Меню

Как определить мощность усилителя низкой частоты



Как посчитать мощность усилителя звука

Усилители звука используются как во многих бытовых приборах, автомобилях, так и профессиональной работе звукорежиссеров. Каждое устройство усиливающее звуковые колебания, передаваемые в нагрузку (в акустическую систему) имеет свою расчётную мощность, которая зависит от мощности радиодеталей используемых в ней.

Перед тем как узнать мощность усилителя звука нужно понимать от чего она зависит. В первую очередь, это сопротивление нагрузки, которой служит акустическая система или звуковоспроизводящие динамики. Сопротивление их бывает 2, 4, или 8 Ом. Чем меньше эта величина тем выше ток проходящий по цепи катушки динамика, а значит выше и мощность. Перед тем как подключать акустическую систему к усилителю звука, необходимо знать её параметры, для того чтобы продолжительность эксплуатации была максимальной.

Особенно важно знать максимальные параметры, так как при несоответствии мощности акустики и максимально выдаваемой мощности усилителя, выход из строя звуковоспроизводящего оборудования неизбежен.

Как измерить мощность усилителя звука

Существует два способа измерения выходной мощности усилителя звука, это выполняется с помощью следующих измерительных устройств:

  1. осциллографа;
  2. мультиметра.

Для проведения таких измерений обязательно понадобиться нагрузка, которой в стандартном применении является динамик или акустическая система. Ток без нагрузки не появится, а значить измерить мощность не получится. В качестве динамика, в случае его отсутствия под рукой, используется проволочное сопротивление (резистор) типа ПЭВ, мощностью от 10 до 100 Вт и величиной сопротивления от двух до 8 Ом. Не стоит обращать внимания, что мощность нагрузки всего 100 Вт, а заявленная мощность усилителя 200 или 300 Вт, такой резистор способен кратковременно рассеивать мощность в несколько раз превышающую номинальную.

Перед тем как подключать резистор в цепь, обязательно необходимо проверить значение его сопротивления с помощью омметра, чтобы избежать ненужной погрешности. Если в наличии нет резистора типа ПЭВ, то используется резистор с переменным значением сопротивления типа ОПЭВ. Если величина его полного сопротивления равна 8 Ом, то появляется возможность подключения его по следующей схеме и тем самым получить или 2, или же 4 Ома.

После подключения осциллографа и нагрузки как показано на рисунке, на вход усилителя подаётся обычный слабый звуковой сигнал, который необходимо усилить. Для более точных, лабораторных измерений рекомендуется использовать генератор синусоидального сигнала, частота которого от 100 до 200 Герц. Затем включить усилитель и постепенно, очень плавно увеличивать громкость, поворачивая встроенный регулятор. На осциллографе появиться усиленный сигнал, амплитуда которого будет увеличиваться до максимального значения выдаваемого усилителем. После достижения максимальной громкости и ограничения выходного сигнала по амплитуде, измеряется напряжение, которое потом подставляется в формулу:

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

  • где P – выходная мощность усилителя в Ваттах;
  • U – выходное напряжение усилителя в Вольтах;
  • R – сопротивление нагрузки (колонки) в Омах.

На первом рисунке изображён усиленный синусоидальный сигнал, а на втором от обычного музыкального MP-3 плеера. Стрелкой указана та часть синусоиды, которую стоит учесть при расчёте мощности. Нельзя подавать на вход усилителя для измерения мощности выходного каскада сигнал высокой частоты, если вместо сопротивления будет использоваться многополосная акустическая система. Это приведёт к перегрузке средне частотного или высокочастотного динамика, что вызовет разрыв мембраны или обрыв их катушки.

Теперь узнаем, как узнать мощность усилителя звука мультиметром? При отсутствии осциллографа используется обычный вольтметр, имеющийся в наличии в каждом, даже дешевом мультиметре. Однако, для того чтобы увидеть на нём пиковую величину напряжения выходного каскада усилителя низкой частоты, соберем простейшую схему, состоящую из диода (рассчитанного на напряжение 50 Вольт) и конденсатора (от 0,47 до 1 µF, и напряжение выше 50 В).

