Printre numeroasele confuzii care abundă în lumea sunetului profesional se numără și cea a rezistenței la putere (în engleză, manevrarea puterii) a unui difuzor, numit și puterea admisibilă. Pe de o parte, producătorii folosesc o varietate de termeni, cum ar fi vârf, RMS, putere medie, continuă sau program. Pe de altă parte, există diferite moduri de măsurare a rezistenței la putere a unui difuzor sau difuzor care produc rezultate diferite. În acest subiect audio vom încerca să aruncăm o lumină asupra acestei probleme.

1. Puterea

Puterea este energie pe unitate de timp. Se măsoară în wați. Puterea livrată de un amplificator unui difuzor este măsurată prin împărțirea pătratului tensiunii (V) la impedanța (Z):

În funcție de ce tip de tensiune folosim, vom obține un tip de putere. Dacă tensiunea este de vârf, puterea va fi, de asemenea, de vârf. Dacă tensiunea este RMS, vom obține o putere medie (RMS). RMS (din limba engleză, rădăcină medie pătrată) 1 sau medie pătratică, este doar un instrument matematic care extrage valoarea efectivă a unui semnal (de obicei alternativ).

1. Root-mean-square, literalmente înseamnă rădăcină-medie-pătrat, deoarece valorile sunt pătrate (cu care dispare semnul negativ), se face o medie și în final se extrage rădăcina pătrată a acesteia. Această valoare RMS este similară cu măsurarea tensiunii semnalului, cu excepția semnului. Pentru a fi exact, este nivelul curentului continuu (DC sau, în engleză, DC) care ar disipa aceeași putere asupra unui rezistor.

2. Teste de putere

Pentru a determina rezistența la putere (pe care am putea să o numim și puterea admisibilă) a unui difuzor, acesta trebuie supus unui test de putere. Aceasta constă în alimentarea difuzorului cu un semnal de testare, care constă în mod normal dintr-un tip de semnal de zgomot cu un interval dinamic controlat, pentru un timp specificat, de obicei între 2 și 100 de ore.

Semnalul de testare este de obicei o formă de zgomot roz. Zgomotul roz este un semnal aleatoriu care are aceeași energie în toate benzile de frecvență. Pe de altă parte, zgomotul roz nu este constant, dar are o anumită dinamică. În acest fel, zgomotul roz ne permite să efectuăm studii care testează nu numai rezistența termică a difuzorului, ci și rezistența mecanică.

Gama dinamică a unui semnal este exprimată cu factorul de creastă, care este raportul dintre puterea vârfurilor și puterea mediei semnalului. Figura de mai jos prezintă un semnal de zgomot roz cu un factor de creastă de 6 dB, adică puterea de vârf este cu 6 dB mai mare decât puterea medie a semnalului. Aceasta echivalează cu un raport de 2 la 1 între tensiunea de vârf și RMS, care corespunde unui raport de 4 la 1 între puterea de vârf și puterea medie („rms”), deoarece puterea este calculată pe baza tensiunii pătrate. Această dinamică este cea specificată de obicei de standardele internaționale. În trecut, factorul de creastă al muzicii înregistrate comercial era ridicat (de ordinul a 20 dBs), dar astăzi pop-ul și rock-ul sunt foarte comprimate cu factori de creastă care variază de la 10 dBs, dar pot chiar să se apropie de aceștia. în testele de putere de laborator.

rezistență

Există mai multe standarde care specifică procedurile de testare. Cele mai relevante sunt:


2.a. Standardul AES2-1984

Acesta este un standard pentru componentele difuzoarelor realizat de Audio Engineering Society. Este foarte frecvent utilizat și, deși este doar pentru componente, se aplică uneori și pe fiecare dintre pistele unui sistem activ. Specifică un semnal de zgomot roz cu un factor de creastă de 6 dB 2, cu o lățime de bandă de un deceniu. De exemplu, un woofer ar putea utiliza o bandă de 50-500 Hz, în timp ce o unitate de înalte ar putea utiliza o 1000-10000 Hz. Graficul arată spectrul pentru ambele exemple. Durata testului este de două ore, după care componenta nu ar trebui să prezinte daune apreciabile. Impedanța (Z) utilizată va fi impedanța minimă a componentei.

Două . Într-adevăr, odată filtrat, zgomotul cu un factor de creastă de 6 dB tinde să-și recapete dinamica inițială, care este de obicei aproape de factorul de creastă de 12 dB, motiv pentru care majoritatea standardelor actuale se înclină spre acest ultim factor.

