Расчёт усилителя мощности звуковой частоты (стр. 1 из 3)

018

включим всё и наблюдаем на экране осциллографа “весёлые картинки” – синусоиду, пока она не достигнет видимых искажений (рис.2а

). (Примечание Учёного кота:
менее 3% искажения простым глазом не заметны. О том, что такое искажения, поговорим в другой статье.
)

Площадь, занимаемую синусоидой, можно вычислить (или измерить) и заменить эквивалентным напряжением постоянного тока той же площади (рис.2б

).

Это напряжение называется СреднеКвадратичным напряжением

– СКВ (англоязычная аббревиатура – RMS), в просторечии – “эффективным”. Таким образом можно найти эквивалентное напряжение для любой формы тока (
рис.2в, г, д
).

Для треугольного, прямоугольного, синусоидального, экспоненциального тока есть математические выражения для эквивалентного преобразования. Для простоты понимания на рисунках изображены половины периодов симметричных сигналов. Появление компьютерной регистрации позволяет выполнить численное интегрирование любой функции без поиска его математического выражения. Для чего всё это надо? Найденный эквивалентный постоянный ток будет производить ту же тепловую работу, что и наш исследуемый ток.

Любой переменный ток можно характеризовать следующими видами напряжения: Амплитудное

– синие стрелки (понятно из названия и рисунков);
Среднее
– среднеарифметическое всех мгновенных значений сигнала за измеряемый период (на рисунках не показано);
Среднеквадратичное
– красные стрелки (рассмотрено выше). Для облегчения понимания указанных видов напряжения можно нарисовать их на миллиметровке и самостоятельно просуммировать численные значения напряжения (для синусоидального, прямоугольного и треугольного напряжения ). Большинство вольтметров переменного напряжения имеют схему выпрямления переменного тока, соответствующую среднему напряжению – как самую простую, а градуировку показывающей шкалы – в СКВ. При измерении синусоидальных токов и напряжений это не вызывает никаких затруднений, а если ток или напряжение отличаются от синусоиды – придётся вводить поправочные коэффициенты.

Теперь вспомним начала начал – Закон Ома: I=U/R

, а также формулы для вычисления мощности постоянного тока –
P=U*I=I2R=U2/R
. Для синусоидального тока (и напряжения) формула вычисления мощности по измеренному осциллографом амплитудному напряжению будет выглядеть так:
P = (0,707U) 2 /R н = U 2 /2R н
где 0,707- коэффициент перевода амплитудного напряжения U синусоидального тока в эквивалентное напряжение постоянного тока. Мы пришли к практическому способу измерения выходной мощности усилителя с помощью измерения амплитуды сигнала на экране осциллографа (
рис.2б
). Механическая мощность – это работа за 1 секунду. Электрическая мощность не содержит параметра времени в явном виде; подразумевается (но не соблюдается, причём именно при измерении мощности усилителей низкой частоты), что это – тоже 1 секунда. Например, для меандра частотой 100 Гц за время 10 мс в любой момент СКВ напряжение равно его амплитудному значению (
рис.2в
) А кто мешает распространить такой подход и к синусоидальному сигналу? Для части синуса 100Гц за время 1мс (
рис.2е
) получим практически прямоугольник, для которого коэффициент перевода амплитудного напряжения в СКВ равен 1, и соответственно мгновенную мощность в два раза больше, чем за целый полупериод 10 мс. Но это ещё не всё! Можно измерить размах напряжения при переходе от минимального до максимального значения (
рис.2ж
) за очень небольшой период времени и получить мощность ещё больше! Вот они – десятки ватт от бумбокса и сотни ватт от бытового усилителя!

Сведём полученные результаты в таблицу.

