Điện Tử Tuấn Hằng Có nhiều thông số kỹ thuật được sử dụng để xác định loa và công suất tối đa của loa hay “công suất định mức” là một trong những thông số kỹ thuật phổ biến nhất mà chúng ta gặp phải khi muốn sử dụng hoặc mua loa. Thông số kỹ thuật sẽ giống như 1000 W; 350 W hiệu dụng hoặc 800 W cực đại.
Công suất tối đa của loa (công suất định mức) là gì? Thông số kỹ thuật công suất tối đa của loa (hay còn gọi là công suất định mức) là giới hạn đo được hoặc giới hạn lý thuyết của công suất điện mà loa có thể xử lý trước khi cháy. Thông số này được tính bằng Oát (watt) và có thể được đo / tính dưới dạng giá trị bình phương trung bình liên tục, cực đại hoặc hiệu dụng (rms).
Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu tất cả về công suất định mức vốn tương đối khó hiểu (thông số kỹ thuật công suất tối đa) của loa và cách nó có thể hoặc không hữu ích với bạn khi chọn loa.
Công suất là gì?
Để hiểu công suất định mức của loa, ngay từ đầu chúng ta nên hiểu công suất là gì.
Công suất điện được định nghĩa là tốc độ, trên một đơn vị thời gian, tại đó năng lượng điện được chuyển qua một mạch điện.
Nó được đo bằng đơn vị SI là Oát (W). 1 Oát tương đương với 1 jun trên giây.
Main công suất trong chuỗi tín hiệu cung cấp tín hiệu âm thanh được khuếch đại có thể điều khiển các loa của chúng tôi để tạo ra âm thanh đúng cách. Sự truyền (cường độ) của những tín hiệu âm thanh này thường được đánh giá là một lượng điện năng (tính bằng oát).
Loa là bộ chuyển đổi
Về cơ bản, loa là bộ biến đổi năng lượng điện (tín hiệu âm thanh) thành năng lượng cơ học (sóng âm thanh).
Trong phần lớn các trường hợp, điều này được thực hiện thông qua điện từ trường. Tín hiệu âm thanh đi qua một cuộn dây loa, tạo ra một từ trường phản ứng với nam châm vĩnh cửu để gây ra chuyển động của màng ngăn.
Về cơ bản, dòng điện xoay chiều của tín hiệu âm thanh gây ra một điện áp thay đổi trên cuộn dây dẫn điện thoại, do đó, làm cho màng ngăn (gắn với cuộn dây âm thanh) di chuyển theo tín hiệu điện.
Trình điều khiển loa điện động / Minh họa bộ chuyển đổiBằng cách này, dạng sóng đầu ra âm thanh của loa bắt chước dạng sóng của tín hiệu âm thanh.
Tại sao nguồn điện được sử dụng để định mức loa?
Vì vậy, nếu cuối cùng, dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn dây loa khiến loa tạo ra âm thanh, thì tại sao chúng ta lại quan tâm đến nguồn điện. Tại sao không quan tâm đến chính điện áp và dòng điện?
Chúng tôi sẽ bắt đầu với dòng điện
Dòng điện, mặc dù là nguyên nhân cuối cùng khiến các bộ chuyển đổi âm thanh hoạt động, không đưa ra phép đo tốt cho các thiết bị âm thanh điện.
Điều này là do thiết bị âm thanh (như loa và amply) có trở kháng. Trở kháng điện chống lại dòng điện xoay chiều.
Vì các thiết bị khác nhau có trở kháng khác nhau và các thiết bị này có thể được trộn và kết hợp trong một chuỗi tín hiệu, nên dòng điện hiếm khi được sử dụng để mô tả thông số kỹ thuật của thiết bị.
Có quá nhiều biến số. Cố gắng tính toán mọi thiết bị được kết nối trong một chuỗi âm thanh sẽ là vô ích.
Còn về điện áp?
Trên thực tế, điện áp thường được sử dụng để đo mức tín hiệu âm thanh và thường được sử dụng trong các thông số kỹ thuật của thiết bị âm thanh.
Nói một cách “thô thiển” về âm thanh, chúng ta tạo ra điện áp (bằng các phương tiện cơ điện như micrô hoặc kim / bút cảm ứng vinyl hoặc thông qua bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự). Chúng ta sử dụng điện áp này để có được một dòng điện. Dòng điện này bị chống lại bởi trở kháng của các thiết bị âm thanh trong chuỗi tín hiệu.
Vì vậy, điện áp thường được sử dụng để đo cường độ tín hiệu. Điều này đúng với tín hiệu micrô và tín hiệu đường truyền tương tự, cho dù chúng được đo bằng:
- Mi-li-vôn (mv)
- Vôn (V)
- Đề xi ben so với 1 vôn (dBV)
- Đề xi ben so với 0,775 vôn (dBu)
Nhưng thực tế vẫn thường là công suất được sử dụng ở mức loa để xác định “mức đầu ra” của main công suất và “mức đầu vào” của loa.
Một lý do là trong khi điện áp của tín hiệu âm thanh và dòng điện trong chuỗi tín hiệu sẽ dao động giữa các giá trị dương và âm (dòng điện sẽ chạy theo cả hai hướng), thì công suất luôn dương.
Theo cách này, công suất dễ hiểu hơn một chút thì nó là một giá trị. Lưu ý rằng nguồn AC của tín hiệu âm thanh, như điện áp và dòng điện, sẽ dao động giữa cực đại và cực tiểu.
Nó có thể được bổ sung vào danh pháp cũ như một cách để giúp chúng tôi chọn amply và ghép loa phù hợp.
Nói chung, công suất định mức rất hữu ích và liên quan đến điện áp, dòng điện và điện trở (mà chúng ta thường thay thế bằng trở kháng) bằng các phương trình sau:
- P = I • V
- P = V2 / R
- P = I2 R
Trong đó:
P = Công suất
I = Dòng điện
V = Điện áp
R = Trở kháng
Tất nhiên, các công thức này đơn giản hóa các vấn đề của tín hiệu âm thanh AC nhưng có thể được sử dụng hiệu quả để hiểu cách thức hoạt động của công suất điện giữa amply và loa.
