Серед багатьох плутанин, що існують у світі професійного звуку, є силова витривалість (англ, управління потужністю) гучномовця, який також називають допустимою потужністю. З одного боку, виробники використовують різні терміни, такі як пікова, середньоквадратична, середня, безперервна або програмна потужність. З іншого боку, існують різні способи вимірювання потужності гучномовця або динаміка, які дають різні результати. У цій аудіотемі ми спробуємо пролити світло на це питання.
1. Потужність
Потужність - це енергія на одиницю часу. Вимірюється у ватах. Потужність, що подається підсилювачем на гучномовець, вимірюється діленням квадрата напруги (V) на імпеданс (Z):
Залежно від того, який тип напруги ми використовуємо, ми досягнемо типу потужності. Якщо напруга пікова, потужність також буде піковою. Якщо напруга є середньоквадратичною, ми отримаємо середню потужність (середньоквадратичну). RMS (від англ, середньоквадратичне) 1 або середнє квадратичне, це просто математичний інструмент, який витягує ефективне значення сигналу (зазвичай чергується).
1. Середній квадрат, буквально означає середній квадрат, оскільки значення в квадраті (з якими негативний знак зникає), робиться середнє значення і, нарешті, витягується квадратний корінь з нього. Це середньоквадратичне значення схоже на вимірювання напруги сигналу, за винятком знаку. Точніше кажучи, це рівень постійного струму (постійного струму або англійською мовою, Постійного струму), який би розсіяв ту саму потужність над резистором.
2. Тести потужності
Щоб визначити стійкість до потужності (яку ми також могли б назвати допустимою потужністю) гучномовця, її потрібно пройти перевірку потужності. Це полягає у подачі гучномовця тестовим сигналом, який зазвичай складається з певного типу шумового сигналу з контрольованим динамічним діапазоном, протягом певного часу, зазвичай від 2 до 100 годин.
Тестовим сигналом є зазвичай якась форма рожевого шуму. Рожевий шум - це випадковий сигнал, який має однакову енергію у всіх смугах частот. З іншого боку, рожевий шум не є постійним, але має певну динаміку. Таким чином, рожевий шум дозволяє нам проводити дослідження, які перевіряють не тільки тепловий опір динаміка, але і механічний опір.
Динамічний діапазон сигналу виражається знаком коефіцієнт гребеня, що є відношенням між потужністю піків та потужністю середнього значення сигналу. На малюнку нижче показано рожевий шумовий сигнал з коефіцієнтом гребеня 6 дБ, тобто пікова потужність на 6 дБ вище середньої потужності сигналу. Це дорівнює співвідношенню 2: 1 між піковою напругою та середньоквадратичною величиною, що відповідає співвідношенню 4: 1 між піковою потужністю та середньою потужністю ("середньоквадратичне значення"), оскільки потужність обчислюється на основі квадрату напруги. Ця динаміка зазвичай визначається міжнародними стандартами. Раніше коефіцієнт гребінця комерційно записаної музики був високим (близько 20 дБ), але сьогодні поп і рок сильно стиснуті з коефіцієнтами гребеня, які коливаються в межах 10 дБ, але можуть навіть наближатися до них. 6 дБ сигналів, що використовуються в лабораторних тестах потужності.
Існує кілька стандартів, що визначають процедури тестування. Найбільш актуальними є:
2.а. Стандарт AES2-1984
Це стандарт для компонентів гучномовця, виготовлений Аудіотехнічним товариством. Він дуже часто використовується, і, хоча він призначений лише для компонентів, іноді застосовується і до кожної з доріжок активної системи. Визначає сигнал рожевого шуму з коефіцієнтом гребеня 6 дБ 2 з пропускною здатністю одного десятиліття. Наприклад, низькочастотний динамік може використовувати смугу частот 50-500 Гц, тоді як динамік високих частот може використовувати 1000-10000 Гц. Графік показує спектр для обох прикладів. Тривалість випробування становить дві години, після чого компонент не повинен мати помітних пошкоджень. Використовуваний імпеданс (Z) буде мінімальним імпедансом компонента.
два. Дійсно, відфільтрований, шум з коефіцієнтом гребеня 6 дБ, як правило, відновлює свою початкову динаміку, яка зазвичай близька до коефіцієнта гребіння 12 дБ, саме тому більшість сучасних стандартів схиляються до цього останнього фактора.
