Больше ватт лучше для динамиков?

Мощность динамика - одно из самых запутанных понятий в мире профессионального звука. Принято считать, что чем выше мощность динамика, тем лучше качество, и его стоит с нетерпением ждать и приобретать. Более того, мощность часто является решающим показателем, побуждающим клиентов к покупке.

Но если вы внимательно изучите, вы обнаружите, что мощность гораздо менее важна для общей производительности динамика, чем другие показатели производительности.

Термин \"мощность динамика \" нуждается в дальнейшем разъяснении, чтобы исключить недопонимание. Многие люди принимают во внимание мощность динамика и уровень звукового давления на выходе датчика или даже размер усилителя. Но обычно мощность динамика тут ни при чем.

Во-первых, давайте сначала обсудим этот термин, чтобы сделать его более значимым. Можно ли использовать «Максимальное рассеивание входной мощности»? Понятие «входная мощность» уместно, потому что динамик является нагрузкой усилителя мощности.

Если предположить, что полное сопротивление линии невелико и пренебрежимо мало (это предположение сохраняется, если используется правильный стандартный провод), выходная мощность усилителя становится входной мощностью динамика. Поскольку обычно считается, что чем выше мощность усилителя, тем лучше (например, внедорожник VS экономичный автомобиль), поэтому логично предположить, что чем выше мощность динамика, тем лучше характеристики продукта.

Усилители, напрямую подключенные к динамикам, называются усилителями мощности, потому что их выходное напряжение выше, чем их входное напряжение. (Рисунок 1) Мощность усилителя мощности измеряется в соответствии с его мощностью выработки электроэнергии. Обычно чем больше значение, тем лучше, потому что это означает, что усилитель имеет больший потенциал и может выполнять больше работы.

Мощность динамика измеряется в зависимости от его способности рассеивать мощность. Значение мощности относится к непрерывному количеству энергии, которое динамик может потреблять в виде тепла, не повреждая динамик. Хотя на первый взгляд кажется, что чем больше рассеиваемая мощность, тем лучше, но предпосылка заключается в том, что метод достижения большего рассеивания мощности не ухудшает характеристики динамика, это утверждение справедливо.

Современные усилители мощностидействуют как источники постоянного напряжения для динамиков. Это означает, что выходное напряжение усилителя и нагрузка, обеспечиваемая подключенными динамиками, по существу не зависят друг от друга. Если вы используете усилитель для управления сигналом и измеряете выходное напряжение усилителя без какой-либо нагрузки, подключенной к выходу. Затем подключите динамик к выходной клемме, снова измерьте выходное напряжение усилителя, и показания вольтметра существенно не изменятся.

Разница между нагрузкой и отсутствием нагрузки заключается в следующем: при приложении нагрузки ток выходит из усилителя и течет через динамик. Чем меньше импеданс нагрузки (чем больше динамиков подключено параллельно), тем больший ток потребляет нагрузка от усилителя и тем больше общая мощность, передаваемая между источником напряжения и нагрузкой.

Вот почему общая выходная мощность усилителя обычно увеличивается при подключении большего количества динамиков. Обратите внимание, что выходная мощность усилителя увеличивается, но эта увеличенная общая мощность будет распределена на все подключенные динамики.

Следовательно, если два динамика подключены параллельно, общая выходная мощность усилителя увеличивается, но мощность, выделяемая каждому динамику, не обязательно увеличивается. Фактически мощность, выделяемая на один динамик, будет немного уменьшена. Поэтому лучше всего поддерживать нагрузку усилителя мощности выше 4 Ом, чтобы свести к минимуму влияние провода и избежать необходимости в усилителе чрезмерного тока.

1. Один падает

Мощность, потребляемая динамиком от усилителя, является произведением напряжения и тока. Согласно закону сохранения энергии, вся мощность от усилителя должна иметь свое место. Часть общей мощности вызывает механическую вибрацию динамика, а оставшаяся мощность преобразуется в тепло. Механическая вибрация диффузора заставляет динамик звучать.

Тепловая энергия - это бесполезный побочный продукт, поэтому, как и любые бесполезные отходы, тепловую энергию необходимо утилизировать. К сожалению, преобразование электроэнергии в мощность звука - неэффективный процесс (обычно менее 10%), поэтому большая часть мощности усилителя преобразуется в бесполезное тепло, которое необходимо рассеивать.

Мощность динамика описывает способность динамика обрабатывать тепло, что вызвано неэффективностью процесса преобразования энергии. Итак, вернемся к расширенному определению \"максимального рассеивания входной мощности \", о котором мы говорили ранее.

Следовательно, неправильно связывать мощность динамика с его звуковыми характеристиками. Высокое значение мощности рассеивания означает только то, что мощность рассеивания тепла динамика выше. Но сама мощность не объясняет эффективности звуковой мощности, генерируемой динамиком, а эффективность звуковой мощности, создаваемой динамиком, является наиболее важным фактором в работе динамика.