Loa & Amply
Loa cần tạo ra sóng âm thanh ngoài tín hiệu điện. Điều này cần rất nhiều công sức và khi chúng tôi tính đến sự kém hiệu quả của trình điều khiển cuộn dây chuyển động điển hình, chúng tôi thấy rằng loa yêu cầu amply.
Amply hoạt động để tăng cường độ tín hiệu (điện áp / công suất) của tín hiệu âm thanh. Chúng tăng tín hiệu mức đường truyền (được sử dụng trong âm thanh đã ghi, bảng trộn, v.v.) thành tín hiệu mức loa.
Với sự trợ giúp của công suất và gain bên ngoài, amply sẽ lấy tín hiệu mức đường truyền ở đầu vào và xuất tín hiệu mức loa ở đầu ra. Đầu vào được kết nối với bảng trộn, thiết bị phát lại, v.v. và đầu ra được kết nối với các loa.
Một cách khác để xem xét kết nối loa-amply là việc loa lấy công suất từ amply.
Điều này thường được đưa ra khi thảo luận về các loa có trở kháng khác nhau. Ví dụ, một loa 4Ω sẽ tạo ra nhiều dòng điện hơn một loa 8 Ω sử dụng cùng một amply.
Đầu ra của amply cũng được định mức theo công suất. Định mức công suất đầu ra của chúng thường được đưa ra ở một tần số nhất định (thường là 1 kHz) thành tải chung (trở kháng loa) là 4Ω, 8Ω, v.v.
Điều quan trọng cần lưu ý là chúng ta không cần phải khớp định mức công suất đầu ra của amply với công suất định mức của loa.
Trên thực tế, một loa có đjinh mức công suất thấp có thể được kết nối với amply có công suất đầu ra cao hơn, miễn là amply không được bật quá lớn.
Tương tự, một loa có khả năng xử lý công suất cao có thể được kết nối với amply có công suất thấp hơn miễn là loa không cố lấy quá nhiều công suất từ amply (điều này thường chỉ là vấn đề với loa trở kháng thấp).
Đó là tất cả về việc giữ cho công suất điện giữa amply và loa dưới một điểm nhất định để tránh quá nóng.
Thông số công suất định mức
Thông số công suất định mức của loa là công suất điện tối đa mà loa có thể xử lý từ amply trước khi bắt đầu chịu thiệt hại.
Có hai vấn đề chính trong đó công suất dư thừa sẽ làm hỏng loa.
Công suất định mức nhiệt học là gì?
Công suất định mức nhiệt học đề cập đến giới hạn công suất mà loa có thể xử lý trước khi cuộn dây âm thanh của nó bắt đầu cháy và / hoặc chảy.
Như đã thảo luận trước đó, tín hiệu âm thanh (dòng điện xoay chiều) chạy trong cuộn dây loa do nguồn điện được cung cấp bởi amply.
Một phần công suất này được sử dụng để di chuyển cuộn dây loa (và màng loa) để tạo ra âm thanh. Tuy nhiên, phần lớn nó bị mất đi dưới dạng nhiệt do loa hoạt động kém hiệu quả đáng kể.
Càng nhiều công suất được gửi đến loa, nhiệt càng tản ra nhiều hơn.
Thông thường, nhiệt này tản ra từ diện tích bề mặt của cuộn dây loa khi nó dao động qua lại trong khe hở từ tính. Chúng ta có thể coi động cơ của loa là một loại động cơ làm mát bằng không khí.
Tuy nhiên, có một ngưỡng mà tại đó loa sẽ không còn khả năng tản nhiệt đủ để giữ an toàn cho cuộn dây loa. Tại điểm này, cuộn dây loa sẽ cháy và / hoặc chảy và loa sẽ bị hư hại vĩnh viễn.
Loại cháy này xảy ra khi vượt quá giới hạn công suất định mức nhiệt của loa.
Cuộn dây âm thanh bị nóng chảy / bị cháy là cách phổ biến nhất khiến loa bị cháy. Do đó, giới hạn công suất định mức của loa thường đề cập đến giới hạn nhiệt.
Công suất định mức cơ học là gì?
Vì vậy, loa chạy quá tải thường sẽ làm cho cuộn dây loa bị cháy / nóng chảy do giới hạn nhiệt. Tuy nhiên, loa cũng có thể bị quá tải về mặt cơ học.
Có hai ngưỡng chính của chuyển động cơ học trong trình điều khiển loa:
- Chuyển động tuyến tính tối đa
- Chuyển động cơ học tối đa
Đầu tiên là điểm mà tại đó loa ngừng hoạt động tuyến tính. Đó là, nó bắt đầu biến dạng.
Chuyển động tuyến tính cực đại này được định nghĩa là điểm mà cuộn dây loa đã di chuyển đủ xa ra bên ngoài khe hở từ trường làm cuộn dây không còn chịu được mật độ từ thông đầy đủ của động cơ.
Tại thời điểm này, tín hiệu âm thanh điện không còn có nhiều quyền kiểm soát chuyển động của động cơ. Điều này dẫn đến âm thanh do loa tạo ra không bị nhiễu (hay còn gọi là méo tiếng).
Chuyển động cơ học tối đa vượt qua ngưỡng tuyến tính đến điểm mà tại đó loa không thể di chuyển được nữa.
Điều này xảy ra bên trong khi cuộn dây va đập vào tấm đĩa sau của cấu trúc từ tính. Nó cũng xảy ra bên ngoài khi màng loa di chuyển đến mức kéo căng vành chặn của nó.
Vượt quá các giới hạn cơ học của loa sẽ dẫn đến hư hỏng và có thể xảy ra trong một số trường hợp nhất định do cung cấp quá nhiều công suất cho loa.
Tuy nhiên, như đã thảo luận, giới hạn nhiệt có thể bị vượt qua dễ dàng hơn giới hạn về cơ học.
