Статьи

Эти термины описывают тем или иным способом изменчивую во времени природу музыки и электрическую мощность, необходимую для ее воспроизведения. 150 ваттная лампочка представляет собой постоянную 150-ваттную нагрузку на источник питания в то время, когда лампа включена. В отличие от нее 150-ваттному усилителю только в редкие моменты приходится отдавать всю свою мощность громкоговорителю. На рисунке 1 проиллюстрирована изменчивая во времени природа музыки и электрическая мощность, которая может потребоваться для ее воспроизведения. На иллюстрации термин «пиковая мощность» ясно определён как максимальная мощность, требуемая в течении показанного интервала времени. Средняя мощность представляет общие усредненные требования по мощности в течение рассматриваемого временного времени.

Здесь нужно отметить две вещи: оба типа мощности – пиковая и средняя очень зависят от состава музыкальной программы. Отношения пиковой и средней мощности заметно меняются от одной музыкальной программы к другой. Грубо говоря, термин мгновенная мощность относится к любому очень кратковременному требованию по мощности и обычно он ассоциируется с максимальной мощностью, которую может потребовать музыкальная программа. Такие термины как музыкальная мощность или и программная мощность не определены жёстко и могут рассматриваться как вариации средней мощности.

На рисунке график музыкальной программы изображён на горизонтальной шкале времени для типичной системы, рассчитанной на работу с 300-ваттным усилителем. Обратите внимание, что большую часть времени требования по мощности остаются довольно низкими и только случайные моментальные пики требуют от системы полной выходной мощности. Отношение в децибелах рассчитанное по двум изображенным линиям называется пик-фактором сигнала. В нашем случае отношение порядка 25 дБ, это типичное значение для классической музыки. Для рок-музыки пик-фактор будет в пределах 8 – 10 дБ.


Рисунок 1. Пиковое и среднее требования по мощности

Все громкоговорители способны выдерживать короткие пики мощности. Это гораздо легче, чем держать большую мощность в постоянном режиме. Правильный выбор усилителя прямо зависит от способности громкоговорителя держать мощность.

Громкоговорители подвержены двум видам повреждений: механическому и термическому. Пусть у нас имеется неисправный усилитель, который по какой то причине воспроизводит высокочастотный звук за пределами слышимого диапазона. Катушка ВЧ драйвера в таких условиях может сразу выйти из строя из=за перегрева. С другой стороны, предположим, что НЧ динамик подвергается избыточным вибрациям вследствие шума винилового проигрывателя, перегруза по низким частотам, обратной связи по НЧ или любой комбинации данных факторов. Через некоторое время движущиеся части динамика придут в столь напряжённое состояние, что может возникнуть нарушение центровки катушки и как следствие обрыв. В особо жёстких случаях катушка может вылететь из зазора и зависнуть над магнитной сборкой как показано на рисунке 2.

Рисунок 2.

Мощность, которая вызывает подобные повреждения, может быть совсем не высокой, возможно не больше 20 или 30 ватт, если сигнал находится в инфразвуковом диапазоне. Правилом хорошего тона в инженерной практике является применение обрезного фильтра НЧ в профессиональных системах, для исключения сигналов, находящихся за пределами рабочего диапазона системы.

Как мы видели, динамик может быть поврежден как за счёт избыточного разогрева катушки, так и из-за избыточной вибрации на низких частотах. В идеале, мы хотели бы использовать стандартный тестовый сигнал, который примет в рассмотрение оба этих опасных режима и который в то же самое время имел отношение, к условиям, встречающимся на практике. Такой тестовый сигнал описывается стандартом Международной Электротехнической Комиссии (IEC) номер 268-5. Это сигнал розового шума с крест фактором 6 дБ, фильтрованный на 12 дБ на октаву ниже 40 Гц и выше 5 кГц. Чтобы присвоить динамику осмысленный номинал, на контрольный образец подается тестовый сигнал, мощность которого ступенчато увеличивается. Присваивается та номинальная мощность, которую образец выдерживает в течении восьми часов. Подробности процедуры тестирования показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. Измерения мощности IEC A. Диаграмма сигнала B. Тестовая спектральная характеристика фильтра

Мы установили, что крест фактор шумового сигнала – 6 дБ. Объясним это подробнее. Крест фактор связан с пиковым фактором и является точным измерением пикового значения шума, соотнесённого со средней «нагревающей способностью» сигнала в голосовой катушке. Крест фактор 6 дБ означает, что на данный громкоговоритель подаётся сигнал, превышающий в четыре раза среднюю мощность. Например, динамик с номиналом 150 Вт данным методом тестирования подвергался бы испытанию в течение восьми часов сигналом мощностью 600 Вт. Этот метод тестирования так хорошо отвечает реальным условиям работы, что JBL принял его для всех акустических систем вместо всех предшествующих способов присвоения номиналов.

Да. JBL определяет три следующие категории применений громкоговорителей, каждая из которых требует уточнений присвоения номиналов по системе IEC.

А. Для контрольных мониторов, где нужно обеспечить непогрешимость воспроизведения пиковых уровней, необходимо подобрать усилитель с мощностью IEC в два раза большей, чем их номинальная. Например, студийный монитор с номиналом 300 Вт можно безопасно подключить к усилителю на 600 Вт. Здесь ключевым моментом является аккуратность мониторинга. Высококачественное музыкальное продюсирование требует сегодня высоких пиковых факторов в записанном сигнале. Такие пиковые сигналы как правило настолько коротки, что вряд ли причинят вред компонентам системы. Таким образом дополнительный запас на 3 дб (в два раза) по мощности скажется на более чистой работе всей системы, при этом так же снизится уставание слушателя.

B. Для обычных РА систем, где нужно добиваться довольно мощного, но не искаженного звучания, громкоговорители нужно нагружать на усилитель с номинальной мощностью, равной IEC номиналу акустических систем. Это случай самой общей и распространенной звукоусилительной системы. Такие системы зачастую могут перегружаться от не совсем правильного использования или вступать в обратную связь. Когда выбирается усилитель равной мощности, пользователю гарантируется безопасная эксплуатация.

C. Инструментальные звукоусилительные системы, в которых перегруженный звук требуется как художественная составляющая, выбирается усилитель с мощностью, равной половине IEC номинала громкоговорителя. Большая часть рок-музыки записывается на инструментальных усилителях, разогнанных на полную мощность и находящихся в режиме «жёсткого клиппинга» и это вопрос традиций и музыкальных вкусов. Когда усилитель, способный воспроизводить неискаженный синусоидальный сигнал на мощности 300 Вт вводится в режим клиппинга, его выходная мощность может достигать 600 Вт. Таким образом, уменьшая мощность усилителя вполовину, мы обеспечиваем безопасную работу динамика.