Koľko wattov reproduktor pripojí
Každý reproduktor má odlišné požiadavky na napätie a prúd, v závislosti od jeho účinnosti alebo akustického tlaku a impedancie jadra. stereoplay vysvetľuje pojmy a testovacie postupy a ponúka šablónu na výpočet výkonu.
Klipsch Cornwall III a PMC Fact 12 majú veľmi odlišné výkonové chúťky.
„Táto skrinka má vysoký stupeň účinnosti, vychádza z trubice s dvoma wattmi!“ Takéto vyhlásenia často zaznievajú od predajcov hi-fi a problém rozmachu elektrónok a zosilňovačov triedy A je v skutočnosti taký, ktorý sa stal opäť dôležitým. Ale samotný vysoký stupeň účinnosti alebo veľa wattov vás neurobí šťastným, veci sú komplikovanejšie. Najskôr si objasnime základné elektroakustické pojmy!
moc
Pojem „výkon“ vždy obsahuje časovú zložku. Ak sa vám podarí dosiahnuť určitý výsledok buď pri rovnakom úsilí za kratší čas, alebo súčasne s menším úsilím, dosiahnete väčší úspech. V elektrotechnike je výkon P súčinom napätia U a prúdu I, skrátene: P = U ∙ I. Časová zložka je v prúde, ktorý je definovaný ako náboj za čas. Spolu s Ohmovým zákonom - odpor R je napätie delené prúdom, skrátene: R = U ∕ I - výkon sa dá vypočítať aj pomocou vzorca P = U² ∕ R.
Výkon primárne ovplyvňuje zosilňovač. Zvyčajne sú navrhnuté tak, aby poskytovali konštantné napätie. Na udržanie funkčného obvodu musí podľa Ohmovho zákona tiež tiecť určitý prúd, ktorý je v podstate určený poháňanou záťažou - kľúčové slovo „impedancia“.
Vzťah je nepriamo úmerný: čím nižšia je impedancia, tým vyššia je požiadavka na výkon. A za predpokladu „konštantného napätia“ je vyššia požiadavka na výkon priamo spojená s vyššou požiadavkou na výkon. Reproduktory s nízkou impedanciou preto vyžadujú zosilňovače so stabilnejším prúdom. Aby bolo možné zohľadniť parametre napätia a prúdu jednotlivo, stereoplay ich v schéme kompatibility osobitne rozdeľuje.
Mimochodom: V dnešnej dobe by už nebol problém postaviť dostatočne výkonné zosilňovače, technológia na to je už dávno k dispozícii. Z dôvodov zvuku alebo filozofie sa však v Hi-Fi sektore často vyskytujú koncepty obvodov, ako sú zosilňovače triedy A alebo elektrónkové zosilňovače, ktoré si z hľadiska výkonu vyžadujú osobitnú pozornosť.
Aproximačné vzorce na prepočet medzi charakteristickým akustickým tlakom LK (v dB/W/m) a účinnosťou η (v%). Reproduktor s maximálnou účinnosťou 100% by generoval akustický výkon 1 W, čo zodpovedá akustickému tlaku 112 dB vo vzdialenosti 1 m. Podľa tohto vzorca má Klipsch Cornwall III účinnosť 1,6%, PMC Fact 12 dokonca iba 0,04%.
Účinnosť vs. charakteristický akustický tlak
Pojem „efektívnosť“ je problematický, pretože sa v skutočnosti nesprávne používa v bežnom jazyku. Normálne sa používa na popísanie pomeru úsilia a úžitku - alebo presnejšie: kvocient „dodaný vydelený danou energiou (alebo výstupom)“. Ako symbol sa používa malé grécke písmeno η (vyslovuje sa: eta). Výsledok sa zvyčajne uvádza v percentách a kvantifikuje účinnosť prevodníka. Napríklad elektrické motory dosahujú veľmi vysokú úroveň účinnosti, viac ako 90 percent. To znamená, že môžu previesť drvivú väčšinu dodanej elektrickej energie na skutočne použitú mechanickú energiu.
