Developed by JoomVision.com
 

Как определить мощность усилителя звука


Как посчитать мощность усилителя звука

Усилители звука используются как во многих бытовых приборах, автомобилях, так и профессиональной работе звукорежиссеров. Каждое устройство усиливающее звуковые колебания, передаваемые в нагрузку (в акустическую систему) имеет свою расчётную мощность, которая зависит от мощности радиодеталей используемых в ней.

Перед тем как узнать мощность усилителя звука нужно понимать от чего она зависит. В первую очередь, это сопротивление нагрузки, которой служит акустическая система или звуковоспроизводящие динамики. Сопротивление их бывает 2, 4, или 8 Ом. Чем меньше эта величина тем выше ток проходящий по цепи катушки динамика, а значит выше и мощность. Перед тем как подключать акустическую систему к усилителю звука, необходимо знать её параметры, для того чтобы продолжительность эксплуатации была максимальной.

Особенно важно знать максимальные параметры, так как при несоответствии мощности акустики и максимально выдаваемой мощности усилителя, выход из строя звуковоспроизводящего оборудования неизбежен.

Как измерить мощность усилителя звука

Существует два способа измерения выходной мощности усилителя звука, это выполняется с помощью следующих измерительных устройств:

  1. осциллографа;
  2. мультиметра.

Для проведения таких измерений обязательно понадобиться нагрузка, которой в стандартном применении является динамик или акустическая система. Ток без нагрузки не появится, а значить измерить мощность не получится. В качестве динамика, в случае его отсутствия под рукой, используется проволочное сопротивление (резистор) типа ПЭВ, мощностью от 10 до 100 Вт и величиной сопротивления от двух до 8 Ом. Не стоит обращать внимания, что мощность нагрузки всего 100 Вт, а заявленная мощность усилителя 200 или 300 Вт, такой резистор способен кратковременно рассеивать мощность в несколько раз превышающую номинальную.

Перед тем как подключать резистор в цепь, обязательно необходимо проверить значение его сопротивления с помощью омметра, чтобы избежать ненужной погрешности. Если в наличии нет резистора типа ПЭВ, то используется резистор с переменным значением сопротивления типа ОПЭВ. Если величина его полного сопротивления равна 8 Ом, то появляется возможность подключения его по следующей схеме и тем самым получить или 2, или же 4 Ома.

После подключения осциллографа и нагрузки как показано на рисунке, на вход усилителя подаётся обычный слабый звуковой сигнал, который необходимо усилить. Для более точных, лабораторных измерений рекомендуется использовать генератор синусоидального сигнала, частота которого от 100 до 200 Герц. Затем включить усилитель и постепенно, очень плавно увеличивать громкость, поворачивая встроенный регулятор. На осциллографе появиться усиленный сигнал, амплитуда которого будет увеличиваться до максимального значения выдаваемого усилителем. После достижения максимальной громкости и ограничения выходного сигнала по амплитуде, измеряется напряжение, которое потом подставляется в формулу:

P = (U x U) : (2 x R)

  • где P – выходная мощность усилителя в Ваттах;
  • U – выходное напряжение усилителя в Вольтах;
  • R – сопротивление нагрузки (колонки) в Омах.

На первом рисунке изображён усиленный синусоидальный сигнал, а на втором от обычного музыкального MP-3 плеера. Стрелкой указана та часть синусоиды, которую стоит учесть при расчёте мощности. Нельзя подавать на вход усилителя для измерения мощности выходного каскада сигнал высокой частоты, если вместо сопротивления будет использоваться многополосная акустическая система. Это приведёт к перегрузке среднечастотного или высокочастотного динамика, что вызовет разрыв мембраны или обрыв их катушки.

Теперь узнаем, как узнать мощность усилителя звука мультиметром? При отсутствии осциллографа используется обычный вольтметр, имеющийся в наличии в каждом, даже дешевом мультиметре. Однако, для того чтобы увидеть на нём пиковую величину напряжения выходного каскада усилителя низкой частоты, соберем простейшую схему, состоящую из диода (рассчитанного на напряжение 50 Вольт) и конденсатора (от 0,47 до 1 µF, и напряжение выше 50 В).

Согласно закона Ома, зная напряжение и сопротивление вычисляется ток, который будет равен напряжению делённому на величину сопротивления. Мощность при этом равняется произведению напряжения и силы тока.

Как проверить мощность усилителя звука

Теперь знаем как определить мощность усилителя звука, тогда заявленные производителем характеристики легко вычислить вышеописанными методами. Часто несоответствие информации о мощности усилителей встречается у китайского изготовителя, привлекающего покупателя высокими показателями, которые в реальности сильно занижены.



dinamikservis.ru

Замер мощности усилителей. P=U²/R — Сообщество «Автозвук» на DRIVE2

Всем привет и хороших выходных, у нас погода просто шепчет!
В настоящее время в сфере caraudio и не только, очень часто производители указывают в характеристиках заоблачные значения мощностей усилителей. Сегодня я хочу рассказать, как в домашних условиях можно замерить реальную мощность усилителя. Для ее расчета существуют формулы, которые мы знаем из уроков физики P=U²/R=I²*R=U*I.
В сети, особенно на Youtube можно найти ролики, в которых мощность измеряют с помощью токовых клещей, замеряя ток, идущий на катушку динамика, но сопротивление ее очень сильно зависит от частоты. Сам я работаю электриком и знаю, что погрешность измерения тока токовыми клещами очень велика. Нужно применять либо амперметр с шунтом, либо воспользоваться более простым способом, о котором я расскажу ниже.

1. Нужно найти или изготовить мощный резистор. Для тестирования моих самодельных усилителей нужен резистор 4 ома мощностью более 500ватт, такой сложно найти в магазинах, но возможно изготовить в домашних условиях. Берем нихромовую проволоку достаточного сечения

Полный размер

Нихром взял на работе


точное сопротивление проволоки невозможно измерить с помощью обычного мультиметра, поэтому применяем способ пропускания тока через нихром. Суть его заключается в следующем: собираем вот такую простую схему, и замеряем 2 величины: протекающий ток и напряжение, далее с помощью формулы R=U/I вычисляем сопротивление. У меня получились следующие цифры:

Полный размер

Схема и точный расчет активного сопротивления нихромовой проволоки.


Полный размер

С двух сторон медный провод крепим к нихрому с помощью клеммников


Но голый нихром при подаче на него большой мощности будет быстро нагреваться, проблему можно решить охлаждением спирали.

Изготавливаем опалубку из линолеума


Снизу заклеил скотчем


Я залил спираль раствором бетона, его коэффициент теплопроводности (1,75) больше коэфф. тепл-ти воды (0,6) и тем более тепл-ти воздуха(0,022). Для интереса приведу коэфф. теплопроводности некоторых материалов: графен – 5000, алмаз – 2000, медь – 401, железо – 92, вакуум – 0.

Полный размер

Заливаем


Через пару дней распаковываем. Вот такой вышел резюк.

2. Теперь нам необходим тестер, способный измерять переменное напряжение, большинство тестеров рассчитаны на измерение напряжения частотой 50Гц, при других значениях частоты, показания будут неверными. Отсюда делаем вывод, что для чистоты эксперимента измерять мощность будем ровно на 50Гц, чистый тон можно найти в сети интернет, либо скачать программу-генератор на телефон или компьютер (я скачал с плей-маркета бесплатную программу Function Generetor).

3. Далее нам нужно научиться определять, когда сигнал на выходе начнет искажаться. Самый верный способ — найти осциллограф, если же его нет – не беда, можно изготовить осциллограф из обычного компьютера или ноутбука. Достаточно для линейного или микрофонного входа компьютера собрать простой шнурок и скачать программу-осциллограф.

Полный размер

Схема для превращения компа в осциллограф, резисторы уменьшают сигнал, а диоды защищают вход звуковухи от перенапряжения.


Полный размер

Сам шнукок для планшета+звуковуха.