Loa siêu trầm là loại loa duy nhất có thể đạt đến giới hạn cơ học trước khi đạt đến giới hạn nhiệt của chúng. Có hai lý do chính cho việc này.
Đầu tiên, cuộn dây loa của loa siêu trầm tương đối lớn và do đó, nó tự làm mát tốt hơn.
Tuy nhiên, quan trọng hơn là lượng “hành trình” cần thiết của loa siêu trầm. Để tạo ra các tần số thấp nhất của phổ âm thanh (xuống 20 Hz), loa siêu trầm phải đẩy rất nhiều không khí.
Ngoài việc có diện tích màng loa lớn, loa siêu trầm phải dao động với khoảng cách lớn để tạo ra các tần số thấp với bất kỳ mức độ to nào. Khi sử dụng quá nhiều công suất, loa siêu trầm có thể thực sự bị ép buộc hoạt động quá mức và sẽ bị hỏng.
Đo công suất định mức: Cực đại, Hiệu dụng, Liên tục và những thứ khác
Phần khó hiểu nhất về định mức loa là biết thông số kỹ thuật thực sự đề cập đến điều gì.
Cho đến nay, chúng tôi đã đề cập rằng công suất định mức của loa là công suất tối đa mà loa có thể xử lý trước khi cháy hết hoặc bị hỏng.
Tuy nhiên, đó không phải là tất cả những gì có trong câu chuyện. Chúng ta phải hiểu khoảng thời gian mà công suất định mức là thực.
Liệu đó là khoảng thời gian trên mức sẽ làm cháy loa hay là giới hạn đề cập đến lượng công suất an toàn có thể duy trì trong nhiều giờ tại một thời điểm?
Đây là nơi nhiều biến số của các thông số kỹ thuật công suất đinh mức. Chúng bao gồm:
- Cực đại
- Hiệu dụng
- Trung bình
- Liên tục
- Program
- Danh nghĩa
Trong tất cả các thông số kỹ thuật này, giá trị cực đại là giá trị không bao giờ được vượt quá.
Tuy nhiên, với các giá trị khác, chúng ta có thể vượt ngưỡng định kỳ mà không gây hỏng loa. Các cực đại của tín hiệu âm thanh động rất có thể truyền công suất tới loa.
Trung bình, miễn là chúng ta ở dưới điểm “không phải cực đại”, loa của chúng ta sẽ được an toàn.
Hãy nhớ rằng công suất định mức chủ yếu là về tản nhiệt. Chúng ta có thể tăng nhiệt trong một khoảng thời gian ngắn miễn là chúng ta hạ nhiệt trở lại một mức nhất định trong phần lớn thời gian để cho phép cuộn dây loa nguội đi.
Thật không may, có khá nhiều biến số của thông số kỹ thuật công suất định mức loa gây ra sự nhầm lẫn. Các nhà sản xuất khác nhau sử dụng các thuật ngữ khác nhau và thậm chí tệ hơn là một số có các định nghĩa khác nhau cho cùng một thuật ngữ.
Tốt nhất bạn nên tìm hiểu cách nhà sản xuất đưa ra các thông số kỹ thuật công suất định mức của loa để biết chính xác những gì bạn đang đọc khi nói đến công suất định mức.
Điều đó có nghĩa là chúng ta hãy cố gắng hiểu tất cả.
Trong phần giải thích bên dưới, tôi sẽ sử dụng loa trên lý thuyết với các thông số kỹ thuật sau:
- Trở kháng danh nghĩa: 8 Ω
- Công suất định mức cực đại: 1000 W
Với loa lý thuyết này, chúng tôi sẽ tìm ra các biến số trong các công suất định mức khác nhau.
Công suất định mức cực đại
Công suất định mức cực đại đề cập đến công suất tối đa mà loa có thể xử lý trong bất kỳ thời điểm nào. Nếu tại bất kỳ thời điểm nào, loa sử dụng nhiều hơn công suất định mức cực đại, loa sẽ bị hỏng.
Công suất định mức cực đại thường là phương pháp ưa thích của các nhà tiếp thị vì nó cho Công suất định mức cao nhất. Người tiêu dùng thường thích những con số lớn hơn.
Trong trường hợp của loa lý thuyết, công suất định mức được coi là 1000 W.
Sử dụng phương trình công suất P = V2 / R và trở kháng danh nghĩa, chúng tôi thấy điện áp cực đại của mạch là 89,44 Vcực đại.
Công suất hiệu dụng RMS
Công suất hiệu dụng RMS thực sự là một thuật ngữ sai lầm mặc dù nó thường được sử dụng trong các bảng thông số kỹ thuật của loa.
Để hiểu biến số này của thông số kỹ thuật công suất định mức, trước tiên chúng ta phải hiểu RMS là gì. RMS (Giá trị hiệu dụng) về mặt kỹ thuật là phép đo căn bậc hai của bình phương trung bình (trung bình cộng của các bình phương của một tập hợp số).
Dòng điện xoay chiều (và hiệu điện thế) đi theo cả hai chiều và có cả giá trị âm và dương. Điều này dễ dàng nhận thấy trong một sóng hình sin. Hãy xem phần điện áp của sơ đồ trên ở đây:
Biên độ trung bình (tính bằng vôn) của sóng hình sin trên thực tế là 0 vôn vì tín hiệu dành thời gian và biên độ bằng nhau ở bên dương cũng như ở bên âm.
Tuy nhiên, những tín hiệu này vẫn tạo ra kết quả và điều khiển loa. Bí quyết là tính giá trị trung bình của biên độ tuyệt đối của sóng sin hơn là biên độ thực.
Đây là lúc giá trị hiệu dụng có ích.