2.b. Standardul AES2-2012

Standardul AES2-1984 a fost înlocuit de AES2-2012. Acum, semnalul de zgomot roz are un factor de crestă de 12 dB (4: 1), iar impedanța utilizată pentru calcularea puterii este impedanța nominală. Acesta din urmă presupune că puterea calculată acum va fi de obicei cu 20% mai mică pentru aceeași componentă decât standardul din 1984 (care utilizează impedanța minimă pentru calculul puterii), ceea ce poate crea o mulțime de confuzie. De asemenea, filtrarea la capetele benzii este acum de 24 dB/octavă în loc de 12 dB/oct (pentru claritate nu a fost adăugată la graficul de mai sus).

2 C. Standardul IEC268-5 (1978)

Acesta este un standard elaborat de Comisia Electrotehnică Internațională în 1978 și reafirmat în anii 1980. Specifică un semnal de zgomot roz cu spectru de programe IEC și factor de creastă de 6 dB. Spectrul programului IEC încearcă să fie un spectru care aproximează conținutul unui semnal muzical real și, prin urmare, are mai puțini înalți și mai puțini bas (în comparație cu zgomotul roz). Standardul utilizează nomenclatura „Putere nominală de zgomot” și „Capacitate de manipulare a puterii”.

Durata testului este de o sută de ore, după care difuzorul nu ar trebui să prezinte daune apreciabile.

NOTĂ: Pentru a adăuga confuzie, există același standard de cod din 1972 care specifică un timp și un semnal de testare diferite, deși este rar folosit.

2.d. EIA RS-426-A (1980)

Acesta este un standard al Asociației Industriilor Electronice Americane. Durata testului este de opt ore, după care difuzorul nu ar trebui să prezinte daune apreciabile. Semnalul este, de asemenea, zgomot roz, cu un factor de creastă de 6 dB, cu un conținut de frecvență care poate fi văzut în figura de comparație.

2.e. Standardul EIA RS-426-B (1998)

3. Tipuri de specificații de putere

3.a. Putere medie. Acest tip de energie este adesea numit în mod eronat RMS, atunci când se utilizează calculul tensiunii RMS. Puterea are doar un semn pozitiv (trece de la amplificator la difuzor, nu invers) și este deja o valoare eficientă și, prin urmare, nu ar avea sens să aplicăm RMS și, prin urmare, este pur și simplu măsurat. „Puterea medie” este, prin urmare, cea care folosește tensiunea RMS pentru calculul său. Toate standardele menționate mai sus sunt de putere medie.

3.b. Puterea programului. Puterea programului este un termen arhaic care provine din vechile teste de putere sinusoidală. În zilele noastre, nu are o semnificație concretă sau mult sens, deoarece multe dintre semnalele standard de testare sunt deja „programate”. Pentru mulți producători, este pur și simplu dublu față de puterea medie, deși alți producători folosesc rapoarte diferite de 2: 1. Poate fi folosit ca ghid pentru alegerea amplificatorului. De exemplu, un difuzor de 300W de putere medie, 600W (2x300W) de program ar putea utiliza un amplificator de ieșire de 600W. Acest lucru este pentru aplicații cu control ridicat, pentru aplicații mai frecvente cu un anumit abuz al sistemului, acest amplificator ar putea fi prea mare.

3.c. Puterea de vârf. Corespunde calculului puterii pe baza tensiunilor de vârf. Pentru un semnal de factor de creastă de 6 dB, puterea de vârf este de patru ori mai mare decât puterea medie. Astfel, pentru semnalele de putere cu un factor de creastă de 6 dB, puterile ar fi după cum urmează:

3.d. Continuă. Pur și simplu specificați că semnalul este prezent tot timpul, deoarece există standarde care specifică semnalul intermitent.

4. Cauzele eșecului difuzorului

Cauzele defecțiunii componentelor sunt de obicei împărțite în termice și mecanice.