Полный размер

Проверка, подаем синус с телефона и фиксируем планшетом на винде.


Например, программа Soundcard Scope умеет не только рисовать амплитуду входящего сигнала, но и измерять его искажения.

Полный размер

Смотрим искажения.

4. Замеры. Решил потестить свой самодельный усилитель, о котором я уже рассказывал ранее в группе Подключаем мощный резистор на выход усилителя, фиксируем на нем напряжение и искажения с помощью мультиметра и осциллографа, на вход подаем сигнал 50Гц.

Полный размер

Куча проводов


Фиксируем максимальное действующее напряжение мультиметром, далее по формуле P=U²/R вычисляем мощность, которую усилитель сможет отдать в нагрузку.

Смотрим на сигнал


Полный размер

Резистор легко кратковременно переваривает 500вт, а если кинуть в ведро с водой то может скушать и кило, наверное.

Итак первый замер на заведенной машине: мощность 351вт, напряжение питание просело аж до 10,1в, пошел выяснять причину таких диких просадок. Залез под капот и замерил тестером, что на клемме с генератора теряется порядка 2х вольт

Один щуп на плюс аккума, второй на плюс генератора, замеряем падение напряжения.


Вот такие подгоревшие клеммы на генераторе.


Временно поменял наконечники на новые, но нужно менять весь провод целиком от генератора до аккума.

Заменил наконечники.

Попытка №2: заведенная машина, мощность 484вт на 4х омную нагрузку при просадках 12,1 вольт, совсем неплохо для самодельного усилителя. По идее, даже 500ватт — это много и для повседневного прослушивания более чем предостаточно.

www.drive2.ru

Сообщества › Автозвук › Блог › Рассчитываем мощность усилителя по предохранителям!

Очень интересная информация. Бороздил просторы интернета и вот на что обратил внимание. Оказывается мощность усилителя (ориентировочную) можно рассчитать, зная всего лишь сумму номиналов его предохранителей…
Для начинающих, да и для любителей автозвука будет очень интересно!
По поводу авторских прав — текст из интернета, второй пример будет личный, сделаю его на основе своего усилителя Fusion FP-804.
Читаем внимательно)))

Не секрет, что уже давно производители используют нечестные методы борьбы за потребителя и сфера car audio не исключение. Многие люди, покупая аудио компоненты, смотрят прежде всего на мощность. Маркетологи всех автозвуковых компаний это прекрасно понимают и стараются продать покупателю именно то, что он хочет. Таким образом и появляются усилители, у которых на борту красуются цифры с большим количеством нулей с припиской watts. Как же можно оценить реальную мощность усилителя? На самом деле очень просто! Достаточно посмотреть на его предохранитель и вспомнить курс школьной физики. Для тех, кто забыл (а может и не знал), предназначена эта статья.

Для расчёта мощности усилителя по номиналу предохранителя нам надо узнать его КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от класса работы усилителя. Ниже приведено описание основных классов усилителей, которые используются в автозвуковой индустрии:
Класс А. Усилители данного класса обладают низким КПД около 20-30%, но дают сигнал очень высокого качества. Усилители А-класса можно встретить лишь в очень дорогих аудиосистемах Hi-End уровня.

Класс АВ. Большинство автомобильных усилителей принадлежат именно к этому классу. Они способны выдавать достаточно качественный сигнал при относительно неплохой эффективности. КПД этих усилителей около 50%. Усилители AB-класса используются в головных устройствах (ГУ).

Класс D. Это самый современный класс усилителей, в котором применяется цифровая обработка сигнала. Усилители D класса очень мощные, компактные и выделяют меньше тепла, однако в данный момент применяются только для работы в НЧ-диапазоне, т.е. с сабвуферами. Большинство 1-канальных усилителей (моноблоков) относится к этому классу. КПД таких усилителей примерно 70-80%.

Зная класс усилителя и номинал его предохранителя можно расчитать примерную мощность, которую он способен выдать. Предохранитель ограничивает потребляемую мощность, т.е. усилитель не может долговременно потреблять ток, сила которого больше, чем номинал предохранителя. Из общего курса физики известно, что потребляемая мощность равняется произведению напряжения на силу тока:

P=U*I (потребляемая мощность)

В нашем случае значение U равняется напряжению бортовой сети автомобиля ~14В при заведённом двигателе, а значение I равняется номиналу предохранителя или их сумме, если предохранителей несколько.
По данной формуле мы можем рассчитать потребляемую усилителем мощность. Умножив это значение на КПД, мы получим мощность, которую усилитель способен отдать. Если обозначить КПД буквой E (effectiveness), то формула примет вид:

P=U*I*E (выдаваемая мощность)

Это значение равно суммарной мощности всех каналов усилителя, и если этих каналов больше, чем 1, то это число необходимо разделить на количество каналов N:

P=(U*I*E)/N (мощность на канал)

Это и есть общая формула для оценки мощности любого усилителя.

Пример 1:
Люди часто спрашивают о мощности усилителей, встроенных в головные устройства. Многие считают, что их магнитолы действительно выдают те самые 4х50W, которые написаны на панели или коробке. Давайте посчитаем, так ли это на самом деле.
В большинстве ГУ стоят предохранители на 10А и используются усилители класса AB с КПД ~50%. Подставляем данные в формулу:
P=(14В*10А*0,5)/4=17,5Вт на канал! Примерно такую мощность способен выдать усилитель ГУ. Самые мощные образцы с предохранителями на 15А выдают порядка 25Вт на канал. Результаты расчёта совпадают с реально замеренными значениями мощности.

При расчёте стоит учитывать, что полученное значение характеризует максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку (если усилитель способен работать на 2Ома, 1Ом или даже ниже). Это особенно важно при сравнении моноблоков, т.к. их мощность уменьшается при повышении сопротивления акустической системы.

Пример 2:
Как и писал, этот пример попробую представить на основе моего Fusion FP-804.

Характеристики (заводские)
• Выходная мощность, 2 Ом: 120 Вт х 4
• Выходная мощность, 4 Ом: 80 Вт х 4
• Выходная мощность, мостовой режим, 4 Ом: 240 Вт х 2
• Число каналов (тип усилителя): 4

4-канальный усилитель AB-класса Fusion FP-804 имеет 2 предохранителя по 30А. КПД возьмём равным 50 %:
P=(14В*60А*0,5) / 4=105 Вт на канал.
Данная цифра характеризует, как и написано выше, максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку. Так как усилитель может работать при нагрузке в 2 и 4 Ома, то данную мощность будем считать при нагрузке в 2 Ома.

При увеличении нагрузки в 2 раза мощность уменьшится примерно в 1,5 раза. Т.е. для 4 Ом это где-то 70 Вт на канал. Очень похоже на правду, учитывая заявленные 80 Вт на канал при 4 Омах.

Приведённые расчёты имеют довольно большую погрешность, т.к. невозможно учитывать искажения, выдаваемые усилителем. Точные цифры может дать только замер усилителя при использовании специального оборудования. Основной целью этой статьи является развеяние мифа о киловаттных усилителях размером с видеокассету и предохранителем, скажем на 25А. Также данный способ подойдёт для сравнения нескольких аппаратов одного класса, т.к. в большинстве случаев будет мощнее тот, у которого номинал предохранителя больше. Всё таки законы физики никто обманывать пока не научился и усилитель не может отдать больше энергии, чем потребляет. Не забывайте об этом, когда в следующий раз пойдёте в магазин за новой покупкой

Кто прочитал до конца-тот молодец))))

www.drive2.ru

Расчет мощности усилителя для чайников / Stereo.ru

Всем салют!

