Меню

Среднеквадратичная мощность усилителя это



Особенности стандартов, описывающих мощность в звукотехнике

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. Часть своих определений я попросту вытащил из конференции, где многократно уже пытался дать доступные ответы на подобные вопросы, попутно шлифуя тексты своих ответов.

Международные стандарты

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

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. То есть, эта мощность численно равна квадратному корню из произведения квадратов усредненных величин напряжения и тока.

Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение меньше амплитудного в V2 раз (× 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 В 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 из не самых удачных попыток описать параметры звуковой аппаратуры, которые не отражают громкость, как величину.

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 уж 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) — 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).

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 — послушать самостоятельно и определить, подходит это вам или нет.

DIN 45500 — комплекс общепринятых стандартов IEEE, описывающих различные звукоусилительные характеристики аппаратуры более достоверным образом.

DIN POWER — значение выдаваемой на реальной нагрузке (для усилителя) или подводимой (к АС) мощности, ограниченной нелинейными искажениями.

Читайте также:  Как узнать мощность преобразователя

Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (нелинейных искажений).

Строго говоря, есть и другие виды измерений, например, DIN MUSIC POWER, описывающая мощность уже музыкального сигнала. Обычно указываемая величина DIN music выше, чем приводимая как DIN.

Информации по данному стандарту у меня немного, привожу только то, что удалось собрать.

Отечественные стандарты

Номинальная мощность (ГОСТ 23262-88) — 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 — 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.

Максимальная кратковременная мощность — 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 — 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.).

Общая терминология

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 — 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. Музыкальная полоса частот, соотношение крайних частот которой равно 2.

Электрическая мощность. 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.

Источник

Стандарты мощности (DIN, RMS, PMPO)

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.

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)

Читайте также:  Мощность электромагнитной волны от частоты

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 Maximum 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.

PMPO (Peak Music Power Output)- Музыкальная мощность (запредельная :-)) — 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 правило, серьезные западные производители указывают мощность своих изделий в DIN, а производители дешевых музыкальных центров и компьютерных колонок в PMPO.

dinamic40.jpg
100 W (PMPO) = 2 x 3 W (DIN)

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.

Хральцов Д. Опубликована: 2002 г. 0 1
Вознаградить Я собрал 0 0

Источник

В чем разница между среднеквадратичным и пиковым значением мощности аудиосистемы?

В мире бытовой электроники вы часто будете слышать о ваттах, энергопотреблении и выходной мощности. Термины используются взаимозаменяемо для обозначения двух значений, то есть среднеквадратичного значения (RMS) и номинальной пиковой (максимальной) мощности. Номинальная мощность является одним из важнейших факторов, способствующих созданию идеальной звуковой системы. Поэтому важно знать, к чему относятся эти два значения, ищите ли вы динамики, усилители или сабвуферы.

При выборе высокопроизводительной развлекательной системы большинство людей предпочитают покупать аудио и звуковое оборудование на основании мощности. Тем не менее, такой подход может привести к определенным трудностям любителей, которые не понимают разницу между среднеквадратичной и пиковой мощностью. Кроме того, некоторые могут
игнорировать рейтинги и выбирать руководствуясь знаменитостью бренда, что так или иначе повлияет на конечный результат.

Поэтому, если вы собираетесь потратить свои кровные на колонки объемного звучания, сабвуфер или даже усилитель, вам потребуется базовая информация о номинальной мощности. Описанное ниже всеобъемлющее руководство поможет вам понять эти две ценности, которые помогут вам собрать достойную звуковую систему.

Среднеквадратичная мощность

Среднеквадратичное значение или просто RMS в ваттах относится к непрерывной мощности, подаваемой на колонку или сабвуфер, или к тому, сколько непрерывной мощности может выводить усилитель. Среднеквадратичные значения обычно ниже, чем пиковые значения, но они представляют собой то, что действительно будет воспроизведено аудиосистемой. Представьте, что среднеквадратичная мощность — это средняя мощность, с которой музыкальная колонка может справляться ежедневно без ущерба для качества звука или каких-либо искажений.