Среднеквадратическое напряжение Uскв=2в. Мощность на Rн 4 ом Рвых = 1 ватт

Амплитудное U=2.83в. Мощность на Rн 4 ом Рвых=2 ватта

Размах (двойная амплитуда) U=5.66в. Мощность на Rн 4 ом Рвых=8 ватт

Среднеквадратическое Uскв= 3,54в. Мощность на Rн 4 ом Рвых=3.12 ватт

Амплитудное U=5в. Мощность на Rн 4 ом Рвых=6,25 ватт

Размах (двойная амплитуда) 10 вольт. Мощность на Rн 4 ом Рвых=25 ватт

Среднеквадратическое Uскв=10в. Мощность на Rн 6 ом Рвых=16,7 ватт

Амплитуда U=14,14в. Мощность на Rн 6 ом Рвых=33,3 ватт

Размах (двойная амплитуда) 28,3 вольт. Мощность на Rн 6 ом Рвых=133,2 ватт

Мы рассмотрели измерение мощности на активной нагрузке (например, на мощном проволочном резисторе), обычно применяемой при испытании усилителей. Внимательный радиолюбитель, измеряя сопротивление динамика цифровым омметром, обнаружит, что оно окажется меньше, чем 4 ома, например, 3,8 ом. “Ага, значит, я получу больше, чем указано в таблице!”

– воскликнет он – и будет прав, но не совсем. Дело в том, что динамик имеет две составляющие сопротивления – активную, которую можно измерить любым омметром, и индуктивную – зависящую от числа витков катушки динамика и его магнитных свойств (измеряемую измерителем RCL). Возьмём для примера динамик 3ГД-32-75 с номинальным сопротивлением катушки по постоянному току R=4 Ома; индуктивностью L=150 микроГенри. Полное сопротивление Z динамика состоит из двух компонент – активной
R x
и индуктивной
X L
. Рассчитаем их для двух частот:

Частота

1000 Гц

10 кГц

Индуктивное сопротивление рассчитывается по формуле

Полное сопротивление – по формуле

Видим, что на 10 кГц сопротивление реальной нагрузки выросло в 2,5 раза, а мощность, отдаваемая в эту нагрузку, соответственно уменьшилась в те же 2,5 раза (рис.3 б

). А теперь вспомним, что на входе усилителя (и на выходе) присутствует конденсатор.

037

Предположим R вх =100 кОм, ёмкость конденсатора С вх = 0,1 мкФ. На частоте 1 кГц его сопротивление будет 1,6 кОм; на частоте 100 Гц – 16 кОм; на частоте 10 Гц – 160 кОм, т.е. напряжение, поступающее на вход первого каскада усилителя, уменьшится в 0,38 раза, а пропорционально этому – и выходная мощность (рис.3в

). Аналогичный расчёт для влияния выходной ёмкости С вых = 1000 мкФ даёт: 1 кГц – 0,16 Ом; 100 Гц – 1,6 Ом; 10 Гц – 16 Ом. В последнем случае на нагрузку 4 Ом будет поступать всего 0,2 выходного напряжения, и отдаваемая мощность снизится до 1/25 от максимально возможной (
рис.3г
). Поэтому не ленитесь рассчитать минимально необходимые ёмкости входного и выходного конденсаторов для получения заданной частотной характеристики в области низких частот. Но это опять таки ещё не всё! Если наш громкоговоритель -двух- или трёхполосный- поведение полного сопротивления громкоговорителя из-за влияния индуктивностей, конденсаторов и резисторов разделительных фильтров предсказать достаточно сложно, проще провести измерения (
рис.3е
). (Примечание премудрого кота.
Да, в общем, это не слишком то и нужно.
) Подведём итоги.

1.

Измерение выходной мощности лучше всего проводить, наблюдая синусоидальный не ограниченный сигнал на экране осциллографа, и пересчитать измеренное значение амплитудного напряжения в СКВ (для получения синусоидальной мощности), либо оставить как есть (для пиковой мощности). Измерение напряжения вольтметром переменного тока нежелательно, поскольку мы не увидим искажения сигнала при мощности, близкой к максимальной, и обычно не знаем, по какой схеме собран и проградуирован вольтметр. Измерение амплитудной пиковой мощности вызывает сомнение – её можно получить и чисто расчётным путём. Формула для прикидочного расчёта мощности синусоидального сигнала выглядит следующим образом:
Р = (U п :3) 2 /R н
, где U п – напряжение питания, R н -сопротивление нагрузки на заданной частоте. Ревнители точности могут вычесть из U п падение напряжения на выходных транзисторах и учесть просадку U п при нестабилизированном питании.

2.

Теперь мы знаем, как относиться к мощности, заявленной на шильдике “крутого” домашнего кинотеатра: “суммарная мощность всех каналов составляет 400 ватт” при мощности, потребляемой от сети -100 ватт.

