Snaga audio pojačala-što je to?

[Drago_Zg]

Snaga audio pojačala-što je to? Tako počinje moje pitanje. Kroz Forum isprepliču se različte veličine izažene u W (vatima). Jedna od odlika pojačala je snaga. Snagu pojačala mnogi žvaču ko´ kaogumu, pa je potom rastežu na nekih 100, 200, ali i do 500W ili ti i KW. Mnoga proturiječnost u snazi audio pojačala, su imeđu konstruktora i designera naspram graditelja uređaja. Oprečnost iskazanih veličina W, nemože postojati, ako uzmemo analogiju da je elektronika audio pojačala egzaktna nauka. U tom dvorištu gdje stanuju različite veličine W, veseli forumaši smjestili su i "kineske vate"- opravdano, zar ne!

Bilo bi svrsi shodno, na nama netko objasni što je to W (vat), koji se skriva pod efektivnim, zvučnim i neznam kojim vatima? Tako da nam približi što je to veličina W (vata), tako da nema raznorodnosti u snazi osnovne jedinice W.( u audio tehnici pojačala).

[Shenda]

Snaga audio pojačala je ona snaga koju audio pojačalo isporuči zvučnicima, a izražava se u vatima (W)

"Kineski vati" (China W), su snaga audio pojačala multiplicirana sa 100 ili 1000 (ovisno o proizvođaču), a nikad nije manja od 500

Što se tiče sinusne, muzičke, trajne, pick i svih ostalih snaga (uz 10% THD bože sačuvaj!!!), to bi kum Boro, kao audio expert, mogao da se javi i svima objasni...

[Shenda]

Nedavno, ili ne baš tako nedavno, Dragec je postavio pitanje o snazi pojačala. Odgovorio sam mu tako da mu u stvari ništa nisam rekao… Sad me peče savjest...
Moš' mislt'!!!

Ovaj put pokušaću da mu odgovorim egzaktno, sa veiko „E“!

Prvo kratki podsjetnik na vrijeme kad su nas profe u osnovnoj, a onda i u srednjoj školi, davili formulama… Morali smo znati da se snaga koja disipira (dakle „troši se“), na otporniku vezanom u kolu istosmjerne struje može izračunati po formulama ->
P = I x U = I2 x R = U2 / R (ovo I2 i U2 je "I na kvadrat" i "U na kvadrat", ne znam može li se na forumu prikazati eksponent...).
… i tu je sve jasno. Trebamo znati dvije veličine i osnove matematike!

