Mais watts são melhores para os alto-falantes?

A potência do alto-falante é um dos conceitos mais confusos no mundo do áudio profissional. Em geral, acredita-se que quanto maior for a potência do alto-falante, melhor será a qualidade e vale mais a pena olhar para frente e possuí-lo. Além disso, a energia costuma ser o indicador decisivo que leva os clientes a comprar.

Mas se você estudar cuidadosamente, descobrirá que a potência é muito menos importante para o desempenho geral do alto-falante do que outros indicadores de desempenho.

O termo \"poder do alto-falante \" precisa de mais explicações para eliminar mal-entendidos. É prática de muitas pessoas considerar a potência do alto-falante e o nível de pressão do som de saída do sensor, ou mesmo o tamanho do amplificador. Mas geralmente a potência do alto-falante não tem nada a ver com isso.

Primeiro, vamos discutir esse termo primeiro para torná-lo mais significativo. A \"Dissipação máxima de energia de entrada \" pode ser usada? O conceito de \"potência de entrada \" é apropriado porque o alto-falante é uma carga do amplificador de potência.

Supondo que a impedância da linha seja pequena e desprezível (se o fio padrão correto for usado, essa suposição é válida), a potência de saída do amplificador se torna a potência de entrada do alto-falante. Porque geralmente se acredita que quanto maior a potência do amplificador, melhor (por exemplo, um veículo utilitário esportivo VS um carro econômico), então é lógico pensar que quanto maior a potência do alto-falante, melhor será o desempenho do produto.

Os amplificadores conectados diretamente aos alto-falantes são chamados de amplificadores de potência porque sua tensão de saída é maior do que a tensão de entrada. (Figura 1) A potência de um amplificador de potência é medida de acordo com sua capacidade de geração de energia. Normalmente, quanto maior o valor, melhor, porque significa que o amplificador tem maior potencial e pode fazer mais trabalho.

A potência de um alto-falante é medida de acordo com sua capacidade de dissipação de potência. O valor de potência refere-se à quantidade contínua de energia que o alto-falante pode consumir na forma de calor sem danificá-lo. Embora à primeira vista, pareça que quanto maior a dissipação de potência, melhor, mas a premissa é que o método para obter maior dissipação de potência não prejudica o desempenho do alto-falante, essa afirmação só é válida.

Amplificadores de potência modernosatuam como fontes de tensão constante para alto-falantes. Isso significa que a tensão de saída do amplificador e a carga fornecida pelos alto-falantes conectados são essencialmente independentes uma da outra. Se você usar um amplificador para conduzir o sinal, e medir a tensão de saída do amplificador sem nenhuma carga conectada à saída. Em seguida, conecte um alto-falante ao terminal de saída, meça a tensão de saída do amplificador novamente e a leitura no voltímetro não mudará significativamente.

A diferença entre com carga e sem carga é: quando a carga é aplicada, a corrente sai do amplificador e flui pelo alto-falante. Quanto menor a impedância de carga (quanto mais alto-falantes conectados em paralelo), mais corrente a carga extrai do amplificador e maior será o fornecimento de energia total entre a fonte de tensão e a carga

É por isso que a potência total de saída do amplificador geralmente aumenta ao acionar mais alto-falantes. Observe que a potência de saída do amplificador é aumentada, mas essa potência total aumentada será distribuída para todos os alto-falantes conectados.

Portanto, se dois alto-falantes estiverem conectados em paralelo, a potência total de saída do amplificador aumenta, mas a potência alocada para cada alto-falante não aumenta necessariamente. Na verdade, a potência alocada a um único alto-falante será ligeiramente reduzida. Portanto, é melhor manter a carga do amplificador de potência acima de 4 ohms para minimizar a influência do fio e evitar a demanda do amplificador por corrente excessiva.

1. Um desce

A potência absorvida pelo alto-falante do amplificador é o produto da tensão e da corrente. De acordo com a lei da conservação de energia, toda a potência do amplificador deve ter seu lugar. Parte da potência total produz a vibração mecânica do alto-falante e a potência restante é convertida em calor. A vibração mecânica do cone faz o som do alto-falante.

A energia térmica é um subproduto inútil, portanto, como qualquer resíduo inútil, a energia térmica deve ser descartada. Infelizmente, a conversão de energia elétrica em energia sonora é um processo ineficiente (geralmente menos de 10%), então a maior parte da energia do amplificador é convertida em calor inútil, que deve ser dissipado.

A potência de um alto-falante descreve a capacidade do alto-falante de processar calor, que é causada pela ineficiência do processo de conversão de energia. Portanto, estamos de volta à definição estendida de \"dissipação máxima de potência de entrada \" da qual falamos anteriormente.

Portanto, é errado associar a potência do alto-falante ao desempenho do som. O valor de alta potência de dissipação significa apenas que a capacidade de dissipação de calor do alto-falante é mais forte. Mas a potência em si não explica a eficácia da potência sonora gerada pelo alto-falante, e a eficácia da potência sonora gerada pelo alto-falante é o fator mais importante no desempenho do alto-falante.