Согласно закона Ома, зная напряжение и сопротивление вычисляется ток, который будет равен напряжению делённому на величину сопротивления. Мощность при этом равняется произведению напряжения и силы тока.

Как проверить мощность усилителя звука

Теперь знаем как определить мощность усилителя звука, тогда заявленные производителем характеристики легко вычислить вышеописанными методами. Часто несоответствие информации о мощности усилителей встречается у китайского изготовителя, привлекающего покупателя высокими показателями, которые в реальности сильно занижены.

Источник

Как определить реальную мощность усилителя без приборов?

Многие новички, которых затронула тема автозвука, и они уже начали присматривать себе усилитель в интернет магазинах или в офлайн магазинах эльдорадо или мвидео впадают в ступор и недопонимание, почему усилители некоторых брендов имеют такую маленькую мощность и так дорого стоят? И наоборот с огромной мощностью стоят копейки.

Читайте также:  Коробка отбора мощности 21610rohur hipomak

Вот вам живой пример:

Это усилитель который я нашел на али экспресс. Как вы видите настоящего «монстра» на 3600 ватт можно (нельзя) купить у наших друзей китайцев за 3500 рублей.

А вот теперь посмотрим на другой усилитель:

4-канальный усилитель с реальной мощностью на корпусе

Пфффф, жалкие 150 ватт на канал, а еще одиннадцать с лишним тысяч просят за него! Кто же покупает такие усилители если можно купить дешевле и мощнее?

Именно такие мысли посещают неискушенного начинающего любителя автозвука, который видит такую разницу в соотношении мощность/цена.

На самом деле рынок не обманешь и если что то стоит дороже, то это лучше! За некоторыми исключениями и маленькими отклонениями.

Так в чем же дело? А дело в том что некоторые производители, для того чтобы увеличить продажи, либо немного преувеличивают мощность своего усилителя, либо указывают на упаковке или корпусе усилителя не RMS мощность каждого канала, а суммарную мощность которую может потреблять усилитель при мостовом включении и выкрученной до предела крутилки Gane. А этот показатель по сути нам ничего не дает, для того чтобы подобрать динамики под эту мощность.

Некоторые производители поступают еще хитрее. Пишут на корпусе усилителя крупными цифрами к примеру 3000, у покупателя создается ощущение что это мощность, а на деле это просто название модели усилителя.

Так, если вокруг все врут, как начинающему любителю автозвука выбрать усилитель с нужной мощностью по самой доступной цене?

В первую очередь нужно посмотреть технические характеристики усилителя. Там ищем строки номинальная мощность или RMS.

Посмотрим на характеристики усилителя за 11290 рублей:

Мощность в характеристиках совпадает с надписью на корпусе

Как видим производитель указал на корпусе такую же мощность что и в характеристиках. Теперь понятно, что производитель ничего не скрывает.

А теперь посмотрим в технические характеристики усилителя с али экспресс:

Скромные характеристики усилителя, почти ничего не написали

Здесь практически ничего не написали, а из полезного только то, что у усилителя есть упаковка. И на том спасибо.

Из неполезной информации это максимальная мощность на канал более 200 ватт. Ну то что это на один канал уже что то, хотя все равно информация практически не о чем не говорит.

И вот изрядно покопавшись на сайте мне удалось найти реальные технические параметры данного усилителя:

Наконец то нашел стоящую информацию

А вот это уже похоже на правду. В 4 ома каждый канал выдает по 60 ватт.

Теперь понятно почему он столько стоит. Но я не в коем случае не говорю что это плохой усилитель. Для своих характеристик и цены он очень даже не плохой усилитель. И его можно вполне взять. Но брать не как усилитель с мощностью 3600 ватт, а как усилитель с мощностью 60 ватт, которого вполне хватит на хорошую 2-компонентную акустику, плюс простенький сабвуфер, подключив тыльные каналы мостом. Его минус в том, что он вводит в заблуждение обычного начинающего автозвукера.