Читайте также:  Как определяется мощность вытяжки

Пиковая мощность

Пиковая мощность — это максимальный уровень мощности, с которым динамик или сабвуфер могут справиться за короткую серию без продувки. То же самое относится и к усилителям, как к абсолютной величине мощности, которую они могут выдавать до выхода из строя или без искажений.

Мы можем сравнить пиковые ватты с максимальной скоростью на спидометре вашего автомобиля. Например, вы можете двигаться со скоростью 180 км / ч, но вы не сможете долго поддерживать эту скорость, не нанеся механического или термического повреждения автомобилю. Таким же образом, пиковый уровень мощности может поддерживаться только в течение доли секунды, хотя нет четкого определения того, как долго.

Если устройство работает с постоянной пиковой мощности, провода могут перегреться, что может быстро повредить музыкальные колонки.

Среднеквадратичная мощность против пиковой мощности!

Сделав небольшой обзор различной продукции, вы заметите, что некоторые производители оценивают возможности своих продуктов по мощности, используя либо пиковую мощность в ваттах, либо ее среднеквадратичное значение, в то время как большинство используют оба значения. Например, один товар может быть оценен в 150 Вт, в то время как другая марка может иметь значение в 75 Вт.

На первый взгляд, можно подумать, что первый вариант лучше, потому что он рассчитан на более высокий уровень мощности, чем второй. Однако при ближайшем рассмотрении вы можете заметить, что первый продукт рассчитан на пиковую мощность, а второй рекламирует среднеквадратичную мощность. Как правило, пиковая мощность энергопотребления устройства в два раза превышает среднюю среднеквадратичную мощность, что в основном означает, что вышеуказанные продукты фактически имеют одинаковую мощность: пиковая 150 Вт / среднеквадратичная 75 Вт.

Однако большинство производителей аудио оборудования предпочитают уделять больше внимания максимальной пиковой мощности, чтобы для пользователя продукты выглядели так, как будто они могут «выдать» намного больше, чем они реально способны. Хотя это может звучать убедительно, но работа звукового оборудования на пиковой мощности не только бесит ваших соседей, но и выводит из строя вашу аудиосистему, требуя замены некоторых частей или покупки нового устройства в целом. Таким образом, если вы
хотите, чтобы ваша музыкальная колонка прослужил долгие годы, то стоит обратить внимание на среднеквадратичную мощность, потребляемую мощность, и ту, с которой вы хотите наслаждаться музыкой.

Тем не менее, когда дело доходит до этих технических деталей, не смущайтесь номинальной мощностью колонок и характеристиками усилителя. Усилители генерируют мощность в аудиосистеме, что не относится к динамикам и сабвуферам. Поэтому значения мощности колонок относятся к количеству мощности, которое ваши колонки могут обрабатывать от усилителя. С другой стороны, характеристики усилителя относятся к тому, сколько мощности он может выдавать для максимальной производительности звука.

Подытожим

RMS и пиковая мощность играют важную роль в вашей аудио системе,
и они жизненно важны при сравнении ваших колонок с усилителями или сабвуферами. При согласовании колонок или сабвуферов с усилителями следует сравнить либо их значения RMS, либо их пиковые значения.

Поэтому не следует путаться при сравнении пиковых и среднеквадратичных значений. Это обеспечит максимальную отдачу от каждого компонента. Если выходные значения мощности устройств не соответствуют друг другу, компоненты могут перегреться и создать уже другие проблемы. Тем не менее, важно подчеркнуть, что вы всегда должны использовать среднеквадратичные значения, а не пиковую мощность, при сравнении и выборе оборудования.

В некоторых интернет магазинах тип мощности колонок и ее значение не указаны. В таком случае лучше посмотреть значения максимальной (пиковой) и среднеквадратичной мощностей на официальном сайте производителя.

Источник