3.

Наиболее правильно будет говорить так:
измеренная мощность усилителя – Х ватт при коэффициенте гармоник Y% и частоте Z герц на нагрузке R Ом
. (Для любознательных – старые ГОСТы подразумевали коэффициент гармоник 1% при номинальной мощности и 10%- при максимальной). О коэффициенте гармоник (
будем говорить позже, сейчас мне нужно питание в виде рыбы, а не электрического тока!
– примечание голодного кота).

Читайте также:  Как самому по схеме подключить китайскую магнитолу 2 DIN в машину

4.

“Но это опять таки ещё не всё!” (
Хозяин, можешь говорить без употребления рекламных слоганов?
примечание грамотного кота). Мощность, рассеиваемая на оконечных транзисторах усилителя, величина непостоянная (для наиболее распространённых усилителей класса АВ), и достигает максимума в диапазоне 0,25..0,5 выходной мощности. Исходя из этого, и надо рассчитывать необходимую площадь радиаторов.

В следующей статье рассмотрим, что такое искажения, и чем их измеряют.

Все вопросы в Форум, заходите. Удачи. Сэр Мурр

Как измерить выходную мощность усилителя низкой частоты?

При подключении акустических систем (АС) к усилителю, параметры которого неизвестны, может потребоваться измерить его максимальную выходную мощность. Так же подобные измерения могут понадобиться при ремонте и настройке усилителя.

Ниже описаны два простых способа проведения таких измерений с использованием, либо осциллографа, либо мультиметра.

Самые интересные ролики на Youtube

Измерение выходной мощности усилителя с использованием осциллографа.

Для проведения измерения нужно подключить один из каналов усилителя, либо к колонке, если её расчётная мощность заведомо больше, либо к эквиваленту нагрузки сопротивлением равным сопротивлению колонки.

power02

В качестве эквивалента нагрузки можно использовать резистор типа ПЭВ, мощностью 10 – 100 Ватт. (Ограниченное время резисторы марки ПЭВ могут рассеивать мощность в несколько раз больше расчётной).

power05

Пример использования резистора ОПЭВ-50 (8Ω, 50 Ватт).

В зависимости от схемы соединения можно получить нагрузку в 2, 4 или 8 Ом.

На вход усилителя нужно подать синусоидальный сигнал частотой 100 – 200 Герц (можно обойтись и обычным музыкальным сигналом) и, постепенно увеличивая громкость, посмотреть по экрану осциллографа, при каком напряжении на выходе усилителя начнётся ограничение выходного сигнала по амплитуде.

При измерении максимальной выходной мощности, нельзя подавать на вход усилителя, подключенного к многополосным АС, сигнал высокой частоты от генератора, так как это может привести к перегрузке высокочастотного или среднечастотного динамика.

На картинке осциллограммы синусоидального «1» и музыкального «2» сигналов. Стрелкой отмечен уровень сигнала, который нужно использовать при расчёте мощности.

power01

Затем можно подставить результат в формулу:

P = (U x U) : (2 x R)

P– выходная мощность усилителя в Ваттах,

U – выходное напряжение усилителя в Вольтах,

R – сопротивление нагрузки (колонки) в Омах.

[28 (Вольт) x 28 (Вольт)]: [2 x 4 (Ома)]= 98 Ватт

Измерение выходной мощности усилителя с использованием вольтметра.

В отсутствие осциллографа, для измерения выходной мощности усилителя, можно обойтись и любым вольтметром, например, стрелочным тестером или мультиметром.

Для этого достаточно собрать простую схему, которая превратит любой вольтметр, в измеритель пикового напряжения.

Правда, тогда в качестве источника сигнала придётся использовать задающий генератор низкой частоты, так как при музыкальном сигнале на входе, нельзя будет получить достоверные результаты.

power04

R1 – 4 или 8 Ω (в зависимости от сопротивления колонок);

VD1 – любой диод на напряжение 50 Вольт и выше;

С1 – 0,47 – 1,0 µF любой «сухой» конденсатор на напряжение 50 Вольт и выше;

PV1 – любой вольтметр постоянного тока на напряжение 50 – 100 Вольт.

Синусоидальный сигнал звуковой частоты можно получить при использовании программного генератора низкой частоты.

