Скільки ват підключає динамік
Кожен гучномовець має різні вимоги до напруги та струму, залежно від його ефективності або звукового тиску та опору. stereoplay пояснює терміни та процедури тестування та пропонує шаблон для розрахунку продуктивності.
Klipsch Cornwall III і PMC Fact 12 мають дуже різні апетитні характеристики.
"Ця коробка має високий ступінь ефективності, вона виходить з трубки на два вати!" Такі висловлювання часто чують від продавців hi-fi, і питання ефективності та вимог до енергії насправді стає важливим знову, коли бум на лампочки та підсилювачі класу А. Але високий ступінь ефективності або багато ват поодинці не роблять вас щасливим, все складніше. Давайте спочатку з’ясуємо основні електроакустичні терміни!
потужність
Термін "ефективність" завжди включає часову складову. Якщо вам вдається досягти певного результату або з однаковими зусиллями за коротший час, або за той самий час із меншими зусиллями, ви досягаєте більшого досягнення. В електротехніці потужність P є добутком напруги U і струму I, коротше: P = U ∙ I. Часова складова знаходиться в струмі, яка визначається як заряд за час. Разом із законом Ома - опір R - напруга, поділена на струм, коротше: R = U ∕ I - потужність також можна розрахувати за формулою P = U² ∕ R.
Продуктивність в першу чергу впливає на підсилювач. Зазвичай вони призначені для забезпечення постійної напруги. Для того, щоб підтримувати функціонуючу ланцюг, згідно із законом Ома, також повинен протікати певний струм, який по суті визначається веденим навантаженням - ключове слово "імпеданс".
Співвідношення обернено пропорційне: чим менший опір, тим вища потреба в потужності. І за умови “постійної напруги” вища потреба в потужності безпосередньо пов’язана з вищою вимогою до потужності. Тому для гучномовців з низьким опором потрібні підсилювачі з більш стабільним струмом. Для того, щоб врахувати параметри напруги та струму окремо, стереовідтворення розбиває їх окремо на схемі сумісності.
До речі: в наш час насправді не було б проблем створити досить потужні підсилювачі, технологія для цього вже давно доступна. Однак з міркувань звуку чи філософії такі схеми, як підсилювачі класу А або лампові підсилювачі, які вимагають особливої уваги з точки зору продуктивності, часто зустрічаються у секторі hi-fi.
Формули наближення для перетворення між характерним звуковим тиском LK (в дБ/Вт/м) та коефіцієнтом корисної дії η (у%). Гучномовець з максимальною ефективністю 100% генерував би звукову потужність 1 Вт, що відповідає звуковому тиску 112 дБ на відстані 1 м. Згідно з цією формулою, Klipsch Cornwall III має ККД 1,6%, PMC Fact 12 навіть лише 0,04%.
Ефективність проти характерного звукового тиску
Термін "ефективність" є проблематичним, оскільки насправді він використовується неправильно у повсякденній мові. Зазвичай він використовується для опису співвідношення зусиль та вигоди - або точніше: коефіцієнт, "що постачається, поділений на дану енергію (або вихід)". Грецька мала літера η (вимовляється як eta) використовується як символ. Зазвичай результат дається у відсотках і кількісно визначає ефективність перетворювача. Наприклад, електродвигуни досягають дуже високого рівня ефективності понад 90 відсотків. Це означає, що вони можуть перетворити переважну більшість поданої їм електричної енергії у фактично використану механічну енергію.
Гучномовці повинні перетворювати електричну енергію в акустичну, чого, на жаль, можна досягти лише з величезними втратами через погану передачу потужності від мембрани до повітря - один говорить про невідповідність. Значна частина енергії втрачається у вигляді теплової енергії в шасі. Отже, рівні ефективності для гучномовців у значенні наведеного вище визначення знаходяться десь у діапазоні одноцифрових відсотків і рідко прямо вказуються у цій формі.
Більш підходящою ключовою фігурою є характерний звуковий тиск, який також називають "чутливістю". Характерний звуковий тиск вказує, який рівень звукового тиску генерує гучномовець на відстані одного метра вздовж основного напрямку випромінювання, коли він отримує електроенергію в один ватт. Тому правильний розмір - "децибел на ват і метр (короткий: дБ/Вт/м)".
Значення показує - кажучи недбало - наскільки гучна коробка. З точки зору технології вимірювання, як правило, простіше забезпечити гучномовець постійною напругою. Для одного вату ця напруга приблизно відповідає кореню номінального імпедансу, при 8 Ом ви отримуєте 2,83 вольта, при 4 Ом рівно 2 вольта. У лабораторії стереопрогравач вимірює кожен пасивний гучномовець, незалежно від його номінального опору, із сигналом збудження 2 вольт. Тоді характерний звуковий тиск є результатом середнього значення частотної характеристики між 100 і 4000 Гц.
Значення, наведені в тестах стереовідтворення, не залежать від імпедансу і дозволяють здійснювати пряме порівняння: при однаковому вхідному сигналі коробка з вищим рівнем звукового тиску стає голоснішою. Однак, з іншого боку, цей метод вимірювання означає, що два динаміки з однаковим характерним звуковим тиском не обов'язково мають однакове енергоспоживання, оскільки це також залежить від імпедансу, і це також коливається в залежності від частоти.
Зліва: завдяки Cornwall III Klipsch має одну з найпотужніших акустичних систем Hi-Fi у своєму асортименті. У лабораторії коробка доставляла 94 дБ/2 В/1 м. Для отримання 100 дБ потрібно лише 4 Вт. Справа: PMC Fact 12 досягав лише 78 дБ/2 В/1 м, що робить його одним з найслабших динаміків, які вимірювали у нашій фабриці TEST. Для 100 дБ йому потрібні колосальні 106 Вт.
Вимога напруги
Давайте розглянемо два надзвичайні приклади з реального світу. У лабораторних вимірах Klipsch Cornwall III забезпечив осьову частотну характеристику (ліва діаграма, червона крива), величина якої коливається десь між лінією 90 і 95 дБ майже у всьому діапазоні передачі. Середній рівень звукового тиску становить 94 дБ/2 В/1 м, що є дуже високим значенням для hi-fi колонок. Для досягнення еталонного рівня в 100 дБ в одній точці вимірювання з цим блоком вхідний сигнал потрібно збільшити з 2 вольт до приблизно 4 вольт.
Точне значення 4,1 вольта подано під діаграмою, а також візуалізується червоною смугою. Застосовується наступне: чим довше планка, тим менша вимога до напруги і вищий характерний звуковий тиск.
Факт PMC 12, навпаки, ледве перевищував 80 дБ при 2 вольтах, а його середній рівень звукового тиску дуже слабкий 78 дБ/2 В/1 м. Такий голод напруги показаний на схемі короткими червоними смужками, які в ідеалі повинні торкатися або перекривати червону смужку підсилювача.