Являюсь новичком в Hi-Fi, сейчас занимаюсь выбором своей первой серьезной аккустической системы 5.0. Довольно много прочитал на этом форуме и часто сталкивался с выражением "этот усилитель/ресивер не раскачает эти колонки", "он слишком слабый для вашей комнаты" и т.д. Решил попробовать посчитать требуемую мощность усилителя, погнали)

Максимально допустимый уровень звукового давления для человека -100 дБ (сильно громче вагона метро), адекватный человек на такой громкости слушать музыку в квартире не будет, скорее всего максимум для квартиры - 80-85 дБ (да и то соседи будут жаловаться). 85 дБ - это громкость в кинотеатре. 97 Дб - это плюс/минус громкость вагона метро.

Берем колонки с чувствительностью 91 дБ, т.е. это уровень звукового давления на расстоянии 1 метра от колонок при подаваемой мощности 1 Вт. Слушать музыку будем подальше от колонок - в 3 м от них, через эти 3 метра уровень звукового давления упадет на 9 дБ. Т.е. для прослушивания "вагона метро" нам нужно, чтобы колонки выдавали 106 дБ.

Считаем ватты: "при увеличении громкости на 3 дБ, нужно удвоить подаваемую мощность". Т.е. для уровня 91 дБ - нужен 1 Вт, для 94 дБ - 2 Вт, 97 дБ - 4 Вт, 100 дБ - 8 Вт, 103 дБ - 16 Вт, 106 дБ - 32 Вт. Т.е. для прослушивания "вагона метро", сидя в трех метрах от колонки, нам нужно подать на колонку 32 Вт мощности.

Как я понял, почти все дешевые ресиверы - являются усилителями класса D; если верить гуглу, то КПД у таких усилителей - 90-95%, но в это мне верится с трудом, округлим КПД в меньшую сторону - до 80%. Т.е. для того чтобы подать на колонку 32 Вт, ресивер должен сожрать 40 Вт электрической мощности. Умножаем на 5 каналов (хотя на тыловые и центральный канал столько не нужно), получаем 200 Вт потребляемой мощности.

А теперь смотрим один из самых дешевых ресиверов на рынке - Yamaha RX-V483, его мощность 260 Вт. Получается, что при расчетных условиях он работает на 75%. Я понимаю, что это довольно много - нелинейные искажения и все дела, но извините - это предельный максимум по уровню звука, так никто никогда музыку не слушает. А если брать реальный уровень громкости (85-90 дБ), то рассчет для него покажет необходимую электрическую мощность для 5 каналов в 25-30 Вт, а это уже вывезет любой усилитель.

Вот и получается у меня вывод, что для квартиры достаточно ЛЮБОГО ресивера/усилителя. Да и по качеству довольно трудно отличить один усилитель класса D от другого усилителя класса D (это ж почти "цифровое" усиление). Если мы хотим реального улучшения по качеству, то имеет смысл брать усилитель класса А, к примеру. Но КПД у него уже будет значительно ниже (процентов 10), и следовательно мощность тут гораздо более важна, но и соответственно цена вырастает настолько, что среднестатистический обыватель на такие усилители даже не посмотрит).

Где я ошибся в вычислениях? Что я упустил в расчетах требуемой мощности усилителя?

stereo.ru

Как можно быстро вычислить мощность усилителя?

Как можно проверить честная ли мощность указана на коробке усилителя или это просто наглая ложь?! Раскрываем секреты производителей!

Подробности
Опубликовано 31.05.2017 10:00
Просмотров: 4824

Приветствую!

Раз Вы сейчас читаете данную статью и находитесь на сайте посвященном бюджетному авто звуку наверняка Вы являетесь счастливым обладателем какого либо усилителя. Смею предположить, что перед покупкой или уже во время эксплуатации усилителя Вы не один раз задавались себе вопросом а настоящая ли мощность указана в технических характеристиках? или на красивой коробке с не менее красивыми цифрами?

Сейчас все станет понятно уверяю Вас, это совсем не сложно и под силу абсолютно любому человеку, а уж любителю авто звука тем более.

В первую очередь к надписям на коробках и самом усилителе нужно относиться с определенной осторожностью, в большинстве случаев там указана завышенная мощность. Главной целью, которой является - привлекать внимание покупателя. Поверить таким цифрам сможет только слишком оптимистичный :))) человек или человек который не обладает необходимым уровнем знаний он же новичок :)

Так вот, как же проверить честные ли цифры указаны или нет?! Оказывается все очень просто и даже существуют специальные формулы для расчетов. Но обо все по порядку до формул мы доберемся чуть позже, а пока рассмотрим несколько важных уточнений:

         1) Мощность раньше в олдскульных усилителях например выпускаемых в Японии или Германии указывалась при напряжении питания 12 Вольт или 12,6 Вольт и при низком проценте искажений T.H.D не более 0,05%. В настоящее время ситуация несколько другая мощность замеряют при входном напряжении питания равным 14,4 Вольт и при 1% искажений T.H.D.

         2) Исходя из пункта 1 автомобильный усилитель который например развивает мощность 50 Ватт Х 2 при напряжении питания 14,4 Вольт (это при заведенном двигателе автомобиля) выдаст примерно на 15% меньше при напряжении питания 12,6 Вольт (когда Вы заглушите двигатель). И наоборот, усилитель мощность которого 50 Ватт Х 2 измерена при напряжении 12,6 Вольт способен выдать больше на 15% при напряжении 14,4 Вольт. Это означает разницу в мощности в целых в 15 Ватт между двумя усилителями, на коробке которых написано « 50W Х 2».

         Разжевываю :) олдскульные усилители типа Pioneer Carrozzeria, Alpine и прочее которые выпускались в 90-х сейчас соответственно не выпускаются вообще, но на вторичном рынке они по прежнему еще присутствуют. Так вот если Вам достался усилок в родной упаковке (да Вы счастливчик я Вам скажу :)) или перевернув сам усилитель Вы увидите надпись что-то типа 2 Х 35 Ватт 12,6 Вольт 0,05%. Это то что было раньше. Сейчас в 90% случаев а может и больше указывают мощность при 14,4 Вольт и искажениях 1% или 10% :))

ВЫВОД: Старый усилитель с мощностью 2 Х 35 Ватт (T.H.D=0,05%) будет так же звучать (чаще даже лучше) как современный с заявленными параметрами 2 Х 50 Ватт (T.H.D=1%) потому что замеры производились при разном напряжении питания. А это самое питание очень важно уже много раз говорили про это.

Все это важно знать при сравнении усилителей разных производителей т.к в индустрии автозвука нет единого стандарта измерений.

Например некоторые производители используют в своей оценке метод «RMS» многие новички слышали но возможно не знают как это расшифровывается, а расшифровывается оно так - Rated Maximum Sinusoidal Power. По русски - долговременная максимальная синусоидальная мощность с которой усилитель может работать 1 час и более с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения.

Другие производители заявляют «максимальную» или «пиковую» мощность это маркетинговый ход, в результате которого мы видим мощность вдвое превышающую ту, которая была измерена по методу RMS. Цифра на коробке становится в два раза красивее. Кто смотрит на красивые цифры в 10 000 Ватт за 10 000 тенге? - пардон но только ЛОХИ. Если есть там честных 300 Ватт RMS - это супер гуд! Хотя за эту цену врятли :))

ВЫВОД: Берите в расчет только мощность указанную со значениями RMS на все остальное не обращайте внимание. Ну пару раз взглянуть на енти циферки Вы можете конечно)) но не принимайте это всерьез что пиковая мощность к примеру указана 3800 Ватт, а на деле там не более 4 Х 80 Ватт RMS. Вот такие дела. Или еще пример моноблок D-classa выдает 400 Ватт в 4 Ома RMS, 800 Ватт в 2 Ома RMS, 1200 Ватт максимальная мощность в 1 Ом. Вот это нормальные честные цифры так и должно быть)).

Важно так же знать при каком сопротивлении нагрузки измерена данная мощность. Вот я продаю усилители б/ушные звонит человек спрашивает у меня «усилитель сколько Ватт?» и что я должен отвечать? Киловатник??))) Но ведь всего 1 человек из 100 спросит при какой назрузке он эти Ватты выдает. Обычно если продается моноблок и не плохой то человек который его покупает уже в курсе всего о чем говорится в данной статье и он конечно же спрашивает о реальных цифрах, импендансе (сопротивление нагрузки), а скорее всего уже прочитал всю инфу в интернете по всем параметрам и отзывам)).

