abc
Wzmacniacze mocy należą obok głoSników do najbardziej odpowie- zbliża się do rezystancji dla prądu sta-
łego, czyli osiąga przeciętnie ok. 6&!. W
dzialnych elementów każdego systemu nagłoSnieniowego. Awaria
tej sytuacji wzmacniacz od strony wyjScia
wzmacniacza jest zawsze dużym stresem dla użytkownika, zatem pe-
widzi obciążenie ok. 1,5&!. Co gorsza,
wien zasób wiedzy na temat tych urządzeń jest niezbędny każdemu,
łączna indukcyjnoSć 4 głoSników stano-
kto chciałby zminimalizować ryzyko uszkodzenia i jednoczeSnie w peł-
wi zaledwie 25% indukcyjnoSci pojedyn-
ni wykorzystać możliwoSci posiadanego wzmacniacza. czego głoSnika, co znacznie zmniejsza
naturalną właSciwoSć cewki do przeciw-
W przypadku tego typu urządzeń praktycznie nie istnieje dylemat
stawiania się przepływowi prądu zmien-
lampa czy tranzystor? W czasach kiedy moce wzmacniaczy liczone
nego. W konsekwencji stawia to bardzo
są w kilowatach, lampy straciły całkowicie rację bytu. Jednak mi-
duże wymagania układom wyjSciowym
mo dużo większej niezawodnoSci układów tranzystorowych, wzmac-
końcówki, którym tylko nieliczne wzmac-
niacze mocy nadal należą do najbardziej awaryjnych elementów ze- niacze mogą sprostać. Wszystkie te
czynniki prowadzą do następującego
stawu. Dzieje się tak z kilku powodów, które z grubsza można po-
wniosku: unikaj zdecydowanie połączeń
dzielić na zależne i niezależne od użytkownika. Ta druga grupa to
na 2&!, a unikniesz niepotrzebnych kło-
oczywiScie właSciwoSci konstrukcyjne urządzenia i o nich traktować
potów. Jeżeli jednak musisz pracować z
będzie niniejszy artykuł.
takimi obciążeniami, zastosuj wzmac-
niacze, których producent zdecydowa-
Od wielu lat obserwuję ewolucję w bu- wartoSć impedancji zestawów głoSniko- nie deklaruje pełną zdolnoSć (a nie moż-
dowie wzmacniaczy, co upoważnia mnie wych dopuszczalna przez producenta liwoSć) pracy wzmacniacza z tak niski-
jak sądzę do pewnych uogólnień i kon- końcówki, jest wprost powiązana z naj- mi impedancjami obciążenia.
kluzji, które mogą wydać się kontrower- większą mocą, jaką można uzyskać ze
m
syjne. Otóż, we współczesnych kon- wzmacniacza. W warunkach idealnych Definicja mocy
strukcjach wielu, nawet renomowanych dwukrotne zmniejszenie impedancji głoS-
i zabezpieczenia
z
firm, wyraxnie daje się zauważyć tenden- nika powinno spowodować dwukrotne
cja do rozwiązań oszczędnoSciowych . zwiększenie mocy urządzenia. Niestety, Bezwzględnie należy zdefiniować po-
Stosowane są np. transformatory o mo- przeważnie nie pozwalają na to ograni- jęcie mocy ciągłej. Wiele firm stosuje
cy znamionowej mniejszej niż deklaro- czenia związane z wydajnoScią zasilacza chytry zabieg polegający na nie podawa-
wana moc wyjSciowa wzmacniacza; za- co powoduje, że moc przy spadku opor- niu odcinka czasu, w jakim wzmacniacz
silacze o wątpliwych parametrach, tran- noSci głoSników spada nieliniowo. jest w stanie pracować z pełną mocą.
