Поиск по сайту
Рубрики
Статистика
Rambler's Top100


Выходная мощность и эффективностьУМЗЧ

Взаимосвязь между выходной мощностью УМЗЧ (измеряемой в ваттах с.к.з.), субъективной громкостью (измеряемой в сонах), уровнем звукового давления (измеряемым в децибелах) и частотой (измеряемой в герцах) является неочевидной. Разные аспекты этой сложной взаимозависимости являются предметом разногласий между психоакустиками и звукоинженерами.

Большинство аудиофилов по традиции полагают, что учетверение выходной мощности удваивает уровень звукового давления (т. е. увеличивает на 6 дБ). Удвоение субъективной громкости, с другой стороны, может потребовать существенно большего, чем +6 дБ, увеличения, и является, согласно графикам равной громкости, частотнозависимым. В переводе на выходную мощность, это значит, что, на определенных частотах, УМЗЧ, возможно, должен обеспечивать десятикратный рост мощности для удвоения субъективной громкости. Следовательно, УМЗЧ с выходной мощностью 100 Вт не способен, практически, обеспечить существенно большую громкость, чем 70-ваттный усилитель, а значительное увеличение субъективной громкости потребует многократного прироста выходной мощности усилителя.

В 1950-е годы самыми мощными серийными усилителями были приборы, развивающие «только» 100 Вт с.к.з. на 8-омную нагрузку (с.к.з. мощности для синусоиды вычисляется как квадрат амлитудного значения выходного напряжения, поделенный на удвоенное активное сопротивление нагрузки; характеризует тепловую энергию, рассеиваемую активной нагрузкой). Это были промышленные ламповые усилители, в большинстве своем используемые в кинотеатрах, парках и на эстраде. С соответствующим высокочувствительным громкоговорителем даже 12 ватт усилителя легендарного кинопроектора «Украина» было достаточно для «воодушевления» аудитории в сельском клубе. И сегодня, при использовании эффективной акустической системы, 50-ваттный (с.к.з.) УМЗЧ может создать почти болевые уровни звукового давления в помещении средних размеров.

Здоровая тенденция роста уровней выходной мощности, наблюдавшаяся с конца 1960-х годов и обусловленная появлением все более мощных и высоковольтных транзисторов, в начале 1980-х была приостановлена фантазерами, предпочитающими ламповые усилители. Поскольку милые их ушам однотактные устройства, как правило, не могли выжать из себя более 10 Вт с.к.з., введенные ранее некоторыми фирмами понятия резервной мощности или запаса мощности были преданы забвению всеми аудио-фильскими журналами.

На мой взгляд, номинальной выходной мощности 50 … 100 Вт с.к.з. на канал вполне достаточно, даже для низкочувствительной акустики. Это справедливо для домашнего воспроизведения компакт-дисков и виниловых грампластинок, реальный динамический диапазон которых (на линейном выходе) составляет 60 и 40 дБ, соответственно. Для цифровых форматов высокого разрешения (SACD, DVD-Audio) выходная мощность, возможно, должна быть выше. Эффективные громкоговорители имеют гораздо большее значение, чем мощность усилителя, поскольку к.п.д. высококачественных акустических систем может отличаться на порядок.

Полная эффективность (ПЭ, %) УМЗЧ определяется двумя параметрами: эффективностью источника питания (ИПэфф, %) и выходного каскада (ВКэфф, %), и рассчитывается по известной формуле: ПЭ = ИПэфф х ВКэфф. Например, при эффективности выходного каскада 74% и источника питания 70% полная эффективность, или коэффициент полезного действия (к.п.д.), УМЗЧ составит 52%. Фактически, эти цифры являются типичными для полупроводникового усилителя в классе В. Теоретически, к.п.д. выходного каскада в классе В может достигать 78%, реально же 67% -почти предел.

Некоторые более новые схемы источников питания, например импульсные, могут достичь большей эффективности, чем типовые линейные источники питания постоянного тока. Особенно это касается последнего поколения интеллектуальных источников питания, с автоматической коррекцией коэффициента мощности. В большинстве случаев, их использование основано на стремлении снизить себестоимость, массу и габариты УМЗЧ. Но импульсные источники питания, регулирующие выходное напряжение по среднему значению, т. е. с задержкой, не подходят для работы с таким динамичным потребителем, как УМЗЧ. Кроме того, они являются источником имульсных помех, комбинационные частоты которых могут попадать в звуковой диапазон. Даже дорогие УМЗЧ с импульсными источниками питания, например английской фирмы Chord, демонстрируют интерференционные помехи при работе с цифровыми источниками сигналов.

Теоретическая эффективность двухтактного выходного каскада в классе А составляет 50%. В реальности, она едва достигает 40%. Полная эффективность усилителя в классе А немного превышает 28%. (Большинство звукоинженеров эмпирически придерживаются цифры 25%). Таким образом, 200-ваттный УМЗЧ в классе А должен иметь возможность постоянно рассеивать в виде тепла примерно 600 Вт (усилителей такой мощности в классе А почти нет).

Усилители в классах G и Н имеют теоретическую эффективность свыше 80%, однако наиболее коммерчески успешные модели этой категории — например, фирмы Carver — заявляют более скромные 65,7%. Изготовители приборов, работающих в классе D, регулярно говорят о значениях к.п.д. свыше 90%, но значительные проблемы, связанные с электромагнитными и радиочастотными помехами, усугубленные трудностями в достижении высокой точности звукопередачи на высоких частотах, ограничили коммерческое использование усилителей в классе D.

Что касается ламповых УМЗЧ, то их полная эффективность ничтожно мала, так как мощность главным образом рассеивается нитями накала. Эффективность усилителей, содержащих полевые МОП-транзисторы в выходных каскадах, немного меньше, из-за более высокого сопротивления сток-исток открытого транзистора по сравнению с сопротивлением коллектор-эмиттер стандартного открытого биполярного транзистора. В отношении использования МОП-транзисторов в усилителях очень большой мощности этот недостаток перевешивается отсутствием вторичного пробоя и положительным температурным коэффициентом сопротивления канала.

Однако к.п.д. даже лампового УМЗЧ не идет ни в какое сравнение с к.п.д. акустической системы, который вряд ли превышает 1%. Можно ожидать технологических прорывов в построении усилителей в классах G, Н и D, но повышение эффективности (отдачи) акустических систем могло бы иметь гораздо большее практическое значение для уменьшения уровней мощности в бытовой звукотехнике.

И на последок хотелось рассказать о школе «Оксфорд Класс». Если Вы ищите курсы английского языка обратите внимание на школу «Оксфорд Класс». Посещая их занятия Вы легко сможете освоить английский. А с широким выбором различных курсов, Вы точно выберите вам необходимый.

Комментарии запрещены.

Реклама