На картинке показано, как выглядит один из таких генераторов и каково положение органов его управления при измерении мощности.

power07

Как подключить линейный выход звуковой карты компьютера ко входу звукового усилителя мощности описано здесь

Программу «Генератор низкой частоты», не требующую инсталляции, можно скачать отсюда (в архиве 352КБ).

mode-bridge

raschet-istochnika-pitaniya-usilitelya3

raschet-istochnika-pitaniya-usilitelya2

16371_12-1500406194

impedance

16371_7-1500404746

16371_6-1500404746

raschet-istochnika-pitaniya-usilitelya

16371_4-1500404746

16371_8-1500404746

Что такое номинальная мощность?

Это параметр, который показывает, в каких пределах сигнала акустика может работать стабильно и с оптимальным звучанием в течение всего срока эксплуатации.

ВАЖНО. Термин как таковой характеризует не громкость звука, а надежность функционирования АС.

Номинальный показатель ограничивается нелинейными звуковыми искажениями, в их стандартном диапазоне. Такие колебания человеческое ухо не слышит, они появляются на выходе из колонок (усилителя), но отсутствуют в источнике звука. Иными словами, данная величина напрямую зависит от объема нелинейных искажений и поэтому ее реальное число значительно меньше, например, максимальной мощности аппаратуры.

Есть другое определение термина: это значение, вырабатываемое в среднем положении регулятора громкости сабвуфера.

Недобросовестные производители зачастую используют рекламный трюк: маскируют под стандартным числом другие цифры (пиковая величина и т.д). В бюджетной аппаратуре, как правило, сложно найти правильный показатель.

В России в качестве основных величин акустики используются номинальная и синусоидальная мощности. Последний параметр указывает реальное значение сигнала, при котором сохраняется длительная и стабильная работоспособность акустики. Синусоидальный показатель повсеместно вытесняет номинальные значения, он указывается в наименовании колонок и в паспортных данных.

НА ЗАМЕТКУ. Европейские стандарты вместо номинального уровня используют термин DIN, это аналог синусоидальной величины.

Прочие стандарты

В этой теме нельзя не упомянуть стандарт DIN 45500, впервые классифицировавший понятие Hi‐Fi аппаратуры.

hi-fi-akustika-vysokogo-urovnya
Согласно принятым нормативам, DIN Power здесь измеряется при помощи подачи сигнала частотой 1 кГц на линейный вход на протяжении 10 минут.

p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

При достижении 1% THD измеряется мощность. Такая система полностью идентична японской EIAJ. DIN Music Power – еще один параметр, максимальный сигнал, который выдержит аппаратура без повреждения на протяжении длительного времени.

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

Этот показатель отвечает IEC Power, согласно стандарту Международного электротехнического комитета IEC 268–5. Длительность нагрузки составляет в нем 100 часов.

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

RMS – предельная синусоидальная мощность, то есть та, с которой устройство способно работать в течение часа без повреждений. Обычно эта величина на 150–200% больше советской номинальной мощности и на 20–25% больше DIN Music Power. К этому стандарту близок AES2‐1984, согласно которому замеры проводятся в течение двух часов.

p, blockquote 19,0,0,1,0 –>

Что такое Pmpo.exe? Как исправить связанные с ним ошибки? [РЕШЕНО]

Иногда ошибки pmpo.exe и другие системные ошибки EXE могут быть связаны с проблемами в реестре Windows. Несколько программ может использовать файл pmpo.exe, но когда эти программы удалены или изменены, иногда остаются «осиротевшие» (ошибочные) записи реестра EXE.

В принципе, это означает, что в то время как фактическая путь к файлу мог быть изменен, его неправильное бывшее расположение до сих пор записано в реестре Windows. Когда Windows пытается найти файл по этой некорректной ссылке (на расположение файлов на вашем компьютере), может возникнуть ошибка pmpo.exe. Кроме того, заражение вредоносным ПО могло повредить записи реестра, связанные с Third-Party Application. Таким образом, эти поврежденные записи реестра EXE необходимо исправить, чтобы устранить проблему в корне.