Хорошо, в этом усилителе мы нашли нужную нам информацию. А что если этих параметров нигде нет, или просто мы не смогли их найти?

На этот случай есть еще один хитрый способ, который позволяет примерно подсчитать номинальную мощность любого усилителя.

Находим предохранитель и смотрим его номинал:

Номинал предохранителя на усилителе

Номинал предохранителя измеряется в амперах и по сути показывает потолок потребления этого усилителя после которого предохранитель сгорит чтобы защитить усилитель. Здесь как видим он составляет 25 А.

Чтобы подсчитать мощность при которой этот предохранитель сгорит умножаем на вольтаж в системе автомобиля. Все производители указывают RMS исходя из 14,4 вольт, то есть на заведенную, поэтому эту цифру и возьмем.

Это еще не мощность усилителя.

Чтобы посчитать сколько мощности пойдет на динамики нужно вычесть из этой мощности потери исходя из КПД. Этот усилитель АВ класса, а КПД АВ класса очень низкое и составляет в среднем около 50%.

То есть полученную мощность нужно поделить пополам:

Это мощность на все каналы. Тут их 4, в итоге получаем:

Но и это еще не все, такая мощность получиться с грязным искаженным сигналом, так называемым клиппом. На деле на чистом сигнале получится мощность примерно на 15% меньше:

Это примерная номинальная мощность данного усилителя. Еще скромнее чем было указано в характеристиках.

Теперь попробуем посчитать так же мощность второго усилителя.

Номинал его предохранителя 100 А:

Номинал предохранителя

Мощность перегорания предохранителя:

Читайте также:  Какая мощность светодиодных ламп должна быть

С учетом КПД на каналы:

На каждый канал:

Здесь все в порядке. Производитель не обманул.

Хотелось бы отметить, что это очень упрощенный и усредненный метод подсчета мощности, чтобы примерно понять на сколько мощный данный усилитель. Поэтому не стоит принимать эти цифры как точные показатели мощности.

Теперь прочитав эту статью ты сможешь сравнивать усилители, иметь представление о их мощности, и сделать правильный выбор.

Подписывайся на мой канал и ставь сердечки если понравилась статья. В скором времени здесь будет много чего интересного.

Источник

Как определить мощность усилителя низкой частоты

Измерение выходной мощности усилителей звуковой частоты.

Автор:
Опубликовано 14.04.2006

Возьмём обычный усилитель НЧ с напряжением питания +12 Вольт, сопротивлением нагрузки 4 Ом, присоединим к нагрузке осциллограф, а к входу — генератор синусоидального сигнала, (рис.1)

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

Читайте также:  Кто открыл закон мощности

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.

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).

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

Источник

Как определить мощность усилителя низкой частоты



Как определить мощность усилителя низкой частоты

Измерение выходной мощности усилителей звуковой частоты.

Автор:
Опубликовано 14.04.2006

Возьмём обычный усилитель НЧ с напряжением питания +12 Вольт, сопротивлением нагрузки 4 Ом, присоединим к нагрузке осциллограф, а к входу — генератор синусоидального сигнала, (рис.1)

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!

Читайте также:  Таблица ктп по мощности

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.

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.

Читайте также:  Как проверить мощность трехфазного двигателя

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).

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

Источник

Замер выходной мощности усилителя НЧ

В этой статье я попытаюсь рассказать, как объективно произвести замер выходной мощности усилителя НЧ. Для измерения нам понадобится осциллограф и низкочастотный генератор сигналов. К моему сожалению, без этих приборов невозможно объективно произвести измерение. Звуковой генератор может быть заменен компьютером или ноутбуком, с установленным на него программным обеспечением.

В разделе «Генераторы» представлено несколько бесплатных программ, которые позволят сделать из вашего ноутбука или ПК генератор сигналов.

