Puterea amplificatorului este probabil cel mai neînțeles și abuzat parametru al amplificatoarelor și difuzoarelor. Cu toate acestea, este adesea primul (și posibil singurul) parametru la care se uită oamenii atunci când cumpără un amplificator sau difuzoare.

înțelegerea

Managerii de marketing adaugă confuzie utilizând termeni precum putere RMS, putere medie continuă, putere muzicală, putere maximă, putere dinamică, putere maximă etc.

Înțelegerea puterii amplificatorului va ajuta la înțelegerea termenilor des folosiți (și abuzați) pentru a descrie puterea amplificatorului. Acest articol va explica ce este puterea amplificatorului și ce nu este. Alte articole vor explica modul în care producătorii de amplificatoare măsoară puterea, ce este puterea difuzoarelor și cum să se potrivească amplificatoarelor și difuzoarelor dvs. Înainte de toate acestea, trebuie să înțelegem puterea amplificatorului.

Puterea amplificatorului este calculată, nu măsurată

Un voltmetru măsoară tensiunea în volți. Un ampermetru măsoară curentul în amperi (amperi). Un ohmmetru măsoară rezistența în ohmi. Oricare dintre aceste două măsurători va permite calcularea puterii amplificatorului (în wați). Din păcate, aceasta înseamnă utilizarea unor matematici și a unor formule. Voi încerca să o simplific și să folosesc o singură formulă. Dacă vă plac formulele și doriți să înțelegeți cum se interacționează puterea, tensiunea, curentul și rezistența, puteți citi articolele mele despre legea puterii electrice și a lui Ohms. În caz contrar, acceptați următoarea formulă:

Puterea = Tensiunea pătrată împărțită la rezistență.

Să folosim această formulă cu un exemplu simplu. Să presupunem că aveți un amplificator conectat la o sarcină de 5 ohmi (am folosit 5 ohmi pentru a menține calculele simple - în mod normal ar fi 4 ohmi sau 8 ohmi pentru un difuzor). Cu o intrare de undă sinusoidală constantă, măsurați 10 volți AC la ieșirea difuzorului amplificatorului. Deoarece cunoașteți rezistența (5 ohmi) și tensiunea (10 volți), puteți calcula puterea:

Putere = (de 10 ori 10) împărțit la 5 = 100/5 = 20 wați.

Înțelegerea măsurătorilor de curent alternativ

Ei bine, acesta a fost un exemplu simplu. În realitate, nu este atât de simplu din mai multe motive. Complicația majoră este că ieșirea nu este un nivel constant, deoarece intrarea nu este un nivel constant. Să începem cu intrarea simplă a unei unde sinusoidale. Ieșirea ar fi, de asemenea, o undă sinusoidală, astfel:

După cum puteți vedea, intrarea și ieșirea nu sunt constante. Merge continuu în sus și în jos, pozitiv și negativ. Acesta este cazul pentru orice semnal AC (curent alternativ). Cu toate acestea, atunci când îl măsurați cu un contor, obțineți o tensiune constantă. Acest lucru se datorează faptului că un contor vă spune tensiunea RMS.

RMS înseamnă Root Mean Square (pe care îl puteți uita acum). Este un termen matematic pentru ceea ce este efectiv tensiunea de lucru. Este un calcul pentru a determina efectul echivalent de încălzire al unei tensiuni DC. Nu este nevoie să vă implicați prea mult în modul în care este determinat RMS, amintiți-vă doar că este tensiunea efectivă de lucru. De asemenea, este tensiunea pe care o măsoară contorul. Este de 70,7% din tensiunea de vârf.

Acesta este cazul tuturor măsurătorilor de curent alternativ. De exemplu, priza de curent în unele țări este de 120 volți AC - aceasta este tensiunea RMS. Unda sinusoidală de 120 volți AC trece de la +169,5 volți la -169,5 volți sau o tensiune de vârf la vârf (p-p) de 339 volți. 70,7% din 169,5 volți oferă tensiunea RMS de 120 volți. În țările care utilizează 230 de volți, tensiunea de vârf este de +/- 325,3 volți.

Măsurarea tensiunii și curentului amplificatorului

OK, acum știm că RMS este tensiunea de lucru (și curentul) efectiv de curent alternativ. Cum ne ajută acest lucru să înțelegem puterea amplificatorului? Mă bucur că ai întrebat.

În exemplul nostru simplu de mai sus, am măsurat 10 volți RMS la ieșirea amplificatorului. Aceasta înseamnă că ieșirea a trecut de fapt de la +14,14 volți la -14,14 volți. 70,7% din 14,14 volți este de 10 volți.