zystory, które pozbawione skomplikowa- NajczęSciej wzmacniacze pozwalają Amerykańska firma, na którą wczeSniej
nych układów zabezpieczeń wyparowa- na współpracę z obciążeniem 8 lub 4&!. się powołałem podaje, że według norm
łyby po dziesięciu minutach. Czasami spotyka się konstrukcje, któ- amerykańskich za moc ciągłą uważa się
Niestety, praw fizyki nie da się obejSć. re według zapewnień producenta mo- moc mierzoną w czasie pięciu minut i tu-
Pewne sztuczne zabiegi stosowane gą pracować z obciążeniem 2&!. Na taj mamy przynajmniej jasny obraz sy-
w konstrukcjach wzmacniaczy kojarzą mi ogół jest to jednak powiązane z duży- tuacji. Gwoli ScisłoSci należy dodać, że
się nieodparcie z próbami zminimalizo- mi stratami mocy i silnym nagrzewaniem Polska Norma jest bardziej wymagająca,
wania wymiarów kolumn głoSnikowych się urządzenia, co zwiększa ryzyko awa- ponieważ okreSla ten czas na 10 minut.
i wmawianiu klientom, że to jednak gra . rii. Poza tym musisz zdawać sobie spra- Pewnie chcielibyScie spytać jak to, czy
Kto chce, ten wierzy! GłoSniki, jak wia- wę z niejednoznacznoSci okreSlania to oznacza, że nasz wzmacniacz po dzie-
domo, mają różnie definiowaną moc. Po- łącznej impedancji kilku równolegle po- sięciu minutach przestanie poprawnie
dobny problem pojawia się w odniesie- łączonych kolumn głoSnikowych. Wia- pracować, wyłączy się, popsuje? Oczy-
niu do końcówek. Możesz natknąć się domo że wartoSć jaką możesz odczy- wiScie nie, współczesne konstrukcje wy-
na okreSlenia: rms output power, peak tać na tabliczce znamionowej kolumny posażone są w bardzo rozbudowane uk-
power, continuous pwr, music power jest definiowana dla szerokiego zakre- łady zabezpieczeń (często bardziej skom-
itp. W instrukcji obsługi wzmacniacza pe- su częstotliwoSci. Impedancja, czyli plikowane niż sam wzmacniacz), które
wnej szacownej amerykańskiej firmy do- opornoSć dla prądu zmiennego, jest kontrolują parametry pracy urządzenia i
liczyłem się aż pięciu różnych tabelek od- większa o mniej więcej 30% od rezystan- w razie potrzeby, bez ingerencji użytko-
noszących się do mocy wzmacniacza. cji cewki głoSnikowej. wnika zmieniają je tak, aby nie przekro-
Uważam, że najbardziej precyzyjną i Wyobraxmy sobie sytuację, kiedy czyć możliwoSci wzmacniacza.
porównywalną definicją okreSlającą moc, chcemy połączyć równolegle cztery, no- Zazwyczaj kontrolowana jest tempera-
jest okreSlenie ciągłej mocy sinusoidal- minalnie oSmioomowe głoSniki niskoto- tura tranzystorów mocy przy jej nadmier-
nej (rms continuous power), oczywiScie nowe i zasilić je sygnałem o częstotliwo- nym wzroScie ograniczana jest moc, a w
przy okreSlonym poziomie zniekształceń Sci ograniczonej do 150Hz. Przy tak nis- skrajnym przypadku następuje wyłącze-
i na okreSlonym obciążeniu. Najmniejsza kich częstotliwoSciach impedancja cewek nie wzmacniacza do czasu ostygnięcia.
EiS 7/98 67
Stosowane są również limitery nie po- niem złożonoSci takiego urządzenia, kilkukrotnie przewyższa moc znamio-
zwalające na przesterowanie urządzenia, które nie zawsze daje się zintegrować w nową wzmacniacza, potężny transforma-
oraz układy służące do kontroli wyjScia obudowie końcówki. Stąd najczęSciej li- tor sieciowy itd. Tak konstruowane koń-
wzmacniacza, jak: zabezpieczenie przed mitery we wzmacniaczach są prostymi cówki należą obecnie do wyjątków, więk-
pojawieniem się napięcia stałego (DC ogranicznikami. Tego typu układy w mo- szoSć firm wychodzi ze słusznego skąd-
fault) zabójczego dla głoSników, opóx- mencie zadziałania degradują sygnał w inąd założenia, że wzmacniacz nie pra-
nienie załączenia wyjSć głoSnikowych do sposób wyraxnie słyszalny jako pompo- cuje pełną mocą w sposób ciągły i stąd
czasu ustabilizowania się stanów nieu- wanie dxwięku, zatykanie się wzmacnia- biorą się oszczędnoSciowe tendencje, o
stalonych w zasilaczu (speaker delay), cza itp. Ich rola ogranicza się głównie do których już wspomniałem.