Cauzele eșecului termic a unei componente poate fi:

  • exces de putere medie de intrare
  • semnale în afara lățimii de bandă (frecvență radio, frecvențe subsonice) cu nivel excesiv. Energia care nu devine sunet se transformă în căldură
  • tăiere (clamă) a amplificatorului, cea mai frecventă cauză de defecțiune termică
  • curent continuu furnizat de amplificator, ceea ce este rar la amplificatoarele profesionale de astăzi, deoarece încorporează protecție împotriva acestuia
  • câștig excesiv în setările EQ la capetele benzii de trecere (de exemplu, prin utilizarea radicală a câștigului în controalele tipice de bas și înalte sau curba clasică "U" în ecuațiile grafice), în principal înalte, deoarece în această zonă de frecvență componentele au o eficiență foarte scăzută și generează multă căldură, care poate ajunge să ardă bobina dacă sistemul este transformat în puteri mari

Pentru a preveni defectarea termică, evitați tăierea (uzura clamă) amplificatorul de putere. Și asigurați-vă că trimiteți difuzorului doar acele frecvențe pe care le poate reproduce, utilizând filtre de trecere înaltă și/sau de trecere joasă pentru a limita banda de frecvență care alimentează difuzorul.

Cauzele eșecului mecanic Acestea se datorează mișcării excesive a difuzorului. Difuzorul are mai multe excursii (mișcare înainte și înapoi) cu cât este mai mică frecvența. Acest lucru înseamnă că un semnal cu o frecvență suficient de scăzută și un nivel suficient, poate scoate bobina în mișcare din spațiul de aer, cu consecința deteriorării bobinei, care probabil se va freca și, eventual, poate tăia sau scurtcircuita. În cele mai extreme cazuri, suportul bobinei va atinge piesa polară inferioară și se va deforma. Pentru a preveni defecțiunile mecanice, nu utilizați semnale sub banda de operare a componentei sau dulapurilor și utilizați un amplificator de putere adecvată.

5. Cum se alege puterea amplificatorului

În general, pentru întărirea sunetului, ar trebui să alegeți un amplificator a cărui putere de ieșire este mai mare decât puterea difuzorului. Acest lucru se datorează faptului că un amplificator furnizează doar puterea specificată cu semnal sinusoidal și oferă mult mai puțină putere pentru un semnal real cu dinamică.

Prin urmare, amplificatoare care livrează Cu 50% mai multă putere decât puterea medie (RMS) a difuzorului. De exemplu, pentru un dulap de 450W, am putea folosi un amplificator care să livreze 700W. Dacă folosim un amplificator mic, nu vom obține suficient nivel și nu vom simți suficient (nivel), așa că vom avea tendința de a suprasolicita amplificatorul și astfel vom pune în pericol integritatea difuzorului. Aceasta este doar o regulă generală, care poate trebuie modificată în funcție de aplicațiile specifice (de exemplu, nu este neobișnuit să se găsească rapoarte de 2: 1 pentru canalele înalte, având în vedere dinamica lor mai mare și deoarece această supradimensionare nu este costisitoare) și alți factori (cum ar fi conservarea sau nu a puterii admise specificate de producător). În general, trebuie să fiți mult mai conservator pentru muzica înregistrată decât pentru muzica live, deoarece același amplificator va produce niveluri de putere medii mult mai mari cu primul.

Este posibil să utilizați un amplificator mai mare decât cel recomandat, dar trebuie să fim atenți să nu ducem amplificatorul la clamă (sau faceți acest lucru doar ocazional, cu atât este mai puțin dezechilibrată puterea amplificatorului) și ascultați că nu suprasolicităm difuzoarele, deoarece, adesea, acestea ne dau avertismente clar audibile că primesc prea multă putere.

NOTĂ: Această recomandare este pentru aplicații de consolidare a sunetului. În alte aplicații, relațiile sunt diferite și chiar contrare; de exemplu, într-un combo de chitară, puterea difuzorului trebuie să fie mult mai mare decât cea a amplificatorului, datorită utilizării frecvente a unor doze mari de distorsiuni în amplificator.

Anexat. Controlul volumului amplificatorului nu este un control al puterii

O concepție greșită adesea văzută în forumul DoPA este credința că controalele de volum ale amplificatorului permit reglarea puterii de ieșire a amplificatorului, ceea ce ar permite utilizarea unui amplificator care este teoretic prea mare pentru un difuzor de mică putere, prin setarea comenzilor de volum, de exemplu, până la jumătate (la ora 12).

Nimic nu poate fi mai departe de adevăr. Amplificatorul este practic un „multiplicator”. Un semnal intră și altul se stinge cu o tensiune de X ori mai mare. Controlul volumului este un atenuator de intrare; dacă îl coborâm într-o anumită poziție, singurul lucru care se întâmplă este că va trebui să trimitem un semnal de nivel superior de la mixer.