-амперах, учитывая характер реальных нагрузок.Сейчас я предполагаю резистивную нагрузку и использую ватты в качестве единицы измерения.
Уравнение мощности говорит о том, что максимальная непрерывная мощность от розетки 120 вольт RMS, 15 ампер составляет 1800 ватт. Замените автоматический выключатель на 20 ампер, и максимальная непрерывная мощность составит 2400 Вт. Обратите внимание, что для 20-амперных цепей требуются специальные розетки и вилки. Так как мы говорим о теоретических максимумах, я приму схему на 20 ампер.
Если бы усилитель был на 100 процентов эффективнее, он мог бы производить 2400 Вт (34 дБВт) звуковой мощности от 120-вольтовой розетки на 20 ампер.Эффективность преобразования современных импульсных усилителей (класс D и его варианты) может превышать 80 процентов, а это означает, что усилитель с непрерывной мощностью 2 кВт возможен, если он создает синусоидальную волну.
Фактически, самые большие усилители могут производить синусоидальные волны, очень близкие по напряжению, току и мощности к бытовой электрической цепи в США. – невероятное достижение в эволюции усилителей. Конечно, электроэнергия представляет собой синусоиду 60 Гц. Музыкальные и речевые сигналы являются широкополосными и производят значительно меньшую мощность, чем чистая синусоидальная волна, из-за более высокого коэффициента амплитуды широкополосных сигналов.
Давайте пока остановимся на этом теоретическом усилителе мощностью 2400 Вт (34 дБВт). Мощность показывает лучшее лицо в номинальной мощности (и хорошо выглядит в спецификации). Рейтинг (уровень) в дБ гораздо полезнее для проектировщика системы. Но какой мощности вы действительно можете ожидать от усилителя? Как я показал в части 1, эта оценка «наилучшего случая» обеспечивает эталон, который должен быть понижен разработчиком системы.
Что мы действительно получаем?
Работа усилителя заключается в точном воспроизведении напряжения сигнала, подаваемого на его вход.Технически неправильно называть его усилителем мощности, потому что выходная мощность не имеет ничего общего с входной мощностью — только входное напряжение. Он должен усиливать это напряжение, генерируя ток, требуемый нагрузкой. Как я показал в части 1, это усложняется по мере падения импеданса нагрузки.
Для интерфейса постоянного напряжения (любой современный усилитель мощности) ток является ответчиком. Это «результат» напряжения привода и импеданса нагрузки. Поскольку импеданс нагрузки фиксирован (если только ваш громкоговоритель не перегревается), ток (и результирующая мощность) можно изменить только путем регулировки напряжения возбуждения усилителя.На усилителе нет «ручки тока»!
По этой причине я всегда делаю начальную оценку усилителя на основе его максимального выходного напряжения синусоидальной формы. Далее я рассматриваю минимальное сопротивление нагрузки, при котором усилитель может поддерживать это напряжение. Максимальное выходное напряжение можно определить по номинальной мощности 8 Ом с помощью уравнения мощности, решенного для напряжения.
Рис. 2 – Решение для напряжения
Это легко проверить с помощью осциллографа и (большой) фиктивной нагрузки, и вполне нормально обнаружить отличное соответствие опубликованным спецификациям усилителя.Никто не стал бы фальсифицировать рейтинг, который так легко проверить.
Я рассмотрел несколько самых больших доступных усилителей и оценил их выходное напряжение. Я не буду сравнивать их здесь (Часть 3 скоро), но общий вывод состоит в том, что все большее число из них имеют приблизительные максимальные синусоидальные напряжения в диапазоне 130 вольт RMS, что является пиковым напряжением (умноженное на 1,414) близким до 200 вольт. Термин «рейки 200 вольт» набирает популярность среди любителей усилителей. Я предполагаю, что такое напряжение возможно в этой статье.Я проверю это в части 3.
Синусоида со среднеквадратичным значением 140 вольт вырабатывает эти мощности в резисторе идеального усилителя (того, который может обеспечить требуемый ток):
Рис. 3 – Идеальный источник напряжения
Вы можете забыть о номинальном значении синусоидального сигнала 10 кВт на 2 Ом по многим причинам, не последней из которых является то, что вы не можете извлечь это из типичной электрической цепи, и шансы, что у вас есть истинное 2 Ом, невелики. резистивная нагрузка. 2500 Вт находится в пределах 0,2 дБ от максимальной мощности от электрической розетки.
В мире усилителей это актуально. Обратите внимание, что все эти номинальные мощности превышают теоретические 2400 Вт, доступные от электрической розетки, особенно если усилитель имеет несколько каналов. Разрушители собираются споткнуться! При такой мощности мощность сети может быть ограничивающим фактором в отношении возможностей усилителя.
Чтобы оценить выходное напряжение музыки/речи, я возьму напряжение на шине, переведу его в дБ и вычту коэффициент амплитуды программного материала.Я буду великодушен и предположу, что коэффициент амплитуды составляет 10 дБ, что типично для слегка обрезанного розового шума. Затем я преобразую уровень обратно в напряжение.
Рис. 4 – Назад к напряжению
Рис. 5 – Реальная мощность программы
Как видите, мощность резко падает, когда вы заменяете синусоиду реальным программным материалом. Имейте в виду, что иногда реальный программный материал ЯВЛЯЕТСЯ синусоидой. Синтезатор может производить сигналы с очень низким коэффициентом амплитуды, которые могут отключить автоматические выключатели и сжечь сабвуфер, подключенный к усилителю.
