Что влияет на мощность усилителя

Об мощности усилителей и колонок…

Стандарты мощности (номинальная, синусоидальная,DIN,RMS,PMPO…)

Сегодня многообразие применяемых различных стандартов измерения выходной звуковой мощности усилителей и колонок может сбить с толку любого.

Например, блочный усилитель одной из фирм 35 Вт на канал, а вот недорогой музыкальный центр с наклейкой 1000 Вт. Такое сравнение вызовет явное недоумение у покупателя! И дешевле, и мощнее! Давайте разберёмся в этом…

В России используется два параметра мощности — номинальная и синусоидальная. Это нашло свое отражение в названиях акустических систем и обозначениях динамиков. Причем, если раньше в основном использовалась номинальная мощность, то теперь чаще — синусоидальная. Например, колонки 35АС впоследствии получили обозначение S-90 (номинальная мощность 35 Вт, синусоидальная мощность 90 Вт)

Номинальная мощность — мощность при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании.

Синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно в 2 — 3 раза выше номинальной.

Западные стандарты более широки, как правило, используются DIN, RMS и PMPO.

DIN — примерно соответствует синусоидальной мощности — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с сигналом «розового шума» без физического повреждения.

RMS (Rated Maxmum Sinusoidal) — Максимальная (предельная) синусоидальная мощность — мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20 — 25 процентов выше DIN.

Как правило, серьезные западные производители указывают мощность своих изделий в DIN, а производители дешевых музыкальных центров и компьютерных колонок в PMPO.

Сопротивление колонок

Не стоит забывать и о сопротивлении колонок. В основном на рынке присутствуют колонки сопротивлением 4, 6, 8 Ом, реже встречаются 2 и 16 ом. Мощность усилителя будет различаться при подключении колонок разного сопротивления.

В инструкции усилителя обычно указано, на какое сопротивление колонок он рассчитан, или мощность для различного сопротивления колонок. Если усилитель допускает работу с колонками различного сопротивления, то его мощность растет с понижением сопротивления.

Если Вы будете использовать колонки сопротивлением ниже указанного для усилителя, это может вызвать его перегрев и выход из строя, если выше — то указанная выходная мощность достигнута не будет. Конечно, на громкость акустики влияет не только выходная мощность усилителя, но и чувствительность колонок, но об этом в следующий раз.

Главное — не забывать, что мощность — это только один из параметров, далеко не самый главный для получения хорошего звука!

Конструктивные особенности динамических головок

Теперь давайте попробуем разобраться в конструктивных особенностях динамиков и их назначении. Сразу оговорюсь — речь пойдет о профессиональном использовании эти круглых изделий.

Первое, на что мы обращаем внимание, взяв динамик в руки — его размер. Не маловажный фактор, но о нем позже. Далее, размер магнита. Это тоже очень важный геометрический параметр. От него зависит величина индукции в зазоре и, как следствие, чувствительность динамика. Косвенно от размера магнита зависит диаметр звуковой катушки. А от него, в свою очередь, зависит мощность динамика. Во как. Не потерялись еще?

Далее приведены данные, по которым можно оценить мощность динамика по геометрическим размерам ферритового магнита:

Важной конструктивной особенностью является высота намотки звуковой катушки. На низкочастотные динамики устанавливают катушки высотой от 16 мм и выше. Это приводит к увеличению массы подвижной системы, ухудшению воспроизведения средних и высоких частот и снижению чувствительности. Но при этом увеличивается допустимое смещение диффузора, при котором катушка не выходит из зазора, и увеличивается долговременная мощность, которую динамик способен выдержать, за счет увеличения площади теплового излучения.

Материал провода, которым намотана катушка, сильно влияет на воспроизведение динамиком средних частот. Применение алюминиевого провода, вследствие меньшей массы, увеличивает их отдачу. Динамики с медной катушкой лучше работают на низких частотах.

Вернемся к диаметру самого динамика. В профессиональных акустических системах используются преимущественно динамики с номинальным диаметром 6,8,10,12,15,18 дюймов. Редко, но встречаются размеры 5,21,24 дюйма.

Перейдем к описанию характерных свойств головок различных диаметров.