Ну да ладно статья у нас не для профи, а для «чайников» прошу не обижаться :)) поэтому продолжаем.

Большинство производителей измеряют при сопротивлении нагрузки 4 Ом. Так как именно такое номинальное сопротивление имеет большая часть автомобильной акустики. Но если произвести измерения при более низком сопротивлении, например 2 Ом то мощность получится в два раза больше!

ВЫВОД: Читайте надписи мелким шрифтом и сравнивайте мощность усилителей при одних и тех же условиях измерений.

Ну а теперь когда Вы уже многое поняли, немножко по полочкам инфа в голове разложилась приступим непосредственно к предварительным расчетам. Обращаю Ваше внимание что расчеты все ориентировочные просто прикидка.

Итак, возьмем какой-нибудь усилитель пусть это будет например 4-х канальный усилитель Kicx KAP-49. Усилитель АВ класса. Среднее значение КПД=50% обычно оно может варьироваться от 30% до 60% но мы для расчета возьмем среднее значение. Все расчеты справедливы для любого типа авто усилителей, необходимо лишь менять значение КПД для усилителей Д-класса нужно подставлять КПД=0,9

         1) Первое, что Вы должны сделать - это обратить свое внимание на предохранители данного усилителя.

         2) Считаем их количество и номинал. В данном случае 3 Х 40 Ампер. Получаем 40 А + 40 А + 40 А = 120 Ампер - это суммарный ток который выдерживают предохранители.

         3) Производитель делает замеры при напряжении питания 14,4 Вольт то есть берет по максимуму. Так вот получается 14,4 В * 120 А * 0,5 КПД=864 Ватт суммарная мощность всех каналов.

         4) Теперь суммарную мощность 864 Ватта делим на количество каналов. В данном усилителе их 4. 864 Ватта/4 канала = 216 Ватт на канал при номинальной нагрузке 2 Ома. Чтобы посчитать для 4 Ом нужно полученную цифру разделить на два. 216 Ватт / 2 = 108 Ватт на канал при 4 Ом. Но наверняка многие уже заглянули или заглянут в тех. характеристики и увидят несколько другие циферки а именно 4 Х 150 Ватт при нагрузке 4 Ома. Как же так спросите Вы?!

Дело в том что производитель утверждает что этот усилитель имеет КПД=66%. Пересчитываем. 14,4 В*120 А*0,66 КПД = 1140,48 Ватт / 4 = 285,12 Ватт  / 2 = 142,56 Ватт как видите практически все совпадает.

         5) Помните, что это всего лишь приблизительные расчеты. На практике может быть все по-другому. Не забывайте, что не честные производители могут специально и преднамеренно установить предохранители большего номинала, чем требуется. Положено к примеру 20 Ампер, а не хай стоит например 40А)). Подумаешь) сгорит чучуть :)))

 

Надеюсь, данная статья поможет подобрать новичкам усилитель в магазине или на вторичном рынке и избежать не хороших консультантов готовых втюхать Вам что угодно и конечно же за большие деньги! Им это выгодно.

 

Спасибо всем за просмотр! Хорошего Вам настроения :)

 

Добавить комментарий

avtousilok.kz

Стандарты мощности и другие понятия звукотехники

Многим иногда приходилось задумываться, что же именно обозначает мощность, в том или ином виде приводимая в паспортах акустических систем и звукоусилительной аппаратуры. Материалов на эту тему в сети и печатных изданиях встречается на удивление мало, внятных ответов на вопросы тоже. Попытаюсь хоть как-то уменьшить число белых пятен в этой области. Некоторые более точные описания определений возникли у меня в диалоге, при попытке лучше объяснить собеседнику их смысл.

Многообразие применяемых стандартов измерения выходной мощности усилителей и мощности колонок может сбить с толку любого. Вот блочный усилитель солидной фирмы 35 Вт на канал, а вот дешевенький музыкальный центр с наклейкой 1000 Вт. Такое сравнение вызовет явное недоумение у потенциального покупателя. Самое время обратиться к стандартам...

Зарубежные и международные стандарты и определения

SPL (Sound Pressure Level) — это уровень звукового давления, развиваемого АС. SPL есть произведение относительной чувствительности АС (акустической системы) на подводимую электрическую мощность.

Следует иметь в виду, что слух является нелинейным инструментом, и для оценки субъективной громкости следует делать поправки на кривые равной слышимости (weighting curve), которые на практике различаются не только для разных уровней сигнала, но и для каждого индивидуума в отдельности.

A-weighting (weighting curve) — это взвешивающая кривая.

Зависимость, описывающая уровни звукового давления на различных частотах, воспринимаемые слухом, как одинаково громкие. Амплитудно-частотная характеристика взвешивающего фильтра, используемого при измерениях уровня звукового давления и учитывающего частотные свойства человеческого слуха.

RMS (Root Mean Squared) — это среднеквадратичное значение электрической мощности, ограниченной заданными нелинейными искажениями.

Или по другому — 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.

Мощность замеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц при достижении 10 % THD. Она вычисляется, как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока при эквивалентном количестве теплоты, создаваемой постоянным током.

Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение меньше амплитудного в V2 раз (x 0,707). Вообще же, это виртуальная величина, термин «среднеквадратичный», строго говоря, может быть применен к напряжению или силе тока, но не к мощности. Известный аналог — действующее значение (все знают его для сети электропитания переменным током — это те самые 220 V для России).

Попробую объяснить, почему это понятие для описания звуковых характеристик малоинформативно. Среднеквадратичная мощность — это производящая работу. То есть, имеет смысл в электротехнике. И относится не обязательно к синусоиде. В случае музыкальных сигналов громкие звуки мы слышим лучше, чем слабые. И на органы слуха воздействуют больше амплитудные значения, а не среднеквадратичные.

То есть громкость не эквивалентна мощности. Поэтому среднеквадратичные значения имеют смысл в электросчетчике, а вот амплитудные в музыке. Еще более популистский пример - АЧХ. Провалы АЧХ заметны меньше, чем пики. То есть громкие звуки более информативны, чем тихие, а усредненное значение будет мало о чем говорить.

Таким образом, стандарт RMS был одной попыток описать электрические параметры звуковой аппаратуры, как потребителя электроэнергии.

В усилителях и акустике этот параметр тоже, по сути, имеет весьма ограниченное применение — усилитель, который выдает 10% искажений не на максимальной мощности (когда возникает клиппинг — ограничение амплитуды усиливаемого сигнала с возникающими специфическими динамическими искажениями), еще поискать.

До достижения максимальной мощности искажения транзисторных усилителей, например, не превышают зачастую сотых долей процента, а уже выше резко возрастают (нештатный режим). Многие акустические системы при длительной работе с таким уровнем искажений уже способны выйти из строя.

Для совсем уж дешевой техники указывается другая величина — PMPO, совсем уж бессмысленный и никем не нормированный параметр, а значит, друзья-китайцы измеряют его так, как бог на душу положит. Если точнее, в попугаях, причем каждый в своих. Значения PMPO часто превышают номинальные вплоть до коэффициента 20.

PMPO (Peak Music Power Output) — это пиковая кратковременная музыкальная мощность, величина, которая означает максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо от искажений вообще за минимальный промежуток времени (обычно за 10 mS, но, вообще, не нормировано), мощность, которую динамик колонки может выдержать в течение 1–2 секунд на сигнале низкой частоты (около 200 Гц) без физического повреждения.

Обычно в 10–20 раз выше DIN.

Как следует из описания, параметр еще более виртуальный и бессмысленный в практическом применении. Посоветую эти значения не воспринимать всерьез и на них не ориентироваться. Если вас угораздило покупать аппаратуру с параметрами мощности, указанными только, как PMPO, то единственный совет Ч послушать самостоятельно и определить, подходит это вам или нет.

