Усилители мощности
Подбор профессионального усилителя мощности.
Довольно часто владельцы профессиональной акустики с горечью и недоумением повествуют о сгоревших динамических головках в колонках, подключенных к усилителям, мощность которых меньше, чем заявленный по паспорту номинал их акустики. Они недоумевают, как такое могло случиться, ведь кажется вполне логичной невозможность такого исхода. Продавцы утверждают, что акустика будет выдавать мощное звучание при небольшой подаваемой мощности, а при необходимости справится даже с перегрузкой. Эти утверждения справедливы, но лишь в случае, если сам усилитель работает без перегрузки. Чтобы вникнуть в ситуацию, необходимо понимать природу музыки и то, как она соотносится с мощностью усилителя и искажениями.
Начнем с самой природы возникновения звука. Энергия низких частот всегда гораздо выше энергетического потенциала среднечастотного или высокочастотного диапазона. Энергетическая составляющая высоких частот обычно на 10 – 15 дБ ниже, чем у нижних и средних частот. Соответственно, даже если мы допустим присутствие значительных пиков в высокочастотном программном материале (что есть обычная практика) на ВЧ динамик попадает только десятая часть той мощности, которую должны будут держать НЧ и СЧ головки. Такое естественное распределение музыкальной энергии нам выгодно. Например, акустическая система, способная выдерживать 100 Вт подаваемой мощности, должны иметь ВЧ компонент с номиналом всего 10 Вт, и снабдив её 20-ваттным ВЧ драйвером, мы будем иметь 100% запас по мощности, для безопасности ВЧ-компонента.
Взглянем на принцип усилителей мощности.
Заявленная номинальная выходная мощность усилителя не бывает предельной. В определенных условиях, например, при слишком высоком уровне входного сигнала, усилитель может выдавать мощность больше указанной номинальной. Это обусловлено тем, что выходная мощность усилителя указывается учетом общего уровня гармонических искажений (обозначается аббревиатурой THD). Если необходимо воспроизвести большую мощность, усилитель справится с этой задачей, но со значительно более высоким уровнем искажений. Например, усилитель с номиналом 10 Ватт на 8 Ом нагрузке при уровне искажений THD 0.5% можно заставить выдавать 20 Ватт на громкоговорители. Точно так же усилитель с номинальной мощностью 50 Ватт можно перегрузить на 100 Ватт. При этом основная доля искаженного сигнала будет приходиться на диапазон ВЧ.
Звучание усилителя, работающего в перегрузке, обогащается паразитными гармониками. Понятие гармоники было введено для анализа сложных сигналов. Частота каждой гармоники выше основной частоты сигнала. Таким образом, сигнал с частотой 500 Герц, включает в себя сумму сигналов гармоник 1, 2, 4 килогерц и так далее. При номинальной работе усилителя все составляющие сигнал сбалансированы, но как только начинаются искажение (следствие перегрузки) - амплитуды гармоник возрастают и в исходном (500 Гц) сигнале появляются довольно мощные выбросы с частотами один, два, четыре кГц и так далее, а это уже диапазон ВЧ драйвера. Теперь вы видите, что высокочастотный излучатель может сгореть даже от искаженного звука бас гитары. На осциллографе это выглядит примерно следующим образом. Пусть на экране отображается тестовый синусоидальный сигнал. Мощность сигнала пропорциональна половине его амплитуды. Когда усилитель перегружается, вершины волны срезаются, после чего мы получаем форму волны на выходе усилителя мощности приближенную к прямоугольной. В процессе этого мощность выходного сигнала все чаще равна пиковым значениям и не собирается снижаться. В таких случаях на ВЧ драйвер часто поступает удвоенная номинальная мощность усилителя, а такую перегрузку способен выдержать не каждый драйвер. Также, тяжело приходится и СЧ, НЧ динамикам.
Длительный сигнал прямоугольной формы это все равно, что прохождение по катушке динамика постоянного тока. Это способствует ее равномерному прогреву до температуры плавления. Усилитель большего номинала, чем акустическая система, может обеспечить необходимую мощность без среза вершин синусоиды и, следовательно, без искажений. Акустическая система в этом случае будет получать музыкальный сигнал с нормально распределенной по частотному спектру акустической энергии. При таком условии повреждение ВЧ драйвера – маловероятно.
К сожалению, нет единых жестких и универсальных нормативов. Крайне мало моделей усилителей мощности имеют индикаторы, которые могут с реальной точностью указывать, когда усилитель мощности перегружается до опасной для него и акустики точки, где возможен выход из строя динамиков в акустических системах. Не стоит забывать, что регулятор громкости не приклеен и его поворот на половину снизит мощность усилителя более, чем на 50 процентов. Не смотря на то, что бытует мнение об опасности искажений по входу. Аксиом тут нет, как бы нам, возможно, этого не хотелось. Но некоторые вещи всё таки можно подсказать. Мы можем порекомендовать Вам купить профессиональный усилитель мощности с номиналом , превышающим ваши потребности.
Помните, что акустике для правильной отработки динамических всплесков звуковой программы может требоваться мощность, в несколько раз превышающая их номинал. Если усилитель обладает достаточным запасом мощности, то динамические пики сигнала будут воспроизведены чисто и прозрачно, в противном случае звук будет монотонным и скучным. Если усилитель превышает собственный режим допустимых искажений, он вынужден перешагнуть параметры, заложенные при его разработке, выдавая опасные уровни выходного сигнала богатые высокочастотными искажениями. Избегайте перехода в режим перегрузки. Обычно перегрузка возникает на громких пассажах, когда усилитель мощности работает на высоких уровнях громкости. Если перегрузка возникает регулярно - уменьшите громкость или приобретайте профессиональный усилитель мощности большего номинала, который способен донести большую мощность без искажений. В том случае, если мощность акустических систем и усилителей подобрана корректно, а звука все равно не хватает, то стоит задуматься над заменой звукового комплекта.
Не занимайтесь изменением коммутации усилителя во время его работы. При замыкании или размыкании контактов в звуковом тракте, во время работы усилительной системы слышны ощутимые щелчки. Все действия, связанные с перекоммутацией цепей звукового комплекса следует производить при выключенных усилителях мощности, поскольку, при включенном приборе на высокой мощности такие вещи могут очень быстро вывести из строя катушки драйверов. Поднимая тонарм вертушки, снижайте громкость. Если тонарм случайно упадёт на пластинку, результирующий звук “вышибет” динамики. Не “разгоняйте” систему, если в программном материале сильно подняты низкие частоты – они могут сразу перегрузить усилитель. Помните, что увеличение громкости на три децибелла не сильно различимо ухом, но требует от усилителя удвоения мощности, а многие регуляторы тембра способны поднять уровень сигнала на 15 децибелл.