Динамик на 6″

Вследствие своих небольших размеров не способен воспроизводить низкие частоты с требуемой в профессиональной технике величиной звукового давления. В то же время, они имеют широкую диаграмму направленности в большом диапазоне частот. Поэтому 6-ти дюймовые динамики применяют для воспроизведения средних частот вплоть до 5-6 кГц. Размер рамы не позволяет устанавливать на них магнит диаметром более 134мм. Применение катушек диаметром более 2″ (50мм) разумно считается не целесообразным. Мощность лучших моделей достигает 250 Вт при условии применения специальных средств отвода тепла от звуковой катушки. Средние значения мощности 80-150 Вт. Чувствительность 94-98 дБ (1 Вт 1м). Цена хороших моделей соизмерима с ценой неплохих 15-ти дюймовых динамиков.

Динамик на 8″

Сегодня модели такого размера получили второе дыхание в связи повышенным интересом производителей к «линейным массивам». При небольших габаритах, а следовательно широкой диаграмме направленности, эти динамики уже можно заставить воспроизводить нижнюю часть спектра. Ферритовый магнит диаметром более 156мм на них не поставишь. Соответственно, катушка более 2,5″ (63мм) не встречается. Мощность — до 250 Вт. Чувствительность 94-98 дБ.
10″. Эти динамики уже можно использовать в 2-х полосных акустических системах для воспроизведения речевых программ. Если добавить НЧ систему, то можно получить добротную полнодиапазонную систему. Вообще, десятидюймовые динамики отлично работают в среднечастотном диапазоне. Существуют специализированные динамики для работы в рупорных системах с высоким звуковым давлением. Некоторые фирмы реализовывают и низкочастотные модели, но широкого применения они не находят в силу своей низкой чувствительности. На рамы диаметром 10″ устанавливают весь спектр магнитов вплоть до 220мм. Соответственно, диаметры звуковых катушек — от 1,5″ до 4″. Мощности — до 350Вт. Требуют объема в корпусе с фазоинвертором около 30 л.

Динамик на 12″

Оптимальный размер для небольших акустических систем. Хорошо воспроизводят низкие и средние частоты вплоть до 3кГц. В мире производятся как широкополосные модели, так и низкочастотные и среднечастотные. На динамиках такого размера можно реализовать небольшой по габаритам сабвуфер, при условии правильного выбора модели излучателя и правильного расчета корпуса. На сегодняшний день существует огромное количество моделей акустических систем, где 12-ти дюймовые головки установлены в рупоры для воспроизведения среднечастотного спектра. Мощности этих динамиков достигают 500 Вт. Приблизительный объем корпуса с фазоинвертором 50-70л.

Динамик на 15″

Самый популярный у нашего народа динамик. Широкополосные модели хорошо работают в 2-х и 3-х полосных системах. Активно используются в НЧ системах. Их привлекательность, на мой взгляд, объясняется относительно небольшим требуемым объемом ящика при достаточно высоком звуковом давлении во всем спектре воспроизводимых частот. Мощность — до 800 Вт. Объем — 90-120л.

Динамик на 18″

Динамик для воспроизведения низких частот. Использование в 2-х полосных пассивных системах весьма проблематично. Широко используются не только в системах прямого излучения, но и в рупорах и «бэнд-пассах». Диапазон мощностей простирается до 1000 Вт.

Следует упомянуть об относительно новом материале, который стали использовать для производства магнитов. Это — неодим. При меньших массе и размере неодимовые магниты имеют ту же магнитную индукцию, что и их ферритовые собратья. Главный недостаток динамиков с неодимовыми магнитами — их немалая цена. Второй недостаток — при ремонте динамиков, если это потребутся, их невозможно перемагнитить. И третье — магнитные системы с неодимом очень бояться перегрева. При этом они размагничиваются. По этой причине на магнитные цепи устанавливают теплоотводящие радиаторы.

О высокочастотных излучателях уже много всего написано.

Поэтому на этой теме останавливаться я не вижу большого смысла.

Скажу одно: не покупайте дешевую китайскую продукцию на рынках.

Запомните одно важное правило: хорошее изделие не может стоить дешево!

Источник

Вопросы подбора мощности усилителя и акустической системы: термины и способы измерения

Отвечаем на часто задаваемые вопросы.

Сохранить и прочитать потом —

1. Что означают такие термины, как «пиковая мощность», «мгновенная мощность», «музыкальная мощность» и «программная мощность»?

Эти термины тем или иным способом описывают изменяющуюся во времени природу музыки и необходимую для ее воспроизведения мощность электропитания. Включенная 150-ваттная лампочка создает постоянную нагрузку в 150 Вт на источник питания. А вот 150-ваттный усилитель будет отдавать акустической системе всю свою мощь только в редкие пиковые моменты. На рис. 1 изображены изменяющийся во времени музыкальный сигнал и мощность, необходимая для его воспроизведения.