Подавляющее большинство громкоговорителей на рынке имеют номинальный импеданс 4 Ом или выше. Среднее сопротивление еще выше, что и видит усилитель, если вы воспроизводите широкополосный программный материал (речь или музыку). Таким образом, сказать, что мы можем получить 1 кВт от усилителя, было бы великодушием.
Нет ничего необычного в том, что наш 2400-ваттный усилитель можно было бы довести до уровня современного линейного массива, используя сигнал розового шума. Означает ли это, что коробка «выдерживает» 2400 Вт? Нет.Высокий коэффициент амплитуды розового шума и более высокий реальный средний импеданс громкоговорителя означают, что поток мощности намного меньше 2400 Вт. Он обрабатывает полный размах напряжения усилителя, но не его полную выходную мощность.
Сигнал с высоким коэффициентом амплитуды и импеданс громкоговорителя в реальном мире может позволить мне получить доступ к полному размаху напряжения теоретического усилителя с номинальной мощностью 5 кВт на канал при сопротивлении 4 Ом, при условии, что форма сигнала напряжения предназначена для широкополосного программного материала, а НЕ синусоидальная волна.
Итог? Усилитель исчерпает размах напряжения раньше, чем разрядится.
Крест-фактор и рабочий цикл
Если питание от источника не может поддерживаться в течение длительного времени, его можно периодически прерывать, чтобы избежать повреждения источника или чрезмерного нагрева нагрузки.
Примеры включают прокачку тормозов автомобиля при спуске с крутого холма или разделение длинного сварного шва на более короткие сегменты. Источнику, который не может работать непрерывно без перегрева, может быть присвоен рейтинг рабочего цикла.
Воспроизведение повторяющейся формы волны (например, бочки) похоже на прокачку тормозов в автомобиле. Уменьшается производство электроэнергии и тепла. Это хорошо, иначе мы бы отключили автоматические выключатели и сожгли звуковые катушки.
Напротив, самые высокие значения номинальной мощности в спецификациях усилителя получены в результате «тестирования на разрыв». Это метод, разработанный для измерения сигналов сотовых телефонов, который также используется в усилителях мощности. Пакетный тест поражает усилитель сигналом, который длится всего несколько миллисекунд.Эти всплески производят пики очень высокой амплитуды, но только в течение очень короткого периода времени.
С другой стороны, пакетное тестирование может предотвратить срабатывание автоматического выключателя (хорошая вещь) и позволить нашему усилителю мощностью 2400 Вт (номинал синусоидального сигнала 8 Ом) управлять нагрузкой 4 Ом. Это (теоретически) удваивает мощность почти до 5 кВт от одного канала усилителя.
Допустима ли номинальная мощность усилителя?
Моментальные значения амплитуды напряжения звуковой волны могут быть очень высокими.Умножение мгновенного напряжения на мгновенный ток дает мгновенную мощность (и некоторые впечатляющие цифры!). Мгновенная мощность — это средство для достижения цели, а не сама цель. Его необходимо проинтегрировать по времени, чтобы найти среднеквадратичное напряжение и среднюю мощность (менее впечатляющее число!).
Мы все можем быстро провести пальцем сквозь пламя свечи, не обжегшись, но мы не будем хвалиться тем, что можем «справиться» с жаром пламени. Кратковременные переходные процессы в звуковом сигнале могут не представлять тепловой опасности для преобразователя, поэтому технически они не перегружают его.Однако они могут вызвать чрезмерное отклонение, что является еще одним видом неисправности громкоговорителей.
Пакетные сигналы могут иметь очень большую амплитуду, но их продолжительность довольно короткая. Форма волны, создаваемая бочкой, состоит из нескольких частот, которые не когерентны по фазе из-за нелинейной фазовой характеристики сабвуфера. Это делает пик-фактор высоким или, с другой стороны, низким рабочим циклом (должны ли барабанщики иметь рейтинг рабочего цикла?).
В любом случае, несмотря на то, что амплитуда напряжения сигнала большого барабана может быть очень высокой, выходной сигнал power большого барабана — нет.Гораздо более суровой формой волны будет непрерывная синусоидальная или прямоугольная волна на выходе синтезатора. Это единственный способ заставить усилитель выдавать полную номинальную мощность, и в процессе вы можете сжечь свой сабвуфер.
Не поймите меня неправильно. Хорошо, если усилитель может воспроизводить сигналы с очень высокими пиками напряжения и мгновенной мощностью. Потребителям часто неясно, что это значит и при каких условиях измеряется (мелкий шрифт).Все, что они видят, — это огромное число с «ваттами» после него и могут предположить, что это непрерывный рейтинг.
Есть и другие проблемы, усложняющие генерацию энергии. Реактивные нагрузки (такие как громкоговорители и трансформаторы) создают фазовый сдвиг между напряжением и током. Это отражает часть подаваемой мощности обратно на усилитель и снижает мощность, подаваемую на нагрузку. Если вы когда-либо использовали сабельную пилу на гибкой панели, вы на себе испытали механическое реактивное сопротивление, когда пила приводит ВАС в движение!
Итак, есть несколько факторов, которые уничтожают и откусывают теоретическую номинальную мощность многокиловаттного усилителя.
Хорошей новостью является то, что современные многокиловаттные усилители стали довольно умными, позволяя использовать свою огромную мгновенную мощность без срабатывания автоматических выключателей и сжигания нагрузки. Я вернусь к этому в части 3.