Hãy xem các phép tính cho hiệu điện thế hiệu dụng vì chúng ta hiện đang thảo luận về điện áp. Đối với các dạng sóng phức tạp, tính toán giá trị hiệu dụng là:
Vhiệu dụng = √ 1 / (T2 – T1) ∫T1T2 [f(t)]2 dt
Đối với các sóng hình sin đơn giản (có một tần số duy nhất và thường được sử dụng trong các tính toán thông số kỹ thuật của loa), phương trình RMS có thể được rút gọn thành:
Vhiệu dụng = Vcực đại sin(2πft) = Vcực đại / √2 ≈ 0.707 Vcực đại
Sử dụng 89.44 Vcực đại chúng tôi đã tính toán từ Công suất cực đại 1000 W của loa 8Ω (giả sử sóng sin), chúng tôi tính toán rằng Vhiệu dụng bằng 63.24 Vhiệu dụng.
Điện áp cực đại và điện áp hiệu dụng được hiển thị trên sơ đồ dưới đây:
Ngoài ra, giá trị hiệu dụng của điện áp một chiều chỉ đơn giản là biên độ của chính điện áp một chiều. Tất nhiên, về bản chất, tín hiệu âm thanh là AC nhưng điều này có thể giúp chúng ta hiểu được.
Công suất, mà chúng ta biết là luôn luôn dương, không có giá trị trung bình bậc hai. Thay vào đó, chúng ta thực sự có thể tính toán biên độ trung bình của công suất hơn là dựa vào bất kỳ công thức bình phương căn bậc nào.
Vậy thì giá trị công suất hiệu dụng (Prms) là gì?
Nó có nghĩa là giới hạn công suất trung bình theo điện áp hiệu dụng tối đa mà loa có thể xử lý. Vì vậy, sau đó:
P“hiệu dụng” = Ptrung bình = Vhiệu dụng2 / R
Trong trường hợp loa lý thuyết của chúng tôi, công suất trung bình sẽ bằng 63.24 Vhiệu dụng2 chia cho 8 Ω (trở kháng danh nghĩa).
Điều này cho chúng ta công suất trung bình “hiệu dụng” là 500 W giả sử là một tín hiệu sóng sin hoàn hảo.
Bạn có thể dễ dàng hình dung ra nếu nhìn vào biểu đồ công suất cực đại dưới đây:
Bạn cũng dễ hình dung ra công suất trung bình qua biểu đồ trên.
Tuy nhiên, để giúp củng cố kiến thức của chúng ta, hãy thảo luận ngắn gọn về công suất và điện áp từ góc độ đại lượng công suất và công suất gốc. Ý tôi là gì?
Đại lượng công suất là đại lượng tỷ lệ thuận với công suất.
Các đại lượng gốc lũy thừa (đôi khi được gọi là đại lượng trường) là đại lượng mà khi bình phương, tỷ lệ với lũy thừa trong hệ tuyến tính.
Công suất điện và công suất / cường độ âm là các đại lượng công suất trong khi điện áp, dòng điện và mức áp suất âm thanh (SPL) là các đại lượng gốc công suất.
Điều này giúp giải thích các phương trình P = V2 / R và P = I2 • R.
Nó cũng giúp giải thích (nếu chúng ta đơn giản hóa quá mức và coi hiệu dụng và trung bình giống nhau) tại sao công suất “hiệu dụng” trung bình bằng 1/2 công suất cực đại trong khi điện áp hiệu dùng “trung bình” bằng √(1/2) điện áp cực đại.
Nếu chúng ta đưa 1/2 P và √(1/2) V vào phương trình P = V2 / R, thì mọi thứ sẽ rõ ràng.
Thật không may, công suất hiệu dụng có nghĩa là lượng công suất liên tục mà loa có thể xử lý. Điều này không chính xác về mặt kỹ thuật mặc dù đôi khi nó là một giới hạn thích hợp cho loa.
Công suất “hiệu dụng”, bằng một nửa công suất cực đại, chỉ đơn giản là một phép tính dựa trên toán học chứ không phải là một đánh giá thực tế dựa trên thử nghiệm loa.
Thậm chí, một số nhà sản xuất còn liệt kê “Công suất hiệu dụng” là giới hạn công suất liên tục mà loa có thể xử lý.
Công suất trung bình
Công suất trung bình, như chúng ta đã thảo luận, bằng bình phương điện áp hiệu dụng chia cho điện trở (hoặc trở kháng ở tần số nhất định) của loa.
Nó cũng sẽ bằng cường độ dòng điện hiệu dụng nhân với điện áp hiệu dụng (P = I • V).
Ptrung bình = Ihiệu dụng • Vhiệu dụng
Ptrung bình = Vhiệu dụng2 / R
Tuy nhiên, công suất định mức hiếm khi được cho là “trung bình”. Thay vào đó, nó được cho là giá trị hiệu dụng (giá trị này hơi khó hiểu và hay gây nhầm lẫn).
Công suất liên tục
Công suất liên tục (thường được gọi, không chính xác là “công suất hiệu dụng”) là công suất mà loa có thể xử lý dễ dàng trong một khoảng thời gian dài.
Để đạt được giá trị này, các nhà sản xuất có thể thử giới hạn của loa bằng cách chạy tiếng ồn hồng qua loa trong nhiều giờ liên tục.
Có thể tiến hành nhiều thử nghiệm khác nhau, kiểm tra mức công suất mà theo thời gian sẽ khiến cuộn dây loa bị cháy.
Các phương pháp thử nghiệm mà tôi đã đề cập rất mơ hồ và tóm lại là phụ thuộc vào quy trình thử nghiệm của các nhà sản xuất để hiểu cách họ đưa ra kết luận về thông số kỹ thuật công suất liên tục.
Trong nhiều trường hợp, tiếng ồn hồng được sử dụng trong thử nghiệm sẽ có hệ số cực đại từ 2 đến 2,828 (√8). Nói cách khác, giá trị hiệu dụng của tín hiệu tiếng ồn hồng sẽ nằm trong khoảng từ 0,5 đến 0,3536 của giá trị cực đại.
Để hiểu sự khác biệt này, chúng ta hãy tìm hiểu kỹ về hệ số cực đại và đề-xi-ben.
Như chúng tôi đã đề cập, tiếng ồn hồng có thể có nhiều hệ số đỉnh khác nhau nhưng hệ số đỉnh trong thử nghiệm thường là 2. Tôi sẽ sử dụng hệ số đỉnh là 2 trong phần giải thích này.