A dissipação de potência do alto-falante pode ser aumentada reduzindo o desempenho do alto-falante, que só precisa adicionar alguns componentes de resistência dentro do alto-falante. No entanto, o resultado é um grande valor de potência do alto-falante, mas um som muito baixo, o que não é o que queremos.

O nível de pressão sonora (SPL) gerado pelo alto-falante está mais relacionado à tensão aplicada do que à potência aplicada. A Figura 3 pode mostrar isso claramente.

A potência da carga do sensor varia com a frequência. Embora o valor SPL geralmente use o valor da potência de entrada como referência, na verdade, é mais preciso usar a tensão de entrada como referência. Na verdade, os alto-falantes preferem uma resposta de voltagem plana porque, neste caso, uma voltagem de acionamento igual em cada frequência produzirá uma resposta de amplitude plana na direção axial.

O alto-falante ideal pode usar a potência mínima para produzir o nível de pressão sonora necessário. Alto-falantes de alto desempenho também devem gerar menos calor. Portanto, a capacidade dos alto-falantes de suportar unidades de alta potência não vale a pena questionar. Porque, em essência, essa habilidade não pode produzir nenhum benefício.

A capacidade de gerar muita potência sonora com menos potência de entrada é digna de admiração. Pense no consumo de combustível por quilômetro de um carro e entenderá melhor a questão do desempenho. O desempenho do alto-falante tem a ver com o conceito de eficiência, não com o conceito de consumo. A carga da sirene e o posicionamento da interface são métodos usados ​​para aumentar o desempenho do alto-falante. Ambos os métodos são projetados para gerar mais energia sonora por watt de energia elétrica.

2. Perspectiva razoável

A incompreensão das pessoas sobre o poder do alto-falante se estende a comportamentos cotidianos, como escolher uma lâmpada. Em geral, acredita-se que a potência de uma lâmpada está intimamente relacionada à saída de luz e que quanto maior a potência, maior o brilho.

A lâmpada também possui um parâmetro chamado luminosidade, que é usado para descrever a saída de luz da lâmpada, mas poucos clientes se referem a este parâmetro. Portanto, se uma lâmpada mais brilhante for necessária, as pessoas tendem a comprar uma lâmpada maior (maior potência). É uma ideia natural estender essa suposição aos falantes. Da próxima vez, sob a premissa de uma determinada entrada de energia, você pode obter o máximo valor comprando a lâmpada com a maior saída de lúmen.

A alta potência do alto-falante não significa que o som produzido por ele seja grande. Comparado a dizer, \"Uau, este alto-falante pode lidar com 5000 watts de potência! \" Na verdade, isso não faz sentido. Se você se perguntar a seguinte pergunta, fará mais sentido: \"Por que devo usar um alto-falante de 5000 watts para trazer o público Venha com um nível máximo de pressão sonora de 100 dB, sem usar outro alto-falante de 100 watts que também pode fornecer o público com um nível máximo de pressão sonora de 100 dB? \"

Entre os indicadores de desempenho do alto-falante, o parâmetro mais significativo é o nível máximo de pressão sonora de saída. Este parâmetro é calculado a partir da sensibilidade do alto-falante e da potência máxima de entrada. Alto-falantes com menor potência e maior sensibilidade têm mais vantagens do que alto-falantes com maior potência e menor sensibilidade.

Infelizmente, a má compreensão das pessoas sobre o poder causou o fenômeno de fabricantes de alto-falantes competindo para produzir alto-falantes de alta potência. Um grande valor de potência pode ajudar nas vendas, mas uma maior eficiência é o fator real que melhora o desempenho do alto-falante.

3. Teste de potência

Existem várias maneiras de determinar a potência máxima de entrada de um alto-falante. Esses métodos têm suas próprias vantagens, mas também compartilham alguns atributos comuns. Um teste de potência significativo deve incluir:

- Ruído de banda larga com limitação de largura de banda para a entrada do dispositivo em teste

- Método de medição de fornecimento de energia entre o amplificador e o dispositivo em teste

- Uma métrica usada para descrever a duração da dissipação de potência do alto-falante

- Meça o valor SPL do alto-falante (idealmente)

A entrada de ruído geralmente usa ruído rosa (energia igual por oitava 1 / n). Alguns métodos de medição usam ruído rosa plano e outros métodos usam sinais que são ponderados para simular o conteúdo do espectro musical. O último método pode produzir potência nominal mais alta porque mais energia elétrica é transferida para uma banda de frequência mais baixa. Na faixa de baixa frequência, como a estrutura do sensor é mais pesada, geralmente consome mais energia térmica.

Para determinar a quantidade de energia fornecida, a tensão e a corrente aplicadas ao dispositivo em teste devem ser monitoradas. Para calcular a transferência de potência, apenas a tensão RMS (root mean square) e a impedância nominal da carga não são suficientes. Quando a energia térmica do dispositivo em teste aumenta gradualmente, a impedância da carga aumentará gradualmente, reduzindo assim a potência absorvida pela carga (compressão de potência).