Рассеиваемая мощность динамика может быть увеличена за счет снижения производительности динамика, для чего нужно только добавить некоторые компоненты сопротивления внутри динамика. Однако в результате получается большое значение мощности динамика, но очень низкий уровень звука, чего мы не хотим.

Уровень звукового давления (SPL), создаваемый динамиком, более тесно связан с приложенным напряжением, чем с приложенной мощностью. Рисунок 3 наглядно демонстрирует это.

Мощность нагрузки датчика зависит от частоты. Хотя значение SPL часто использует значение входной мощности в качестве эталона, на самом деле более точно использовать входное напряжение в качестве эталона. Фактически, громкоговорители предпочитают плоскую характеристику напряжения, потому что в этом случае равное напряжение возбуждения на каждой частоте будет давать плоскую амплитудную характеристику в осевом направлении.

Идеальный динамик может использовать минимальную мощность для создания необходимого уровня звукового давления. Высокопроизводительные динамики также должны выделять меньше тепла. Поэтому не стоит задумываться о способности колонок выдерживать мощные приводы. Потому что, по сути, эта способность не приносит никакой пользы.

Способность генерировать большую звуковую мощность при меньшей входной мощности достойна восхищения. Подумайте о расходе топлива на километр автомобиля, и вы лучше поймете проблему производительности. Работа динамика связана с концепцией эффективности, а не с концепцией потребления. Нагрузка на рупор и размещение интерфейса - это методы, используемые для повышения производительности динамика. Оба метода предназначены для выработки большего количества звуковой энергии на ватт электроэнергии.

2. Разумная перспектива

Непонимание людьми мощности динамика распространяется и на повседневное поведение, например на выбор лампочки. Обычно считается, что мощность лампочки тесно связана с светоотдачей, и чем выше мощность, тем больше яркость.

У лампочки также есть параметр, называемый яркостью, который используется для описания светового потока лампы, но немногие клиенты будут ссылаться на этот параметр. Поэтому, если требуется более яркая лампочка, люди, как правило, покупают лампу большего размера (более высокую мощность). Это естественная идея распространить это предположение на ораторов. В следующий раз, исходя из заданной потребляемой мощности, вы можете получить максимальную отдачу, купив лампу с максимальным световым потоком.

Высокая мощность динамика не означает, что звук из динамика большой. По сравнению со словами: «Ух ты, эта колонка может выдерживать 5000 Вт мощности!» На самом деле это бессмысленно. Если вы зададите себе следующий вопрос, это будет иметь больше смысла: «Почему я должен использовать динамик мощностью 5000 Вт, чтобы привлечь аудиторию. Приходите с максимальным уровнем звукового давления 100 дБ, без использования другого динамика мощностью 100 Вт, который также может обеспечить аудитория с максимальным уровнем звукового давления 100 дБ? \"

Среди показателей производительности динамиков наиболее значимым параметром является максимальный уровень звукового давления на выходе. Этот параметр рассчитывается исходя из чувствительности динамика и максимальной входной мощности. Колонки с меньшей мощностью и более высокой чувствительностью имеют больше преимуществ, чем колонки с более высокой мощностью и более низкой чувствительностью.

К сожалению, непонимание людьми понятия мощности привело к тому, что производители громкоговорителей конкурируют за производство мощных громкоговорителей. Большое значение мощности может помочь продажам, но более высокая эффективность - это реальный фактор, улучшающий характеристики динамика.

3. Проверка мощности

Есть много способов определить максимальную входную мощность динамика. У этих методов есть свои преимущества, но также есть общие атрибуты. Значимый тест мощности должен включать:

--Широкополосный шум с ограничением полосы пропускания для входа тестируемого устройства

- Метод измерения передачи мощности между усилителем и тестируемым устройством

- метрика, используемая для описания продолжительности рассеивания мощности динамика.

- Измерьте значение SPL динамика (в идеале)

В качестве входного шума обычно используется розовый шум (равная энергия на 1 / n октаву). Некоторые методы измерения используют плоский розовый шум, а другие методы используют взвешенные сигналы для имитации содержания музыкального спектра. Последний метод может обеспечить более высокую номинальную мощность, поскольку больше электроэнергии передается в более низкую полосу частот. В низкочастотном диапазоне, поскольку конструкция датчика тяжелее, он обычно потребляет больше тепловой энергии.

Чтобы определить количество подаваемой мощности, необходимо контролировать напряжение и ток, подаваемые на тестируемое устройство. Для расчета передаваемой мощности недостаточно только среднеквадратичного (среднеквадратичного) напряжения и номинального импеданса нагрузки. Когда тепловая энергия тестируемого устройства постепенно увеличивается, сопротивление нагрузки будет постепенно увеличиваться, тем самым уменьшая мощность, потребляемую нагрузкой (сжатие мощности).

Когда динамик работает около предельного значения значения рассеиваемой мощности, обычная практика увеличения выходной мощности усилителя мощности для увеличения входной мощности нагрузки не приведет к увеличению уровня звукового давления, но может снизить передачу мощности.