Термин «пиковая мощность» на этой иллюстрации определяется как максимальная мощность, требующаяся системе в рамках указанного интервала времени. «Средняя мощность» представляет ее усредненную величину в течение этого же периода.

Следует отметить два обстоятельства: и пиковая, и средняя мощность в значительной степени зависят от характера музыкального сигнала, и их соотношение для разных музыкальных программ может сильно разниться.

В строгом смысле термин «мгновенная мощность» относится к любой краткосрочной потребности в мощности и обычно ассоциируется с ее максимальным значением, которое может потребоваться для воспроизведения музыкального сигнала. «Музыкальная мощность» и «программная мощность» не имеют строгого определения; их можно рассматривать как варианты средней мощности.

На рисунке изображена огибающая мощности музыкального сигнала по времени для типичной акустической системы, рассчитанной на использование с 300-ваттным усилителем. Обратите внимание, что большую часть времени требования по мощности остаются достаточно низкими; только хаотичные мгновенные пики требуют от системы ее выдачи в полном объеме. Отношение в децибелах, рассчитанное на основе двух пунктирных линий, называется пик-фактором сигнала. В данном случае оно составляет примерно 25 дБ, что характерно для классической музыки. Для роковых композиций значение пик-фактора лежит в диапазоне от 8 до 10 дБ.

Все акустические системы способны выдерживать намного большую мощность в кратковременном пике, чем в постоянном режиме, и правильный выбор усилителя в большой степени определяется именно этой способностью АС.

2. Как характер музыкального материала влияет на предельно допустимую мощность АС?

Динамики АС могут получать повреждения двух типов – термические и механические. Предположим, что 100-ваттный усилитель вышел из строя и начал выдавать высокочастотные колебания за пределами диапазона слышимости. Легкая звуковая катушка твитера почти сразу может выйти из строя из-за перегрева. С другой стороны, предположим, что НЧ-динамик постоянно подвергается избыточной раскачке из-за рокота проигрывателя винила, слишком высокого уровня басов, обратной связи в низкочастотной области или сочетания этих факторов. Через некоторое время движущиеся части вуфера окажутся в напряженном состоянии, способном привести к смещению оси звуковой катушки и ее износу из-за трения. В особо серьезных случаях катушка может вылететь из зазора и зависнуть над магнитной системой, как показано на рис. 2.

Динамик в нормальном состоянии

Динамик в перегруженном состоянии

К таким повреждениям может привести даже не очень высокая мощность; в случае сигнала сверхнизкой частоты достаточно всего 20-30 Вт. Общепринятые инженерные практики подразумевают применение в профессиональных системах фильтров высокой частоты для ослабления сигналов за пределами полосы пропускания системы.

3. Как рассчитывается номинальная мощность акустических систем JBL Professional?

Как было отмечено, динамик АС может быть поврежден в результате перегрева звуковой катушки или избыточной раскачки в низкочастотной области. В идеале нам нужен стандартный тестовый сигнал, в котором приняты в расчет оба этих вида повреждений и в то же время применимый на практике. Он описывается стандартом Международной электротехнической комиссии (IEC) № 268-5. Это сигнал типа розовый шум с коэффициентом амплитуды нагрузки 6 дБ, фильтрованный на 12 дБ на октаву ниже 40 Гц и выше 5 кГц.

Для определения номинальной мощности на испытуемые экземпляры динамиков подается тестовый сигнал с постепенным увеличением мощности и выявляется тот ее уровень, который они способны выдерживать в течение восьми часов. Подробности процесса тестирования приведены на рис. 3.

Мы уже упоминали выше, что коэффициент амплитуды нагрузки составляет 6 дБ. Поясним это в подробностях. Коэффициент амплитуды соотносится с пик-фактором сигнала и является точной мерой пикового значения шума, связанного со средней «нагревающей способностью» сигнала для звуковой катушки. Величина 6 дБ означает, что на конкретный динамик или преобразователь подается сигнал, мощность которого в четыре раза превышает среднюю. Например, при тестировании этим методом динамика с номинальной мощностью 150 Вт на него в течение восьми часов подавался бы сигнал с мгновенной мощностью 600 Вт. Этот метод настолько хорошо отвечает реальным условиям работы динамиков, что компания JBL теперь применяет его для всех акустических систем, отказавшись от всех ранее использовавшихся показателей мощности.

4. Что можно сказать о неправильной эксплуатации АС в нормальном режиме? Применяются ли в подобных условиях какие-либо корректирующие коэффициенты для систем?