Потребность в разговорах
Подводя итог, можно сказать, что высокоэффективный усилитель мощности звука теоретически может производить непрерывную синусоидальную мощность в диапазоне 2 кВт. Маловероятно, что это действительно необходимо сделать, учитывая природу музыкальных и речевых сигналов и реальное сопротивление громкоговорителей.
Рейтинг усилителя, основанный на очень низком импедансе нагрузки, сигнале тональных импульсов и в линейных единицах («ваттах»), безусловно, делает его лучшим. Просто помните, что KiloBlaster 10000 получает рейтинг на основе суммарной мощности нескольких каналов в этих «нетипичных» условиях.
Поскольку стандарта для «тестирования на разрыв» усилителей не существует, можно поспорить, что каждый производитель проводит его по-своему. Это не делает цифры бессмысленными, но вы не сможете использовать их для сравнения разных марок и моделей.Придется сравнивать их по старинке — тесты на прослушивание с использованием массивного сабвуфера (обязательно предупредите соседей).
На самом деле, усилитель KiloBlaster 10000 одного производителя может обеспечивать практически такие же характеристики , как SpeakerWelder 12000 другого производителя и ConeMelt 6000 другого. Их номинальные выходы отличаются друг от друга в пределах 3 дБ, и разница может быть не слышна в реальных условиях. Они могут на самом деле измерять примерно то же самое, если тестировать таким же образом.
Наша отрасль нуждается в серьезном обсуждении мощности и номинальной мощности, чтобы такие цифры были полезны для сравнения покупок. А пока дайте мне значения непрерывных синусоидальных волн, которые я могу использовать для проектирования звуковых систем. Я уменьшу рейтинг синусоидальной волны в зависимости от того, как я собираюсь использовать усилитель. Авторитетные производители уже делают это, но вам, вероятно, придется читать спецификации, а не рекламные проспекты, чтобы найти их.
Какое это имеет значение? Нам нужно, чтобы это было по-настоящему.Идеализированные методы оценки порождают непонимание и нереалистичные ожидания среди аудиопрактиков. Консультант, который не укажет усилитель «менее 2 кВт» или громкоговоритель с максимальным уровнем звукового давления «менее 140 дБ», ошибается и, вероятно, пропускает некоторые очень хорошие продукты. Бремя профессионала в области звука лежит на том, чтобы расшифровать номинальную мощность в том, что они могут ожидать, когда усилитель находится в стойке их клиента, а не на испытательном стенде.
В части 3 я отложу в сторону теории и размышления и протестирую некоторые имеющиеся в продаже устройства в реальных условиях.Кто-нибудь, предупредите соседей. пб
Номинальная мощность внутреннего усилителя — часть 1 , автор Пэт Браун
Номинальная мощность внутреннего усилителя — Часть 1, Пэт Браун разъясняет номинальную мощность.
Что может быть более запутанным, чем «номинальная мощность»? На вопрос «Сколько ватт» может быть много ответов, в зависимости от того, говорим ли мы об усилителях или громкоговорителях. Существует также много переменных, касающихся того, как измеряется и указывается мощность. Многочисленные переменные сделали номинальную мощность практически бесполезной.
Почему «силу» так трудно измерить? Одна из причин заключается в том, что она зависит от времени и постоянно меняется, как и «стоимость» фондового рынка. Мы можем смотреть на «максимумы», «минимумы» или «средние значения», и все это разные числа, которые полезны для разных целей. Другая проблема заключается в том, что мы подключаем усилители мощности к громкоговорителям. Учитывая характер того, что каждый делает (и как он это делает), методы, используемые для оценки одного, не подходят для другого.100-ваттный усилитель не может обеспечить 100-ваттную мощность для громкоговорителя, если только он не воспроизводит очень раздражающую тестовую волну. Иди разберись.
Несмотря на это, разработчики звуковых систем должны выбирать соответствующие усилители для громкоговорителей в своих проектах. Номинальные мощности, предоставляемые производителями усилителей, должны интерпретироваться и масштабироваться в соответствии с требованиями проекта.
Некоторые из нас достаточно взрослые, чтобы помнить «войны рейтингов мощности» 1970-х годов. Любая оценка, используемая для продажи чего-либо, вызывает подозрение, особенно когда есть много способов проверить это и представить результаты.
Но номинальная мощность усилителя не должна быть загадочной или запутанной. Существуют некоторые рекомендации, допущения и эмпирические правила, которые могут упростить процесс выбора усилителя без ущерба для точности.
Опорный сигнал
Определение мощности усилителя может быть тривиально простым или очень сложным. Это зависит от характеристик формы звукового сигнала и импеданса нагрузки, на которую он воздействует. Простейшая форма волны переменного тока — синусоида.Применительно к громкоговорителю синусоида заставляет его качаться как поршень — достаточно легко визуализировать.
Существует несколько часто используемых уравнений мощности. Оба довольно просты при использовании с синусоидальными волнами, управляющими резистивными нагрузками на испытательном стенде.
Рис. 1 – Уравнения мощности
Мощность обычно рассчитывается на основе эффективного или среднеквадратичного (RMS) значения звуковой волны. Не нервничайте — это всего лишь способ усреднения формы волны во времени, чтобы получить значение, равное мощности (или теплу), генерируемой постоянным значением постоянного тока.Таким образом, среднеквадратичное значение сигнала иногда называют его «эквивалентным значением постоянного тока» или «теплотворной способностью».
Это очень важный момент. Выработка и рассеивание энергии связаны с теплом и зависят от времени. Мы вернемся к этому позже.