Лучше всего использовать децибелы (то есть для измерения отношения) для измерения мощности. Использование мощности может ввести людей в заблуждение, полагая, что это связано с производительностью оборудования.

Возьмем для примера реальную ситуацию. Уровень звука динамика с номинальной мощностью 500 Вт лишь немного выше (+3 дБ), чем у динамика с номинальной мощностью 250 Вт. Предполагается, что характеристики двух динамиков одинаковы. Это означает, что существенная разница между двумя динамиками очень мала, даже если они сильно различаются по мощности.

Большинство тестов мощности вносят некоторые изменения в розовый шум, используемый для получения меньшего коэффициента амплитуды - пиковое значение в программном источнике звука снижается схемой ограничения. Фактическая причина ограничения формы сигнала заключается в том, что усилитель может передавать большую мощность своему нагрузочному устройству.

Максимальная выходная мощность чистого розового шума составляет примерно одну десятую номинальной мощности синусоидальной волны усилителя. Розовый шум после ограничения составляет примерно половину номинальной мощности синусоидальной волны усилителя, что позволяет использовать усилители разумного размера для тестирования мощности. Искусственное ограничение не слишком сильно повлияет на тепловыделение динамика, но более низкий коэффициент амплитуды, который он обеспечивает, может обеспечить большую мощность (более высокое среднеквадратичное напряжение) на нагрузочное устройство усилителя.

Непрерывный тест мощности обеспечит динамик розовым шумом с амплитудой 6 дБ в течение определенного периода времени (например, 2 часов). Это очень сложный тест для динамиков, потому что источник звука не останавливается и его нельзя охладить.

Уменьшая рабочий цикл формы волны, номинальная мощность программы пытается имитировать музыку или голос. Если звуковой сигнал является импульсным, между импульсами может быть получено некоторое охлаждение, и к измеряемому устройству может быть приложено более кратковременное питание, прежде чем можно будет избежать повреждения устройства. Многие производители будут оценивать двойное значение непрерывной мощности как мощность программы (+3 дБ или 2 раза - разумное предположение). Фактическое рекомендуемое значение мощности усилителя больше этих двух значений.

Разумная оценка - добавить +6 дБ (в 4 раза) к непрерывной мощности. Например, исходя из этих определений, полное и содержательное описание мощности говорящего должно быть:

Максимальная входная мощность -200 Вт / 400 Вт / 800 Вт (непрерывная, программная, рекомендуемый размер усилителя)

4. Аналогичное сравнение

Теперь вы можете увидеть проблемы при сравнении мощности разных динамиков. Чтобы гарантировать правильное сравнение похожих параметров, требуется много исследований, а многие таблицы параметров не дают нам достаточно информации для сравнения таким образом.

Нет опасности подавать на динамик мощность ниже номинальной. Фактически, входная мощность меньше номинального значения мощности, а динамик имеет более длительный срок службы. Для стабильной и надежной работы я рекомендую ограничивать входную мощность до менее половины постоянной мощности (-3 дБ). В предыдущем примере это означало использование 800-ваттного усилителя для передачи типичного программного источника (пик-фактор от 10 дБ до 14 дБ), который можно было бы довести до предела ограничения на максимум.

В этом случае усилитель будет выдавать на динамики 80 Вт или меньше мощности, что является безопасным значением ниже, чем непрерывная мощность. Поскольку потенциальный выход усилителя очень велик, при использовании программных источников звука с низким коэффициентом амплитуды вы должны быть очень осторожны, чтобы не увеличить громкость, чтобы не повредить динамики.

Наконец, при увеличении громкости звуковой системы также важно знать, когда достигается критическая точка системы. На каждые 40% увеличения напряжения, подаваемого на динамик, входная мощность удваивается, а уровень звука немного увеличивается (+3 дБ).

Помните, что в аудио важны пропорциональные коэффициенты. Громкость системы увеличивается с шагом 3 дБ и, наконец, достигает крайней точки рассеивания тепла. Продолжайте увеличивать на 3 дБ, и это станет последней каплей, чтобы раздавить верблюда. Когда динамик работает на половину номинальной мощности, его уровень звука может быть очень близок к максимальному. Следовательно, нет необходимости увеличивать мощность, что может привести к необратимому повреждению динамиков.

5. Высокую мощность легко продать, но высокая эффективность - лучшая цель.

Развитие автомобильных технологий снижает потребление энергии и позволяет производить автомобили с более высокой эффективностью и меньшими эксплуатационными расходами. Аудиоиндустрия должна иметь аналогичные цели и стремиться достичь необходимого уровня звукового давления с меньшей мощностью усилителя.

По мере увеличения эффективности динамики должны постепенно уменьшать количество энергии, которое необходимо рассеивать в виде тепла. Точно так же должно исчезнуть наше увлечение более высокими номинальными мощностями.