oraz zabezpieczenie przeciwzwarciowe zabezpieczenia głoSników i to nie w
(short circuit protection). każdym przypadku. JeSli taki ogranicz- Podstawowe
Tego typu zabezpieczenia należą do nik kontroluje napięcie na wejSciu
parametry
standardowych i trudno sobie wyobra- wzmacniacza i nie pozwala na jego prze-
wzmacniaczy mocy
m
zić współczesny wzmacniacz estradowy, kroczenie ponad zadany poziom, to uk-
który byłby ich pozbawiony. Niestety, ład działa poprawnie, ale tylko przy no- Poniżej znajdziecie wybór parame-
niektóre z tych zabezpieczeń służą cza- minalnym napięciu sieci zasilającej. W trów, które uważam za najważniejsze z
sem do ochrony interesów producenta. realiach krajowych, kiedy to napięcie punktu widzenia użytkownika. Pominą-
Zdając sobie sprawę z ograniczonych sieciowe znacznie odbiega od wartoSci łem te parametry, których wyjaSnienie
możliwoSci swojego produktu firma sto- znamionowych, wzmacniacz będzie i wymagało by złożonej analizy funkcjo-
suje takie zabiegi konstrukcyjne, które tak przesterowany, mimo nie przekrocze- nowania wzmacniaczy.
podrasowują katalogowe parametry nia nominalnych parametrów sygnału Tak zwana moc szczytowa (peak
wzmacniacza i wprowadzają w błąd nie- wejSciowego. power), okreSla zdolnoSć urządzenia
Swiadomego użytkownika. Jako przykład Niemniej jednak prosty limiter może do wiernego odtwarzania szczytów syg-
mogę podać wzmacniacz, którego moc okazać się przydatny, szczególnie jeS- nału. W przypadku niektórych końcówek
producent okreSlił jako 300W/4&!. Po li wykorzystuje się tylko jeden wzmac- parametr ten znacznie przekracza moc
włączeniu i dokonaniu pomiarów przy niacz. Przy większych nagłoSnieniach znamionową, co można uznać za zale-
obciążeniu obu kanałów (bardzo ważne!) bardziej celowe wydaje się zastosowa- tę, jednak nie należy przyjmować tego
moc wynosiła niecałe 250W. Po nagrza- nie oddzielnego limitera, z wyjSć które- parametru jako punktu odniesienia dla
niu (ok. 10 minut) moc spadła do 150W. go można sterować kilkoma wzmac- oceny wzmacniacza.