Пример пояснит это. На рис. 1 показана фиктивная нагрузка, которую можно подключить к усилителю. Это позволяет усилителю вырабатывать мощность без звука, что хорошо для парня или девушки, проводящих тест. Нагрузки представляют собой элементы водонагревателя, погруженные в масло.Вся мощность преобразуется в тепло. Температуру загрузки можно контролировать с помощью встроенного термометра.
Форма волны переменного тока, которая имеет самую высокую теплотворную способность, представляет собой прямоугольную волну и эквивалентна постоянному току. Он будет служить нам ориентиром. Я подам на нагрузку 10 вольт RMS и позволю температуре стабилизироваться.
Далее я заменю прямоугольную волну розовым шумом. Розовый шум — это чистый хаос по сравнению с синусоидой или прямоугольной волной (так же, как музыка и речь).Как придать ему значение? Чтобы получить ту же температуру нагрузки, что и прямоугольная волна, я должен увеличить мощность усилителя на 12 дБ. Это называется «крест-фактором» сигнала. Его вычитают из уровня напряжения прямоугольной формы, чтобы найти «эффективную» или «теплотворную способность» розового шума. Розовый шум со среднеквадратичным значением в десять вольт производит на нагрузочный резистор такую же мощность, что и прямоугольный сигнал с напряжением 10 В среднеквадратичного значения.
На рис. 2 представлена таблица коэффициентов амплитуды, обычно встречающихся в работе со звуком. Стандарт EIA (ныне несуществующий) измеряет мощность усилителя с использованием устойчивой синусоиды частотой 1 кГц (коэффициент амплитуды 3 дБ).Хотя это не очень реалистично в отношении реальных звуковых приложений (если вы не управляете сиреной), он обеспечивает полезную эталонную мощность, которая может быть снижена для сложных звуковых сигналов, таких как музыка и речь. Стандарт EIA продолжает существовать как CEA-426-B R-2005.
В реальном мире
Идеальным усилителем является источник постоянного напряжения. Это означает, что выходное напряжение (которое, конечно же, является звуковой волной) не зависит от импеданса нагрузки. Давайте зафиксируем выходное напряжение на уровне 30 VRMS (около 100 Вт непрерывно на 8 Ом) и рассмотрим, что происходит при изменении импеданса нагрузки.См. рисунок 3 (щелкните, чтобы увеличить).
Рис. 3 – Кривая нагрузки усилителя
Наш идеальный усилитель — неограниченный источник тока. Подумайте «Плотина Гувера со Спиконами», и у вас будет правильная идея. По мере снижения импеданса нагрузки ток увеличивается. По мере увеличения импеданса нагрузки ток уменьшается. Каждое уменьшение импеданса нагрузки вдвое удваивает выходной ток и, следовательно, выходную мощность усилителя, пока напряжение остается постоянным. Таким образом, чем больше запараллелено громкоговорителей, тем больше мощность.
Реальные усилители ведут себя как идеальные источники напряжения для типичных громкоговорителей звукоусиления. Вы можете нагрузить их одним или двумя 8-омными динамиками, и выходное напряжение не изменится. Как и в случае с идеальным усилителем, мощность удваивается при уменьшении импеданса нагрузки вдвое.
В какой-то момент это соотношение перестает сохраняться, и напряжение падает по мере того, как вы последовательно подключаете к усилителю громкоговорители, даже несмотря на то, что выходная мощность увеличивается (желтая область на рис. 3).Ниже примерно 3 Ом этот усилитель больше не является источником постоянного напряжения.
Обратите внимание, что, поскольку ток зависит от импеданса, блок, способный работать с большим среднеквадратичным напряжением, может не потреблять много энергии, если его импеданс высок. Это может быть полезным атрибутом, если мне нужно параллельно подключить несколько блоков линейного массива к одному усилителю, что является очень распространенной практикой. Я измерял единицы до 60 Ом.
Мышление «мощности» говорит: «Загрузите его, потому что вы получаете больше ватт». Но обратите внимание, что несмотря на то, что выходная мощность в «желтой зоне» увеличивается, выходное напряжение уменьшается.Если ваши громкоговорители охватывают разные зоны аудитории, добавление дополнительных нагрузок сверх 4 Ом может привести к падению уровня в уже играющих громкоговорителях (рис. 4).
Рис. 4 – Зонированная распределенная система
Максимальный уровень звукового давления вы получите от ящика А, если отсоедините остальные ящики. Короче говоря, наилучшие характеристики усилителя достигаются, когда он не перегружен. Импеданс реального громкоговорителя выше его «номинального» импеданса в большей части его полосы пропускания. В то время как некоторые усилители могут работать с «нагрузкой 2 Ом», на практике редко можно встретить настоящую нагрузку 2 Ом, кроме как с набором тестовых резисторов.
Помимо падения напряжения, существуют и другие причины, по которым нагрузки с очень низким импедансом (например, 2 Ом) являются проблематичными. Чем ниже импеданс нагрузки, тем тяжелее требуется провод. Толстый провод громкоговорителя сводит к минимуму потери в линии и сохраняет коэффициент демпфирования усилителя (важно для сабвуферов). Кабели для нагрузки 2 Ом должны быть короткими, иначе они могут стать смехотворно тяжелыми.
Нам бы и в голову не пришло поставить грузы в багажник нашей машины, чтобы увеличить ее мощность. Столь же глупо нагружать усилитель, чтобы получить больше ватт.