Hệ số đỉnh là một tham số của dạng sóng mô tả tỷ lệ giữa giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng. Nói cách khác, hệ số đỉnh cho biết các cực đại ở dạng sóng như thế nào.
Hệ số đỉnh bằng 1 sẽ chỉ ra không có đỉnh, chẳng hạn như dòng điện một chiều hoặc sóng vuông. Các yếu tố đỉnh cao hơn cho biết các đỉnh và chúng khá phổ biến đối với các tín hiệu âm thanh.
Vì vậy, khi đó, một tín hiệu tiếng ồn hồng với hệ số đỉnh là 2 sẽ có điện áp hiệu dụng gấp 1/2 (0,5) lần giá trị cực đại của nó.
Một tín hiệu tiếng ồn hồng với hệ số đỉnh là √8 sẽ có điện áp hiệu dụng bằng 1 / √8 (~ 0,354) lần giá trị cực đại của nó.
Một ví dụ khác là sóng hình sin có hệ số đỉnh là √2 (~ 1,414) và điện áp hiệu dụng bằng 1 / √2 (~ 0,707) lần giá trị cực đại của nó.
Hệ số đỉnh cũng có thể được biểu thị bằng tỷ số công suất cực đại trên trung bình (peak-to-average power ratio – PAPR). PAPR được cho dưới dạng bình phương biên độ cực đại (cho công suất đỉnh) chia cho bình phương giá trị hiệu dụng (cho công suất trung bình).
PAPR chỉ đơn giản là bình phương của hệ số đỉnh. Tuy nhiên, nó thường được biểu thị bằng đề-xi-ben (dB).
Khi được đo bằng dB, hệ số đỉnh (C) và tỷ lệ công suất trên công suất trung bình (PAPR) bằng nhau do công suất là đại lượng công suất và điện áp là đại lượng công suất gốc. Để tham khảo, đây là các phương trình:
C = |Vcực đại| / Vhiệu dụng
CdB = 20 log10 (|Vcực đại| / Vhiệu dụng)
PAPR = |Vcực đại|2 / Vhiệu dụng2
PAPRdB = 10 log10 (|Vcực đại|2 / Vhiệu dụng2) = CdB
Phân tích các con số cho chúng ta những điều sau:
- PAPR của sóng sin (hệ số đỉnh 1.414) = 3 dB
- PAPR của tiếng ồn hồng (hệ số đỉnh 2) = 6 dB
Các cực đại của sóng hình sin sẽ cao hơn 3 dB so với giá trị hiệu dụng của sóng hình sin. Các cực đại của tiếng ồn sẽ cao hơn 6 dB so với giá trị hiệu dụng của tiếng ồn hồng.
Như chúng ta có thể thấy, loa sẽ tạo ra tiếng ồ hồng dễ dàng hơn (chúng sẽ tạo ra ít nhiệt hơn) so với các sóng sin đơn giản ở cùng mức hiệu dụng.
Nói chung, công suất liên tục thường sẽ đạt khoảng 25% công suất cực đại.
Điều này là do nếu tiếng ồn hồng tạo ra PAPR là 6 dB, điều đó có nghĩa là nó sẽ mất 6 dB công suất (gấp bốn lần công suất) để đạt được mức cực đại thực.
Thông số kỹ thuật công suất liên tục là hữu ích nhất vì chúng giúp chúng ta biết về công suất trung bình có thể cung cấp cho loa một cách an toàn trong thời gian dài.
Vì vậy, đối với loa 1000W 8Ω lý thuyết của chúng tôi, công suất liên tục sẽ là khoảng 250W.
Công suất Program
Thông số kỹ thuật công suất Program có thể được coi là giá trị cho công suất đầu ra được đề xuất của main công suất của loa.
Định mức program gần như luôn luôn cao gấp đôi định mức liên tục. Đây là mức đánh giá cao hơn vì âm nhạc có nhiều cực đại và cực tiểu và không lạm dụng như tín hiệu liên tục.
Mỗi lần tăng gấp đôi công suất sẽ tăng 3 dB (và mỗi lần giảm một nửa công suất sẽ giảm 3 dB).
Vì vậy, công suất liên tục (được đo bằng tiếng ồn hồng thường có hệ số đỉnh là 2) đưa đến chúng ta (thường) thấp hơn mức đỉnh 6 dB khỏe mạnh. Điều này có nghĩa là công suất bằng khoảng một phần tư công suất cực đại nên chúng ta có khoảng trống 6 dB với amply.
Thông thường, bạn nên có một amply có khả năng theo kịp với công suất liên tục của loa. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải có một amply có thể tạo ra các cực đại trong tín hiệu âm thanh một cách chính xác.
Amply có công suất liên tục gấp đôi loa có thể điều khiển loa một cách an toàn và thường sẽ xử lý các cực đại âm thanh mà không làm biến dạng.
Chính vì lý do này mà thông số Program thường gấp đôi (hoặc gần gấp đôi) công suất liên tục. Nhắc lại lần nữa, tất cả phụ thuộc vào cách nhà sản xuất thử khả năng công suất liên tục và mức độ tự tin của họ về việc đề xuất amply.
Hãy nhớ rằng công suất Program không liên quan đến những hạn chế của bản thân loa mà nhiều hơn về việc giúp người dùng chọn amply thích hợp.
Để biết thêm thông tin:
Lời nói, thường được làm mạnh thông qua micrô và loa PA, có hệ số cực đại điển hình và PAPR khoảng 12 dB.
Âm nhạc thường có hệ số cực đại và PAPR khoảng 18 dB và thậm chí nhiều hơn đối với nhạc động.
Vì vậy, đối với loa 1000W 8Ω lý thuyết của chúng tôi, công suất liên tục sẽ là khoảng 250W vàv công suất Program sẽ là khoảng 500W.
Công suất danh nghĩa
Thật không may, có sự nhầm lẫn lớn về công suất danh nghĩa. Nếu nhà sản xuất sử dụng biến số này trên hướng dẫn của họ, vui lòng tham khảo ý kiến của nhà sản xuất về ý nghĩa của chúng.