Klient kupił więc faktycznie wzmacniacz niaczami. Niektóre firmy oferują wielo- Następnym ważnym parametrem jest
o mocy dwa razy mniejszej niż deklaro- drożne zwrotnice aktywne zintegrowa- poziom zniekształceń nieliniowych
wał producent. ne z limiterami, bramkami i kompreso- współczynnik okreSlający w procentach,
Oddzielnego omówienia wymaga kwe- rami. Jest to z pewnoScią wygodne i na ile sygnał wyjSciowy różni się widmo-
stia stosowania przez niektóre firmy uk- praktyczne rozwiązanie, obniżające wo od tego, który został podany na wej-
ładów limiterów zintegrowanych z koń- koszty systemu i upraszczające układ Scie. Parametr ten definiowany jest przez
cówką. Pozornie wydawałoby się, że połączeń zestawu. pomiar sygnałów harmonicznych, czyli
jest to Swietna sprawa praktycznie nie Czasem można spotkać się z mocą składowych sygnału na wyjSciu, które nie
możesz przesterować wzmacniacza. wzmacniaczy okreSloną jako continuous istniały w sygnale wejSciowym. Parametr
Niestety, sprawa jest bardziej złożona. (24h) rms. Oznacza to, że wzmacniacz ten okreSla skrót THD total harmonic di-
Pewnie zwróciłeS uwagę, że nawet nie- może być obciążany mocą ciągłą w stortion. W przeciwieństwie do wzmacnia-
zbyt wyrafinowany kompresor/limiter w czasie praktycznie nie ograniczonym. czy do użytku domowego, gdzie kon-
postaci oddzielnego urządzenia kosztu- Aby uzyskać takie parametry zastosowa- struktorzy przeScigają się w dodawaniu
je często niewiele mniej niż przeciętna no bardzo wydajne chłodzenie, odpo- kolejnych zer po przecinku, w sprzęcie es-
końcówka jest to uzasadnione stop- wiednią iloSć tranzystorów, których moc tradowym granicą przyzwoitoSci jest
Rys. 1. Przykład typowego, standardowego wzmacniacza mocy. Masywny transformator, duże kondensatory
elektrolityczne i radiatory tworzące tunel. którym przepływa powietrze chłodzące tłoczone przez wentylator.
poziom zniekształceń nie przekraczający czynnik tłumienia (damping factor). Ok- wej. Niestety czułoSć wejSciowa nie jest
1%. Jest to i tak o wiele mniej niż znie- reSla on zdolnoSć wzmacniacza do elek- jak do tej pory standaryzowana, stąd mo-
kształcenia najlepszych nawet systemów trycznego stłumienia szkodliwego rezo- żesz spotkać wzmacniacze o dużej roz-
głoSnikowych, więc jeSli twój wzmacniacz nansu układu drgającego głoSnika, któ- bieżnoSci tego parametru. Dawniej spo-
spełnia te wymogi, możesz pracować na ry powoduje zniekształcenia przebie- tykane były końcówki o poziomie nomi-
nim bez obaw. Pamiętaj jednak, że każ- gów o częstotliwoSciach zbliżonych do nalnym 0dBu, co odpowiada napięciu
de przesterowanie wzmacniacza prowa- częstotliwoSci rezonansowej przetwor- wejSciowemu 0,775V rms. Teraz wiele
dzi do lawinowego wzrostu tych znie- nika. Jedną z metod przeciwdziałania firm skłania się do standardu +4dBu
kształceń jeSli zaczynasz słyszeć tym niepożądanym zjawiskom jest elek- (1,23V). Jest to słuszna tendencja, tym
charczenie w głoSnikach, to prawdopo- tryczne stłumienie głoSnika, polegające bardziej że większoSć profesjonalnych
dobnie przekroczyłeS już 10%. na zasilaniu go ze xródła o rezystancji mikserów operuje tym poziomem jako
Pasmo przenoszenia wzmacniacza wewnętrznej znacznie mniejszej niż re- standardem wyjSciowym.
okreSla zakres częstotliwoSci, w którym zystancja cewki głoSnikowej. Damping WartoSć impedancji wejSciowej (in-
wzmocnienie końcówki zachowuje war- factor okreSla stosunek rezystancji ob- put impedance) na ogół wynosi kilka-
toSć stałą. Nas interesuje tzw. pasmo ciążenia (głoSnika) do rezystancji we- dziesiąt kiloomów i w zasadzie ten pa-
mocy (power bandwidth) czyli pasmo wnętrznej (wyjSciowej) wzmacniacza. rametr może nie zaprzątać twojej uwa-
przenoszenia wzmacniacza obciążone- PowinieneS zapamiętać, że im jest on gi. Czasami jednak, kiedy łączysz równo-
go mocą od kilku watów do mocy no- większy, tym lepiej. Typowe wartoSci za- legle wejScia kilku wzmacniaczy, mu-
minalnej. W praktyce estradowej nie wierają się w zakresie 100-400. JeSli sisz wiedzieć, że ich impedancja wypad-
pracuje się poniżej 40Hz. W związku z membrany twoich głoSników podczas kowa może okazać się zbyt niska dla
tym, kolumny głoSnikowe w celu zape- koncertu wykonują dziwne skoki o du- miksera. WyjScia niektórych konsolet
wnienia poprawnej pracy powinny być żej amplitudzie, to prawdopodobnie nie tolerują obciążania ich zbyt małą
zabezpieczone przed zbyt niskimi czę- współczynnik tłumienia twojego wzmac- impedancją.