Да. JBL выделяет три категории способов применения АС, в которых требуется корректировка указанного для системы номинала IEC:

A. При тщательно контролируемом использовании в случаях, когда должно быть обеспечено прохождение пиковых сигналов, для системы требуется усилитель, мощность которого вдвое превышает номинал АС по IEC. Например, комплект студийных мониторов с номинальной мощностью 300 Вт будет успешно работать с усилителем с выходной мощностью 600 Вт.

Пояснение: тщательное наблюдение в данном случае необходимо. Процесс записи высококлассной музыки сегодня подразумевает наличие в сигнале всплесков высокой амплитуды. Они обычно имеют очень малую продолжительность и в силу этого не нагружают компоненты системы. Таким образом, дополнительный резерв по мощности в 3 дБ (в два раза) обеспечит более устойчивое функционирование системы и меньшую утомляемость слушателя.

B. При рутинном применении, когда в расчет должен входить постоянно высокий, но не приводящий к искажениям уровень сигнала, для системы требуется усилитель, мощность которого соответствует номиналу АС по IEC.

Пояснение: к этому случаю относится большая часть ситуаций, в которых требуется звукоусиление. Такие системы нередко неумышленно подвергаются перегрузкам или могут войти в цикл обратной связи. При использовании усилителя с такой же номинальной мощностью по IEC владелец может рассчитывать на безопасную работу системы.

C. При применении в системе с музыкальными инструментами, допускающими возможность применения искажений (перегрузки звука), требуется усилитель, мощность которого соответствует половине номинала АС по IEC.

Пояснение: большая часть рок-композиций записывается практически на максимальном уровне, близком к клиппированию, поскольку именно такой звук нравится поклонникам рока. Если усилитель, способный выдавать 300 Вт на синусоидальном сигнале без искажений, выводится в режим клиппинга, его выходная мощность может достигать 600 Вт! В таком случае понижение мощности усилителя до половины номинала IEC обеспечит безопасную работу динамиков.

Источник

Мощность усилителя. Какую выбрать?

Усилитель какой мощности купить?
Какая мощность усилителя мне необходима и достаточна?

Чем грозит покупка слишком слабого или слишком мощного усилителя? Отчего зависит мощность усилителя и на что она влияет?

Раньше мощность усилителя являлась основным критерием выбора и показателем качества усилителя, от мощности зависела и цена. Но техника развивалась и мощность уже перестала быть основным критерием, теперь им стало качество воспроизведения. Взгляните на цены High-End усилителей и сравните их у ламповых однотактных High-End усилителей класса «А» мощностью всего в 3 Ватта и у транзисторных двухтактных монстров класса «АВ» мощностью в 2000 Ватт на канал, зачастую они почти не отличаются.

Посмотрели? Ну, раз посмотрели, значит уже поняли, что на мощности сэкономить не получится и следует выбирать именно ту мощность, которая Вам необходима. А как это правльно сделать я сейчас объясню.

Я думаю, что прямо сейчас многие из Вас как минимум подумали о громкости и это не является ошибкой. Да, действительно от мощности зависит громкость воспроизведения, но не только она. Ну раз уж мы заговорили о громкости, давайте выясним только ли от мощности усилителя зависит громкость звука.

Чем ниже чувствительность акустики, тем мощнее нужен усилитель. Соотношение при этом следующее: «прибавление» каждых 3-х децибел к звуковому давлению, создаваемому акустикой стоит усилителю удвоения мощности.

Например, имеем акустическую систему с чувствительностью 85 децибел (она создаёт звуковое давление в 85 децибел при подаче на неё сигнала в 1 Ватт), чтобы создать звуковое давление в 88 децибел (85+3 децибела), необходимо подать сигнал мощностью 2 ватта (в 2 раза больше), для 91 дБ понадобится 4 ватта (ещё в 2 раза больше), для 94 дБ надо уже 8 ватт и так далее, но помните, что эти замеры производятся на расстоянии 1 метр от акустики. Отойдите подальше и вы ничего толком не услышите, отсюда следует, что нужно «добавить» ещё немного мощности и так далее. Хочу заметить, что идеального соотношения между чувствительностью акустических систем и мощностью усилителя не существует, но сам принцип зависимости этого соотношения Вам теперь известен и его следует учитывать. Для закрепления понимания приведу наглядную таблицу

3 разных варианта (колонки) отличающиеся только начальной мощностью в 1, 2 и 3 ватта (обратите внимание к какому результату это незначительное отличие вначале приведёт в конце каждой колонки) и заодно отмечу что громкость звука в каждой комбинации чувствительности и мощности одной и той же колонке будет одинаковая

Этой таблицей я хочу подчеркнуть значимость параметра чувствительности, проще говоря 3-х ваттный усилитель в паре с акустикой чувствительностью 105 дБ будет играть абсолютно так же громко как и 384-ваттный усилитель с акустикой чувствительностью 84 дБ.