Редактирование реестра Windows вручную с целью удаления содержащих ошибки ключей pmpo.exe не рекомендуется, если вы не являетесь специалистом по обслуживанию ПК. Ошибки, допущенные при редактировании реестра, могут привести к неработоспособности вашего ПК и нанести непоправимый ущерб вашей операционной системе. На самом деле, даже одна запятая, поставленная не в том месте, может воспрепятствовать загрузке компьютера!

Читайте также:  Частота запросов: НЧ, СЧ, ВЧ — по каким продвигаться

В силу данного риска для упрощения процесса рекомендуется использовать программу для очистки реестра ОС. Программа для очистки реестра автоматизирует процесс поиска недопустимых записей реестра, отсутствующих ссылок на файлы (например, вызывающих ошибку pmpo.exe) и неработающих ссылок в реестре. Перед каждым сканированием автоматически создается резервная копия с возможностью отмены любых изменений одним щелчком мыши, что обеспечивает защиту от возможности повреждения ПК.

Будучи серебряным партнером Microsoft, мы предоставляем программное обеспечение, которое поможет вам устранить следующие проблемы:

  • Программа для очистки реестра ОС WinThruster [загрузить]

Предупреждение: Если вы не являетесь опытным пользователем ПК, мы НЕ рекомендуем редактирование реестра Windows вручную. Некорректное использование Редактора реестра может привести к серьезным проблемам и потребовать переустановки Windows. Мы не гарантируем, что неполадки, являющиеся результатом неправильного использования Редактора реестра, могут быть устранены. Вы пользуетесь Редактором реестра на свой страх и риск.

Перед тем, как вручную восстанавливать реестр Windows, необходимо создать резервную копию, экспортировав часть реестра, связанную с pmpo.exe (например, Third-Party Application):

  1. Нажмите на кнопку Начать.
  2. Введите «command» в строке поиска… ПОКА НЕ НАЖИМАЙТЕENTER!
  3. Удерживая клавиши CTRL-Shift на клавиатуре, нажмите ENTER.
  4. Будет выведено диалоговое окно для доступа.
  5. Нажмите Да.
  6. Черный ящик открывается мигающим курсором.
  7. Введите «regedit» и нажмите ENTER.
  8. В Редакторе реестра выберите ключ, связанный с pmpo.exe (например, Third-Party Application), для которого требуется создать резервную копию.
  9. В меню Файл выберите Экспорт.
  10. В списке Сохранить в выберите папку, в которую вы хотите сохранить резервную копию ключа Third-Party Application.
  11. В поле Имя файла введите название файла резервной копии, например «Third-Party Application резервная копия».
  12. Убедитесь, что в поле Диапазон экспорта выбрано значение Выбранная ветвь.
  13. Нажмите Сохранить.
  14. Файл будет сохранен с расширением.reg.
  15. Теперь у вас есть резервная копия записи реестра, связанной с pmpo.exe.

Следующие шаги при ручном редактировании реестра не будут описаны в данной статье, так как с большой вероятностью могут привести к повреждению вашей системы. Если вы хотите получить больше информации о редактировании реестра вручную, пожалуйста, ознакомьтесь со ссылками ниже.

Мы не несем никакой ответственности за результаты действий, совершенных по инструкции, приведенной ниже — вы выполняете эти задачи на свой ​​страх и риск.

Windows XP https://www.theeldergeek.com/windows_xp_registry.htm

Windows 7 https://www.theeldergeek.com/windows_7/registry_edits_for_win7.htm

Windows Vista https://support.microsoft.com/kb/2688326 — LetMeFixItMyselfAlways

Как выбрать усилитель мощности в автомобиль

В этой статье я расскажу, что такое автомобильный усилитель мощности, для чего он нужен, чем они отличаются и как правильно его выбрать, а также установить в автомобиль.

Какие бывают усилители мощности.

В автомобильных системах среднего и высокого класса для достижения высокого качества звучания, большей громкости, а также для подключения сабвуфера становится недостаточно мощности встроенного усилителя автомагнитолы. Для решение этой проблемы предназначены автомобильные усилители мощности. Рассмотрим основные виды автомобильных усилителей мощности, их характеристики, а также принципы на которых надо основываться их выбирая.

Усилители бывают 1-канальные (моноблоки), 2-х канальные, 3-х канальные, 4-х канальные, 5-ти канальные, 6-ти канальные. Так же усилители делятся на класс AB (аналоговые, с высоким качеством усиления и не высоким КПД и соответственно мощностью) и D (цифровые, высокий КПД, большая мощность, низкое качество).