Kada se glazba bilo kojim analognim postupkom (digitalna konverzija je nešto sasvim drugo), pretvori u tok elektrona dobijemo izmjeničnu struju… Kad takav signal pogledamo na osciloskopu to izgleda jako čudno, ali zapravo se radi o velikom broju sinusoida različitih frekvencija i amplituda koje se superponiraju…
Kako bi izračunali koliko snage pojačalo isporuči zvučnicima, treba izračunati snagu koja disipira na otporniku (ovaj otpornik će glumiti zvučnik), kad je uključen u kolo izmjenične struje. Hmm da… a kolika je struja i napon na otporniku kad se stalno mijenjaju u vremenu?
Možemo uzeti prosječnu ili srednju vrijednost struje ili napona… Naravno!
Prosjek se računa tako da se neka velčina mjeri određen (konačan!) broj puta, rezultati mjerenja se saberu, a zbir podijeli sa brojem mjerenja… Tu imamo mali problem… sinusoidu možemo mjeriti beskonačno mnogo puta, a bilo koji broj podjeljen sa beskonačno daje nulu, pa bi prosjek sinusoide bio nula (što zdravorazumski i nije teško shvatiti)… pa bi i snaga bila nula! Iz iskustva znamo da se otpornik uključen u kolo izmjenične struje grije (ako ona ima dovoljnu jačinu ili napon), dakle disipira određenu snagu koja je različita od nule… Tu nešto ne štima!
Da bi ipak uspjeli izračunati snagu izmjenične struje moramo zaboraviti zrav razum i u pomoć pozvati malo više matematike (što definitivno predstavlja jedan vid mentalne disfunkcije!)… Ključ riješenja su integrali, koji matematički definiraju jačinu struje u svakom djeliću vremena, a onda je relativno lako izačunati i ukupnu srednju snagu. Nemam namjeru daviti formulom, dijelom jer mi se neda transformirati je u oblik koji bi mogao biti prikazan na forumu… Sad još samo trebamo rezultat koji dobijemo uporediti sa onim koji daje isti termički efekt (disipacija!) na jednakom otporniku u kolu istosmjerne struje i to je to! Sitnica…
Nakon par nebuloza -više-matematike-za-studente-FER-a, uz nešto korjenovanja i slčne matematike za srednjoškolce… konačno dolazimo do čarobnog broja „korijen iz 2“ sa kojim treba množiti vršnu struju sinusoide, kako bi dobili vrijednost struje ekvivalentnu istosmjernoj struji, a koja daje ekvivalentan toplotni učnak. Ako me još uvijek pratite, sad dolazi dezert…
Sad možemo definirati RMS (od Root Mean Square), vrijednost jačine imjenične struje (i napona), kao vršnu struju (napon), podijeljenu sa korjenom iz 2 (ili jednostavnije pomnoženu sa 0,707)… i suprotno, iz RMS vrijednosti možemo računati i vršne vrijednosti množeći ih sa korjenom iz 2 (ili opet jednostavnije množenje sa 1,41). Treba naglasiti da se radi o apsolutnim vrijednostima, dakle bez obzira na predznak… Sad je valjda jasno „ono“ sa transformatorom kod ispravljača!

Evo jedan primjer… RMS vrijednost napona u mreži je 220V (više-manje), što množeno sa 1,41 daje vršnu vrijednost napona oko 310V, te 620V peak-to-peak, dakle od vrha-do-vrha… Ha… ovo niste znali!!!
Evo i primjer za audio zaljubljenike… Ako se ne varam, većina CD plejera ima na izlazu napon od 2V peak-to-peak, što znači da im je vršni napon 1V, a RMS vrijednost napona 0,7V…

Ima još jedna kvaka, sve ovo vrijedi samo za čisti sinusni valni oblik! Bilo koji drugi oblik vala treba integrirati sa drugim vrijednostima, što automatski mijenja rezultat…

Ako sad u gore navedene formule uvrstimo RMS vrijednosti struje ili napona, vrlo lako možemo izračunati i snagu pojačala. Otpor je jednak otporu zvučnika. Sad kad konačno znamo kako računamo snagu, trebamo definirati nekoliko pojmova sa kojima se susrećemo kad čitamo tehničku dokumentaciju pojačala ili data sheet nekog IC-a koji služi kao audio izlaz.

Continuous Average Output Power ili „trajna srednja izlazna snaga“ – je maksimalna sinusna trajna srednja izlazna snaga izražena u W ili dB, koja se može isporučiti deklariranom opterečenju, u deklariranom frekventnom opsegu, uz deklarirani nivo distorzije.

Music Power ili „muzička snaga“ je izmjerena vršna izlazna snaga pojačala kada je signal dovoljno kratak da ne izazove poremečaj rada napojne jedinice pojačala tokom mjerenja, ili uz visokokvalitetno vanjsko napajanje. Ovo mjerenje (neki IHF standard), predviđa da tokom reprodukcije normalnog muzičkog materijala neće dolaziti do većih poremečaja u radu napojne jedinice pojačala.

Peak Power ili „vršna snaga“ obično se definira kao maksimalna izlazna snaga koju pojačalo može isporučiti opterečenju, a određena je maksimalnim naponom napajanja pojačala (zapravo maksimalnim radnim naponom upotrebljenih djelova!)

THD+N ili „totalna harmonijska distorzija + šum“ je zapravo tehnika mjerenja kod koje se notch filterom ukloni originalni signal, a mjeri se sva preostala energija, dakle šum i svi harmonici.

