Мощность аудиосистем

Правильная мощность

Во-первых, достаточно посмотреть на задней стенке количество требуемых элементов питания или снять крышку батарейного отсека. Это позволит вам определить напряжение внутреннего источника питания при работе от батарей. Ну, а во-вторых, вам нужно узнать потребляемую от сети мощность, о чем должно быть написано на той же стенке или в паспорте. Если эти данные по каким-либо причинам вам недоступны (нет паспорта, аппарат имеет только сетевое питание и т.п.), то можно снять крышку и оценить его начинку. Первым в порядке рассмотрения будет источник питания, то есть сетевой трансформатор.

 

 

Во всех дешевых и малых по весу моделях (пусть даже больших по габаритам) применяются небольшие и маломощные трансформаторы, а именно способные выдать не больше 8 — 10 ватт при напряжении 10 — 15 вольт и токе меньше одного ампера, граммов 500 весом и примерными размерами 5 х 5 х 5 см. Дальше по схеме идет одноамперный предохранитель, маломощные выпрямительные диоды и фильтрующий конденсатор малой емкости (что-нибудь около 1000 мкФ). Оконечный усилитель в таких аппаратах выполнен на однодолларовой микросхеме. Здесь абсолютно неважно, имеет ли микросхема паспортную выходную мощность: 4, 8 или 15 ватт. Выходная мощность аппарата в целом (для стерео — сумма по двум каналам) полностью зависит от напряжения внутреннего источника питания и его максимального тока и в общем случае не может превышать потребляемую.

Для оценки нам будет достаточно вспомнить закон Ома, всеобщий, универсальный и единственным образом связывающий воедино ток, напряжение и сопротивление нагрузки. Здесь очень важно понимание, что чем больше размах выходного сигнала, тем выше мощность, но в то же время амплитуда сигнала на выходе не только не сможет превысить напряжения питания, но и всегда на несколько вольт меньше.

В нашем случае размах сигнала будет меньше питания примерно на 2 — 3 вольта и для 12-вольтного питания составит вольт 10, что в переводе в эффективное значение мощности для четырехомных динамиков составит меньше четырех ватт на канал, а при восьмиомных меньше двух ватт на канал. (Как пример, выход 15 ватт на четырехомную нагрузку требует напряжения питания в районе 30 вольт при потребляемом токе в 2 ампера.) Это при условии, что напряжение не просаживается (не уменьшается) под воздействием нагрузки. Но как правило, маломощный блок питания дает просадку даже при такой ничтожной нагрузке, и реальная выходная мощность будет еще меньше. Приведенный пример определяет верхнее предельное значение максимальной мощности для любого режима, что пикового, что постоянного. Большему значению просто физически неокуда взяться. Лишнее подтверждение этому — встроенные в корпус простецкие, малогабаритные двух-пятиваттные динамики, которые вряд ли выдержат даже кратковременную перегрузку. Общий уровень громкости таких аппаратов вполне соответствует указанным 2 — 5 ваттам. Подобная конструкция характерна, в большей или меньшей степени для любой переносной или носимой аппаратуры. Разработчики для уменьшения веса аппарата вынуждены экономить на весе всех блоков, что равно уменьшению мощности.

А как же обозначенная в рекламе цифра в 100 — 200 ватт? Обозначенная как PMPO, что расшифровывается как пиковая музыкальная выходная мощность, эта цифра является по сути скрытым параметром, доступным для точной оценки лишь специалистам. Но, в принципе, прикинуть реальные возможности аппарата может любой, даже далекий от техники человек. Достаточно осмотреть заднюю панель или заглянуть в техописание. Там обязательно будет указана мощность, потребляемая аппаратом от сети. Разделите ее пополам и получите предельное значение выходной мощности (что пиковой, что постоянной) на канал. Для большинства магнитол цифра будет та же: 2 — 5 ватт. А обещанные 100 — 200 ватт — это, мягко говоря, плод творческого подхода к делу рекламного отдела фирмы-производителя для продвижения своей продукции на потребительском рынке. Говорить о полноценной пиковой мощности можно лишь в отношении аппаратуры высокого качества, класса Hi-Fi и Hi-End. Здесь данный параметр подразумевает возможность усилителя за очень короткий отрезок времени выдать в нагрузку (акустическую систему) сигнал максимальной амплитуды (всегда несколько меньше напряжения питания) при токе, в 2 — 4 раза превышающим номинальный, определяемый по формуле Uпит / Rнагр.ном.

