Mocy przybywaj - Definicje i parametry mocy

Biorąc pod uwagę, że niektóre z tych parametrów mogą różnić się nawet 4-krotnie (dla tego samego urządzenia), można się pogubić i łatwo "złowić" na coś, co tak naprawdę blado wypadnie w konfrontacji z innym, może nawet tańszym urządzeniem. Aby rzucić choć trochę światła w ten gąszcz parametrów, spróbujemy w tym artykule przyjrzeć się tym najczęściej spotykanym i rozwikłać, co one oznaczają oraz jak się mają jedne do drugich.

PROGRAM POWER

Jest to zdolność do przenoszenia typowego materiału dźwiękowego. Tylko teraz pytanie: cóż rozumiemy pod pojęciem "typowy materiał dźwiękowy"? Wszakże występ kwartetu smyczkowego będzie się znacząco różnić od koncertu Iron Maiden, a te z kolei od występu Krzysztofa Daukszewicza. Niektórzy producenci określają moc muzyczną jako wyższą o 3 dB od standardowego testu szumowego, co przekłada się na dwa razy większą moc. I tu już sprawa wygląda znacznie lepiej, ale trzeba by jeszcze sprecyzować czas trwania tego testu, żeby mieć pełną jasność.

MOC MUZYCZNA

Z definicji moc muzyczna mierzona jest przy chwilowym obciążeniu wzmacniacza. Jeśli wzmacniacz wyposażony jest w dobry stabilizator napięcia, moc muzyczna będzie równa znamionowej. Jeśli natomiast napięcie zasilające będzie dostarczane do wzmacniacza z zasilacza niestabilizowanego, moc muzyczna będzie większa od mocy znamionowej - tym bardziej, im "miększy" będzie układ zasilający, tzn. taki, w którym pod obciążeniem jego napięcie będzie malało.

MOC DLA POJEDYNCZEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

W przypadku wzmacniaczy moc ta jest odpowiednikiem mocy dla testów szumowych. Ale gdy mamy do czynienia z głośnikami, można znaleźć urządzenia głośnikowe przenoszące, wg producenta, sporą moc, które zasilone mocą 3 razy mniejszą od podanej spalą się w ciągu 5 minut. Dlaczego? Czyżby producent skłamał, twierdząc, że testował głośnik przez 5 godzin mocą 500 W, a myśmy go "sfajczyli" już przy mocy 200 W? Niekoniecznie, może i faktycznie testował, ale pojedyncza sinusoida przenosi o wiele mniejszą energię niż sygnał szerokopasmowy.

Poza tym uszkodzenie głośnika może nastąpić poprzez podanie na jego zaciski sygnału o zbyt dużej amplitudzie, a przez to zniszczenie zawieszenia lub samej membrany, lub poprzez przepalenie cewki. Ten drugi przypadek ma miejsce, gdy cewka nie jest w stanie rozproszyć ciepła, jakie się na niej wydziela pod wpływem przepływającego przez nią prądu, a to z kolei występuje najczęściej, gdy sygnałem tym są sygnały o dużych częstotliwościach.

W takiej sytuacji ruch cewki jest mały i ciepło nie ma możliwości "odpłynięcia". Widać więc, że producent może wybrać sobie taką częstotliwość (ze środka pasma), przy której głośnik będzie pracował bez zarzutu z pełną mocą, ale gdy zasilimy go sygnałem o pełnym paśmie może dojść do zjawisk opisanych powyżej.Drugi ważny parametr to (znowu) czas wykonywania testu (o tym za chwilę).

MOC SZUMU

Można testować szumem białym (stała wartość energii na Hz, co oznacza, że wraz ze wzrostem częstotliwości energia w danych pasmach, np. oktawowych, maleje) lub szumem różowym (stała wartość energii we wszystkich pasmach oktawowych lub jakichkolwiek innych).

