La potencia de los altavoces es uno de los conceptos más confusos en el mundo del audio profesional. En general, se cree que cuanto mayor es la potencia del altavoz, mejor es la calidad, y vale más la pena esperarlo y poseerlo. Además, la energía es a menudo el indicador decisivo que impulsa a los clientes a comprar.
Pero si estudia detenidamente, encontrará que la potencia es mucho menos importante para el rendimiento general del altavoz que otros indicadores de rendimiento.
El término \"poder del hablante \" necesita más explicación para eliminar malentendidos. Es práctica de muchas personas considerar la potencia del altavoz y el nivel de presión sonora de salida del sensor, o incluso el tamaño del amplificador. Pero normalmente la potencia del altavoz no tiene nada que ver con estos.
Primero, analicemos este término primero para hacerlo más significativo. ¿Se puede usar la \"Disipación máxima de energía de entrada \"? El concepto de \"potencia de entrada \" es apropiado porque el altavoz es una carga del amplificador de potencia.
Suponiendo que la impedancia de línea es pequeña y despreciable (si se usa el cable estándar correcto, esta suposición se mantiene), la potencia de salida del amplificador se convierte en la potencia de entrada del altavoz. Debido a que generalmente se cree que cuanto mayor sea la potencia del amplificador, mejor (por ejemplo, un vehículo utilitario deportivo VS un automóvil económico), por lo que es lógico pensar que cuanto mayor sea la potencia del altavoz, mejor será el rendimiento del producto.
Los amplificadores conectados directamente a los altavoces se denominan amplificadores de potencia porque su voltaje de salida es mayor que su voltaje de entrada. (Figura 1) La potencia de un amplificador de potencia se mide de acuerdo con su capacidad de generación de energía. Por lo general, cuanto mayor sea el valor, mejor, porque significa que el amplificador tiene mayor potencial y puede hacer más trabajo.
La potencia de un altavoz se mide según su capacidad de disipación de potencia. El valor de potencia se refiere a la cantidad continua de energía que el altavoz puede consumir en forma de calor sin dañar el altavoz. Aunque a primera vista parezca que cuanto mayor sea la disipación de potencia, mejor, pero la premisa es que el método para lograr una mayor disipación de potencia no daña el rendimiento del altavoz, esta afirmación solo es válida.
Amplificadores de potencia modernosactúan como fuentes de voltaje constante para los altavoces. Esto significa que el voltaje de salida del amplificador y la carga proporcionada por los altavoces conectados son esencialmente independientes entre sí. Si usa un amplificador para impulsar la señal y mida el voltaje de salida del amplificador sin ninguna carga conectada a la salida. Luego, conecte un altavoz al terminal de salida, mida nuevamente el voltaje de salida del amplificador y la lectura del voltímetro no cambiará significativamente.
La diferencia entre carga y sin carga es: cuando se aplica carga, la corriente saldrá del amplificador y fluirá a través del altavoz. Cuanto menor sea la impedancia de carga (más altavoces conectados en paralelo), más corriente extrae la carga del amplificador y mayor es la entrega de potencia total entre la fuente de voltaje y la carga
Esta es la razón por la que la potencia de salida total del amplificador generalmente aumenta cuando se activan más altavoces. Tenga en cuenta que la potencia de salida del amplificador aumenta, pero esta potencia total aumentada se distribuirá a todos los altavoces conectados.
Por lo tanto, si dos altavoces están conectados en paralelo, la potencia total de salida del amplificador aumenta, pero la potencia asignada a cada altavoz no aumenta necesariamente. De hecho, la potencia asignada a un solo altavoz se reducirá ligeramente. Por lo tanto, es mejor mantener la carga del amplificador de potencia por encima de 4 ohmios para minimizar la influencia del cable y evitar la demanda de corriente excesiva del amplificador.