Итак, нам понадобиться осциллограф, генератор синусоидального сигнала, резистор (эквивалент) сопротивлением 4Ома, сам усилитель и по возможности (необязательно) мультиметр.

Читайте также:  Усилитель мощности или ламповый усилитель

В качестве «ослика» я использую свой любимый, одноканальный прибор С1-94. Генератором у меня служит китайский функциональный генератор, способный генерировать различные формы сигналов с регулировкой частоты, амплитуды и смещения.

Китайский генератор сигналов

Нагрузкой будет служить резистор сопротивлением 4Ома и мощностью 100Вт. Для надежности я установил его на радиатор с применением теплопроводной пасты.

Нагрузочный резистор 4Ома 100Вт

Теперь про мультиметр. Сгодится не каждый. Он должен правильно измерять переменное напряжение на частоте 1000Гц-2000Гц. Если его нет, то можно обойтись и без него. Я использую UNI-T UT39C.

Я буду производить замер мощности на усилителе радиолы Элегия-102-стерео.

Перед измерением выходной мощности необходимо произвести прогон усилителя на умеренной мощности в течении минут 10-20.

На вход подключения магнитофона я подал сигнал с генератора. У вас может быть это вход «Универсальный», «Тюнер» или другой линейный вход. Сигнал должен быть синусоидальной формы, иметь частоту 1000Гц. Амплитуду на генераторе необходимо сделать нулевой.

Вход подключения магнитофона

Далее нужно ручки регулировки громкости вывернуть на максимум, а регуляторы тембра и баланса на середину.

К выходу усилителя, в гнездо подключения акустической системы, подключаем нагрузку в виде резистора, сопротивлением 4Ома. Резистор необходимо опустить в воду или установить на радиатор.

Параллельно резистору нужно установить щупы осциллографа и мультиметра. На осциллографе выбираем необходимую развертку. В моем случае это 0.2мс на клетку и 5В на клетку.

Включаем питание усилителя. Включаем генератор и осциллограф.

Плавно увеличиваем амплитуду сигнала на генераторе и смотрим его форму на экране осциллографа.

Элегия-102 замер выходной мощности

Форма должна быть чистой, синусоидальной. По мере увеличения амплитуды (на генераторе) необходимо ловить момент, когда верхушка синусоиды начнет обрезаться. Такое явление называют клиппингом.

Клиппинг при замере мощности

После появления клиппинга, необходимо чуть уменьшить амплитуду, до появления чистой синусоиды.

Измерение выходной мощности усилителя НЧ

Сейчас усилитель НЧ работает на максимальной (чистой) мощности.

Теперь необходимо измерить напряжение на нагрузочном резисторе и как говориться: «Дело в шляпе!».

Измерять напряжение можно мультиметром, который не «врет» при измерении на частоте 1кГц, либо с помощью осциллографа. Я буду измерять и тем, и этим.

На дисплее мультиметра у меня напряжение переменного тока составило 7.5В.

Напряжение на нагрузочном резисторе

По экрану осциллографа я вижу размах синусоиды (или двойную амплитуду) 4.2 клетки. Одна клетка 5В. Итого, двойная амплитуда равна 21В. Как нам известно, размах больше действующего значения напряжения в 2?2 раз. Поэтому, 21В делим на 2?2.

21В/2.83=7.4В. Сходится? Сходится!

Расчет выходной мощности

Мощность считается по формуле P=U*I, где P – мощность, U – напряжение на резисторе, I — ток, протекающий через резистор.

Измерять ток не обязательно так, как из закона Ома известно, что I=U/R,

тогда P=U 2 /R.

Измеренное нами напряжение на нагрузочном резисторе возводим в квадрат и делим на 4Ома.

P=7.5*7.5/4= 56.25/4 = 14Вт.

Согласно инструкции по эксплуатации на Элегию-102-стерео, выходная номинальная мощность на каждый канал составляет 6Вт, а максимальная мощность 16Вт (на каждый канал).

Спасибо за внимание!

Оставьте комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник