MENU

Усилитель мощности: быть или не быть в автомобиле?

Апр 14 • Усилители • 2608 Просмотров

Многие автолюбители сталкивались с ситуацией, когда новенькая магнитола и качественные динамики, установленные в автомобиле, не обеспечивают желаемый уровень громкости музыки.

 

komponentnaia-akustika-focal-performance-ps-165-f-shema-podkliucheniia

 

 

Почему так происходит?

Давайте разберемся.

 

Все видят, но мало кто обращает внимание: там, где всерьёз, а не для красоты, в тройских унциях, указывается максимальная выходная мощность (например, на последней странице инструкции), рядом стоит и величина коэффициента нелинейных искажений, соответствующая приведенному значению.

 

1_nonbridge.eps

Сигнал на выходе обычного, домашнего усилителя с 12-вольтовым питанием, как он выглядит на экране осциллографа. По горизонтальной оси — время, по вертикальной — напряжение. Ни при каких обстоятельствах синусоида, изображающая чистый тон одной-единственной частоты, не может упасть ниже нуля или перевалить через границу, установленную напряжением питания. 

 

 

У нас это сокращается в к.н.и., а в англоязычной инструкции будет выглядеть как THD и какое-то число со знаком процентов. Суть нелинейных или гармонических (THD и означает Total Harmonic Distortion — общие гармонические искажения) искажений: когда усилитель работает идеально, сигнал на выходе будет отличаться от сигнала на входе только амплитудой, причём прямо пропорционально.

 

2_0dist009.eps

А это — реальный усилитель, аналогичный тем, что применяются в головных устройствах. С точки зрения величины сигнала на выходе такие усилители, собранные по мостовой схеме, равносильны усилителю с двухполярным питанием, в нашем случае ±15 В. Верхняя часть экрана принадлежит анализатору спектра. Трактовать его показания несложно, даже бывает увлекательно. По горизонтальной оси теперь частота, а по вертикальной — уровень сигнала на выходе на этой частоте. Как видим, главное, что есть на выходе — это усиленный сигнал частотой 250 Гц, поданный на вход. Но не только. Каждая «шпилька» — это гармоника основной частоты, Вторая гармоника — на частоте 500 Гц, третья — на 750 и так далее. Здесь «и так далее» не так много: уровень искажений очень низкий. Анализатор спектра — вещь крайне чувствительная, можно разглядеть, например, небольшой выступ на частоте 50 Гц: это наводки сети. А «трава» между столбиками гармоник — собственные шумы усилителя.Помимо суммарного уровня искажений (это то, что выражается в процентах), кое-какая информация содержится в уровне отдельных гармоник. Чётные (с частотой вдвое, вчетверо, вшестеро и т.д. выше, чем основной тон ) — признаки несимметричного искажения

 

3_0dist05.eps

 

Амплитуда сигнала выросла на вольт с копейками, форма на глаз вроде бы не изменилась, но анализатор спектра не проведёшь: сколько сразу всякой гадости появилось в выходном сигнале. И хотя гадости всего 0,4%, это уже будет слышно, ухо по чувствительности превосходит лучшие приборы. Здесь можно разглядеть, что стала расти третья гармоника (на 750 Гц), то есть появились ранние признаки симметричного, сверху и снизу, ограничения сигнала.

4_0dist10.eps

Здесь уже нельзя не разглядеть, что сигнал стал ограничен, пытаясь перепрыгнуть через пределы, поставленные источником питания. Гармоник на выходе много, и преобладают нечётные (3-я, 5-я и т.д.), которые славятся тем, что наиболее неприятны для слуха.

 

С добавлением громкости напряжение на выходе возросло на вольт с небольшим, как вдруг на спектрограмме вырос целый забор из гармоник, значит, выходной сигнал опасно близко подошёл к предельно возможной амплитуде. По амплитуде гармоники вроде небольшие (верхняя шкала сильно растянута по вертикали), и в сумме они складываются в невеликий итог: меньше пол процента.

Но: вот этого забора раньше в звуке не было, а теперь он есть. Добавим ещё — и вот, приплыли: на синусоиде стали отчётливо видны искажения формы, именно те, которых мы ожидали — выше питания не прыгнешь. А сигнал на выходе стал чудовищным, в реальной жизни мы услышим, помимо чистого тона 250 Гц, массу нового: и 500, и (особенно) 750 Гц, и далее до самых невозможных частот, утешение, что все они кратны 250 Гц довольно слабое, для слуха это или скрип, или хрип, в зависимости от основной частоты.

Теперь вопрос из древнего анекдота: где талию делать будем? Что принять за максимальную выходную мощность? Если там, где искажений было ещё совсем мало, то окажется 13,5 Вт. RMS, как вы теперь понимаете, увидев, в чём указано выходное напряжение. Если там, где под полпроцента, то будет уже почти 19 Вт. А если согласиться с 10%, то получим сказочную для таких усилителей величину 23 Вт. Но только лучше не соглашаться: видите, что кроется за этой неприметной цифрой?

Итог нашего анализа на первый взгляд парадоксален: с одной стороны, у усилителя есть только одна максимально достижимая выходная мощность, зависящая от напряжения питания и сопротивления нагрузки. Но при этому указать её можно как угодно, вопрос в том, какой уровень искажений считать допустимым. Традиционно, для действительно мощных, внешних усилителей, значение максимальной мощности указывают при к.н.и., равном 1%. Для головных устройств изготовители предпочитают 10%, по причинам, уже не нуждающимся в комментариях.Многие производители указывают мощность усилителя магнитолы  4х50 но это только пиковое значение, а номинальная и долговременная мощность 15- 20 Ватт но при этом для номинальных динамиков нужно хотя бы 50 Ватт и в результате этого несоответствия при прослушивание звука на более или менее нормальной громкости и получаем дикие искажения.

