Зависимость максимального уровня напряжения от нагрузки

       

Зависимость максимального уровня напряжения от нагрузки График позволяет спрогнозировать громкость работы усилителя с выбранными наушниками.

Если мы будем подключать различные нагрузки к выходу усилителя и фиксировать уровень напряжения, когда усилитель выдает сигнал без искажений от перегрузки, мы получим график зависимости максимального уровня напряжения от нагрузки.

По графику можно рассчитывать максимальный уровень SPL наушников исходя из их чувствительности. При использовании чувствительности выраженной к напряжению, достаточно добавить значение в dBV, полученное на графике к выбранной нагрузке к значению чувствительности dB к 1 В. Например, по графику для нагрузки 32 Ом усилитель выдает 4.2 В, равных 12.5 dBV. Чувствительность у наушников равна 115 дБ/В, соответственно максимальное давление, развиваемое наушниками будет равно 115 + 12,5 = 127,5 дБ.

Уровень выходного напряжения зависит от максимального выходного уровня тока, максимального выходного напряжения без нагрузки и полного выходного сопротивления усилителя.

Примеры типовых графиков


Усилитель с нулевым сопротивлением и без ограничения по уровню тока


Усилитель с нулевым сопротивлением и без ограничения по уровню тока | График RAA

У таких усилителей график представляет собой прямую. Ток в реальности всегда имеет ограничение, однако в данном примере мы предполагаем, что это ограничение возникает на нагрузке более низкой, нежели чем представлена нижняя граница на графике. Это самый редкий вид усилителя. Со слов разработчиков, нулевое сопротивление достигается часто за счет глубокой обратной связи и это зачастую или сложно, или негативно сказывается на качестве звучания усилителя. Для такого типа усилителей уровень максимальной мощности приходится на нижнюю границу допустимой нагрузки.

Усилитель с не нулевым сопротивлением и без ограничения по уровню тока


Усилитель с не нулевым сопротивлением и без ограничения по уровню тока | График RAA

У таких усилителей график представляет собой дугу. Если график строить не в логарифмическом масштабе по оси сопротивления, а в линейном, то график представлял бы собой прямую, и чем больше сопротивление усилителя, тем соответственно был бы больше угол наклона. В графике, где ось сопротивления логарифмическая, радиус дуги меньше. Когда говорят о максимальной мощности усилителя, то численно максимум мощности приходится на то сопротивление нагрузки, которое равно сопротивлению усилителя. При большом выходном сопротивлении часто случается ситуация, когда высокоомные наушники с низкой чувствительностью играют громче, чем высокочувствительные с низким сопротивлением.  

Усилитель с нулевым сопротивлением и с ограничением по току


Усилитель с нулевым сопротивлением и с ограничением по току | График RAA

У таких усилителей до определенного сопротивления график представляет собой прямую, а потом линия под углом устремляется вниз. Производители довольно часто указывают максимальный уровень напряжения на выходе усилителя без нагрузки, но часто не указывают максимальный уровень тока, что в свою очередь не дает возможности спрогнозировать линию графика. Максимальный уровень выходной мощности приходится на точку перегиба графика выходного напряжения.

С такими усилителями возможна ситуация, когда высокоомные наушники с низкой чувствительностью играют громче, чем высокочувствительные с низким сопротивлением, однако здесь идет речь о работе усилителя без искажений. В отличии от усилителя с просто высоким выходным сопротивлением без ограничения по току, в котором нельзя выставить напряжение на выходе такое же, как и для высооомной модели, в этом типе усилителя это вполне возможно, но сигнал будет уже с большим ростом искажений из-за недостатка тока. Такие усилители часто неважно работают с низкоомными наушниками из-за того, что пользователь зачастую выставляет громкость, где усилитель превышает порог по допустимой мощности, а индикаторы перегрузки тока в усилителях большая редкость.  