Sognal-to-Noise Ratio ili „odnos signal-šum“ je odnos izlaznog nivoa signala i izlaznog nivoa šuma bez signala. Izlazni nivo signala je definiran ili izmjeren uz određeni nivo distorzije.

Ono što ja zovem „kineski wati“ je PMPO (od Peak Music Power Output), a to je zapravo vršna snaga u nedefinirano kratkom inervalu vremena… Naglasak je na „nedefinirano kratkom“, pa kinezi skračuju vrijeme, a dižu (k)W…

Već sam napomenuo da sve ovo gore vrijedi isključivo za sinusni valni oblik, ali i za čisti radni, dakle omski otpor… A zvučnik nije omski otpor! Tek da se zna…

Na kraju jedna mala napomena kod čitanja dana sheeta. Trebate paziti kako pojedini proizvođači definiraju snagu svojih IC-a, posebo onih namjenjenih za audio izlaze… recimo, pročitate da je Pout=50W uz THD+N 10%! Šta to znači? Pa jednostavno rečeno da taj IC možete koristiti u kokošinjcu jer daje ukupno 50W snage(nečega) uz 10% harmonijske distorzije i šuma… Par redaka niže u tablici nađete i podatak o THD koji iznosi maximalno 0,1%... ali pri otporu (ne zvučnika, nego omski otpor), od 4 oma, frekvenciji 1kHz, i izlaznoj snazi od 12W… To bi se i dalo slušati, samo je snaga više nego 4 puta manja od one koju proizvođač navodi kao nominalnu… Na kraju, sitnim slovima ispod tablice nađete i napomenu kako je za 50W potreban hladnjak toplinskog koeficijenta 0,5K/W pri vanjskoj temperaturi od 25C…
Nedostaje još samo napomena da je IC namijenjen izvozu na Antarktik!
Najžalosnije je da su ovo stvarni podaci za audio IC svjetski poznate firme…

[Feko]

Sjedi 5 +
....idem sada to sve još jednom procitati

[pejky]

Odlicno objasnjenje, medjutim problem je sto ce oni koji se kunu u kineske watte zanemarit sve jasno iznesene cinjenice (ako uopste procitaju ovaj tekst) i nastaviti nas ubjedjivati kako imaju pojacalo od par kW...

Nedavno me jedan prijatelj, koji je zajedno samnom zavrsio el. teh. skolu i sad studira na el. teh fax-u, ubjedjuje kako je nabavio pojacalo od 3,4kW RMS koji ce pogonit 2 subwoofera 12"...
I sve to ce se napajat kablom 16mm^2 preko osiguraca 50A

[Feko]

....direktno prikljucen na dalekovod

[pejky]

Zaboravi napisat da je sve to za auto...

[Shenda]

Šta taj radi na elektro-faksu

... Kad ga završi prebaciće skelu na ekonomski...

Btw. hvala na pohvalama...

[Drago_Zg]

Zaista sam ovo čitao sa guštom. Ima nekih sekvenca gdje sam se trebao toga prisjetiti. Nije mi bilo sve bistro, kao što si sve sipao iz rukava. Vrijeme čini svoje. U tom odgovoru je bitno da si imao mjeru ne ulaziti u problematiku odnosnih veličina dB i impedancije zvučnika. Priznajem, ovaj članak se mora čitati
sa razumijevanjem. Siguran sam da će ovaj članak forumašima puno pomoći, nekima da obnove znanje, a nekima da nauče.
Shenda, veliko hvala na iscrpnom odgovoru!

[Shenda]

Molim, i drugi put!

I ja sam se morao prisjetiti mnogih stvari kojima sam se intenzivnije bavio jedno 20-ak godina ranije, a eto, nešto od literature, a i od znanja je ipak ostalo...
Odnose impedance, frekvencije, jačine zvuka i uopće akustike, namjerno sam zaobišao u širokom luku, mislim da je to ipak nešto teže za objasniti, posebno na jednostavan i koliko-toliko razumljiv način...

[pejky]

Šta taj radi na elektro-faksu

I ja se to pitam

[Feko]

Pa radio u kantini