1. Uno baja
La potencia absorbida por el altavoz del amplificador es el producto del voltaje y la corriente. De acuerdo con la ley de conservación de la energía, toda la potencia del amplificador debe tener su lugar. Parte de la potencia total produce la vibración mecánica del altavoz y la potencia restante se convierte en calor. La vibración mecánica del cono hace que suene el altavoz.
La energía térmica es un subproducto inútil, por lo que, como cualquier residuo inútil, la energía térmica debe eliminarse. Desafortunadamente, la conversión de energía eléctrica en energía sonora es un proceso ineficiente (generalmente menos del 10%), por lo que la mayor parte de la potencia del amplificador se convierte en calor inútil, que debe disiparse.
El poder de un hablante describe la capacidad del hablante para procesar el calor, que es causado por la ineficiencia del proceso de conversión de energía. Así que volvemos a la definición extendida \"máxima disipación de potencia de entrada \" de la que hablamos anteriormente.
Por lo tanto, es incorrecto asociar la potencia de los altavoces con su rendimiento de sonido. El alto valor de potencia de disipación solo significa que la capacidad de disipación de calor del altavoz es más fuerte. Pero la potencia en sí no explica la efectividad de la potencia de sonido generada por el altavoz, y la efectividad de la potencia de sonido generada por el altavoz es el factor más importante en el desempeño del altavoz.
La disipación de potencia del altavoz se puede aumentar reduciendo el rendimiento del altavoz, que solo necesita agregar algunos componentes de resistencia dentro del altavoz. Sin embargo, el resultado es un valor de potencia de altavoz grande pero un sonido muy bajo, que no es lo que queremos.
El nivel de presión sonora (SPL) generado por el altavoz está más relacionado con el voltaje aplicado que con la potencia aplicada. La figura 3 puede mostrar esto claramente.
La potencia de la carga del sensor varía con la frecuencia. Aunque el valor SPL a menudo usa el valor de la potencia de entrada como referencia, de hecho, es más preciso usar el voltaje de entrada como referencia. De hecho, los altavoces prefieren una respuesta de voltaje plana, porque en este caso, un voltaje de excitación igual en cada frecuencia producirá una respuesta de amplitud plana en la dirección axial.
El altavoz ideal puede utilizar la potencia mínima para producir el nivel de presión sonora requerido. Los altavoces de alto rendimiento también deberían generar menos calor. Por lo tanto, no vale la pena preguntarse la capacidad de los altavoces para soportar unidades de alta potencia. Porque, en esencia, esta capacidad no puede producir ningún beneficio.
La capacidad de generar mucha potencia de sonido con menos potencia de entrada es digna de admiración. Piense en el consumo de combustible por kilómetro de un automóvil y comprenderá mejor la cuestión del rendimiento. El rendimiento del altavoz se trata del concepto de eficiencia, no del concepto de consumo. La carga de la bocina y la ubicación de la interfaz son métodos que se utilizan para aumentar el rendimiento de los altavoces. Ambos métodos están diseñados para generar más energía sonora por vatio de potencia eléctrica.
2. Perspectiva razonable
El malentendido de la gente sobre el poder del altavoz se extiende a comportamientos cotidianos, como elegir una bombilla. Generalmente se cree que la potencia de una bombilla está estrechamente relacionada con la salida de luz y que cuanto mayor es la potencia, mayor es el brillo.
La bombilla también tiene un parámetro llamado luminosidad, que se utiliza para describir la salida de luz de la bombilla, pero pocos clientes se referirán a este parámetro. Por lo tanto, si se necesita una bombilla más brillante, la gente tiende a comprar una bombilla más grande (mayor potencia). Es una idea natural extender esta suposición a los hablantes. La próxima vez, bajo la premisa de una entrada de energía determinada, puede obtener el mayor valor comprando la bombilla con la salida de lúmenes más alta.