stotliwoSciami. Dobre końcówki wypo- niacza jest niski, choć oczywiScie przy- Każdy profesjonalny wzmacniacz mo-
sażane są więc w stromo działające fil- czyn tego zjawiska może być więcej. Go- cy posiada wejScia symetryczne, (balan-
try dolnozaporowe (HPF high pass fil- dzi się wspomnieć, że końcówki lampo- ced). Nie zawracaj sobie głowy koń-
ter). Podobna sytuacja dotyczy częstot- we mają małą wartoSć współczynnika cówkami, które nie są w nie wyposażo-
liwoSci powyżej 20kHz. Tutaj też stoso- damping factor stąd m.in. twarde za- ne. Zalety linii symetrycznej są na tyle
wane są filtry odcinające. wieszenia głoSników gitarowych nie po- duże, że warto byS wziął to pod uwagę
Konkludując: wystarczy jeSli twój zwalające na zbytnie rozbujanie przy kompletowaniu swojego zestawu
wzmacniacz przeniesie liniowo (czyli membrany. Damping factor jest bardzo nagłaSniającego.
bez spadku wzmocnienia) zakres od ważnym parametrem wzmacniacza, po- Ostatnim parametrem, któremu chciał-
20Hz do 20kHz. Wprawdzie niektóre fir- winieneS więc zwrócić na niego baczną bym poSwięcić parę słów omówienia
my podają znacznie szerszy pasmo pra- uwagę przed decyzją o zakupie. JeSli in- jest pobór mocy z sieci zasilającej. Każ-
cy swoich urządzeń, ale na ogół jest to strukcja nie okreSla tego parametru, po- dy wzmacniacz charakteryzuje się okreS-
powiązane z innym parametrem tzw. winno wzbudzić to twoje podejrzenia. loną sprawnoScią, co oznacza, że ok.
slew rate, okreSlającym reakcję wzmac- Teraz parę uwag na temat parametrów 65% mocy pobieranej z sieci zamienia
niacza na strome zbocza narastające szumowych i zakłóceń. NajczęSciej mó- się w moc wydzielaną w głoSnikach.
sygnałów tzw. szybkoSć wzmacniacza. wimy o tak zwanym odstępie od szu- JeSli zatem na obciążeniu 2x4&! wzmac-
Wystarczy jeSli będziesz wiedział, że im mów (signal-to-noise ratio). Szumy na niacz jest w stanie oddać np. 2x500 wa-
szersze pasmo przenoszenia, tym lep- poziomie mniejszym niż -90dB są, w tów, to moc pobierana z sieci wyniesie
sza reakcja na szybkie, strome sygna- odniesieniu do końcówek, praktycznie ok. 1600W (możesz się spotkać z jed-
ły. Dla typowych celów w zupełnoSci pomijalne, a współczesne konstrukcje nostką VA wolto-amper słuszną dla
wystarczy slew rate e"10V/µs. JeSli wy- czÄ™sto schodzÄ… nawet poniżej pozio- przebiegów zmiennych). PrzeliczajÄ…c to
czytasz w opisie swojego wzmacnia- mu -100dB. Znacznie trudniej osiągnąć na pobór prądu otrzymujemy wartoSć ok.