Trong một số trường hợp, nó đơn giản có nghĩa giống như công suất liên tục. Trường hợp khác, nó được định nghĩa là bằng một nửa công suất liên tục.
Và thậm chí có thể tìm thấy nhiều định nghĩa hơn, bao gồm những định nghĩa sau:
Đây là mức xử lý công suất tối đa của loa được tính ở trở kháng danh nghĩa của nó.
Đó là công suất điện lý thuyết tối đa sẽ được chuyển từ amply sang loa nếu loa thực sự có trở kháng danh nghĩa. Công suất điện thực tế có thể thay đổi từ khoảng bằng hai lần công suất danh nghĩa xuống dưới bằng một phần mười.
Tất cả những điều này một lần nữa muốn nói rằng tốt nhất bạn nên tìm hiểu cách nhà sản xuất thử công suất định mức để hiểu đúng thông số kỹ thuật. Thật không may, nhưng công suất định mức thực sự là một thông số kỹ thuật tệ khi sử dụng để so sánh loa và / hoặc kết hợp amply với loa.
Loa có công suất định mức cao hơn có to hơn không?
Khi nhìn thấy mức công suất lớn trên loa, chúng ta thường cho rằng loa đó sẽ to nhưng liệu mức công suất định mức cao hơn có thực sự là dấu hiệu của loa to hơn không?
Như chúng tôi đã đề cập trong phần trước, nó phụ thuộc vào biến số của thông số xử lý nguồn.
Chúng ta có thể giả định một cách an toàn rằng, tất cả những thứ khác đều bằng nhau, loa liên tục 250W sẽ to hơn loa cực đại 250W.
Nhưng có những yếu tố khác ảnh hưởng đến độ lớn của loa. Trước khi chúng ta bắt đầu, tôi muốn đề cập rằng độ lớn là một hiện tượng âm thanh tâm lý và âm thanh không giống như các yếu tố điện mà chúng ta đã thảo luận cho đến thời điểm này.
Hai người có thể trải nghiệm cùng một âm thanh theo cách khác nhau tùy thuộc vào cấu hình âm thanh tâm lý (thính giác) của chính họ và âm thanh của không gian xung quanh họ.
Cũng đúng khi công suất điện và công suất âm thanh là các đại lượng công suất. Điện áp, dòng điện và mức áp suất âm thanh là các đại lượng công suất gốc, thì độ to cảm nhận được hoàn toàn là do tâm lý.
Có nghĩa là đề-xi-ben vẫn có thể được sử dụng để ước tính “độ to” so với mức công suất và áp suất âm thanh:
| Thay đổi tương đối | Đại lượng công suất •Công suất điện •Công suất âm thanh •Cường độ âm thanh |
Đại lượng công suất gốc •Mức áp suất âm thanh •Điện áp •Dòng điện |
Độ tot/Âm lượng (Cảm nhận) |
|---|---|---|---|
| +60 dB | 1,000,000 x | 1,000 x | 64 x |
| +50 dB | 100,000 x | 316 x | 32 x |
| +40 dB | 10,000 x | 100 x | 16 x |
| +30 dB | 1,000 x | 31.6 x | 8 x |
| +20 dB | 100 x | 10 x | 4 x |
| +10 dB | 10 x | √10 (~3.162) x | 2 x |
| +6 dB | 4 x | √4 (2) x | 1.52 x |
| +3 dB | 2 x | √2 (~1.414) x | 1.36 x |
| 0 dB | 1 x | 1 x | 1 x |
| -3 dB | 1/2 (0.5) x | 1/√2 (~0.707) x | 0.816 x |
| -6 dB | 1/4 (0.25) x | 1/√4 (0.5) x | 0.660 x |
| -10 dB | 1/10 (0.1) x | 1/√10 (0.316) x | 1/2 (0.5) x |
| -20 dB | 1/100 (0.01) x | 0.1 x | 1/4 (0.25) x |
| -30 dB | 1/1,000 (0.001) x | 0.0316 x | 1/8 (0.125) x |
| -40 dB | 1/10,000 (0.0001) x | 0.01 x | 1/16 (0.0625) x |
| -50 dB | 1/100,000 (0.00001) x | 0.00316 x | 1/32 (0.03125) x |
| -60 dB | 1/1,000,000 (0.000001) x | 0.001 x | 1/64 (0.015625) x |
Có thể hơi chệch hướng nhưng một câu hỏi đúng hơn nên là:
Loa có công suất định mức cao hơn có tạo ra nhiều công suất âm thanh hơn loa có công suất định mức thấp hơn không?
Câu trả lời cho câu hỏi này, liên quan đến độ to là “không nhất thiết”.
Cho phép tôi giải thích.
Có lẽ lý do rõ ràng hơn là công suất âm thanh của loa phụ thuộc vào công suất đầu ra của amply.
Ví dụ: nếu một amply đang phát ra công suất 100 W cho loa 1000W và một amply khác đang phát ra công suất 500 W cho loa 800W, tất cả các yếu tố khác như nhau thì loa 800W sẽ to hơn.
Điều này có vẻ hiển nhiên nhưng rất đáng nói.
Một yếu tố quan trọng khác trong việc xác định công suất âm thanh của loa là độ nhạy định mức và hiệu suất định mức.
Độ nhạy định mức của loa đo lường mức áp suất âm thanh của loa ở khoảng cách một mét (trên trục) khi loa được lấy 1 Oát công suất.
Hiệu suất là tỷ số giữa công suất âm thanh của loa với công suất điện do loa lấy.
Hãy tiếp tục với các ví dụ của chúng tôi về loa 800W và loa 1000W.
Giả sử rằng loa 1000W có độ nhạy định mức là 84 dB SPL @ 1W / 1m và loa 800W có độ nhạy định mức là 90 dB SPL @ 1W / 1m.
Tại bất kỳ mức công suất nào (trong giới hạn của mỗi loa), loa 800W sẽ tạo ra áp suất âm thanh cao hơn 6 dB ở 1 mét (và bất kỳ khoảng cách nào) so với loa 1000W.