100 W (PMPO) = 2 x 3 W (DIN)

DIN — это аббревиатура от Deutsches Institut fur Normung.

Немецкая неправительственная организация, занимающаяся стандартизацией для лучшей интеграции рынка товаров и услуг в Германии и на международном рынке. Продуктами этой организации являются самые различные стандарты, касающиеся самых различных сфер применения, в том числе и относящиеся к области звуковоспроизведения, которые нас здесь и интересуют.

К DIN 45500, где описываются требования к аппаратуре высокой верности звучания (иначе Hi-Fi — High Fidelity), относятся:

  • DIN 45500-1 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements.
  • DIN 45500-10 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for headphones.
  • DIN 45500-2 Hi-Fi technics; requirements for tuner equipments.
  • DIN 45500-3 Hi-Fi technics; requirements for disk record reproducing equipments.
  • DIN 45500-4 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for magnetic recording and reproducing equipment.
  • DIN 45500-5 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for microphones.
  • DIN 45500-6 High fidelity audio equipment and systems; minimum performance requirements for amplifiers.
  • DIN 45500-7 Hi-Fi-technics; requirements for loudspeakers.
  • DIN 45500-8 Hi-Fi technics; requirements for sets and systems.

DIN POWER — значение выдаваемой на реальной нагрузке (для усилителя) или подводимой (к АС) мощности, ограниченной указанными нелинейными искажениями. Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (нелинейных искажений).

Есть и другие виды измерений, например, DIN MUSIC POWER, описывающая мощность музыкального (шумового) сигнала. Обычно указываемая величина DIN music выше, чем приводимая, как DIN. Примерно соответствует синусоидальной мощности - мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение длительного времени с сигналом «розового шума» без физического повреждения.

Отечественные стандарты

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 (ГОСТ 23262-88) — это величина искусственная, она оставляет свободу выбора изготовителю. Разработчик волен указать значение номинальной мощности, соответствующее наиболее выгодному значению нелинейных искажений.

Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Указывается как у АС, так и у усилителей. Иногда это приводило к парадоксам — при искажениях типа «ступенька», возникающих в усилителях класса АВ на малых уровнях громкости, уровень искажений мог снижаться при увеличении выходной мощности сигнала до номинальной.

Таким образом достигались рекордные номинальные характеристики в паспортах усилителей, с крайне низким уровнем искажений при высокой номинальной мощности усилителя. Тогда как наивысшая статистическая плотность музыкального сигнала лежит в диапазоне амплитуд 5-15% от максимальной мощности усилителя.

Вероятно, поэтому российские усилители заметно проигрывали на слух западным, у которых оптимум искажений мог быть на средних уровнях громкости, тогда как в СССР шла гонка за минимумом гармонических и иногда интермодуляционных искажений любой ценой на одном, номинальном (почти максимальном) уровне мощности.

Паспортная шумовая мощность — это электрическая мощность, ограниченная исключительно тепловыми и механическими повреждениями (например: сползание витков звуковой катушки от перегрева, выгорание проводников в местах перегиба или спайки, обрыв гибких проводов и т.п.) при подведении розового шума через корректирующую цепь в течение 100 часов.
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.

Максимальная кратковременная мощность — это электрическая мощность, которую громкоговорители АС выдерживают без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжаний) в течение короткого промежутка времени.

В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации.

Максимальная долговременная мощность — это электрическая мощность, которую выдерживают громкоговорители АС без повреждений в течение 1 мин.

Испытания повторяют 10 раз с интервалом 2 минуты. Испытательный сигнал тот же.

Максимальная долговременная мощность определяется нарушением тепловой прочности громкоговорителей АС (сползанием витков звуковой катушки и др.).

Розовый шум (используемый в этих испытаниях) — группа сигналов со случайным характером и равномерной спектральной плотностью распределения по частотам, убывающей с увеличением частоты со спадом 3 дБ на октаву во всем диапазоне измерений, с зависимостью среднего уровня от частоты в виде 1/f.

Розовый шум имеет постоянную (по времени) энергию на любом из участков частотной полосы.

Белый шум — это группа сигналов со случайным характером и равномерной и постоянной спектральной плотностью распределения по частотам.

Белый шум имеет одинаковую энергию на любом из участков частот.

Октава — это музыкальная полоса частот, соотношение крайних частот которой равно 2.
Электрическая мощность — это мощность, рассеиваемая на омическом эквивалентном сопротивлении, равном по величине номинальному электрическому сопротивлению АС, при напряжении, равном напряжению на зажимах АС.

То есть, на сопротивлении, эмулирующем реальную нагрузку в тех же условиях.

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.

 

baseacoustica.ru

Как узнать какая мощность выходит из усилителя?

1подать на усилитель максимальный постоянный сигнал, который ещё не вызывает работу усилителя с искажениями. Усилитель нагрузить на резистор, соответствующий сопротивлению Ваших колонок. 2померить напряжение, подаваемое на колонки и ток, подаваемый на колонки. МОЩНОСТЬ =НАПРЯЖЕНИЕхТОК. Тонкость. Амперметр сам имеет сопротивление, которое может быть соизмеримо с сопротивлением колонок, так что при подключении нагрузочного резистора надо, возможно это учесть, снизив тем самым погрешность измерения. Ну, или можно квадрат от уровня напряжения разделить на сопротивление нагрузки, если амперметр имеет сопротивление большее, чем сопротивление колонки

взади, у начала кабеля должно быть написано.

Каждый вых транзистор (м. схема) имееют таблицу вых. мощности и максимальные допуски по напряжению! Вбейте назв. транз-ра вот в этой ссылке: <a rel="nofollow" href="http://www.rlocman.ru/" target="_blank">http://www.rlocman.ru/</a> или тут: <a rel="nofollow" href="http://www.mitracon.ru/catalog/item.php?code=313942" target="_blank">http://www.mitracon.ru/catalog/item.php?code=313942</a> и сайт выдаст все о транзисторе и компонентах! Потом сравните вых. напряжение в процентном соотношении с оконечника усил-ля и макс. допустимое напряжение (*можно замерить мультиметром, хочу обратить ваше внимание, что напр. переменное!! ) Так же следует обратить внимание на Б. П усилителя, электролитические кондеры имеют свойство с годами высыхать и это влияет на выхмощн. усилителя, чем больше напр. -тем больше вых. мощность оконечного усил-ля! Удачи!

Мощность во время звучания музыки постоянно меняется. Поэтому можно измерить только мгновенную мощность. Для этого нужно знать сопротивление колонок. На них должно быть написано. Скажем, 4 ома. Подключаем колонку, включаем музыку и к колонкам подключаем обыкновенный вольтметр переменного тока. Стрелка начинает "прыгать" в такт музыки. Точно так же "прыгает" и выходная мощность. В каждое мгновенье можно через напряжение пересчитать мощность. Для этого квадрат напряжения (в вольтах) нужно разделить на сопротивление (в омах) . Получим мощность в ваттах. Если мы уменьшаем громкость - уменьшается мощность. Если же мы хотим более точно измерить мощность, то мы должны вместо музыки подключить звуковой генератор. Он будет постоянно "пищать". Обычно выбирают частоту 1 кГц. Тогда можно более точно измерить мощность. Но средняя мощность во время звучания музыки будет значительно меньше. Могу ещё добавить, что часто указывают мощность усилителя при котором он даёт искажения, скажем, 10%. Тогда мы регулятором громкости устанавливаем такую громкость, при которой искажения равны 10%. Затем мерим напряжение и пересчитываем мощность. Могу ещё добавить, что увеличением входного сигнала мы не сможем до бесконечности увеличивать мощность, даже на короткое время, т. к. у усилителя ограниченное выходное напряжение, а оно зависит от напряжения питания. Приведу пример: напряжение питания бестрансформаторного УНЧ 12 вольт (от автомобиля) . Какую максимальную мощность мы сможем получить на колонке 4 ома? Ответ: 4 ватта. Расчёт прост. Бестрансформаторный усилитель даёт на выходе примерно 1/3 напряжения питания. Это будет 12:3=4 ома. Ну а теперь умножим 4 на 4 и разделим на 4 ома, получим 4 ватта. Более большую мощность можно получить с трансформаторным выходом. Ещё добавлю. Это единственный и правильный метод измерения мощности. Именно мультиметром, а точнее одним вольтметром и мерят мощность. Здесь всё просто, как медный пятак. Ещё добавлю. Есть автомобильные усилители, у которых на выходе стоит микросхема (явно бестрансформаторная) и там написана мощность 50 вт на нагрузке 4 ома. Подозрение, что это реклама. Нужно убедиться что усилитель выдаёт нужное напряжение на заданной нагрузке.

