ОСТОРОЖНО: МАЛОМОЩНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Шоу технологии - Шоу-техника

Время от времени пользователи акустики JBL рассказывают истории о сгоревших ВЧ драйверах в колонках, подключенных к усилителям, мощность которых меньше чем номинал акустики. Их удивляет, как такое могло произойти, ведь литература и дилеры утверждают, что компоненты JBL выдают хорошее давление при малой подаваемой мощности, а при необходимости справляются даже с большой перегрузкой. Эти утверждения справедливы, но в том случае, если сам усилитель не перегружается. Чтобы прояснить эту ситуацию, необходимо понимать природу музыки и то, как она соотносится с мощностью усилителя и искажениями.

НЕ ВСЕ НОТЫ ОДИНАКОВО ПОЛЕЗНЫ.

Начнем с самой природы звука. Энергетический потенциал нижних регистров гораздо больше потенциала среднечастотного или высокочастотного диапазона. На рисунке 1 видно, что энергетическая составляющая высоких частот обычно на 10 - 15 дБ ниже, чем у басов и средних частот.

Следовательно, даже если мы допустим наличие значительных пиков в ВЧ программном материале (что является нормальной практикой) на ВЧ драйвер придется только десятая часть той мощности, которую должны будут выдерживать НЧ и СЧ компоненты системы. Такое естественное распределение музыкальной энергии нам только на руку. Например, акустическая система, способная выдерживать 100 Вт подаваемой мощности, должны иметь ВЧ компонент с номиналом всего 10 Вт, и снабдив её 20-ваттным ВЧ драйвером, мы будем иметь 100-процентный запас по мощности, для безопасности ВЧ-компонента.

ВЗГЛЯНЕМ НА ПРИРОДУ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ. Указанная номинальная выходная мощность усилителя не является предельной. В определенных условиях, например, когда входной сигнал имеет слишком высокий уровень, усилитель может выдавать мощность больше номинальной.

Дело в том, что выходная мощность усилителя указывается со ссылкой на общий уровень гармонических искажений (THD). Если требуется воспроизвести большую мощность, усилитель справится с этой задачей, но со значительно более высоким уровнем искажений. Например, усилитель с номиналом 10 Вт на 8 Ом нагрузке при уровне искажений THD 0.5% можно заставить выдавать 20 Вт на громкоговорители. Точно так же усилитель с номиналом 50 Вт можно перегрузить на 1 00 Вт. При этом основная доля искаженного сигнала будет приходиться на диапазон ВЧ, как мы очень скоро увидим.

ПОЧЕМУ ИСКАЖЕНИЯ УБИВАЮТ ВЧ ДРАЙВЕРЫ? Звучание перегруженного усилителя обогащается паразитными гармониками. Понятие гармоники было введено для анализа сложных сигналов. Вероятно многие, покопавшись в памяти, смогут вспомнить такие выражение как формула Тейлора и ряды Фурье. Благодаря этим ученым люди научились практически любую сложную функцию раскладывать на простые составляющие (гармоники). Например (все дальнейшие выкладки для наглядности сильно упрощены), сигнал можно представить в виде функции:

Где A1, А2, Аз и т.д. - амплитуды гармоник,

a V1, V2, V - их частоты, t - время.

Частота каждой гармоники выше основной частоты сигнала. Получается, сигнал с частотой 500Гц включает в себя сумму гармоник 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц и т.д. При нормальной работе усилителя все составляющие сигнала сбалансированы, но как только начинаются искажения - амплитуды гармоник (коэффициенты) возрастают и в исходном (500 Гц) сигнале появляются довольно мощные выбросы с частотами 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц и т.д., а это уже диапазон ВЧ драйвера. Теперь вы видите, что ВЧ драйвер может перегореть даже от искаженного звука бас гитары.

ВОТ, КАК ЭТО ВЫГЛЯДИТ НА ОСЦИЛЛОГРАФЕ.

Пусть на экране осциллографа показывается тестовый синусоидальный сигнал. Мощность сигнала пропорциональна половине его амплитуды. Когда усилитель перегружается, вершины синусоиды срезаются и форма волны на выходе усилителя приближается к прямоугольной.

При этом мощность выходного сигнала все чаще достигает пиковых значений и не торопится спадать. В таких случаях на ВЧ драйвер порой подается удвоенная номинальная мощность усилителя, а такую нагрузку способен выдержать не каждый драйвер. Так же нелегко приходится и СЧ, НЧ динамикам. Длительный сигнал прямоугольной формы равносилен прохождению по катушке динамика постоянного тока и способствует ее равномерному прогреву до температуры плавления. Усилитель большего номинала может обеспечить необходимую мощность без клиппинга (срезания) и, следовательно, без искажений. Акустическая система в этом случае будет получать музыкальный материал с нормально распределенной по частотному спектру акустической энергией. При таком условии повреждение ВЧ драйвера - маловероятно.

ЧТО ЖЕ МОЖНО ПРЕДПРИНЯТЬ?

Не существует жестких и универсальных правил. Очень немногие усилители имеют индикаторы, способные точно указать, когда усилитель перегружается до точки, где возможно повреждение громкоговорителей. Не забывайте, что ручка громкости не приклеена и её поворот на половину диапазона снизит мощность усилителя более, чем на 50%. Аксиом тут нет, хотя и хочется, чтобы они были. Но некоторые вещи всё же можно подсказать.

1. Покупайте усилитель с номинальной мощностью, превышающей ваши потребности. Помните, что громкоговорителю для правильной отработки динамических всплесков может требоваться мощность, в несколько раз превышающая номинальную. Если усилитель обладает достаточным запасом мощности, то динамические пики будут чистыми и прозрачными, в противном случае звук будет монотонным и скучным. Когда усилитель выходит из режима допустимых искажений, он вынужден перешагнуть за характеристики, заложенные при разработке, выдавая опасные уровни мощности богатые высокочастотными искажениями.

2. Не вводите усилитель в режим клиппинга. Перегруженный звук - это как чистописание с помарками. Он обычно возникает на громких пассажах, когда система работает на высоких уровнях громкости. Если перегрузка возникает регулярно - уменьшите громкость или установите усилитель большего номинала, который способен донести большую мощность без искажений. Если же мощность акустических систем и усилителей подобрана верно, а звука все равно не хватает, то стоит задуматься над заменой РА комплекта.

3. Не перекоммутируйте усилитель во время работы. При замыкании или размыкании контактов в звуковом тракте, во время работы усилительной системы слышны ощутимые щелчки. На высокой мощности такие артефакты могут очень быстро вывести из строя катушки драйверов.

4. Поднимая тонарм вертушки, снижайте громкость. Если тонарм случайно упадёт на пластинку, результирующий звук вышибет динамики. Не разгоняйте систему, если в программном материале сильно подняты басы - они могут сразу перегрузить усилитель. Помните, что увеличение громкости на 3 дБ не сильно различимо ухом, но требует от усилителя удвоения мощности, а многие регуляторы тембра способны поднять уровень сигнала на 15 дБ.