Номинальная мощность
Существует множество примеров номинальной мощности, не относящихся к звуку. Некоторые примеры включают генераторы переменного тока, двигатели, лампочки и лошадей — и многие, многие другие. В каждом случае данный рейтинг считается непрерывным, что означает устойчивое гарантированное значение. Когда вы покупаете генератор на 5000 Вт, вы ожидаете получить 5 кВт постоянной, а не кратковременной пиковой мощности 5 кВт. Хорошая лошадь может непрерывно генерировать одну лошадиную силу (746 Вт) в течение периода времени, достаточного для выполнения задачи.Это послужило ориентиром для замены его паровой машиной.
Номинальные мощности аудиоусилителей стали сумасшедшими в 1970-х годах, когда некоторые производители начали основывать свои рейтинги на «пиковых» или «мгновенных» значениях, а не на «непрерывной» выходной мощности. Это дало им преимущество на рынке, потому что «чем больше, тем лучше». Верно? Федеральная торговая комиссия вмешалась и установила стандарт, чтобы уравнять правила игры. Это предъявляло требования к полосе пропускания и уровню искажения звукового сигнала от усилителя.То же самое произошло с (ныне несуществующим) Electronics Industries Alliance или методом оценки EIA (теперь CEA-426-B R-2005).
Короче говоря, есть много способов проверить как усилители, так и громкоговорители, чтобы получить номинальную мощность. Самый старый и наиболее консервативный метод тестирования усилителей — это использование непрерывной синусоидальной волны, при этом усилитель подключается к резистивной нагрузке и работает в течение определенного периода времени («непрерывный» означает «бесконечно»). Я большой поклонник этого метода по нескольким причинам.
1) Это простой тест.Невозможно его подделать, обмануть, подделать или исказить. 2) Рейтинг можно легко проверить в полевых условиях с помощью простых приборов. 3) Я могу легко определить выходную мощность с другими сигналами (музыкой или речью ), заменив коэффициент амплитуды программного материала на коэффициент синусоидальной волны. Это всегда приводит к меньшему потоку энергии. 4) Искажение синусоидального сигнала гораздо легче измерить, чем искажение более сложных сигналов, поэтому легко определить, когда усилитель работает на максимальном уровне. 5) Усилители большой мощности могут управлять распределенными системами громкоговорителей без использования повышающего трансформатора.
Эти системы основывают свои рейтинги на синусоиде. Если мне нужно «70 вольт» или выше, чтобы управлять такой линией, то мне нужен номинал синусоиды, чтобы усилитель знал, может ли он туда попасть.
Как системный разработчик, я хочу получить простую, консервативную оценку возможностей усилителя. Я могу увеличить коэффициент амплитуды (уменьшить мощность усилителя), чтобы узнать уровень, воспроизводимый музыкой или речью.
Теперь, прежде чем письма в редакцию начнут поступать, я достаточно умен, чтобы понять, что маловероятно, что усилитель когда-либо должен будет пропускать полномасштабную синусоидальную волну в нагрузку в течение длительного периода времени, если только я не собираюсь этого делать. используйте его для управления шейкерным столом или в качестве регулируемой электрической розетки на испытательном стенде (серьезно — нужен генератор на 60 Гц?).
Я также достаточно умен, чтобы понимать, что большинство «приукрашиваний» этого простого метода оценки предназначены для достижения более высокой номинальной мощности и преимущества на рынке.(Возвращение в 1970-е годы. Неужели нам действительно нужно пройти через это снова?)
Я также понимаю, что некоторые усилители могут производить больше, чем их непрерывная синусоидальная волна, если я использую импульсный тестовый сигнал. Отлично. Я возьму это. Это всего несколько дБ. На самом деле, децибелы являются ключом к пониманию и сравнению номинальной мощности.
Децибелы и уровни звука
Быстро! Каков примерный ожидаемый уровень звукового давления на расстоянии 4 м от громкоговорителя со средней чувствительностью 100 дБ-УЗД (1 Вт/1 м), управляемого 200-ваттным усилителем мощности, воспроизводящим розовый шум? Понял, не так ли? Если вам пришлось очень долго думать об этом или даже достать калькулятор, то вы стали жертвой очень плохой рейтинговой системы, используемой для усилителей мощности.Единица названа в честь мистера Ватта, но я сомневаюсь, что даже он одобрит ее использование для аудио расчетов. Мы решим задачу в уме с простым сложением и вычитанием после небольшой подготовительной работы. Вы сможете выполнять в уме сложные расчеты усилителей, удивлять друзей на вечеринках и, возможно, даже улучшать свою личную жизнь. Я оптимист.
Поскольку человеческий слух воспринимает изменения мощности пропорционально, линейные единицы, такие как ватты и вольты, не очень полезны.Отцы аудио решили эту дилемму в начале прошлого века, создав децибелальную систему. Децибел описывает пропорциональное изменение между двумя «мощностными» величинами. На рис. 5 приведены некоторые распространенные значения мощности и их эквивалент в децибелах. Децибел работает точно так же, как система человеческого слуха, оценивая изменения громкости по пропорциональному изменению эталонного значения.
Чтобы сравнить различные номиналы мощности, я представлю, что у меня есть iPod мощностью 16 000 Вт. Хороший! Он подключен к фиктивному нагрузочному резистору и генерирует синусоиду частотой 1 кГц.Каждый щелчок регулятора громкости составляет 3 дБ (в реальной жизни), поэтому на диаграмме указан диапазон из семи «щелчков». Каждый щелчок генерирует вдвое большую мощность и немного более высокий уровень звукового давления, чем предыдущий. Этот маловероятный пример служит напоминанием о том, что удвоение мощности — это незначительное повышение уровня, хотя для этого может потребоваться много ватт.