Усилитель с ненулевым сопротивлением и с ограничением по току


Усилитель с ненулевым сопротивлением и с ограничением по току | График RAA

Самый распространенный тип усилителей, график которого представляет собой дугу в области высоких сопротивлений, и прямую линию под наклоном в области низкого сопротивления. Для этих усилителей максимальный уровень выходной мощности часто приходится на точку перегиба графика выходного напряжения и редко равен выходному сопротивления усилителя.

В идеальном случае точка перегиба на графике находится на конкретной частоте и хорошо видно излом, но в реальности у ряда усилителей перегиб более плавный, а график представляет собой дугу, плавно переходящую в прямую линию под углом. По этой причине, недостаточно измерять только выходной уровень напряжения без нагрузки, уровень выходного сопротивления и максимальный уровень тока, необходимо делать измерения на нагрузках разных номиналов.


Как измеряется график


График строится по 11 нагрузкам номиналами 16, 24, 32, 56, 100, 200, 250, 300, 600 и 1000 Ом. График строится по графику уровня гармонических искажений под нагрузками в зависимости от уровня напряжения на выходе усилителя и визуальному контролю характера спектров гармонических искажений.

После того, как у усилителя измерено его выходное сопротивление и построены графики уровня искажений от нагрузки, проводится построение искомого графика в RAA.

Построение графика в RAA | Определение сопротивления усилителя на частоте 1 кГц

В начале происходит автоматическое определение сопротивления усилителя на частоте 1 кГц.

График максимального уровня напряжения в зависимости от нагрузки в программе RAA

После этого по графикам уровня искажений определяются уровни напряжений, при которых усилитель работает без перегрузки. Если усилитель транзисторный, то переход в режим перегрузки характеризуется резким ростом искажений (линия графика резко уходит вверх) и таком случае построение по графику самое точное по точке перегиба.

Максимальный уровень напряжения без нагрузки для усилителя в RAA

Если у усилителя высокий уровень гармоник низких порядков (как правило у ламповых усилителей и транзисторных в классе А), переход в режим искажений на графике уровня искажений практически не виден. В этом случае, данные по максимальным уровням напряжения заносятся вручную на основании визуального контроля спектра сигнала по началу роста гармоник высших порядков. По линии графика уровня искажений без нагрузки определяется максимальный уровень напряжения без нагрузки для усилителя.

В программе RAA строится график уровня тока

По значениям максимальных напряжений строится график уровня тока, и там, где на графике образуется «полка», выбирается значение максимального уровня тока. Если ограничения на графике нет в виде горизонтального излома линии, считается, что ограничения по току у усилителя нет. После этого генерируется дополнительный теоретический график выходного напряжения усилителя от нагрузки.

Дополнительный теоретический график выходного напряжения усилителя от нагрузки | График в программе RAA

В завершающей стадии происходит сравнение графиков, построенных по 11 нагрузкам и теоретическому, по выходному сопротивлению усилителя, максимальному уровню тока и максимальному уровню напряжения без нагрузки. Если визуально разницы между линиями нет, то утверждается смоделированный график. Если разница значительна (нет острого перегиба на сопротивлении с ограничением по току), то утверждается график, построенный по точкам от 11 сопротивлений.

Смоделированный график обычно более плавный и обладает меньшим уровнем погрешности, нежели график, построенный по точкам, где погрешность вносят перегибы на графиках уровня гармонических искажений от уровня сигнала.

Автор: (PAExpert) Эксперт Personalaudio.ru
08.01.2013


Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter. Это не требует регистрации. Спасибо.

Поделитесь в социальных сетях




Еще интересное для чтения

Следующий материал »

Амплитудно-частотная характеристика усилителя - что означает?
Комментарии и отзывы (0)


Возврат к списку >>>




HectorBap HectorBapUU 12.05.2017 13:58:52
HectorBap HectorBapUU 11.05.2017 09:08:56

Система Orphus

Яндекс.Метрика