Calculul puterii amplificatorului

Acum partea distractivă. Am spus mai devreme că puterea este egală cu tensiunea pătrată împărțită la rezistență. Acest lucru este adevărat în orice punct de-a lungul undei sinusoidale. Deci, dacă luăm valoarea tensiunii (afișată în albastru) și o pătrăm (o multiplicăm singură) și apoi o împărțim la rezistența constantă (5 ohmi), am obține puterea de ieșire așa cum se arată în portocaliu:

Câteva lucruri de remarcat din acest grafic:

  • În primul rând, curentul alternativ nu merge pozitiv și negativ. Este întotdeauna pozitiv. Prin urmare, calculul RMS nu se aplică.
  • În al doilea rând, puterea este de 40 de wați de vârf la vârf. Cu toate acestea, nu puteți spune că puterea amplificatorului este de 40 de wați, deoarece este doar la vârfurile fiecărei unde sinusoidale, nu în orice alt moment.

Puteți utiliza calculatorul de putere, tensiune și curent al amplificatorului pentru a vedea cu ușurință valorile RMS și de vârf pentru amplificatorul dvs. pe baza specificațiilor acestuia.

Acum să analizăm valorile RMS. În exemplul nostru, știm că tensiunea RMS este de 10 volți. Am văzut mai devreme că 10 pătrat este 100, iar 100 împărțit la 5 ne oferă o putere calculată de 20 de wați. Să vedem ce se întâmplă când adăugăm acest lucru la graficul nostru:

Puterea continuă medie

Așa este, puterea efectivă de lucru este jumătate din puterea maximă. De fapt, este media undei sinusoidale de putere. Puterea medie este nivelul de putere pe care amplificatorul ar trebui să îl poată produce continuu. Prin urmare, este cunoscut ca puterea medie continuă. Specificațiile ar trebui să utilizeze puterea medie continuă pentru a indica puterea amplificatorului. „Putere continuă” este un termen scurtat de „putere continuă medie”. Ambii termeni se referă la puterea continuă (medie) sau la puterea durabilă, pe care un amplificator o poate produce cu sarcina specificată.

În multe specificații pentru puterea amplificatorului, veți vedea acest lucru denumit Puterea RMS. Acesta nu este un termen corect (deoarece tehnic nu există așa ceva). Deși calculul puterii utilizează tensiunea RMS (și/sau curentul RMS dacă utilizați alte formule), rezultatul este pur și simplu „putere”, nu putere RMS. Așa cum se arată în graficul de mai sus, este puterea medie continuă. Cu toate acestea, pentru majoritatea specificațiilor amplificatorului, puteți considera că puterea RMS (în timp ce este un termen incorect) se referă la puterea medie continuă.

Puterea de vârf

Din păcate, oamenilor de marketing nu le place să spună că amplificatorul lor are o putere de doar 20 de wați, atunci când consideră că pot spune cu adevărat că are un putere maxima de 40 de wați. Pe care l-ați cumpăra, un amplificator de 20 de wați sau un amplificator de 40 de wați? Când priviți puterea amplificatorului, comparați mere cu mere - folosiți întotdeauna o putere continuă medie sau puterea RMS denumită incorect (termen greșit, dar valoarea corectă a puterii).

Cu toate acestea, este legitim să spunem care este puterea de vârf a amplificatorului. În cazul exemplului nostru, este de 40 watt vârf. Dar puterea de vârf ar trebui să fie întotdeauna însoțită de sintagma „puterea de vârf” sau ceva similar. Puterea de vârf este adesea denumită puterea instantanee. Uneori puterea dinamică este, de asemenea, utilizat pentru a descrie puterea de vârf.

Este important să ne amintim că aceste descrieri sunt pentru puterea maximă pe care amplificatorul o poate furniza pentru o simplă fracțiune de secundă. Acestea nu indică puterea reală pe termen lung pe care amplificatorul este capabilă să o producă. Este ca și cum ai spune că poți zbura un metru în aer, deoarece poți sări un metru în aer - pentru un scurt moment. Nu puteți „zbura” în mod continuu un metru în aer mai mult decât un amplificator poate produce continuu puterea sa de vârf.

Ieșire de putere de muzică de vârf, sau Puterea muzicii de vârf (PMP) este un termen de marketing care rareori are vreo asemănare cu realitatea. Prefer să spun că PMPO reprezintă puterea maximă de marketing. Este un termen folosit de marketing pentru a face ca amplificatoarele să pară foarte puternice. Partea inferioară a pieței (cum ar fi difuzoarele mai ieftine pentru computer și cutiile de muzică portabile) tind să utilizeze PMPO. Dacă ar fi să fiu generos, aș spune că ajung la valoarea PMPO luând puterea de vârf, o multiplică cu numărul de canale și apoi o multiplică cu un factor de marketing necunoscut între 10 și 1000. De exemplu, etichetarea pe caseta din această imagine (denumirea mărcii eliminată) susține că această unitate are un PMPO de 15.000 de wați!