Để loa 84 dB SPL @ 1W / 1m tạo ra cùng một SPL ở một khoảng cách nhất định (và cùng mức công suất âm thanh tại loa) như loa 90 dB SPL @ 1W / 1m, nó sẽ yêu cầu thêm 6 dB gain.
Mức gain 6 dB này là tăng 4 lần công suất amply.
Vì vậy, công suất định mức phải liên quan đến công suất tối đa mà loa có thể xử lý nhưng không nhất thiết là loa sẽ to hơn.
Dễ hiểu hơn, một loa 1000W, khi được kết hợp với amply thích hợp được bật, chắc chắn sẽ cho âm thanh to hơn, chẳng hạn như loa 100W với một amply thích hợp được bật. Loa có công suất định mức thấp hơn sẽ không thể bắt kịp mà không cháy.
Cuối cùng, SPL và độ nhạy định mức tối đa có lợi cho độ lớn của loa hơn là công suất định mức.
Kỹ thuật hay Tiếp thị?
Thông thường, chúng ta sẽ thấy công suất cực đại trên loa. Mặc dù biến thể này là tuyệt đối, nhưng nó không thực sự cho chúng ta biết rõ về loa.
Như chúng ta đã thảo luận, công suất liên tục và thậm chí là xếp hạng Program là những thông số kỹ thuật công suất định mức hữu ích hơn để sử dụng.
Tuy nhiên, lớn hơn sẽ tốt hơn và do đó công suất cực đại thường được các nhà tiếp thị sử dụng để làm cho loa trở thành một lựa chọn tốt hơn.
Tất nhiên, công suất cực đại là điều quan trọng cần biết để giữ cho loa an toàn trong các tình huống khắc nghiệt. Tuy nhiên, dường như công suất cực đại là công suất định mức duy nhất được đưa ra, và thông số kỹ thuật này có ý nghĩa với việc tăng doanh số hơn là một thông tin hữu ích cho người dùng.
Loa Active vs. Loa Passive
Mặc dù đôi khi loa Active có công suất định mức, nhưng thông thường loa Passive hay có thông số kỹ thuật đó.
Điều này là do loa Passive cần amply bên ngoài để điều khiển chúng đúng cách. Chúng tôi có thể “trộn và kết hợp” loa và amply và vì vậy việc biết các giới hạn công suất định mức của loa (và của amply) là rất quan trọng khi đưa ra quyết định kết hợp loa amply-loa.
Amply Active được thiết kế với amply tích hợp và do đó, mặc dù trình điều khiển của chúng chắc chắn có những hạn chế công suất định mức, nhưng amply và trình điều khiển được xây dựng để hoạt động cùng nhau và do đó, công suất định mức ít được người dùng quan tâm.
Tóm lại, loa Active (và được cấp nguồn) có các hạn chế về công suất định mức nhưng thông số công suất định mức thường hữu ích hơn cho các loa Passive yêu cầu amply riêng biệt.
Đôi khi chúng ta sẽ thấy thông số kỹ thuật công suất cực đại cho amply Active đóng vai trò như một thông số tiếp thị.
Công suất có quan trọng không? Đâu là công suất định mức tốt?
Mặc dù công suất chắc chắn là vấn đề quan trọng, nhưng điều này không quá quan trọng trừ khi chúng ta đang có kế hoạch trang bị loa với amply hạng nặng.
Các thông số kỹ thuật hữu ích hơn, như chúng ta đã thảo luận, bao gồm SPL, độ nhạy và hiệu suất tối đa.
Hai loa có cùng công suất định mức có thể có độ nhạy định mức và hiệu suất định mức khác nhau. Loa có độ nhạy định mức và hiệu suất định mức cao hơn sẽ tạo ra nhiều âm thanh hơn ở một công suất nhất định.
Vì cả hai loa đều có cùng công suất định mức nên loa có độ nhạy cao hơn cũng sẽ có SPL tối đa cao hơn.
Công suất định mức “tốt” phụ thuộc vào thói quen nghe của bạn và phụ thuộc vào độ nhạy của loa và vị trí nghe dự định.
Hãy nhớ rằng an toàn khi nghe rất quan trọng đối với sức khỏe thính giác của chúng ta. Dưới đây là bảng cho thấy các mức lắng nghe an toàn theo khuyến nghị của NIOSH (Viện Quốc gia về An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp) và OSHA (Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp):
| Tiêu chuẩn NIOSH (dBA) | Mức áp suất âm thanh tương đương
(tại 1 kHz) |
Giới hạn thời gian tiếp xúc tối đa | Tiêu chuẩn OSHA (dBA) | Mức áp suất âm thanh tương đương (tại 1 kHz) |
|---|---|---|---|---|
| 127 dBA | 127 dB SPL 44.8 Pa |
1 s | 160 dBA | 160 dB SPL 2.00 kPa |
| 124 dBA | 124 dB SPL 31.7 Pa |
3 s | 155 dBA | 155 dB SPL 1.12 kPa |
| 121 dBA | 121 dB SPL 22.4 Pa |
7 s | 150 dBA | 150 dB SPL 632 Pa |
| 118 dBA | 118 dB SPL 12.6 Pa |
14 s | 145 dBA | 145 dB SPL 356 Pa |
| 115 dBA | 115 dB SPL 11.2 Pa |
28 s | 140 dBA | 140 dB SPL 200 Pa |
| 112 dBA | 112 dB SPL 7.96 Pa |
56 s | 135 dBA | 135 dB SPL 112 Pa |
| 109 dBA | 109 dB SPL 5.64 Pa |
1 min 52 s | 130 dBA | 130 dB SPL 63.2 Pa |
| 106 dBA | 106 dB SPL 3.99 Pa |
3 mins 45 s | 125 dBA | 125 dB SPL 35.6 Pa |
| 103 dBA | 103 dB SPL 2.83 Pa |
7 mins 30 s | 120 dBA | 120 dB SPL 20.0 Pa |
| 100 dBA | 100 dB SPL 2.00 Pa |
15 mins | 115 dBA | 115 dB SPL 11.2 Pa |
| 97 dBA | 97 dB SPL 1.42 Pa |
30 mins | 110 dBA | 110 dB SPL 6.32 Pa |
| 94 dBA | 94 dB SPL 1.00 Pa |
1 hr | 105 dBA | 105 dB SPL 3.56 Pa |
| 91 dBA | 91 dB SPL 0.71 Pa |
2 hrs | 100 dBA | 100 dB SPL 2.00 Pa |
| 88 dBA | 88 dB SPL 0.50 Pa |
4 hrs | 95 dBA | 95 dB SPL 1.12 Pa |
| 85 dBA | 85 dB SPL 0.36 Pa |
8 hrs | 90 dBA | 90 dB SPL 0.63 Pa |
| 82 dBA | 82 dB SPL 0.25 Pa |
16 hrs | 85 dBA | 85 dB SPL 0.36 Pa |
Chú thích:
s: giây
min: phút
hr: giờ
Vì vậy, giả sử chúng ta muốn một loa có thể cung cấp mức SPL 90 dB an toàn (theo OSHA, chúng ta có thể nghe 90 dB trong 8 giờ một cách an toàn) và loa đặt ở khoảng cách 1 mét.