Рис. 5 – Номинальная мощность в дБВт
Значения на диаграмме могут представлять диапазон усилителей от производителя. Для любителей математики вот формула:
дБВт = 10 log(Вт2/Вт1)
, где W2 — номинальная мощность синусоидального сигнала усилителя в ваттах, а W1 — эталонная мощность в 1 ватт (Подсказка: вам не нужно выполнять деление, так как мы делим на 1).Уравнение упрощается до дБВт = 10 log Вт. Каждый уровень мощности — это то, как усилитель будет сравниваться по уровню с эталонным значением в один ватт.
Если вы просто запомните схему, вам даже не понадобится калькулятор. Одна приятная вещь в расчетах усилителя мощности заключается в том, что вам нужно только приблизиться.
Обычно это оценки синусоидальной волны, но их можно масштабировать до оценок «розового шума» (которые больше похожи на музыку), просто вычитая 10, чтобы учесть более высокий пик-фактор розового шума по сравнению с синусоидой.(Синусоида имеет пик-фактор 3 дБ, а розовый шум составляет около 12 дБ, или «на 9 дБ выше», чем синусоидальная волна. 10 дБ достаточно близки и с ними легко работать).
Полученный уровень в дБВт можно добавить к средней чувствительности громкоговорителя, чтобы определить уровень звукового давления на расстоянии 1 метр. 1-метровый уровень звукового давления можно экстраполировать на большее расстояние, просто уменьшая его вдвое при каждом удвоении расстояния, что соответствует скорости изменения уровня по закону обратных квадратов. Как насчет примера?
Громкоговоритель: KillSound 5000 Чувствительность: 100 дБ SPL в среднем (1 Вт/1 м) Усилитель: Kilo-Blaster 1000 Номинальная мощность: 1000 Вт, непрерывная, 1 кГц, 8 Ом
1.дБВт = 10 лог. 120 дБ УЗД – 6 – 6 = 108 дБ УЗД
Итак, потренируйтесь вычитать 10 и вычитать 6 (повторно) из ваших начальных значений, и вы сможете быстро оценить SPL для любого громкоговорителя с любым усилителем на любом расстоянии.
Значимое представление
Децибел сделал именно то, для чего он был разработан — сделал звук более простым, интуитивно понятным и, самое главное, дал осмысленное представление об изменении уровня, возникающем в результате изменения мощности.По этим причинам усилители должны быть рассчитаны в дБВт, а не в ваттах.
Я не настолько наивен, чтобы думать, что производители усилителей на самом деле будут публиковать дБВт вместо ватт. Большой процент их клиентов не понял бы их спецификаций, а их телефонные звонки в службу технической поддержки взлетели бы до небес (а, возможно, их продажи упали бы до нуля!). Вы должны будете сделать преобразование самостоятельно с диаграммой. Вы быстро запомните типичные размеры усилителя.
В свете этих фактов может ли усилитель иметь более высокую номинальную мощность, чем розетка, от которой он питается, как утверждают некоторые современные усилители? Являются ли эти рейтинги законными или это возвращение к 1970-м годам?
Во второй части этой серии статей я рассмотрю, как это работает, и расскажу о войнах «килоампер». пб
Номинальная мощность усилителя II
Обычно я не посвящаю одной и той же теме три статьи, но в автомобильной аудиосистеме нет большей путаницы, чем характеристики мощности. Особенно это касается усилителей. У нас всегда была спецификация мощности RMS, а теперь у нас есть еще более стандартизированный рейтинг CEA-2006. Конечно, ни один из них не принесет никакой пользы, если потребители не поймут, что они имеют в виду. В центре внимания этого информационного бюллетеня будет описание некоторых вещей, на которые следует обращать внимание при покупке автомобильного усилителя звука, не зная, что означают все характеристики.
Rep check — Усилитель изготовлен известной компанией с историей качественной продукции? Есть ли у компании сайт и рабочие телефоны? Если это не так, вы должны держаться подальше. Всегда полезно заранее позвонить производителю и проверить его услуги. Поищите компанию в интернете. Я поражаюсь, когда люди пишут и рассказывают мне о каком-то оборудовании от производителя, о котором я никогда не слышал. Если вы не можете найти их в Интернете, то, насколько я понимаю, их не существует.Не поддавайтесь искушению сэкономить доллар, купив некачественный усилитель. Всегда лучше выбрать качественный продукт.
Проверка цены — Насколько хорош усилитель в соотношении ватт на доллар? Большинство качественных усилителей будут стоить от 0,40 до 0,80 долларов за ватт. Чем выше мощность, тем меньше стоимость за ватт. Вы не купите настоящий усилитель мощностью 1200 Вт за 100 долларов. Но вы МОЖЕТЕ получить 50-ваттный усилитель с надписью «1200 ватт» на радиаторе за 100 долларов.
Проверка предохранителя . Быстрый и грязный способ проверить реальную выходную мощность усилителя состоит в том, чтобы взять номинал предохранителя усилителя (или сумму для нескольких предохранителей) и умножить его на 6 для усилителей класса A/B или на 10. для усилителей класса D (более высокий КПД).Это ни в коем случае не точный способ оценить мощность, но он скажет вам, если ваш усилитель хотя бы близок к его спецификациям. Например, если усилитель класса A/B «1200 Вт» имеет номинал предохранителя 25 ампер, то вы можете взять 25*6 и получить 150. Таким образом, этот усилитель «1200 Вт» больше находится в диапазоне 150 Вт.