Именно для того чтоб их не было и нужен выносной усилитель с высокой постоянной мощностью!

 

О мощности акустики и усилителя

Максимальная мощность усилителя — это та, больше которой он не может дать, потому что начинает искажать сигнал. Максимальная мощность акустики, стало быть, это та, больше которой она взять не может, потому что ЧТО?

Тоже начинает искажать сигнал? А она это начинает делать сразу и понемногу, совсем не так, как усилитель, жёсткой планки ограничения у акустики нет.

 

Мощность, указываемая на акустике, это не та, на которой она должна работать, а та, которая её разрушает!

 

Разумеется, должна быть взаимосвязь между возможностями акустики и ресурсами источника этого вероятного разрушения, но это взаимосвязь, а не тождество. Представьте себе: вы купили автомобиль, у которого максимальная скорость 200 км/ч. И подвернулась вам резина с индексом скорости Т (190 км/ч). Что, нельзя ездить? При 191 км/ч все четыре колеса — в клочья? Или наоборот, у шин индекс скорости Z (240 и больше), и вы сбиваетесь с ног, подбирая под такую резину подходящий автомобиль. Нереально.

Тем не менее сплошь и рядом приходится слышать (да и читать), как акустику к усилителю (и наоборот) подбирают, глядя в первую очередь на мощность, а потом уже на всё остальное.

Так что давайте в последний раз, чтобы не возвращаться к вопросу. Цифры на акустике, сопровождаемые словами Power, без указания на то, что под этим подразумевается, не означают ничего, это часть современной, но укоренившейся традиции. Если производитель акустики хотя бы относительно корректен в приводимых им цифрах, то он может указать долговременную мощность, а это — максимальная неразрушающая (или минимально разрушающая, не забывайте и об этом) мощность, поданная на динамик в течение получаса по схеме: минуту работает — две отдыхает. Подаётся при этом шумовой сигнал, пропущенный через фильтр, отрезающий всё ниже 40 Гц и всё выше 4 кГц, так что к пищалке-то это уже почти не имеет отношения. Вот если акустика эти самые трудные в своей жизни полчаса пережила — записывается использованное значение мощности. Если погибла — берётся из предыдущего опыта с меньшей мощностью. Кратковременная мощность — это такая, которая не погубит динамик (или погубит, но в последний момент) после 60 циклов «секунду орём — минуту отдыхаем». Все описанные процедуры подразумевают подведение испытуемого образца акустики максимально близко к краю могилы, поэтому ориентироваться на них как на нормативный показатель тому, кто за акустику заплатил из своего кармана, как-то не очень разумно. Единственный тип показателя, хоть немного напоминающий возможное реальное использование своей законной собственности, — это rated noise power по стандарту IEC 268-5, когда акустика должна остаться живой после 8 часов непрерывной работы на уже упомянутом шумовом сигнале. Её не указывают почти никогда.

Ориентиры здесь должны быть другими, их на коробках с акустикой искать не стоит.

 

Focal-Solid-4_cr

 

Как подобрать усилитель:

— качество звука усилителя важно при выборе усилителя на акустику. Не стоит стесняться подробно знакомиться с характеристиками оборудования, просить прослушать пример звучания.

— мощность особенно важна при выборе усилителя для сабвуфера. Ориентироваться стоит на номинальную мощность, поскольку максимальный показатель бывает сильно завышенным и редко соответствует реальным возможностям оборудования. Отлично, если с изделием идет заводской паспорт, где все характеристики (в т.ч. полученные во время испытаний) подробно указаны.

— нужно определиться с местом для установки нового оборудования. Обычно устройство ставится в багажном отделении либо под сиденьем.

— для большого моноблока очень желательно наличие вентилятора, а также выносного регулятора громкости.

 

 

lrx29p2

 

 

 

Одноканальные усилители

Применяются для сабвуферов. Их еще называют моноблоки. Главное отличие такого оборудования — возможность работать в режиме низкоомной нагрузки (1-2 ОМ), поэтому, если сабвуфер рассчитан на среднюю нагрузку (4-8 Ом), то можно ограничиться покупкой двухканального усилителя. При подключении к стандартной магнитоле необходим выносной регулятор громкости.

 

AZ_p96_01_2008300

 

 

 

Двухканальные усилители

Такой вариант идеален для установки на два динамика или сабвуфер при помощи мостового соединения. Иногда при использовании того и другого оборудования применяются трехканальные усилители, но они непрактичны и редко бывают достойного качества. Обычно вместо них приобретаются другие приборы.

 

AZ_p102_09_2008400

 

 

 

Четырехканальные усилители

Самые современные и востребованные приборы. Прекрасно справляются со своими задачами, имеют достаточно адекватную стоимость. Имеют широкие варианты применения: подключение 4-х динамиков, 2 динамика и сабвуфер, 2 сабвуфера. Являются самым практичным вариантом оборудованием, поскольку во всех случаях обеспечивают оптимальное качество звучания. Хорошо компонуются с двухканальными приборами, например, для акустической системы и сабвуфера хорошо подойдет пара из качественного четырехканальника и двухканальника приличной мощности.

 

Audio_Art_RS-1_800

 

 

 

Пятиканальные усилители

Используются не так часто, хотя могут стать неплохой альтернативой для компактного расположения акустической системы. Имеют высокую стоимость. Дают возможность подключить одновременно 4 колонки и сабвуфер.

 

14b0ca84630c5f4ddd510e5aec7b6bdb

 

 

В установочных центрах «Автозвук» компании «АвтоАудиоЦентр-Харьков» Вы можете купить, установить и настроить оптимальный усилитель мощности и наслаждаться громким и неискаженным звуком Вашей аудиосистемы!