Тут Александр Амелькин писал - Подключаем колонку, включаем музыку и к колонкам подключаем обыкновенный вольтметр переменного тока. ---Как понять к колонкАМ? И к какому именно динамику? Там их три бывает если что. Статья ни о чём.

touch.otvet.mail.ru

Замер мощности усилителя — Лада 2107, 1.6 л., 2002 года на DRIVE2

Давно меня мучал этот вопрос… сколько же мощности выдает усилитель на самом деле и до скольки растет импеданс на повседневе. Появилась лишняя денюжка и купил я токовые клещи :)

Клещи конечно не самые лучшие и замеряют они не в точности до одной десятой ампера, но мне этого и не нужно. Так, чисто для себя просто узнать сколько и чего :)

в дальнейшем нужно будет взять чтото типа mastech, с пикхолдом и которые мериют переменку и постоянку, ну и погрешность не такая большая, а пока обойдемся этими.

И так, что нам нужно для замера мощности усилителя?

1) Мультиметр работающий с переменным напряжением (V~)
2) Токовые клещи работающие с переменным током (A~)
3) Калькулятор

Берем мультиметр, подсоединяем щупы на выходные клеммы, которые идут к сабу, + к + и — к -.

Берем клещи и обхватываем ими плюсовой или минусовой провод (без разницы) идущего от усилителя к сабвуферу.

Включаем синус 40 Гц и смотрим на максимальные показания мультика и клещей.

И считаем полученные значения:

1) Вольт * Ампер = Мощность
2) Вольт / Ампер = Сопротивление

На моем железе получилось вот что:

На синусе 40 Гц (Gain 50%) — 291.7 Ватт ; 5.21 Ом
На синусе 40 Гц с раскачки (Gain 50%) — 486.57 Ватт ; 4.93 Ом
На синусе 40 Гц, гейн максимум (Gain 100%) — 525.32 Ватт ; 4.99 Ом

На треке Coca Cola (Gain 50%) — 241.4 Ватт ; 3.34 Ом
На треке Emika – Drop The Other (Gain 50%) — 555.9 Ватт ; 3.14 Ом
На треке Money Man (Gain 50%) — 392.43 Ватт ; 3.69 Ом

Ну что сказать? :) Короб настроен низко и из за этого на высоких частотах сопротивление дико растет, а вот на треке Emika, которая как раз попадает в настройку короба сопротивление падает до номинального, ну и следовательно растет моща.

Насчет мощности скажу что в 3 Ома отдать 555 ватт чистого сигнала это очень хорошо, жаль нету саба с другими катушками, интересно сколько этот усь отдаст в 0.5 — 1 Ом

www.drive2.ru

Как узнать мощность УНЧ

   Собирая, или покупая усилители мощности низкой частоты, иногда возникает необходимость узнать выходную мощность УНЧ, поскольку иногда заявленная мощность той или иной схемы не совпадает с реальным номиналом выходной мощности. Есть простая формула, по которой можно узнать примерное значение выходной мощности, но предупреждаю - очень точного результата добиться трудно, итак сама формула:

                 P = (U x U) / (2 x R)

    Где:

 P– выходная мощность усилителя в Ваттах,
 U – выходное напряжение усилителя в Вольтах,
 R – сопротивление нагрузки (колонки) в Омах.

   Итак, мы точно можем знать только сопротивление нагрузки колонки, но выходная мощность, если даже измерить мультиметром будет не точной, поскольку сигнал переменной и именно для измерения этого напряжения, с нас требуется собрать небольшую схему. В качестве нагрузки в ней использован резистор (подбирается исходя из сопротивления колонки), но можно вместо него подключить саму колонку, диод - любой с напряжением выше 100 вольт (напряжение диода должно быть как минимум в два раза выше напряжения питания усилителя) и пленочный конденсатор с напряжением 63 вольт и выше. 

   Далее собираем схему, включаем усилитель. На вход усилителя желательно подать синусоиду, это можно сделать по специальной программе генератора, который можно скачать на нашем сайте. Далее нужно повысить громкость усилителя до предела и зафиксировать показания мультиметра, после чего у нас будут все параметры для нашей формулы. К примеру если у вас напряжение на выходе 30 вольт, то формула приобретет такой вид [30 (Вольт) x 30 (Вольт)] / [2 x 4 (Ома)]= 112,5 Ватт. 

   Вот таким простым образом можно узнать выходную мощность усилителей мощности, как собственного изготовления, так и заводских, но опять же должен заметить, что мощность примерная, формула может дать неточный результат - плюс минус 20%.


Понравилась схема - лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

amplif.ru

Как узнать сколько реальной мощности в усилителе — DRIVE2

Очень простой способ быстро оценить потенциал усилителя без вольтметра, токовых клещей и осциллографа. Метод не претендует на 100% точность, но такой расчет будет максимально близок к честной номинальной мощности усилка и поможет выявить недобросовестного производителя до покупки железки.

Пример №1. Усилитель Kicx KAP-49. 4 канала, AB-класс, преды 3х40 ампер. Качественный усилитель, проверенный временем.
Заявка производителя:
4 ом — 150 Вт на канал
2 ом — 250 Вт на канал
4 ом мост — 500 Вт
Реальный замер чистого сигнала с осциллом:
4 ом — 134 Вт на канал
2 ом — 254 Вт на канал
4 ом мост — 448 Вт.
Как видим заявка честная, теперь проверяем нашу формулу.
Преды 3х40=120 ампер
120*14,4=1728 Вт — это максимум, что может потребить усилитель
1728*0,5=864 Вт — это реальная выходная мощность за вычетом КПД блока питания и усилителя (т.к. это класс AB, то КПД брался 50%)
864/4=216 Вт — номинальная мощность на канал в 2 ома
216/1,5=144 Вт — номинальная мощность на канал в 4 ома
216*2=432 Вт — номинальная мощность в мосту на 4 ома.
Цифры достаточно близки к заявке и замерам, чего достаточно для беглой оценки мощности усилителя.

Пример №2. Усилитель Supra SBD-A4270. 4 канала, AB-класс, преды 2х25 ампер. Китайский усь с преувеличенными циферками на коробке.
Заявка:
4 ом — 75 Вт на канал
2 ом — 120 Вт на канал
4 ом мост — 240 Вт
Считаем:
2*25=50 А
50*14,4=720 Вт
720*0,5=360 Вт
360/4=90 Вт на канал в 2 ома
90/1,5=60 Вт на канал в 4 ома
90*2=180 Вт мост на 4 ома
Комментарии излишни.

Пример №3. Усилитель Ural AK 1.500. 1 канал, D класс, преды 3х30 ампер.
Заявка:
4 ом — 500 Вт
2 ом — 800 Вт
1 ом — 1200 Вт
Считаем:
3*30=90 А
90*14,4=1296 Вт (уже здесь мы видим не стыковку, усилитель работает со 100% КПД!)))
1296*0,7=907 Вт — номинал в 1 ом
907/1,5=604 Вт — номинал в 2 ома
604/1,5=403 Вт — номинал в 4 ома.
Вот так более правдоподобно.