La alta potencia del altavoz no significa que el sonido producido por el altavoz sea grande. En comparación con decir\"¡Vaya, este altavoz puede manejar 5000 vatios de potencia!\" De hecho, esto no tiene sentido. Si se hace la siguiente pregunta, tendrá más sentido: \"¿Por qué debería usar un altavoz de 5000 vatios para atraer a la audiencia? Venga con un nivel máximo de presión sonora de 100 dB, sin usar otro altavoz de 100 vatios que también puede proporcionar el audiencia con un nivel máximo de presión sonora de 100 dB? \"
Entre los indicadores de rendimiento de los altavoces, el parámetro más significativo es el nivel máximo de presión sonora de salida. Este parámetro se calcula a partir de la sensibilidad del altavoz y la potencia de entrada máxima. Los altavoces con menor potencia y mayor sensibilidad tienen más ventajas que los altavoces con mayor potencia y menor sensibilidad.
Desafortunadamente, la mala comprensión de la potencia por parte de la gente ha provocado el fenómeno de que los fabricantes de altavoces compitan para producir altavoces de alta potencia. Un gran valor de potencia puede ayudar a las ventas, pero una mayor eficiencia es el factor real que mejora el rendimiento de los altavoces.
3. Prueba de potencia
Hay muchas formas de determinar la potencia de entrada máxima de un altavoz. Estos métodos tienen sus propias ventajas, pero también comparten algunos atributos comunes. Una prueba de potencia significativa debe incluir:
- Ruido de banda ancha con limitación de ancho de banda para la entrada del dispositivo bajo prueba
--Método de medición de la entrega de potencia entre el amplificador y el dispositivo bajo prueba
--Una métrica utilizada para describir la duración de la disipación de potencia del altavoz
- Mida el valor de SPL del altavoz (idealmente)
La entrada de ruido usualmente usa ruido rosa (igual energía por octava de 1 / n). Algunos métodos de medición utilizan ruido rosa plano y otros métodos utilizan señales ponderadas para simular el contenido del espectro musical. El último método puede producir una potencia nominal más alta porque se transfiere más energía eléctrica a una banda de frecuencia más baja. En el rango de baja frecuencia, debido a que la estructura del sensor es más pesada, generalmente consume más energía térmica.
Para determinar la cantidad de energía entregada, se debe monitorear el voltaje y la corriente aplicados al dispositivo bajo prueba. Para calcular la transferencia de potencia, solo el voltaje RMS (raíz cuadrada media) y la impedancia nominal de la carga no son suficientes. Cuando la energía térmica del dispositivo bajo prueba aumenta gradualmente, la impedancia de carga aumentará gradualmente, reduciendo así la potencia absorbida por la carga (compresión de potencia).
Cuando el altavoz está funcionando cerca del valor extremo del valor de disipación de potencia, la práctica habitual de aumentar la salida de potencia del amplificador de potencia para aumentar la entrada de potencia de la carga no aumentará el nivel de presión sonora, pero puede reducir la transmisión de potencia.
Es mejor usar decibelios (es decir, para medir la relación) para medir la potencia. El uso de vataje inducirá a error a las personas a creer que está relacionado con el rendimiento del equipo.
Tomemos la situación real como ejemplo. El nivel de sonido de un altavoz de potencia nominal continua de 500 vatios es solo un poco más alto (+3 dB) que un altavoz de potencia nominal continua de 250 vatios. Se supone que el rendimiento de los dos altavoces es el mismo. Esto significa que la diferencia sustancial entre los dos altavoces es muy pequeña, aunque difieren mucho en potencia.
La mayoría de las pruebas de potencia realizarán algunos cambios en el ruido rosa utilizado para obtener un factor de cresta más pequeño: el valor pico en la fuente de sonido del programa se reduce mediante un circuito de recorte. La razón real para recortar la forma de onda es que el amplificador puede entregar más potencia a su dispositivo de carga.