Podobnie jak w przypadku mocy dla pojedynczej częstotliwości, pomiar mocy za pomocą tych sygnałów jest istotny bardziej dla głośnika; dla wzmacniacza będą one miały wyniki zbliżone, choć szum różowy niesie ze sobą więcej energii w górnych częściach pasma, a przez to może się wydzielać więcej ciepła na tranzystorach mocy. Będzie więc on bardziej adekwatnym testerem. W przypadku wzmacniacza najistotniejszym jest więc nie to, jakim sygnałem było testowane (co jest istotne w przypadku głośników), ale jak długo trwał ten test.

Amerykańska norma uznaje np. za moc ciągłą (continous) moc mierzoną w ciągu pięciu minut, zaś polska norma jest już nieco bardziej rygorystyczna, gdyż ustala ten czas na 10 minut. Czy to oznacza, że nasza końcówka ma wielką szansę spalić się, gdy będzie pracować dłużej niż 10 minut? Oczywiście, że to mało prawdopodobne (choć możliwe).

Współcześnie produkowane wzmacniacze mocy są tak naszpikowane zabezpieczeniami, że w sytuacjach niebezpiecznych układ ten spowoduje ewentualnie obniżenie mocy, a w najgorszym przypadku wyłączy ją do czasu ostygnięcia. Wiadomo, że w trakcie trwania imprezy nie jest pożądane zjawisko pierwsze, a tym bardziej to drugie, ale przynajmniej uratuje to nasz sprzęt.

MOC SZCZYTOWA (PEAK POWER)

Określa ona zdolność urządzenia do wiernego odtwarzania szczytów sygnału. W przypadku niektórych końcówek parametr ten znacznie przekracza moc znamionową, co jest jego niewątpliwą zaletą. Dzięki temu, mając do czynienia z materiałem, w którym mamy duży stosunek poziomu szczytowego do poziomu średniego, możemy być spokojni, że właśnie te duże "piki" nie spowodują przesterowania wzmacniacza. Nie należy jednak brać tego parametru jako kluczowego w ocenie danego urządzenia.

Testy szumowe można przeprowadzać szumem białym (stała wartość energii na Hz) lub szumem różowym (stała wartość energii w pasmach oktawowych).

 

RMS KONTRA AES

Do niedawna najbardziej miarodajnym pomiarem był pomiar mocy RMS. Dzięki niemu można było "obliczyć" pierwiastek średnio-kwadratowy (RMS - Root Mean Square) z dowolnego sygnału pomiarowego, jakim zasililiśmy testowane urządzenie. Świadomie napisałem "obliczyć" w cudzysłowie, gdyż tak naprawdę wykorzystuje się mierniki odczytujące wartość True RMS, czyli wykonujące tę czynność za nas.

Ponieważ pomiar mocy RMS pozostawia dowolność w wyborze sygnałów, zachodzi problem porównania mocy głośników różnych producentów, którzy testowali je różnymi sygnałami (o czym wspomniałem nieco wcześniej, przy omawianiu mocy dla pojedynczej sinusoidy). Aby więc jeszcze bardziej zunifikować parametr mocy i pozwolić na jego bezpośrednie porównywanie w różnorakich urządzeniach, Audio Engineering Society (AES) opracowała normę AES2-1984. Norma ta dokładnie specyfikuje sygnał wykorzystany do pomiarów: musi to być szum różowy o współczynniku Crest Factor równym 6 dB (współczynnik Crest Factor określa stosunek wartości szczytowej do wartości średniej sygnału).

Dodatkowo norma zakłada, że głośnik testowany jest w określonym czasie (2 h) oraz w określonym paśmie, czyli w takim, do przetwarzania którego został zaprojektowany. Dlatego też szum różowy poddawany jest filtracji pasmowej, aby ograniczyć pasmo do użytecznego dla danego przetwornika, aby np. nie "katować" przetwornika wysokotonowego częstotliwościami z zakresu kilkuset Hz. Mierzoną w ten sposób moc nazywamy mocą nominalną AES.

O ile dotychczas większość producentów podawała moc głośników jako RMS, o tyle obecnie zaczyna obowiązywać standard pomiaru mocy i innych parametrów głośników według zaleceń AES. Dla "szybkiej" weryfikacji można przyjąć, że moc AES jest wyższa o około 20% od mocy, jaka musiałaby być podana w RMS.

autor: Armand Szary