2.b. Стандарт AES2-2012
Стандарт AES2-1984 замінено стандартом AES2-2012. Тепер сигнал рожевого шуму має коефіцієнт гребеня 12 дБ (4: 1), а імпеданс, який використовується для розрахунку потужності, є номінальним імпедансом. Останній припускає, що розрахована зараз потужність, як правило, буде на порядок на 20% нижча для того самого компонента, ніж стандарт 1984 року (який використовує мінімальний імпеданс для розрахунку потужності), що може створити багато плутанини. Крім того, фільтрація на кінцях діапазону тепер становить 24 дБ/октаву замість 12 дБ/окт (для наочності це не додано до графіку вище).
2 с. Стандарт IEC268-5 (1978)
Це стандарт, вироблений Міжнародною електротехнічною комісією в 1978 році і підтверджений у 1980-х. Визначає рожевий шумовий сигнал із програмним спектром IEC та коефіцієнтом гребеня 6 дБ Спектр програми IEC намагається бути спектром, який апроксимує вміст справжнього музичного сигналу, а отже, має менші високі та низькі частоти (порівняно з рожевим шумом). Стандарт використовує номенклатуру "Номінальна потужність шуму" та "Потужність обробки енергії".
Тривалість тесту - сто годин, після чого гучномовець не повинен помітити помітних пошкоджень.
ПРИМІТКА: Щоб додати плутанини, існує той самий стандарт коду 1972 року, який визначає інший час тестування та сигнал, хоча він використовується рідко.
2.г. EIA RS-426-A (1980)
Це стандарт Американської асоціації електронної промисловості. Тривалість тесту - вісім годин, після чого гучномовець не повинен помітити помітних пошкоджень. Сигналом є також рожевий шум з коефіцієнтом гребеня 6 дБ із вмістом частоти, який видно на малюнку порівняння.
2.е. Стандарт EIA RS-426-B (1998)
3. Типи специфікацій потужності
3.а. Середня потужність. Цей тип потужності часто помилково називають середньоквадратичною, коли використовується середньоквадратична обчислення напруги. Потужність має лише позитивний знак (вона переходить від підсилювача до гучномовця, а не навпаки), і це вже є ефективним значенням, і тому не має сенсу застосовувати середньоквадратичну ефективність, і тому її просто вимірюють. Отже, "середньою потужністю" є та, яка використовує середньоквадратичну напругу для свого розрахунку. Усі вищезазначені стандарти є середньою потужністю.
3.b. Потужність програми. Програмна потужність - це архаїчний термін, що походить від древніх тестів силової сили. У наш час він не має конкретного значення або багато сенсу, оскільки багато стандартних тестових сигналів вже є "програмними". Для багатьох виробників це просто вдвічі більше середньої потужності, хоча інші виробники використовують співвідношення, відмінне від 2: 1. Його можна використовувати як керівництво для вибору підсилювача. Наприклад, для гучномовця з потужністю 300 Вт середньої потужності та 600 Вт (2х300 Вт) можна використовувати вихідний підсилювач потужністю 600 Вт. Це для додатків з високим контролем, для більш поширених додатків з деякими зловживаннями системою цей підсилювач може бути занадто великим.
3.в. Пікова потужність. Це відповідає розрахунку потужності на основі пікових напруг. Для сигналу гребінкового коефіцієнта 6 дБ пікова потужність в чотири рази перевищує середню потужність. Таким чином, для сигналів потужності з коефіцієнтом гребеня 6 дБ потужність буде такою:
3.г. Продовжуй. Просто вкажіть, що сигнал присутній постійно, оскільки існують стандарти, що визначають переривчастий сигнал.
4. Причини відмови динаміка
Причини несправності компонентів зазвичай поділяють на термічні та механічні.