Reproduktory majú prevádzať elektrickú energiu na akustickú, čo sa bohužiaľ dá dosiahnuť iba s obrovskými stratami v dôsledku zlého prenosu energie z membrány do vzduchu - hovorí sa o nesúlade. Veľká časť energie sa stráca v podobe vývoja tepla v podvozku. Preto sú úrovne účinnosti reproduktorov v zmysle vyššie uvedenej definície niekde v jednocifernom percentuálnom rozmedzí a sú zriedka výslovne uvedené v tejto podobe.
Vhodnejšou kľúčovou postavou je charakteristický akustický tlak, ktorý sa tiež nazýva „citlivosť“. Charakteristický akustický tlak označuje, ktorú hladinu akustického tlaku vytvára reproduktor vo vzdialenosti jedného metra pozdĺž jeho hlavného smeru žiarenia, keď je napájaný elektrickou energiou jedného wattu. Správny rozmer je preto „decibely na watt a meter (krátke: dB/W/m)“.
Hodnota ukazuje - neformálne povedané - ako hlasná je schránka. Z hľadiska technológie merania je však zvyčajne jednoduchšie dodať reproduktoru konštantné napätie. Pre jeden watt toto napätie zhruba zodpovedá koreňu nominálnej impedancie, s 8 Ω získate 2,83 voltu, so 4 Ω presne 2 volty. V laboratóriu stereofónne meranie každého pasívneho reproduktora bez ohľadu na jeho nominálnu impedanciu s budiacim signálom 2 volty. Charakteristický akustický tlak potom vyplýva zo strednej hodnoty frekvenčnej odozvy medzi 100 a 4 000 Hz.
Hodnoty uvedené v testoch stereofónneho prehrávania sú nezávislé od impedancie a umožňujú priame porovnanie: Pri rovnakom vstupnom signáli je zosilňovač s vyššou úrovňou akustického tlaku hlasnejší. Na druhej strane však táto metóda merania znamená, že dva reproduktory s rovnakým charakteristickým akustickým tlakom nemusia mať nevyhnutne rovnakú spotrebu energie, pretože to tiež závisí od impedancie a tá tiež kolíše v závislosti od frekvencie.
Vľavo: V prípade modelu Cornwall III má Klipsch jeden z najvýkonnejších hi-fi reproduktorov vo svojom rozsahu. V laboratóriu dodávala skrinka 94 dB/2 V/1 m. Na získanie 100 dB sú potrebné iba 4 W. Vpravo: PMC Fact 12 dosiahol iba 78 dB/2 V/1 m, čo z neho robí jedného z najslabších reproduktorov, ktoré boli namerané v našej TESTfactory. Na 100 dB potrebuje ohromných 106 W.
Požiadavka na napätie
Pozrime sa na dva extrémne príklady zo skutočného sveta. Pri laboratórnom meraní poskytol Klipsch Cornwall III axiálnu frekvenčnú odozvu (ľavý diagram, červená krivka), ktorej veľkosť kolíše niekde medzi 90 a 95 dB linkou v takmer celom prenosovom rozsahu. Priemerná hladina akustického tlaku je 94 dB/2 V/1 m, čo je pre hi-fi reproduktory veľmi vysoká hodnota. Aby sa pomocou tohto boxu dosiahlo referenčnej úrovne 100 dB v rovnakom meracom bode, musí sa vstupný signál zvýšiť z 2 voltov na približne 4 volty.
Presná hodnota 4,1 voltu je uvedená pod schémou a je tiež zobrazená červeným pruhom. Platí nasledujúce: čím dlhšia je čiara, tým nižšia je požiadavka na napätie a tým vyšší je charakteristický akustický tlak.
Na druhej strane PMC Fact 12 sotva prekročil 80 dB pri 2 voltoch a jeho priemerná hladina akustického tlaku je veľmi slabá 78 dB/2 V/1 m. Takýto hlad po napätí je na diagrame znázornený krátkymi červenými pruhmi, ktoré by sa v ideálnom prípade mali dotýkať alebo prekrývať červený pruh na zosilňovači.