Проверка кишечника — Ваше тело умнее, чем вы думаете. Прислушайтесь к тому, что подсказывает вам ваш внутренний инстинкт. Посмотрите на усилитель, почувствуйте его вес и качество сборки. Кажется, это то, что он говорит? Сравните его с другими усилителями с аналогичной номинальной мощностью.Как вы думаете, какой усилитель лучше? Вы чувствуете, что продавец пытается вам что-то навязать? Если он не проходит внутреннюю проверку, то пришло время уйти и узнать больше фактов об этом усилителе.
Выполнение этих четырех быстрых проверок избавит вас от головной боли при покупке автомобильного аудиоусилителя. Просто убедитесь, что вы следуете им, и не позволяйте своему желанию «поторговаться» привести вас к неправильному выбору.
Статьи по теме: Дешевые усилители, хорошие характеристики.Чему верить?
Характеристики мощности для усилителей и динамиков
Вас также может заинтересовать Как установить собственную автомобильную стереосистему . Он охватывает многие темы, в том числе подробную информацию об установке автомобильного аудиоусилителя. Кликните сюда.
Вернуться к указателю архивов информационных бюллетеней
В чем разница между непрерывным среднеквадратичным значением и динамической мощностью? — Ямаха
Последнее обновление: 16.06.2012
Многие люди путают эти спецификации, поэтому я попытаюсь дать вам упрощенное, нетехническое объяснение.Непрерывная среднеквадратичная мощность — это характеристика, которая действительно говорит вам, насколько мощным является усилитель. Среднеквадратичная мощность выражается в ваттах. Типичная спецификация может составлять 100 Вт RMS на 8 Ом в диапазоне 20 Гц-20 кГц при 0,01% THD. По сути, это означает, что усилитель будет выдавать 100 Вт на динамик с сопротивлением 8 Ом в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц? Этот частотный диапазон представляет собой практически весь звуковой диапазон, который может слышать человек. Спецификация THD расшифровывается как Total Harmonic Distortion: это количество искажений, которые усилитель вносит в исходный сигнал.Любой высококачественный усилитель, производимый сегодня, имеет чрезвычайно низкий рейтинг искажений. Человеческое ухо не слышит ничего ниже 2%. По большей части, когда вы рассматриваете возможность покупки усилителя, вы можете не обращать внимания на характеристики THD. Dynamic Power немного сложнее понять. Это проверка способности усилителя выходить за пределы непрерывной среднеквадратичной мощности в течение очень короткого периода времени. Мы не говорим о минутах или даже секундах здесь. Мы говорим о миллисекундах или тысячных долях секунды. Музыкальный переходный пик, такой как грохот тарелок, длится очень короткое время.Динамическая мощность обычно измеряется при сопротивлении 8 Ом, но обычно также публикуются спецификации для нагрузок 2, 4 и 6 Ом. Чтобы не усложнять ситуацию, мы сконцентрируемся на цифрах 8 Ом. Для измерения динамической мощности на усилитель подается сигнал частотой 1000 Гц в течение 20 миллисекунд, а затем ему дают отдохнуть в течение 480 миллисекунд. Регулятор громкости усилителя увеличивается до тех пор, пока усилитель не достигнет точки отсечки. В этот момент усилитель достигает своего мгновенного пика или динамической выходной мощности.Как и непрерывная номинальная мощность, динамическая мощность выражается в ваттах. Эта цифра обычно значительно больше, чем номинальная среднеквадратичная мощность, и ее не следует путать с постоянной номинальной мощностью усилителя. Динамическая номинальная мощность, выраженная в таких цифрах, как 1 или 2 Ом, не означает, что усилитель может непрерывно управлять динамиком с номинальным сопротивлением 1 или 2 Ом. Если вы попытаетесь это сделать, усилитель либо перейдет в режим защиты, либо, возможно, нанесет ущерб.
Потребляемая мощность усилителя — REL Acoustics
Резервные цепи и почему мы рекомендуем оставлять REL включенными
«Пожалуйста, подождите, у нас возникли технические трудности»: Это должно было быть заголовком, с которого должно было начинаться уведомление от ЕС, когда он ввел в действие свои текущие правила резервных цепей.И это затрагивает многих в Северной Америке.
Мы в REL всегда занимали позицию дизайна, которая способствовала эффективности везде, где это возможно. Этот подход распространяется и на наши конструкции усилителей. Недавно клиент написал мне, что ему так понравилась покупка его нового REL Tzero MKIII, что он хотел бы приобрести более крупный блок, наш T/9x, но он сделал бы это только в том случае, если бы мы предложили резервную схему. Я ответил ему, объяснив, что в Северной Америке мы не предлагаем резервные цепи ни для чего, кроме нашего Tzero MKIII и наших больших усилителей класса D (в ЕС и Великобритании мы делаем это по требованию, но, возможно, если бы было разработано больше оборудования, подобного нашему, никогда бы не стал необходимым).