Một loa có độ nhạy 90 dB SPL @ 1W / 1m sẽ chỉ cần công suất 1 Oát để thực hiện điều này, vì vậy công suất liên tục trên 1W là đủ. Một loa có độ nhạy 84 dB SPL @ 1W / 1m sẽ cần gain +6 dB để tạo ra công suất 4 Oát. Để có được điều này, loa có công suất liên tục trên 4W là đủ.
Thực tế, mọi loa đều có công suất định mức trên 4 Oát.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta muốn có SPL 102 dB ở khoảng cách 8 mét từ loa (giả sử chúng ta đang tham dự một buổi hòa nhạc rất ồn ào).
Bây giờ, chúng ta thường sử dụng nhiều loa để đạt được SPL này hơn là dựa vào một loa duy nhất. Giả sử dùng 4 loa giống nhau. Điều này có nghĩa là công suất gấp 4 lần với công suất âm thanh (+6 dB). Khi đó mỗi loa phải giảm 6 dB để đạt được kết quả tương tự.
Chúng ta phải tính đến mức giảm 6 dB cho mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách. Do đó, 102 dB ở 8 mét sẽ tương ứng với 120 dB ở 1 mét (điều này giúp ích cho các tính toán bao gồm độ nhạy).
Vì vậy, mỗi loa sẽ cần tạo ra 120 – 6 = 112 dB ở khoảng cách 1 mét.
Một loa có độ nhạy 90 dB SPL @ 1W / 1m sẽ cần gain là 22 dB. Điều này có nghĩa là mỗi loa sẽ cần công suất trung bình là 159W (công suất tối đa là 317W) để đạt được mức này. Bất kỳ loa nào có công suất xử lý trên các giá trị này sẽ hoạt động (giả sử có amply thích hợp).
Một loa có độ nhạy 84 dB SPL @ 1W / 1m sẽ cần gain là 28 dB. Điều này có nghĩa là mỗi loa sẽ yêu cầu công suất trung bình 631W (công suất đỉnh 1262). Những giá trị này cực kỳ cao và bạn sẽ không thể tìm thấy một chiếc loa có các thông số kỹ thuật này được thiết kế cho mục đích âm thanh trực tiếp. Đây chỉ là một ví dụ.
Một lần nữa, xin lưu ý rằng đây là những ví dụ lý thuyết để giúp minh họa sự đa dạng của các thiết bị loa và yếu tố nào hình thành nên đánh giá chủ quan về công suất định mức “tốt” ở một loa.
Công suất định mức tối thiểu của loa
Nếu một loa cần lượng công suất lớn, nó có thể đi kèm với công suất định mức tối thiểu.
Thông số kỹ thuật này, như tên cho thấy, đề cập đến mức công suất tối thiểu cần thiết để thúc đẩy loa tạo ra âm thanh.
Do đó, amply phải có khả năng phát ra công suất lớn hơn công suất định mức tối thiểu để hoạt động với loa. Trường hợp này hiếm khi xảy ra trừ khi chúng ta có loa lớn và amply nhỏ.
Công suất định mức của amply
Amply cũng có công suất định mức liên quan đến đầu ra của chúng.
Nói chung các xếp hạng này bao gồm các thông tin sau:
- Sự thay đổi đo lường: giống như công suất định mức của loa, công suất định mức của amply có thể được đo / tính toán như cực đại/ PMPO, RMS / trung bình và các mức khác.
- Số Oát mỗi kênh: có thể tạo ra bao nhiêu Oát từ mỗi kênh của amply (mỗi kênh gửi một tín hiệu âm thanh đến một loa hoặc đến nhiều loa mắc nối tiếp hoặc song song).
- Công suất đầu ra tối đa trên mỗi trở kháng: các loa khác nhau có trở kháng tải khác nhau đối với amply. Loa nói chung sẽ cung cấp nhiều công suất hơn để giảm trở kháng tải.
- Tần số & dải tần số: công suất định mức cụ thể thường sẽ được đo ở các tần số thử nghiệm đơn lẻ hoặc trên các dải tần số cụ thể.
- Độ méo: điểm mà tại đó amply sẽ bắt đầu bị méo (thường được đo dưới dạng giá trị phần trăm của tổng độ méo hài).
Shop: Điện Tử Tuấn Hằng- Chuyên cung cấp bán buôn bán lẻ Phụ kiện sửa chữa loa, thiết bị âm thanh.
Website : https://thietbiloa.com/
Địa chỉ : Số nhà 29 yên bái 2-phường Phố Huế-Quận Hai Bà Trưng-Hà Nội(chợ trời)
Điện thoại : 02439784346
Nguồn: Internet
Biên dịch: DIEN TU TUAN HANG – THIETBILOA.COM