cza, że pasmo przenoszenia wynosi np. takie wyniki w odniesieniu do zakłóceń 8A, zatem co najmniej taki bezpiecznik
5Hz 100kHz to oznacza, że bezwzględ- związanych z polem elektromagnetycz- powinien być zastosowany jako bez-
nie musisz zastosować wspomniane nym występującym w każdym urządze- piecznik sieciowy. Przy mocach wzmac-
wyżej filtry pasmowe, jeSli nie chcesz ry- niu zasilanym przez wewnętrzny trans- niacza powyżej 1000W (1kW) na kanał
zykować uszkodzenia głoSników. Zbyt formator sieciowy. Tego typu zakłócenia standardowe bezpieczniki (tzw. radiowe)
niskie częstotliwoSci przenoszone przez zwane są potocznie brumem a fachowo okazują się być niewystarczające. Dla-
wzmacniacz bardzo obciążają go przydxwiękiem (w języku angielskim ok- tego niektóre firmy rezygnują z zewnętrz-
energetycznie , czyli powodują nad- reSlane są jako hum). Niektóre firmy po- nych, dostępnych dla użytkownika bez-
mierny pobór prądu z zasilacza ze stra- dają w instrukcji wspólną wartoSć obu pieczników lub stosują zminiaturyzowa-
tą dla pozostałej częSci pasma. Podob- tych parametrów hum and noise. Dla ne wersje typowych zabezpieczeń auto-
ny efekt wywołują stosowane przez nie- celów praktycznych wystarczy nastę- matycznych stosowanych w energetyce.
które firmy układy korekcji basu, mają- pujący test: połącz wzmacniacz z kolum- Nie należy zapominać o różnicach w
ce jakoby polepszyć odtwarzanie niskich nami, stań w odległoSci ok. 2 metrów i standardowym napięciu sieciowym, któ-
częstotliwoSci przez kiepskiej jakoSci przy braku sygnału wejSciowego (odłącz rego wartoSć w niektórych krajach za-
zestawy głoSnikowe. PowinieneS uni- kable od wejSć) oceń słuchowo poziom chodnich (Japonia, USA) odbiega od
kać tego typu konstrukcji, gdyż zada- szumów i przydxwięku (regulatory standardu europejskiego. Należy zwró-
niem każdej końcówki mocy jest wier- wzmocnienia w końcówce powinny być cić baczną uwagę na wartoSci podane
ne, czyli neutralne wzmocnienie dostar- w położeniu maksymalnym). JeSli nie sły- przy gniexdzie lub kablu sieciowym. Ze
czonego sygnału. Do korekcji częstot- szysz przydxwięku ani szumu to możesz względów bezpieczeństwa wszystkie
liwoSciowej służą zupełnie inne urzą- uznać, że wzmacniacz nie będzie ci wzmacniacze estradowe wyposażone
dzenia. Wszelkiego rodzaju prymitywne stwarzał problemów. są w trójżyłowe kable zasilające, co oz-
dopalacze powodują głównie uszko- Nominalna czułoSć wejSciowa (input nacza, że wymagają gniazd sieciowych
dzenia głoSników, które nie wytrzymują sensitivity) okreSla w woltach lub decy- z bolcem uziemiającym.
forsowania ich sygnałami o zbyt dużej belach poziom sygnału na wejSciu Piotr Peto
amplitudzie niskich częstotliwoSci. wzmacniacza, przy którym nastąpi peł-
Autor artykułu jest konstruktorem z wieloletnią
Bardzo ważnym parametrem każde- ne wysterowanie końcówki, czyli odda-
praktykÄ… w zakresie budowania wzmacniaczy mo-
go wzmacniacza mocy jest tzw. współ- nie przez wzmacniacz mocy znamiono-
cy i zespołów głoSnikowych.
EiS 7/98 69
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
wzm mocy cz212 kanalowy regulator mocy dmx512 cz1Ogniwa paliwowe w układach energetycznych małej mocyCw 9 Wzmacniacz mocy2 Dynamika cz1Mikrokontrolery ARM cz1CZ1 roz 1 12miernik mocy optycznej w światłowodzie 1Przeliczniki mocy w?cybelachWzm Sony xm 1002hx[1]więcej podobnych podstron