Колко вата свързва високоговорителят
Всеки високоговорител има различни изисквания за напрежение и ток, в зависимост от неговата ефективност или звуково налягане и импеданс на сърцевината. stereoplay обяснява термини и тестови процедури и предлага шаблон за изчисляване на ефективността.
Klipsch Cornwall III и PMC Fact 12 имат много различни апетити за производителност.
„Тази кутия има висока степен на ефективност, излиза от тръбата с два вата!“ Такива изявления често се чуват от продавачите на hi-fi и въпросът за ефективността и изискванията за мощност всъщност е този, който отново стана важен с бум на лампи и усилватели от клас А. Но висока степен на ефективност или голям брой ватове сами по себе си не ви правят щастливи, нещата са по-сложни. Нека първо изясним основните електроакустични термини!
мощност
Терминът „изпълнение“ винаги включва времеви компонент. Ако успеете да постигнете определен резултат или със същите усилия за по-кратко време, или в същото време с по-малко усилия, постигате по-голямо постижение. В електротехниката мощността P е произведение на напрежение U и ток I, накратко: P = U ∙ I. Часовият компонент е в тока, който се определя като заряд за време. Заедно със закона на Ом - съпротивлението R е напрежение, разделено на ток, накратко: R = U ∕ I - мощността може да се изчисли и по формулата P = U² ∕ R.
Производителността засяга предимно усилвателя. Те обикновено са проектирани да осигуряват постоянно напрежение. За да се поддържа функционираща верига, трябва да протича определен ток съгласно закона на Ом, който по същество се определя от задвижвания товар - ключова дума "импеданс".
Връзката е обратно пропорционална: колкото по-нисък е импедансът, толкова по-висока е мощността. И при предпоставката за „постоянно напрежение“, по-високото изискване за мощност е пряко свързано с по-високо изискване за мощност. Затова високоговорителите с нисък импеданс изискват усилватели с по-стабилен ток. За да се вземат предвид параметрите напрежение и ток поотделно, стерео възпроизвеждането ги разделя отделно в диаграмата за съвместимост.
Между другото: в днешно време всъщност не би било никакъв проблем да се създадат достатъчно мощни усилватели, технологията за това отдавна е налична. По съображения за звук или философия обаче концепции за вериги като усилватели клас А или лампи, които изискват специално внимание по отношение на производителността, често се срещат в hi-fi сектора.
Приблизителни формули за преобразуване между характерното звуково налягане LK (в dB/W/m) и ефективността η (в%). Тонколона с максимална ефективност от 100% би генерирала звукова мощност от 1 W, което съответства на звуково налягане от 112 dB на разстояние 1 m. Според тази формула Klipsch Cornwall III има ефективност от 1,6%, PMC Fact 12 дори само 0,04%.
Ефективност срещу Характерно звуково налягане
Терминът „ефективност“ е проблематичен, защото всъщност се използва неправилно в ежедневния език. Обикновено се използва за описване на съотношението между усилие и полза - или по-точно: коефициентът „доставен, разделен на изходна енергия (или изходна мощност)“. Гръцката малка буква η (произнася се: eta) се използва като символ. Обикновено резултатът се дава в проценти и количествено определя ефективността на преобразувателя. Например електрическите двигатели постигат много високи нива на ефективност от над 90 процента. Това означава, че те могат да преобразуват по-голямата част от доставената им електрическа енергия в действително използвана механична енергия.
Високоговорителите трябва да преобразуват електрическата енергия в акустична, което за съжаление може да бъде постигнато само с огромни загуби поради лошото предаване на мощност от мембраната към въздуха - човек говори за несъответствие. Голяма част от енергията се губи под формата на топлинно развитие в шасито. Следователно нивата на ефективност за високоговорителите по смисъла на горната дефиниция са някъде в едноцифрения процент и рядко се посочват изрично в тази форма.
По-подходяща ключова фигура е характерното звуково налягане, което се нарича още „чувствителност“. Характерното звуково налягане показва нивото на звуковото налягане, което високоговорителят генерира на разстояние един метър по основната си посока на излъчване, когато се захранва с електрическа мощност от един ват. Следователно правилният размер е "децибели на ват и метър (кратко: dB/W/m)".
Стойността показва - казано небрежно - колко силна е кутията. По отношение на измервателната технология обаче обикновено е по-лесно да се захранва високоговорителят с постоянно напрежение. За един ват това напрежение приблизително съответства на квадратния корен от номиналния импеданс, с 8 Ω получавате 2,83 волта, с 4 Ω точно 2 волта. В лабораторията стереоплейът измерва всеки пасивен високоговорител, независимо от номиналния импеданс с възбудителен сигнал от 2 волта. Тогава характерното звуково налягане се получава от средната стойност на честотната характеристика между 100 и 4000 Hz.
Стойностите, дадени в тестовете за стерео възпроизвеждане, са независими от импеданса и позволяват директно сравнение: При същия входен сигнал кутията с по-високо ниво на звуково налягане е по-силна. От друга страна, този метод на измерване води до факта, че два високоговорителя с еднакво характерно звуково налягане не е задължително да имат еднаква консумация на енергия, тъй като това също зависи от импеданса и това също варира като функция на честотата.
Вляво: С Cornwall III, Klipsch има един от най-мощните Hi-Fi високоговорители в своята гама. В лабораторията кутията доставя 94 dB/2 V/1 m. Само 4 W са необходими, за да извлекат 100 dB от него. Вдясно: PMC Fact 12 постигна само 78 dB/2 V/1 m, което го прави един от най-слабите високоговорители, измерени в нашата TESTfactory. За 100 dB се нуждае от колосалните 106 W.
Изискване за напрежение
Нека разгледаме два екстремни примера от реалния свят. При лабораторното измерване Klipsch Cornwall III осигурява аксиална честотна характеристика (лява диаграма, червена крива), чиято величина варира някъде между линията 90 и 95 dB в почти целия обхват на предаване. Средното ниво на звуково налягане е 94 dB/2 V/1 m, което е много висока стойност за hi-fi високоговорителите. За да се постигне референтното ниво от 100 dB в същата точка на измерване с тази кутия, входният сигнал трябва да се увеличи от 2 волта до около 4 волта.
Точната стойност от 4,1 волта е дадена под диаграмата и също се визуализира с червена лента. Важи следното: колкото по-дълга е лентата, толкова по-ниско е изискването за напрежение и толкова по-високо е характерното звуково налягане.
PMC Fact 12, от друга страна, едва надвишава 80 dB при 2 волта, а средното му ниво на звуково налягане е много слабо 78 dB/2 V/1 m. Изискването за напрежение за 100 dB беше съответно високо; измервателният усилвател трябваше да осигури пълни 25,3 волта. Такъв глад за напрежение е показан на диаграмата с къси червени ленти, които в идеалния случай трябва да докосват или припокриват червената лента на усилвателя.