Note despre puterea amplificatorului

Puterea amplificatorului nu este singura specificație la care ar trebui să te uiți atunci când decizi asupra unui sistem. Este posibil să nu fie nici măcar un factor atât de critic pe cât credeți. De exemplu, diferența de nivel între 60 de wați și 80 de wați este puțin peste 1dB, ceea ce nu este foarte mare. Pentru a avea o creștere de nivel de 3dB, trebuie să dublați puterea amplificatorului. Dar acest lucru nu înseamnă că volumul va fi dublat, pentru aceasta trebuie să aveți o putere de 10 ori mai mare! Pentru mai multe informații, citiți articolul despre puterea amplificatorului dublu nu dublează volumul.

Dacă obținerea celui mai puternic sistem este obiectivul dvs., trebuie să vă uitați și la sensibilitatea difuzoarelor. Utilizarea unui difuzor cu o sensibilitate de 91 dB peste un difuzor cu o sensibilitate de 85 dB oferă un câștig de 6 dB în ieșirea difuzoarelor pentru același semnal. Acest articol despre Sensibilitatea difuzoarelor are mai multe detalii.

Testarea puterii amplificatorului cu o undă sinusoidală este un test dur pentru un amplificator. Practic, acesta rulează amplificatorul la o capacitate de 100% continuu. O undă sinusoidală nu este un semnal normal de zi cu zi. Muzica și vorbirea au multe perioade de nivel inferior nivelului maxim și chiar pauze. Prin urmare, un amplificator nu va fi stresat la fel de mult în timpul utilizării normale ca atunci când este testat la stres. Deci, unii producători măresc puterea nominală și folosesc fraze precum puterea programului sau puterea muzicii pentru a evalua amplificatorii. Cu toate acestea, aceste evaluări nu sunt definite și nu ar trebui utilizate în scopuri comparative.

Variabile cu putere amplificator

Acest articol a prezentat puterea amplificatorului, unii dintre termenii folosiți și un mod de bază de calcul al puterii amplificatorului. Cu toate acestea, există o serie de alte variabile care ar trebui cunoscute dacă intenționați să comparați amplificatoarele pe baza puterii lor specificate:

Toate acestea spun că trebuie să priviți cu atenție specificațiile atunci când comparați amplificatoarele în funcție de puterea lor. În mod ideal, puterea amplificatorului ar trebui să fie declarată similar cu următoarele:

Puterea amplificatorului: 80 wați putere medie continuă @ 8 ohmi (2 canale acționate, THD 0,08%, 20Hz-20kHz)

rezumat

Am văzut folosind un exemplu simplu că cea mai bună valoare de utilizat pentru declararea și compararea puterii amplificatorului este putere medie medie sau alți termeni sinonimi. Majoritatea termenilor care utilizează „vârf” se referă la puterea posibilă pentru perioade de timp foarte scurte și sunt folosiți în mod obișnuit pentru a umfla nivelurile reale de putere durabile.

Următorul articol analizează modalitățile din modul real în care este calculată puterea amplificatorului, inclusiv unele dintre standardele pe care producătorii de amplificatoare ar trebui să le respecte pentru aceste teste. Acest lucru va ajuta la înțelegerea unora dintre acronimele utilizate, cum ar fi IEC, AES, DIN și FTC.

Înainte de a trece mai departe, următorii sunt încă doi termeni care sunt utili pentru a înțelege când vorbiți și/sau citiți despre puterea amplificatorului și a difuzoarelor.

Tăiere

Dacă semnalul de intrare este amplificat astfel încât ieșirea să fie mai mare decât limitele de tensiune ale amplificatorului, unda sinusoidală va fi tăiată în partea de sus și de jos.

Acest grafic arată unde sinusoidale amplificate la nivelul său maxim, fără decupare. Acesta este nivelul care trebuie măsurat pentru calculele puterii maxime.

Acest grafic arată unda sinusoidală supra-acționată de amplificator, astfel încât să fie tăiată în partea de sus și de jos. Această distorsiune nu este doar enervantă pentru ureche, ci stresează și amplificatoarele și difuzoarele și ar trebui evitată.

Factorul de creastă

Factorul de creastă este raportul dintre puterea de vârf și puterea medie continuă, exprimat în dB. În exemplul nostru, puterea maximă este de 40 de wați, puterea medie continuă este de 20 de wați. Acesta este un raport de 2: 1 sau 3dB. Un amplificator testat folosind o undă sinusoidală simplă (ca în exemplul nostru), va avea întotdeauna un factor de creastă de 3dB. Adică, pentru o undă sinusoidală simplă, puterea de vârf va fi întotdeauna dublă față de puterea medie continuă.

Pentru muzica live, cu tobe și alte instrumente percutante, crash/bangs (vârfurile) ar putea fi de 10-15 ori peste nivelul mediu - adică un factor de creastă de 9-12dB. Tabelul de mai jos prezintă relația dintre decibeli și raportul de putere de vârf la putere medie.

Factorul de creastăRaportul de putere
3dB2: 1
6dB4: 1
9dB8: 1
12dB16: 1
15dB32: 1

Aceste cifre vor fi utile pe măsură ce ne uităm la cum să potrivim difuzoarele cu un amplificator.