В далеком 2010 году резервные цепи использовались во всех видах низкоуровневого аудиооборудования. Когда я говорю о низком уровне, я имею в виду такие элементы, как компоненты источника, такие как проигрыватели компакт-дисков, тюнеры, а также предусилители, которые по своей природе не требуют многого. Также было довольно распространено и до сих пор используется ламповое оборудование с резервной схемой, а также схемой отключения звука, позволяющей нагревателям на их лампах тихо прогреваться и устранять возможный шум во время запуска.Эти схемы были великолепны, потому что они обеспечивали достаточную мощность, скажем, 5 Вт или около того, чтобы поддерживать тепло чувствительных цепей низкого уровня, что сокращало время прогрева с часа или около того до нескольких минут. Твердотельные предусилители и даже усилители также имеют их, потому что входной цепи для большого усилителя мощности могут потребоваться часы, а иногда даже дни, чтобы добиться наилучшего звучания. Но драконовское требование Европейского Союза ограничить потребляемый ток в режиме ожидания (режиме ожидания) всего ½ ватта изменило все это.
Почему? Это классический случай, когда бюрократам и политикам разрешено устанавливать правила, а не инженерам.Если 5 ватт — это хорошо, то почему не 0,5 ватта? Ответ: ½ ватта едва хватает, чтобы зажечь проклятый светодиод, говорящий вам, что ваше устройство действительно находится в режиме ожидания. На самом деле, это настолько незначительное количество энергии, что оно эффективно действует как переключатель включения/выключения, отключая ваши хрупкие компоненты от холода. Почему это плохо? Потому что самый большой вклад в долгосрочное повреждение усилителей, особенно больших, сильноточных усилителей типа, которые использует REL, — это внезапный скачок тока в источнике питания для зарядки больших батарей конденсаторов, используемых для фильтрации и подачи энергии. во время мгновенно громких пассажей.
За один день в 2010 году резервная цепь превратилась из значимого фактора, влияющего как на качество звука, так и на долгосрочную надежность инвестиций клиентов во все виды высококачественного аудиооборудования, в источник раздражения и ненадежности. От высококачественных усилителей и предусилителей до цифрового оборудования всех видов (цифровое оборудование, выполненное должным образом, требует огромного потребления переменного тока, чтобы обеспечить динамику, на которую оно способно), звуковому оборудованию внезапно стало требоваться очень много времени, чтобы прогреться и звучать наилучшим образом.
Итак, что же сделали многие любители качественного звука? Они начали постоянно оставлять свое оборудование включенным: «Эй, если моему цифровому MKIV требуется 3 дня, чтобы звучать прилично, но он потребляет всего 20 Вт в режиме ожидания, я просто оставлю его включенным все время. У меня нет времени ждать три дня каждый раз, когда я хочу послушать свою систему».
В то время наши усилители мощности класса A/B нашей тогдашней серии T (теперь серия T/x) потребляли около 20-40 ватт в час, слишком много, чтобы мы считали себя хорошими хозяевами земли.Поэтому мы изучили их и прислушались к нашим разработкам, чтобы определить, какое влияние на качество звука окажет снижение тока смещения. Смещение — это крошечная струйка энергии, которая дает огромные преимущества в качестве звука, оставляя силовые транзисторы чуть-чуть включенными. Таким образом, силовые транзисторы не перестают внезапно включаться (посмотрите, как эти ритмы продолжают повторяться). Поскольку сабвуферы, а наши кроссоверы намного ниже, чем у большинства, имеют очень низкие частоты, но им не нужно расширять очень высокие частоты, как широкополосный динамик или усилитель мощности (ресивер), который управляет им, мы могли бы значительно уменьшить мощность, которую мы потребляем в режиме ожидания. .И в то время как старые схемы отлично звучали в течение 30 секунд воспроизведения музыки, нашим современным схемам требуется около 2 минут, чтобы раскрыть все свои возможности.
Мы, несомненно, избавлены от того, что кто-либо заметит эти короткие периоды прогрева, потому что ваши плохие предусилитель и усилитель сами по себе не будут звучать наилучшим образом в течение 15-30 минут, потому что их разработчикам пришлось использовать одни и те же резервные схемы. И потому что динамики и усилители ДЕЙСТВИТЕЛЬНО имеют чтобы сделать звук вплоть до самых высоких частот, они не могут уменьшить смещение, как это сделали мы.
Послушайте, мы знаем, что некоторые из вас решат оставить аудиоаппаратуру включенной постоянно, и мы не осуждаем вас за это. Вы, вероятно, тратите меньше воды или что-то еще, чтобы сбалансировать ситуацию. Знайте, что типичный усилитель класса A/B работает с эффективностью около 25%, что означает, что типичный усилитель мощностью 100 Вт потребляет около 25 Вт в режиме ожидания, а типичный усилитель мощности мощностью 500 Вт потребляет около 125 Вт каждый час. Это много.
Но наш 200-ваттный T/7x потребляет около 7 ватт на холостом ходу (примерно столько же потребляет детский ночник), а 300-ваттный T/9x? Всего 9 Вт, именно так мы пришли к обозначениям их моделей еще в 2010 году.Итак, теперь вы знаете, как мы справились с этим, и вы также получаете небольшое удовлетворение от того, что знаете, как мы пришли к обозначениям наших моделей. Наши более крупные конструкции используют класс D, который по своей природе является энергоэффективным, поэтому вы можете чувствовать себя хорошо, выбивая дыры в полу фантастически низкими басами.
А тот самый приятный человек, который написал, чтобы мы продали ему блок большего размера с резервным выключателем? К тому времени, когда я написал ему подробное объяснение того, через что вы только что пробрались, он уже купил свой новый T/9x.Оказывается, он не мог ждать ответа пару дней. Другими словами, он явно не мог… стоять в стороне.
Наслаждайтесь!
3 ноября 2021 г.