Таким же образом могу расстроить людей, которые убеждены что их магнитола валит по 50 вт на канал (ведь на лицевой панели написано именно так 50х4 и не меньше!))) — реальная мощность любого ГУ не превышает 18 вт.

Как видим способ рабочий и очень быстрый. Если хотите получить результаты еще более близкие к реальности, то в самом начале берите не идеальное напряжение 14,4 вольт, а учитывайте просадки и дополнительные потребители энергии в вашем авто.

Вся инфа была взята из subwoofer72.ru/

www.drive2.com

Почему нельзя сравнивать усилители для наушников с позиции громкости по их мощности?

Мы привыкли к тому, что обычно громче играет тот усилитель, у которого выходная мощность выше в одинаковых условиях (одинаковая нагрузка и сопоставимые искажения). Так почему это правило дает сбой с усилителями для наушников? Как же их сравнивать?

Для начала вспомним, что мощность является произведением напряжения на ток и при этом ток зависит от величины напряжения и номинала нагрузки.

W=U*I
I=U/R

Мы не можем увеличить мощность, добавляя только ток без изменения напряжения. Другими словами, регулятором громкости мы регулируем только напряжение на выходе усилителя, а ток будет расходоваться в зависимости от сопротивления нагрузки (АС или наушников). Будем увеличивать напряжение — автоматически увеличится и потребление тока.

Любой усилитель имеет предельные характеристики, которые можно выразить виде максимального уровня тока и напряжения для заданных критериев качества. Если мы выставим уровень на выходе, при котором усиленный сигнал уйдет за предельное значение по напряжению, то “верхушки” волны будут обрезаны.


Пример формы волны от iHiFi-100, ограничение несимметричное

Такой вид искажений часто называется как “клиппирование” или “перегрузка”. Но может быть и такая ситуация, когда предельное напряжение не превышено, но потребление тока на нагрузке (колонках или наушниках) выше, чем может отдать усилитель. Как итог, мы получаем аналогичные искажения звука.


Ограничение по току у Audiolab M-DAC на низкоомной нагрузке. Ограничение по верхней части волны “мягкое”, а по нижней “жесткое”.

Так как мощность это произведение тока на напряжение, то при равной выходной мощности ток и напряжение обратно пропорциональны.

U=W/I, I=W/U

При равной чувствительности к мощности колонок (или наушников), но при разном сопротивлении, для обеспечения равного звукового давления на выходе требуется одинаковая мощность, но разные соотношения тока и напряжения.

Практически все колонки с излучателями динамического типа низкоомные — 4 или 8 Ом. Для такой нагрузки от усилителя в первую очередь важно значение выходного тока, т.к. напряжение требуется относительно небольшое.

Как обычно определяют потенциал усилителя? У кого тяжелее трансформатор и больше емкость конденсаторов в блоке питания, тот и лучше. Хотя это и косвенный показатель, но зачастую достаточно точный.

Музыкальный сигнал не является чистым долговременным синусом, он энергетически на 9-15 дБ «тише» за счет неравномерной амплитуды по времени. Если мы к примеру измерили мощность в 10 Вт (4 Ом, 6.3 Vrms, 1.5 А), то реально среднее потребляемое значение будет 3.5 Вт (при энергетической плотности на 9 дБ ниже). Таким образом, если мы поднимем громкость на 9 дБ, то по значению напряжения на музыкальном сигнале будут реальные 10 Вт.
Вид волны для синуса и музыкального сигнала

На картинке показаны закрашенные площади для синуса и музыкального сигнала. Соотношение площадей такое же, как и соотношения потребляемого тока при равной амплитуде по напряжению.

Если в блоке питания не будет достаточной емкости, то в моменты кратковременной бОльшей мощности мы получим искажения в звуке от клиппирования по току. Но, при достаточной емкости в питании, усилитель получит необходимую мощность. Именно по этой причине часто обращают пристальное внимание на емкость конденсаторов. Усилитель с емкими конденсаторами по факту будет мощнее, хотя в тесте на синусах по мощности (долговременной) будет равен усилителю с меньшей емкостью конденсаторов в питании.

Другой, более важный момент, если у усилителей одинаковое ограничение по напряжению, например 5 Vrms, то на синусе при нагрузке в 4 Ом будет потребление тока в 1.25 А, а на музыкальном при плотности на 9 дБ ниже — 0.4 А. Допустим, у двух усилителей для 4 Ом заявлены мощности как 6 Вт (5 Vrms, 1.2 А ) и 4 Вт (5 Vrms, 0,8 А). Как видно, у первого усилителя мощность на синусе выше, но на музыкальном сигнале усилители будут играть с одинаковой громкостью, т.к. максимальное напряжение у них одинаково. Клиппирования из-за недостатка тока не будет, т.к. оба усилителя способны дать более 0.4 А для 4 Ом. Запас по мощности у первого усилителя просто избыточный (вот так и появляются утверждения, что характеристики врут и на них нельзя полагаться).

Разница между синусом и музыкальным сигналом настолько очевидна, что во всех стандартах так или иначе присутствуют рекомендации проводить измерения или указывать конечные данные на сигналах, приближенных к музыкальному. Но ни одна из этих рекомендаций не прижилась. Основная предполагаемая причина — у большинства усилителей запас по напряжению намного выше запаса по току для низкоомной нагрузки.

К примеру, если усилитель без нагрузки может дать 12 Vrms, но под нагрузкой с током в 0,6 А мы получим клиппирование уже при 2,4 Vrms на 4 Ом на синусе и на 6.7 Vrms на музыкальном сигнале. До ограничения по напряжению мы просто не дойдем.

У потребителя простой вопрос, что играет громче, и ранжирование по мощности в большинстве случаев дает верный ответ, т.к в пересчете на напряжение и ток, ограничивающим фактором будет только ток. Если мы и пересчитаем мощности в «ток + напряжение», то мы банально сделаем лишние расчеты, а ответ будет тем же.

Более того, сравнивая значения мощности, напряжения и тока мы не получаем ответа “насколько громче”, т.к. такой ответ содержится лишь в единицах, выраженных в децибелах. Например, по мощности три усилителя будут расставлены так: 10 Вт, 20 Вт и 30 Вт. Но по громкости, усилитель с мощностью в 20 Вт будет ли посередине? В единицах, выраженных в дБ мощности будут выглядеть как: 10 dBW, 13 dBW и 14,7 dBW. Соотношения как -3/0/1,7 дБ. Таким образом, усилитель с мощностью в 20 Вт будет гораздо ближе к усилителю в 30 Вт.

Возможно, если бы развитие компьютеров произошло раньше, а авторы глянцевых журналов и читатели умели считать логарифмы, то мы бы видели не абстрактные значения мощности усилителей, а конкретные значения звукового давления на выходе конкретных колонок и усилителей. Но увы, это было слишком сложно, хотя и давало бы более точный ответ.

Но вернемся к главному — упрощение ранжирования усилителей по громкости от мощности не приводило к противоречиям (особенно для бюджетных усилителей), т.к. ограничивающим фактором был в основном ток. А вот с усилителями для наушников проблема встала в полный рост.

Распространенные сопротивления наушников находятся в диапазоне от 16 до 300 Ом. Для низкоомных наушников ограничивающим параметром будет ток, а для высокоомных — напряжение. Дополнительно для низкоомных наушников по току будет запас как минимум в 9-15 дБ.

Если у усилителя для колонок типовых нагрузок было всего две, 4 и 8 Ом (и соответственно два значения уровня мощности), то для усилителя наушников таких типовых сопротивлений порядка 8-ми: 8, 16, 24, 32, 60, 100, 200, 300 и 600 Ом. В лучшем случае производители указывают значение мощности для двух номиналов.
Неподготовленные пользователи не всегда замечают, что у разных усилителей мощность указана к разным нагрузкам и сравнивать мощности 0,5 Вт@32 Ом и 0,3 Вт@300 Ом нельзя.

