Що означають терміни «пікова», «миттєва потужність» і «програмна потужність»? Ці терміни описують мінливу в часі природу музичного сигналу і електричну потужність, необхідну для її відтворення. 150 ватна лампочка являє собою постійну 150-ватну навантаження на джерело живлення в той час, коли лампа включена. На відміну від неї 150-вата підсилювача тільки в рідкісні моменти доводиться віддавати всю свою потужність гучномовцю. На малюнку 1 представлена мінлива в часі природа музичного сигналу і електрична потужність, яка потрібна для її відтворення. На ілюстрації термін «пікова потужність» ясно визначений як максимальна потужність, необхідна для відтворення сигналу протягом короткого інтервалу часу. Середня потужність представляє спільні усереднені вимоги протягом аналізованого інтервалу часу.
Важливо відзначити дві речі: обидва типи потужності - пікова і середня залежать від складу музичної програми. Відносини пікової та середньої потужності помітно змінюються від однієї музичної програми до іншої. Термін миттєва потужність зазвичай асоціюється з максимальної короткочасної потужністю, яку може знадобитися при відтворенні музичного сигналу. Терміни музична потужність або програмна потужність не визначені жорстко і можуть розглядатися як варіації середньої потужності або RMS.
На малюнку 1 графік музичний сигнал зображений на горизонтальній шкалі часу для типової системи, розрахованої на роботу з 300-ватним підсилювачем. Зверніть увагу, що більшу частину часу вимоги по потужності залишаються досить низькими і тільки випадкові моментальні піки вимагають від системи повної вихідної потужності. Ставлення в децибелах розраховане за двома зображеним лініях називається пік-фактором сигналу. У нашому випадку відношення порядку 25 дБ, це типове значення для класичної музики. Для рок-музики пік-фактор буде в межах 8 - 10 дБ.
Всі гучномовці розраховані витримувати короткі піки потужності. Це набагато легше, ніж тримати велику потужність в постійному режимі. Правильний вибір підсилювача залежить від здатності гучномовця тримати потужність. Як спектр музичної сигналу впливає на здатність динаміка тримати потужність?
Гучномовці схильні до двох видів пошкоджень: механічного і термічного. Нехай у нас є несправний підсилювач, який з якоїсь причини відтворює високочастотний звук за межами чутного діапазону. Котушка ВЧ драйвера в таких умовах може відразу вийти з ладу через перегрів. З іншого боку, припустимо, що НЧ динамік піддається надмірним вібрацій внаслідок шуму вінілового програвача, перевантаження по низьких частотах, зворотного зв'язку по НЧ або комбінації цих факторів. Через деякий час рухомі частини динаміка прийдуть в настільки напружений стан, що може виникнути порушення центрування котушки і як наслідок обрив. В особливо жорстких випадках котушка може вилетіти з зазору і зависнути над магнітної складанням як показано на малюнку 2.
Потужність, яка викликає подібні пошкодження, може бути зовсім не високою, не більше 20 або 30 ват, якщо сигнал знаходиться в інфразвукових діапазоні. Правилом хорошого тону в інженерній практиці є застосування обрізного фільтра НЧ в професійних системах, для виключення сигналів, які перебувають за межами робочого діапазону системи.
Як присвоюються номінали потужності акустичних систем Dynacord?
Тестовий сигнал для присвоєння потужності динаміку описується стандартом Міжнародної Електротехнічної Комісії (IEC) номер 268-5. Це сигнал рожевого шуму з хрест фактором 6 дБ, фільтрована на 12 дБ на октаву нижче 40 Гц і вище 5 кГц. Щоб привласнити динаміку номінал, на контрольний зразок подається тестовий сигнал, потужність якого поступово збільшується. Присвоюється та номінальна потужність, яку зразок витримує протягом восьми годин. Подробиці процедури тестування показані на малюнку 3.
Малюнок 3 Вимірювання потужності IEC A. Тестова ланцюг B. Спектральна характеристика сигналу
Хрест фактор шумового сигналу - 6 дБ. Хрест фактор пов'язаний з піковим фактором і є точним виміром пікового значення шуму, співвіднесеного з середньою «нагревающей здатністю» сигналу в голосовий котушці. Хрест фактор 6 дБ означає, що на даний гучномовець подається сигнал, що перевищує в чотири рази середню потужність. Наприклад, динамік з номіналом 150 Вт даним методом тестування піддавався б випробуванню протягом восьми годин сигналом потужністю 600 Вт. Цей метод тестування так добре відповідає реальним умовам роботи, що Dynacord прийняв його для всіх акустичних систем замість всіх попередніх способів присвоєння номіналів.
Як вимірюється потужність підсилювача, які значення потужності підсилювача наводяться в технічному паспорті?
Для того щоб детально розібратися в проблемі правильного підбору типу підсилювача і його вихідної потужності, необхідно знати, як вимірюється і нормується його вихідна потужність. На практиці застосовується безліч різних методів тестування підсилювачів, один з яких розглянемо більш докладно.
До вихідних клем випробуваного підсилювача по черзі підключаються еквіваленти електричного навантаження (гучномовці), якими є резистори з активними електричними опорами, рівними номінальному импедансу підключаються гучномовців, тобто 8, 4 або 2 Ом. Еквівалент навантаження підсилювача повинен витримувати без термічних ушкоджень потужність, що розвивається підсилювачем.
Паралельно еквіваленту навантаження також підключається осцилограф, вольтметр і вимірювач коефіцієнта нелінійних спотворень. На вхід підсилювача з тестового генератора подається синусоїдальний електричний сигнал з частотою коливань 1 кГц. Потім сигнал збільшується за амплітудою напруги до тих пір, поки сума середньоквадратичних амплітуд напружень побічно генеруються гармонік в спектрі посиленого електричного сигналу не досягне 0,5%. Це показник загальних гармонійних спотворень (total harmonic distortion, THD) від середньоквадратичного значення амплітуди напруги тестового сигналу на виході підсилювача, що є прийнятною величиною для професійного підсилювача.
Разом з цим фіксують пікове значення амплітуди напруги синусоїдального тестового сигналу на висновках еквівалента навантаження. Такий тест роблять по черзі для кожного значення електричного опору навантаження.
У технічний паспорт підсилювача, як правило, вносять середньоквадратичне RMS значення вихідної потужності, обчислене за результатами вище наведеного методу. Наприклад, якщо в технічному паспорті на підсилювач вказано значення вихідної потужності, припустимо, 300 Вт на опорі навантаження 4 Ом і вказано метод вимірювання цієї потужності (1 кГц при 0,5% THD), то пікові значення вихідної потужності для даного електричного опору навантаження досягатимуть 600 Вт, так як пік-фактор синусоїдального тестового сигналу дорівнює 3 дБ (два рази по потужності).
Існує безліч стандартів якими позначають потужність підсилювача, але всі їх можна об'єднати в одну таблицю.
Musiс - Музична = (4xRMS або 6dB)
Program - Програмна = (4xRMS або 6dB)
Pink Noise - Рожевий шум = (4xRMS або 6dB)
Short Term - Короткочасна = (4xRMS або 6dB)
Розділити на 2, щоб отримати пікову потужність