Есть ещё несколько немаловажных нюансов выбора мощности. Первый из них гласит, что усилитель должен иметь запас по мощности, такой чтобы установка комфортного уровня громкости не требовала от вас выкручивать ручку громкости на полную, так как на пределах свой рабочей мощности у усилителя могут появиться довольно большие искажения. Оптимальный вариант, когда комфортный уровень громкости достигается поворотом ручки громкости на «10-11 часов», а максимальный, на который Вы согласны, на «12-13 часов».

«Нюанс» номер два. Я думаю, Вы знаете, что практически все акустические системы можно разделить на две большие группы в зависимости от их сопротивления (импеданса) на 4-х омные и 8-ми омные. Чем меньше импеданс акустической системы, тем более сложной нагрузкой для усилителя она является, так как при прочих равных, 4-х омная акустика требует в 2 раза большую отдачу по току от усилителя, чем 8-ми омная акустика.

Если вы обратите внимание на технические параметры High-End усилителей, указанные в паспорте, то сможете увидеть, что там приводятся данные о мощности усилителя для 8-ми и 4-х омных акустических систем. Если Вы обладаете 8-ми омными акустическими системами, то для Вас соотношение этих параметров будет не особо важно, и в этом случае следует сконцентрировать всё внимание на звучиании усилителей.

Если же Вы обладатель 4-х омной модели, то лучше основное внимание обратить на усилители, удваивающие мощность при падении импеданса акустики с 8-ми до 4-х ом (например на 8 Ом усилитель выдаёт 100 Вт, а на 4 Ома 200 Вт), но главным критерием выбора всё равно должно оставаться звучание усилителя. Почему, в случае 4-х омной акустики, я предлагаю Вам начать прослушивание с усилителей, способных удваивать выходную мощность, потому что с вероятностью 60-70% Вы остановите свой выбор именно на них (в том случае если любите басовитую и ритмичную музыку). Дело в том, что пики потребления тока от усилителя возникают при воспроизведении низких частот (басов), а если усилитель не способен удовлетворить потребность акустики в токе, то басы будут казаться немного расплывчатыми, нечёткими, а способность удваивать выходную мощность говорит о способности без проблем наращивать выходной ток.

И все же, вышесказанное ещё не повод упускать из виду усилители, не удваивающие мощность, так как среди них не меньше, а иногда и больше достойных аппаратов, я лишь привёл технические факты, но решать должны не мои факты, а Ваши уши и возможно именно Вы можете оказаться тем самым исключением из правил.

И, пожалуй, последний из основных нюансов, но не последний по значимости. Все акустические системы можно разделить на простые и сложные для усилителя. Это зависит от многих факторов (размер акустики, конструкция, масса подвижных систем динамиков и т.д.), осложняющих усилителю процесс управления динамиком акустической системы. Усилитель должен не только мгновенно приводить диффузор динамика в движение, но и мгновенно останавливать его когда сигнал прекращается. Параметр, отвечающий за способность усилителя управлять диффузорами динамиков акустических систем называется коэффицент демпфирования. Как правило, этот коэффицент лучше у более мощных усилителей, с хорошей отдачей по току. Хочу отметить, что если Ваши акустические системы являются лёгкой нагрузкой, то даже самый маломощный усилитель сможет без каких-либо проблем управлять ими и при этом звук будет просто фантастическим. В High-End аппаратуре каждый случай, каждая стереосистема, каждое сочетание компонентов индивидуально, поэтому не спешите делать поспешных выводов.

И напоследок обратимся к крайностям. Купив слишком маломощный усилитель для низкочувствительных акустических систем, Вы не сможете установить достаточную громкость, даже если выкрутите ручку громкости до самого упора. И, наоборот, купив очень мощный усилитель для очень чувствительных колонок, Вы просто не сможете управлять громкостью, так как уже при повороте ручки всего на один градус, Вы будете оглушены чрезмерно завышенной громкостью. Я думаю, что после прочтения всего вышесказанного, Вы уже догадались, что выбор усилителя это почти искусство. Цените своё время и деньги, доверьте решение своих аудио и видео задач профессионалам из HIFI PROFI и Вам останется только наслаждаться любимой музыкой и фильмами в самом лучшем качестве.

Источник