Если построить график выходного напряжения для усилителя, то он примет такой вид.
По горизонтальной оси — сопротивление нагрузки (АС или наушников). По вертикали, напряжение, слева в Vrms (привычных многим), а справа в dBV. dBV — это значение напряжения в децибелах, где за 0 дБ взят 1 Vrms. В этих единицах давно указывают напряжение для профессиональной техники, т.к. регулировка уровней производится в дБ. В нашем же случае это удобно за счет прямого сравнения по громкости сразу в дБ.

Голубая прерывистая линия — это ограничение по напряжению. В примере это 0 dBV или 1 Vrms. Для простоты примера выходное сопротивление усилителя равно 0 Ом и эта линия строго горизонтальна.

Красная линия, это значение напряжения при выходном токе в 10 мА (по формуле U = I*R).

Черная линия — это результат по ограничениям тока и напряжения. Если значения напряжения пересчитать в мощность, мы получим 1.6 мВт (при -16 dBV) для 16 Ом и 3.3 мВт (0 dBV) для 300 Ом.

Соотношения мощностей дают разницу в 3 дБ (10*Log10(W1/W2) = 10*Log10(3.3/1.6) = 3 дБ). Рассмотрим пример с наушниками с чувствительностью в 100 дБ/мВт при оценке по графику напряжения:

Если у нас будут наушники с чувствительностью в 118 дБ/В SPL (100 дБ/мВт) на 16 Ом, то для них максимальное звуковое давление будет равно как -16 dBV + 118 дБ/В SPL = 102 дБ SPL. Для наушников с чувствительностью 105 дБ/В SPL (100 дБ/мВт) на 300 Ом звуковое давление будет равно как 0 dBV + 105 дБ/В SPL = 105 дБ SPL. Разница в громкости между наушниками, подключенных к этому усилителю будет равна 105 дБ SPL — 102 дБ SPL = 3 дБ, где высокоомная модель будет играть громче.

Математически все это хорошо для синуса. Но для музыкального сигнала расчет уже будет другим.


Так как энергетическая плотность сигнала ниже как минимум на 9 дБ, то ограничение по току будет по зеленой прерывистой линии, которая выше соответственно на 9 дБ.
Соотношения напряжения уже будут другими.

Для 16 Ом:

  • Для синуса у нас останется значение в -16 dBV.
  • Для музыкального сигнала значение уже будет на 9 дБ выше, равное -7 dBV, а “музыкальная” мощность уже должна быть не 1,6 мВт, а 12 мВт!
  • Если забыть про качество (при превышении уровня тока мы получим искажения) или если энергетическая плотность сигнала будет еще ниже — то значение может достигнуть и 0 dBV.

Для 300 Ом ничего не изменится, т.к. там ограничение лишь по напряжению. Для примера выше для музыкального сигнала наушники с чувствительностью в 118 дБ/В на 16 Ом дадут звуковое давление как -7 dBV + 118 дБ/В SPL = 111 дБ SPL. И разница между низкоомной и высокоомной моделью станет 111дБ SPL — 105 дБ SPL = 6 дБ, где громче уже будет низкоомная модель.

А если просто вывернуть ручку громкости на максимум и не обращать внимание на качество (хрип от клиппирования), то разница между наушниками будет в 13 дБ в пользу низкоомной модели.


Если мы будем смотреть амплитуды, запас по току менее 9 дБ, то соответственно максимальный уровень напряжения будет оставаться на уровне 0 dBV. В примере выше реальная прибавка получилась как 6 дБ.

Что будет, если мы будем сравнивать усилители с одинаковой выходной мощностью?


Добавим второй усилитель с заявленной мощностью в 3 мВт на 32 Ом и 3.3 мВт на 300 Ом. Наш первый усилитель в примере обладает точно такой же мощностью на 32 и 300 Ом.

У второго усилителя максимальное напряжение 2.3 dBV (1.3 Vrms), выходное сопротивление 100 Ом и выходной ток в 100 мА. Из-за не нулевого сопротивления ограничение по напряжению не является прямой горизонтальной линией, а представляет собой кривую с уменьшением напряжения в область низкоомной нагрузки.

Как видно на графике, пурпурная линия пересекается с черной на 32 и 300 Ом. Запас по току настолько большой (пурпурная прерывистая линия), что не оказывает влияния на максимальные значения.

По графику выше видно, что для первого усилителя для 32 Ом есть запас на 9 дБ, т.к. это позволяет максимальное значение по напряжению. Для второго усилителя при большем запасе по току максимальное напряжение не позволяет получить “музыкальную” мощность больше, чем она получена для синуса.

Таким образом, формально усилители обладают одинаковой мощностью, но на практике первый усилитель на наушниках в 32 Ом даст громкость на 9 дБ выше с аналогичным качеством.

Какие глобальные выводы из этого можно сделать? Сравнивать усилители просто по мощности некорректно, несмотря на то, что это привычно и более-менее адекватно для усилителей АС.

Развитие отчетов в RAA всегда было направлено не на максимальное количество графиков, а на возможность сравнения продуктов. И при сравнении получение практических ответов, а не абстрактных.

Оперирование чувствительности к мощности и график мощности оказались менее удобны для быстрого сравнения, чем например сравнение чувствительности к напряжению и соответственно графики напряжения.

Тем не менее, график напряжения, построенный по синусу оказался недостаточно точным для сравнения громкости между усилителями. Как итог работы, был добавлен улучшенный вид графика напряжения к “музыкальной” мощности. Этот график добавился в отчеты и различные он-лайн сервисы и сравнения.

Сравнение графиков мощностных характеристик усилителей и определение необходимого уровня напряжения для наушников от усилителя


Ссылка
В этом сервисе можно сравнить усилители по громкости, причем в рамках определенных классов качества. Если выбрать эквивалентный класс А — то это будет сравнение в предположительно максимальном качестве усилителей. А если выбрать “No current limit” — будет просто сравнение громкости без учета качества.

По умолчанию энергетическая плотность сигнала установлена на 12 дБ ниже плотности синуса. Обычно плотность музыкального сигнала отличается от 9 до 15 дБ. При желании можно задать иную плотность. Если выбрать 3 дБ и отображение “Point On”, то получится график, построенный по синусу с исходными значениями.


Для анализа уровней к определенной нагрузки можно задать сопротивление наушников, и в дополнительной таблице будут искомые значения в dBV.

В этом сервисе есть и другие интересные и полезные алгоритмы, но они выходят за рамки данной темы.

Сравнение усилительной части по громкости


Ссылка

Это упрощенный вариант в виде таблицы, где можно задать два варианта сопротивления и посмотреть на амплитуды в дБ. Аналогично можно выбрать эквивалентный класс качества. Дополнительно приведены и значения в мощности для синуса. При сортировке можно увидеть, что значения мощности могут заметно отличаться при одинаковых значениях напряжения из-за учета энергетической плотности сигнала.

Калькулятор определения базовых характеристик усилителя


Несомненно, у многих невольно возникнет вопрос, а как быть со сравнением тех устройств, которые не измерялись в RAA? Как высчитывать напряжение и ток? Как построить график?

Для этого готовится отдельный калькулятор, в который можно будет вводить известные данные об устройстве и получить на выходе конечные значения.

Калькулятор не простой, т.к. порой данные от производителей неполные и нужно вычислить вероятный диапазон возможных значений. Например производитель может указать мощность для одной нагрузки и максимальный уровень напряжения без нагрузки. Без указания выходного сопротивления может быть несколько вариантов графика. Прорабатываются разные сочетания указанных данных.

Итог


Для сравнения усилительной части по громкости надо учитывать энергетическую плотность музыкального сигнала и отдельно ограничения по току и напряжению.

habr.com


Смотрите также

КОНТАКТЫ

Екатеринбург

ул. Онуфриева 55

тел: +7 (912) 299 47 31

        +7 (912) 280 78 38

e-mail: [email protected]

 

Время работы:

12.00-20.00

Выходные:

понедельник

воскресенье

Рекомендуем позвонить

перед приездом!!!