Такое увеличение тока обусловлено тем, что сопротивление колонки из-за индуктивной и емкостной составляющей на некоторых характерных частотах может уменьшиться в 2 — 4 раза от номинального. Конкретное минимальное значение сопротивления будет всецело зависеть от конструкции колонки и особенно от примененных разделительных фильтров. Но в наиболее тяжелом токовом режиме усилитель работает при резких изменениях амплитуды сигнала, а именно на его крутых фронтах. Таким образом, пиковая мощность характеризует возможность неискаженной передачи усилителем пикфактора музыкального сигнала. Этот параметр, значительно влияя на верность звучания, не изменяет общего уровня громкости. Обеспечиваются такие токовые перегрузки за счет применения в конструкции мощного трансформатора, но все же наиболее важная роль принадлежит фильтру питания большой емкости, тоже, кстати, громоздкому и тяжелому. Именно он отвечает за постоянство питающего напряжения независимо от потребляемого тока, не допуская просадок напряжения. Естественно, выходные транзисторы рассчитаны на большой максимальный ток и установлены на массивные теплоотводы.

Небезынтересная деталь: в мощных усилителях (от 100 ватт), претендующих на предельно высокое качество звука, встроенная защита от перегрузок начинает срабатывать при выходных токах 20 ампер и больше. Это раза в четыре превышает максимальный ток, рассчитанный исходя из номинального сопротивления колонок. Если в таком усилителе защита будет срабатывать, например, при 5 амперах, ограничивая выходной ток, то о пиковой мощности можно и не вспоминать.

Ограничение усилителем выходного тока приводит к появлению переходных интермодуляционных искажений. Все пики сигнала окажутся срезанными, а фронты сглаженными. При использовании обычных колонок пиковая мощность усилителя никак не может превысить его четырехкратной максимальной мощности. Если же колонки имеют аномально большую емкость или индуктивность (например, из-за режекторных фильтров), то мощность в пике сигнала может непредсказуемо возрасти. Из всего выше сказанного следуют еще две причины, по которым совершенно несерьезно говорить о пиковой мощности в недорогой аппаратуре. Во-первых, выходные микросхемы имеют защиту от токовых перегрузок, срабатывающую на сравнительно небольших значениях выходного тока и соответственно гарантирующую интермодуляционные искажения. И во-вторых, звуковой тракт недорогих аппаратов почти всегда соответствует уровню качества ниже среднего (в моделях известных фирм в районе до 500 долл. дела обстоят не лучше), а значит, все фронты и пики сигнала будут безжалостно искажены и сглажены; и каким бы ни был выходной усилитель — просто нет условий для возникновения пикового режима.

Этих трех причин вполне достаточно, чтобы для аппаратов типа “большая мыльница” делать однозначное заключение: пиковая мощность равна максимальной и в большинстве аппаратов составляет те же 2 — 5 ватта на канал. В то же время любые ссылки на лабораторно измеряемую величину РМРО выглядят совершенно неуместно. Что касается всяких дорогих и престижных мини- и миди-комплексов со значением PMPO в одну-две тысячи ватт (на все каналы), то приблизительная оценка габаритов и массы усилительного блока наводит на мысль, что указанная чудовищная мощность — не что иное, как рекламный трюк производителей. В любом случае при покупке аппаратуры пиковая мощность не может быть ориентиром, так как достоверность этого параметра весьма трудно проверить. Гораздо надежнее доверять собственному слуху при прослушивании и экспертным оценкам специализированных журналов.

Всякий раз, заинтересовавшись каким-либо аудиоаппаратом, мы, как правило, в первую очередь интересуемся его изготовителем и функциями. И если устройство предназначено для усиления или воспрозведения звука, то следующий наш вопрос будет о его выходной мощности, выражаемой в ваттах. Но лишь для знатока не возникнет никаких трудностей в сопоставлении количества этих самых ватт на канал с конструкцией, ценой и самое главное — с реальным качеством и характером звучания. Для подавляющего числа покупателей понятие мощности неоднозначно, изменчиво или вообще бессмысленно. Скажем, как понять, что усилитель в сто ватт весит 12 килограммов и стоит 400 долл., а мыльница-бумбокс (магнитолка) весит 2 — 5 кг.,стоит от 50 долл. и, как утверждает броская лейба (этикетка) на ней, имеет мощность, к примеру, ватт 150 — 200. Что это, китайские товарищи совершили грандиозный прорыв в области электронной технологии, а может, это совсем другие ватты (доллары ведь тоже разные бывают), какие-нибудь тайваньские или малайские, или все же это коварный рекламный обман, позволяющий всучить совсем неразбирающимся покупателям аппаратуру низшей стоимостной категории и низшей категории качества. Есть два относительно честных способа получить объективную информацию об аппаратуре такого рода.