1-канальные усилители (моноблоки) используются в автомобильных системах как правило для сабвуферов. Слово моноблок при выборе усилителя для сабвуфера обозначает только то, что усилитель может работать на низкоомную нагрузку (1-2 Ом), если сабвуфер рассчитан на 4-8 Ом, то искать моноблок для него не принципиально, будет достаточно и 2-х канального усилителя, подключенного мостовой схемой. Моноблоки в основном все идут класса D, т.к. рассчитаны на подключения сабвуфера в автомобиле, а для саба самое главное хорошая мощность, а не качество звука. Также имеют развитый кроссовер в низкочастотном диапазоне и выносной регулятор громкости, что очень удобно при подключении к штатной автомагнитоле, в которой нет встроенной регулировки громкости сабвуфера.

Примеры достойных моноблоков:

2-канальные усилители мощности используются как для пары динамиков, так и для подключения сабвуфера используя мостовое соединение, либо по катушке/сабвуферу на канал усилителя, если позволяет мощность.

Примеры достойных 2-канальников:

3-канальные усилители сейчас используюся очень редко, т.к. все современные 4-канальные усилители имеют возможность мостового подключения и работы в режиме 2 каналов на акустику + 1 на сабвуфер.

4-канальные усилители — самые распространенные автомобильные усилители мощности. Могут быть использованы как для четырех динамиков, так для двух динамиков и сабвуфера, а также и для двух сабвуферов. Наиболее часто продаваемые и устанавливаемые усилители.

Примеры достойных 4-канальных усилителей:

5-канальные усилители используются в автомобильной системе для усиления четырех динамиков и сабвуфера. Как правило служат удешевленной альтернативой для более качественной компоновки системы, когда ставится отдельно усилитель для акустики и отдельно для сабвуфера. Также экономит место.

Примеры достойных 5-канальных усилителей:

6-канальные усилители мощности используются и распространены крайне редко за своей не востребованностью. Редкая автозвуковая система в них нуждается.

Но все же они есть:

Особняком можно выделить усилители со встроенным процессором звука. Очень часто установка усилителя в систему с штатным головным устройством сталкивается с такой проблемой, как отсутствие полноценной составляющей сигнала (штатная «поканалка»), фон, плохой качество сигнала. В такой системе для выделения качественного сигнала необходим процессор звука. Есть модели усилителей, в которых такой процессор встроенный:

Термины и обозначения которые нужно знать и использовать выбирая усилитель.

Одна из основных характеристик всех автомобильных усилителей мощности. Бывает номинальная (RMS) и максимальная (PMPO). Также как правило на всех усилителях есть цифра на корпусе. То что указано на корпусе усилителя как правило из области фантастики — это общая максимальная мощность всех каналов с искажениями, верить этой цифре нельзя, т.к. это не что иное, как рекламный ход производителя для завлеченная покупателя. В паспорте или на коробке в характеристиках указана номинальная мощность — мощность которой следует верить, если она указана с должным КНИ (

Полезные советы и рекомендации при выборе усилителя.

При выборе усилителя в первую очередь рекомендую обращать внимание на производителя. Есть много уже легендарных фирм, которые производят усилители в автомобиль уже не одно десятилетие и завоевали на этом поприще заслуженную славу. Помните что неизвестный бренд вряд ли когда то Вас чем то удивит, как бы его не хвалили при продаже. А дать послушать усилитель в автомобиле вряд ли какой магазин Автозвука согласится.

Выбираем усилитель для вашей аудио системы

Целью усилителя для аудиосистемы является принятие сигнала низкого уровня из блока источника и изменение его в сигнал высокого уровня для приведения в действие динамика. Мощность усилителей может составлять от 20 до более 1 тыс. Вт на канал. Их стоимость может вирироваться от 20 до 1000(и больше) долларов, что зависит от особенностей, выходной мощности и качества.

Усилитель может иметь от одного до восьми каналов. Наибольшим спросом среди автолюбителей пользуются двух и четырехканальные усилители. Перед тем как выбрать усилитель в машину, давайте разберёмся, на что стоит обратить внимание при выборе автомобильного усилителя.

Оцените статью
Добавить комментарий