Quando o alto-falante está operando perto do valor extremo do valor de dissipação de potência, a prática usual de aumentar a potência de saída do amplificador de potência para aumentar a potência de entrada da carga não aumentará o nível de pressão sonora, mas pode reduzir a transmissão de potência.

É melhor usar decibéis (ou seja, para medir a proporção) para medir a potência. Usar a potência enganará as pessoas a acreditar que ela está relacionada ao desempenho do equipamento.

Vamos tomar a situação real como exemplo. O nível de som de um alto-falante potente contínuo de 500 watts é apenas um pouco mais alto (+3 dB) do que um alto-falante potente nominal contínuo de 250 watts. Presume-se que o desempenho dos dois alto-falantes seja o mesmo. Isso significa que a diferença substancial entre os dois alto-falantes é muito pequena, embora difiram muito em potência.

A maioria dos testes de potência fará algumas alterações no ruído rosa usado para obter um fator de crista menor - o valor de pico na fonte de som do programa é reduzido por um circuito de corte. A razão real para cortar a forma de onda é que o amplificador pode fornecer mais potência para seu dispositivo de carga.

A potência máxima de saída do ruído rosa não cortado é aproximadamente um décimo da potência nominal da onda senoidal do amplificador. O ruído rosa após o corte é aproximadamente metade da potência nominal da onda senoidal do amplificador, o que permite o uso de amplificadores de tamanho razoável para teste de potência. O corte artificial não mudará muito a geração de calor do alto-falante, mas o fator de pico mais baixo que ele fornece pode fornecer mais potência (voltagem RMS mais alta) para o dispositivo de carga do amplificador.

O teste de alimentação contínuo fornecerá ao alto-falante um ruído rosa de fator de crista de 6 dB dentro de um período de tempo especificado (como 2 horas). Este é um teste muito exigente para os alto-falantes, porque a fonte de som não é interrompida e não pode ser resfriada.

Ao reduzir o ciclo de trabalho da forma de onda, a potência nominal do programa tenta simular música ou voz. Se o sinal de som for do tipo pulso, algum resfriamento pode ser obtido entre os pulsos e mais energia de curto prazo pode ser aplicada ao dispositivo medido antes que o dano ao dispositivo seja evitado. Muitos fabricantes estimarão o valor duplo do valor de potência contínua como a potência do programa (+3 dB ou 2 vezes é uma suposição razoável). O valor real de potência do amplificador recomendado é maior do que esses dois valores.

Uma estimativa razoável é adicionar +6 dB (4 vezes) à potência contínua. Por exemplo, a partir dessas definições, uma descrição completa e significativa do poder de um falante deve ser:

Potência máxima de entrada -200W / 400W / 800W (contínuo, programa, tamanho de amplificador recomendado)

4. Comparação semelhante

Agora você pode ver os problemas ao comparar a potência de diferentes alto-falantes. Garantir a comparação correta entre parâmetros semelhantes requer muita pesquisa, e muitas tabelas de parâmetros não nos fornecem informações suficientes para compararmos dessa forma.

Não há perigo em fornecer potência inferior à nominal para o alto-falante. Na verdade, a potência de entrada é menor do que o valor da potência nominal e o alto-falante tem uma vida útil mais longa. Em operação estável e confiável, recomendo limitar a potência de entrada a menos da metade da potência contínua (-3 dB). No exemplo anterior, isso significava usar um amplificador de 800 watts para fornecer uma fonte de programa típica (fator de pico de 10 dB a 14 dB) que poderia ser levado ao limite de corte no máximo.

Nesse caso, o amplificador fornecerá 80 watts ou menos de potência aos alto-falantes, que é um valor seguro inferior à potência contínua. Como a saída potencial do amplificador é muito grande, ao usar fontes de som de programa de baixo fator de crista, você deve ter muito cuidado para não aumentar muito o volume para causar danos aos alto-falantes.

Finalmente, ao aumentar o volume de um sistema de som, também é importante saber quando o ponto crítico do sistema é atingido. Para cada aumento de 40% na tensão aplicada ao alto-falante, a potência de entrada dobra e o nível de som aumenta um pouco (+3 dB).

Lembre-se de que as probabilidades proporcionais são importantes no áudio. O volume do sistema é aumentado em etapas de 3 dB e, finalmente, atinge o ponto extremo de dissipação de calor. Continue a aumentar em 3 dB e será a gota d'água para esmagar o camelo. Quando o alto-falante está trabalhando com metade da potência nominal, seu nível de som pode estar muito próximo do máximo. Portanto, não há necessidade de aumentar a potência, o que acarreta o risco de danos permanentes aos alto-falantes.

5. Alta potência é fácil de vender, mas alta eficiência é uma meta melhor

O desenvolvimento da tecnologia automotiva reduz o consumo de energia e pode produzir veículos com maior eficiência e menores custos operacionais. A indústria de áudio deve ter objetivos semelhantes e se esforçar para atingir o nível de pressão sonora necessário com menos potência do amplificador.

Conforme a eficiência aumenta, os alto-falantes devem reduzir gradualmente a quantidade de energia que precisa ser dissipada na forma de calor. Da mesma forma, nosso fascínio por classificações de alta potência deve desaparecer.