La potencia de salida máxima del ruido rosa sin recortar es aproximadamente una décima parte de la potencia nominal de onda sinusoidal del amplificador. El ruido rosa después del recorte es aproximadamente la mitad de la potencia nominal de onda sinusoidal del amplificador, lo que permite el uso de amplificadores de tamaño razonable para pruebas de potencia. El recorte artificial no cambiará demasiado la generación de calor del altavoz, pero el factor de cresta más bajo que proporciona puede entregar más potencia (voltaje RMS más alto) al dispositivo de carga del amplificador.
La prueba de potencia continua proporcionará al altavoz un factor de cresta de ruido rosa de 6 dB dentro de un período de tiempo específico (por ejemplo, 2 horas). Esta es una prueba muy exigente para los altavoces, porque la fuente de sonido no se detiene y no se puede enfriar.
Al reducir el ciclo de trabajo de la forma de onda, la potencia nominal del programa intenta simular música o voz. Si la señal de sonido es del tipo de pulso, se puede obtener algo de enfriamiento entre pulsos y se puede aplicar más potencia a corto plazo al dispositivo medido antes de evitar daños al dispositivo. Muchos fabricantes estimarán el valor doble del valor de potencia continua como potencia del programa (+3 dB o 2 veces es una suposición razonable). El valor real de potencia del amplificador recomendado es mayor que estos dos valores.
Una estimación razonable es agregar +6 dB (4 veces) a la potencia continua. Por ejemplo, a partir de estas definiciones, una descripción de poder completa y significativa de un hablante debe ser:
Potencia de entrada máxima -200W / 400W / 800W (continuo, programa, tamaño de amplificador recomendado)
4. Comparación similar
Ahora puede ver los problemas al comparar la potencia de diferentes altavoces. Asegurar la comparación correcta entre parámetros similares requiere mucha investigación, y muchas tablas de parámetros no nos brindan suficiente información para que podamos comparar de esta manera.
No hay peligro en entregar una potencia inferior a su potencia nominal al altavoz. De hecho, la potencia de entrada es menor que el valor de potencia nominal y el altavoz tiene una vida útil más larga. En un funcionamiento estable y confiable, recomiendo limitar la potencia de entrada a menos de la mitad de la potencia continua (-3 dB). En el ejemplo anterior, esto significaba usar un amplificador de 800 vatios para entregar una fuente de programa típica (factor de cresta de 10 dB a 14 dB) que podría llevarse al borde del recorte al máximo.
En este caso, el amplificador entregará 80 vatios o menos de potencia a los altavoces, que es un valor seguro más bajo que la potencia continua. Debido a que la salida potencial del amplificador es muy grande, cuando utilice fuentes de sonido de programa de factor de cresta bajo, debe tener mucho cuidado de no subir demasiado el volumen para dañar los altavoces.
Por último, al aumentar el volumen de un sistema de sonido, también es importante saber cuándo se alcanza el punto crítico del sistema. Por cada 40% de aumento en el voltaje aplicado al altavoz, la potencia de entrada se duplica y el nivel de sonido aumenta un poco (+3 dB).
Recuerde que las probabilidades proporcionales son importantes en el audio. El volumen del sistema aumenta en pasos de 3 dB y finalmente alcanza el punto extremo de disipación de calor. Continúe aumentando en 3 dB, y se convertirá en la última gota para aplastar al camello. Cuando el altavoz funciona a la mitad de la potencia nominal, su nivel de sonido puede estar muy cerca del máximo. Por lo tanto, no es necesario aumentar la potencia, lo que conlleva el riesgo de daños permanentes a los altavoces.
5. La alta potencia es fácil de vender, pero la alta eficiencia es un mejor objetivo
El desarrollo de la tecnología del automóvil reduce el consumo de energía y puede producir vehículos con mayor eficiencia y menores costos operativos. La industria del audio debería tener objetivos similares y esforzarse por lograr el nivel de presión sonora requerido con menos potencia de amplificador.
A medida que aumenta la eficiencia, los altavoces deben reducir gradualmente la cantidad de energía que debe disiparse en forma de calor. Del mismo modo, nuestra fascinación por los índices de potencia más altos debería desaparecer.
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