Причини збою тепловий компонента може бути:
- перевищення середньої вхідної потужності
- сигнали поза смугою пропускання (радіочастота, дозвукові частоти) із надмірним рівнем. Енергія, яка не стає звуком, перетворюється на тепло
- відсікання (кліп) підсилювача, найчастіша причина теплового збою
- постійний струм, що подається підсилювачем, що рідко зустрічається в сучасних професійних підсилювачах, оскільки вони включають захист від цього
- надмірне посилення в налаштуваннях еквалайзера на кінцях смуги пропускання (наприклад, радикальним використанням коефіцієнта посилення в типових регуляторах низьких і високих частот або класичної кривої "U" в графічних еквалайзерах), головним чином від високих частот, оскільки в цій частотній зоні компоненти мають дуже низький коефіцієнт корисної дії та генерують багато тепла, що може закінчити спалюванням котушки, якщо система переведена на високу потужність
Щоб запобігти термічному збою, уникайте обрізки (зносу кліп) підсилювач потужності. І переконайтеся, що ви надсилаєте на динамік лише ті частоти, які він може відтворювати, використовуючи високочастотні та/або низькочастотні фільтри для обмеження смуги частот, що подає динамік.
Причини збою механічні Вони зумовлені надмірним рухом динаміка. Динамік має більше екскурсій (рух вперед-назад), чим нижче частота. Це означає, що сигнал з достатньо низькою частотою та достатнім рівнем може витягнути рухому котушку з повітряного зазору, що призведе до пошкодження котушки, яка, ймовірно, буде тертись, а можливо, також призведе до короткого замикання або короткого замикання. У найбільш екстремальних випадках тримач котушки вдариться про нижній полюс і деформується. Щоб запобігти механічним несправностям, не використовуйте сигнали нижче робочого діапазону компонента або шаф і використовуйте підсилювач достатньої потужності.
5. Як вибрати потужність підсилювача
Загалом, для посилення звуку слід вибрати підсилювач, вихідна потужність якого перевищує номінальну потужність динаміка. Це пов’язано з тим, що підсилювач подає вказану потужність лише з синусоїдальним сигналом, і він забезпечує набагато менше потужності для реального сигналу з динамічним.
Тому підсилювачі, які постачають На 50% більше потужності ніж середня потужність (середньоквадратична потужність) динаміка. Наприклад, для шафи потужністю 450 Вт ми могли б використовувати підсилювач, який подавав би 700 Вт. Якщо ми використовуємо невеликий підсилювач, ми не отримаємо достатнього рівня і недостатнього (рівня) відчуття, тому ми схильні перевантажувати підсилювач і тим самим ставити під загрозу цілісність динаміка. Це лише загальне правило, яке, можливо, доведеться модифікувати залежно від конкретних застосувань (наприклад, нерідко можна знайти співвідношення 2: 1 для дискантових каналів, враховуючи їх більшу динаміку і оскільки це велике розмір не є дорогим) і інші фактори (наприклад, консервативність чи ні допустимої потужності, вказаної виробником). Загалом, для записаної музики потрібно бути набагато консервативнішим, ніж для живої музики, оскільки той самий підсилювач буде виробляти набагато вищі середні рівні потужності з першим.
Можна використовувати підсилювач більший, ніж рекомендований, але ми повинні бути обережними, щоб не взяти підсилювач кліп (або робіть це лише зрідка, чим менше, тим більше незбалансована потужність підсилювача) і слухайте, що ми не перевантажуємо колонки, оскільки часто вони дають нам чітко чутні попередження про те, що вони отримують занадто багато енергії.
ПРИМІТКА: Ця рекомендація стосується додатків, що підсилюють звук. В інших додатках відносини різні і навіть протилежні; наприклад, у комбінації гітари потужність динаміка повинна бути набагато вищою, ніж потужність підсилювача через часте використання великих доз спотворень в підсилювачі.
Додано. Регулятор гучності на підсилювачі не є регулятором потужності
Помилковим уявленням, яке часто зустрічається на форумі DoPA, є переконання, що регулятори гучності підсилювача дозволяють регулювати вихідну потужність підсилювача, що дозволило б використовувати підсилювач, який теоретично занадто великий для малопотужного динаміка., Встановивши регулятори гучності, наприклад, до половини (о дванадцятій годині).
Ніщо не може бути далі від істини. Підсилювач в основному є "множником". Сигнал надходить, а інший згасає з напругою в X разів вищою. Регулятор гучності є вхідним аттенюатором; якщо ми опустимо його до певного положення, єдине, що трапляється, це те, що нам потрібно буде відправити сигнал більш високого рівня від змішувача.