Înțelegerea puterii amplificatorului - Geoff the Grey Geek

Puterea amplificatorului este probabil cel mai neînțeles și abuzat parametru al amplificatoarelor și difuzoarelor. Cu toate acestea, este adesea primul (și posibil singurul) parametru la care se uită oamenii atunci când cumpără un amplificator sau difuzoare.

Managerii de marketing adaugă confuzie utilizând termeni precum putere RMS, putere medie continuă, putere muzicală, putere maximă, putere dinamică, putere maximă etc.

Înțelegerea puterii amplificatorului va ajuta la înțelegerea termenilor des folosiți (și abuzați) pentru a descrie puterea amplificatorului. Acest articol va explica ce este puterea amplificatorului și ce nu este. Alte articole vor explica modul în care producătorii de amplificatoare măsoară puterea, ce este puterea difuzoarelor și cum să se potrivească amplificatoarelor și difuzoarelor dvs. Înainte de toate acestea, trebuie să înțelegem puterea amplificatorului.

Puterea amplificatorului este calculată, nu măsurată

Un voltmetru măsoară tensiunea în volți. Un ampermetru măsoară curentul în amperi (amperi). Un ohmmetru măsoară rezistența în ohmi. Oricare dintre aceste două măsurători va permite calcularea puterii amplificatorului (în wați). Din păcate, aceasta înseamnă utilizarea unor matematici și a unor formule. Voi încerca să o simplific și să folosesc o singură formulă. Dacă vă plac formulele și doriți să înțelegeți cum se interacționează puterea, tensiunea, curentul și rezistența, puteți citi articolele mele despre legea puterii electrice și a lui Ohms. În caz contrar, acceptați următoarea formulă:

Puterea = Tensiunea pătrată împărțită la rezistență.

Să folosim această formulă cu un exemplu simplu. Să presupunem că aveți un amplificator conectat la o sarcină de 5 ohmi (am folosit 5 ohmi pentru a menține calculele simple - în mod normal ar fi 4 ohmi sau 8 ohmi pentru un difuzor). Cu o intrare de undă sinusoidală constantă, măsurați 10 volți AC la ieșirea difuzorului amplificatorului. Deoarece cunoașteți rezistența (5 ohmi) și tensiunea (10 volți), puteți calcula puterea:

Putere = (de 10 ori 10) împărțit la 5 = 100/5 = 20 wați.

Înțelegerea măsurătorilor de curent alternativ

Ei bine, acesta a fost un exemplu simplu. În realitate, nu este atât de simplu din mai multe motive. Complicația majoră este că ieșirea nu este un nivel constant, deoarece intrarea nu este un nivel constant. Să începem cu intrarea simplă a unei unde sinusoidale. Ieșirea ar fi, de asemenea, o undă sinusoidală, astfel:

După cum puteți vedea, intrarea și ieșirea nu sunt constante. Merge continuu în sus și în jos, pozitiv și negativ. Acesta este cazul pentru orice semnal AC (curent alternativ). Cu toate acestea, atunci când îl măsurați cu un contor, obțineți o tensiune constantă. Acest lucru se datorează faptului că un contor vă spune tensiunea RMS.

RMS înseamnă Root Mean Square (pe care îl puteți uita acum). Este un termen matematic pentru ceea ce este efectiv tensiunea de lucru. Este un calcul pentru a determina efectul echivalent de încălzire al unei tensiuni DC. Nu este nevoie să vă implicați prea mult în modul în care este determinat RMS, amintiți-vă doar că este tensiunea efectivă de lucru. De asemenea, este tensiunea pe care o măsoară contorul. Este de 70,7% din tensiunea de vârf.

Acesta este cazul tuturor măsurătorilor de curent alternativ. De exemplu, priza de curent în unele țări este de 120 volți AC - aceasta este tensiunea RMS. Unda sinusoidală de 120 volți AC trece de la +169,5 volți la -169,5 volți sau o tensiune de vârf la vârf (p-p) de 339 volți. 70,7% din 169,5 volți oferă tensiunea RMS de 120 volți. În țările care utilizează 230 de volți, tensiunea de vârf este de +/- 325,3 volți.

Măsurarea tensiunii și curentului amplificatorului

OK, acum știm că RMS este tensiunea de lucru (și curentul) efectiv de curent alternativ. Cum ne ajută acest lucru să înțelegem puterea amplificatorului? Mă bucur că ai întrebat.

În exemplul nostru simplu de mai sus, am măsurat 10 volți RMS la ieșirea amplificatorului. Aceasta înseamnă că ieșirea a trecut de fapt de la +14,14 volți la -14,14 volți. 70,7% din 14,14 volți este de 10 volți.

Calculul puterii amplificatorului

Acum partea distractivă. Am spus mai devreme că puterea este egală cu tensiunea pătrată împărțită la rezistență. Acest lucru este adevărat în orice punct de-a lungul undei sinusoidale. Deci, dacă luăm valoarea tensiunii (afișată în albastru) și o pătrăm (o multiplicăm singură) și apoi o împărțim la rezistența constantă (5 ohmi), am obține puterea de ieșire așa cum se arată în portocaliu:

Câteva lucruri de remarcat din acest grafic:

În primul rând, curentul alternativ nu merge pozitiv și negativ. Este întotdeauna pozitiv. Prin urmare, calculul RMS nu se aplică.
În al doilea rând, puterea este de 40 de wați de vârf la vârf. Cu toate acestea, nu puteți spune că puterea amplificatorului este de 40 de wați, deoarece este doar la vârfurile fiecărei unde sinusoidale, nu în orice alt moment.

Puteți utiliza calculatorul de putere, tensiune și curent al amplificatorului pentru a vedea cu ușurință valorile RMS și de vârf pentru amplificatorul dvs. pe baza specificațiilor acestuia.

Acum să analizăm valorile RMS. În exemplul nostru, știm că tensiunea RMS este de 10 volți. Am văzut mai devreme că 10 pătrat este 100, iar 100 împărțit la 5 ne oferă o putere calculată de 20 de wați. Să vedem ce se întâmplă când adăugăm acest lucru la graficul nostru:

Puterea continuă medie

Așa este, puterea efectivă de lucru este jumătate din puterea maximă. De fapt, este media undei sinusoidale de putere. Puterea medie este nivelul de putere pe care amplificatorul ar trebui să îl poată produce continuu. Prin urmare, este cunoscut ca puterea medie continuă. Specificațiile ar trebui să utilizeze puterea medie continuă pentru a indica puterea amplificatorului. „Putere continuă” este un termen scurtat de „putere continuă medie”. Ambii termeni se referă la puterea continuă (medie) sau la puterea durabilă, pe care un amplificator o poate produce cu sarcina specificată.