| Udávání výkonu |
Pár postřehů udávání výkonu některýmy výrobci:
výkon :
Při nedávné návštěvě obchodu mě zaujal autozesilovač.Nejednalo se o žádnou známější značku.Na krabici se skvěl nápis 200 watt.Z dokumentace vyplynulo,že zesilovač má výkon 2 x 17 watů rms.Zajímavé je ,že neměl ani možnost zmůstkování.Takže tento výkon je vlastně součet maximálních výkonů obou kanálů ( co dodat ).Ale i kdyby výrobce zesilovač označil jako 2 * 100 watů maximálního výkonu.Tak výpočtem 100/17 dostaneme,že výrobce udává výkon s 5.8823 násobkem a ještě přidává pomyslný můstek (???).Je jenom trošku komické,když pak někomu vysvětlujete , že jeho zesilovač má "poctivý" výkon 2*17 watů.On vám samozřejmě řekne,že jste přinejmenším hlupák jeho zesilovač má přece výkon slovy dvěstě watů.Stejná situace je u většiny elektronických audiosystémů.Někteří výrobci tedy obelhávají méně zkušené zákazníky.Jako třeba zmíněný 5.8823 násobek rms.Pokud můžete orientujte se tedy radši podle trvalých výkonu (rms) a ne podle maximálních často "blábolů".
měření výkonu:
Výstupní výkon zesilovače je zdálivě jednoduchý pojem: je to výkon,který zesilovač dodává do výstupní zátěže. Při podrobnějším pohledu však zjistíme celou řadu úskalí.
1.Impedance zátěže Výstupní zátěž je tvořena zpravidla reproduktorovým systémem,jehož odpor není čistě ohmický,nýbrž komplexní (s induktivními i kapacitními složkami). a navíc velice proměný s kmitočtem v celém akustickém pásmu.Pokud tedy budeme měřit výstupní výkon při odporové zátěži (tj. napětí na zatěžovacím rezistoru),dosáhneme výsledku,který sice orientačně udává mohutnost měřeného zesilovače, ale je dost daleko od skutečného výkonu poskitovaného tímto zesilovačem při normálním provozu.
2. Napájení Je nutno rozlišovat mezi "laboratorním" měřením zesilovače, kdy je zesilovač napájen ze stabilizovaného laboratorního zdroje a měří se vlastnosti samotného zesilovače, a mezi měřením reálného zesilovacího systému včetně jeho vlastního napájecího zdroje, s nímž je i prakticky provozován. Uvedená měření mohou vést k velmi rozdílným výsledkům, zvláště je-li měření prováděno na stabilizovaném zdroji a v praxi se zesilovač napájí ze zdroje nestabilizovaného.
3. Trvalý výkon Měříme-li při stálém vstupním signálu (z generátoru), dostáváme na výstupu zcela určitý trvalý výkon. Také toto měření udává, jak velký výkon je zesilovač schopen trvale dodávat. Často se takto změřená hodnota udává jako "sinusový výkon zesilovače". Je to velice objektivní měření, které zahrnuje celý zesilovač včetně zdroje a chlazení.
4.Hudební výkon Ve skutečném (hudebním) provozu je
střední výkon zesilovače vždy mnohem nižší a maxima dosahuje jen po zcela krátké
okamžiky. Protože většina koncových stupňů zesílovačů má výkonovou rezervu, může
být tento špičkový výkon vyšší než trvalý. Měření tohoto výkonu není příliš
snadné. Proto jej výrobci spotřební elektroniky často ani neměří a stanoví jej
výpočtem. Vychází se z předpokladu, že napájecí zdroj koncového stupně
zesilovače není stabilizován. Při trvalém zatížení je výkon zesilovače změřen a
uveden jako "sinusový", např. 50 W. Při tomto výstupním výkonu se změří napájecí
napětí koncového stupně, např. 36 V Ve stavu bez signálu je odběr proudu
zesilovače mnohem menší a napětí napájecího zdroje stoupne v klidovém stavu na
hodnotu danou konstrukcí napáječe, např. 50 V. Z poměru těchto údajů tze
stanovit, jaký je teoretický výkon zesilovače při velmi krátkém signálu, kdy
filtrační elektrolytické kondenzátory zdroje stačí ještě udržet uvedenou hodnotu
napětí naprázdno. Zde je tedy poměr 50 / 36 = 1,388 a poměr výkonů (výkon je
úměrný čtverci napětí) pak 1,93. Můžeme tedy prohlásit, že hudební výkon tohoto
zesilovače je:50 x 1,93 = 96,5 W.Jak vyplývá z předchozího, je takto stanovený
výkon spíše obrázkem o dimenzování zdroje než kvality zesilovače. Ale co naplat,
96 W zní přece jen lépe než 50 W.Aby se v existující reklamní džungli rúzně
uváděných výkonů situace zjednodušila, byla vypracována doporučení se závaznými
postupy pro měření výkonu zesilovačů. První z těchto doporučení je definice
hudebního výkonu zesilovače, IEC č. 268-3 z ledna 1983. Protože IEC nemá právo
vydávat normy, jsou její doporučení jednotlivými státy přebírána jako normy.
"Hudební výkon" (Music Power) je maximální výkon, který může být
daným zesilovačem dodáván do jmenovité zatěžovací impedance (bez ohledu na
nelinearitu) 1 sekundu po připojenf vstupního signélu 1 kHz. V souladu s touto
definicí doporučuje firma SGS-Thomson postupovat takto:
- Napájecí napětí
nastavit na maximální provozní hodnotu
- Připojit vstupní signál, jenž má
tvar impulzů sinusového průběhu 1 kHz. Délka impulzu je 1 sekunda a opakovací
doba 1 minuta.
-Výstupní napětí změřit 1 sekundu od začátku impulzu (tedy
přesně na jeho konci)
- Zvětšit vstupní napětí tak, až výstupní průběh
dosáhne celkového zkreslení (THD) 10 %.
- Hudební výkon je pak dán čtvercem
výstupního napětí, jež bylo zméřeno v předcházejícím bodu, děleným jmenovitou
hodnotou zatěžovací impedance: MP=U2/R. Uvedená metoda zaručuje, že
nebude překročena přípustná hodnota výkonové ztráty zesilovače.
Trvalý
okamžitý (krátkodobý) výkon (Maximum Instantaneous Output Power) zesilovače
a jeho měření definuje doporučení IEC č. 268-3, podtřída 19.A z roku 1988. Z něj
stručně uvádíme:
-Napájecí napětí se nastaví na maximální provozní hodnotu.
- Měříci signál se skládá ze sinusového signálu o kmitočtu 20 Hz, k němuž
jsou přidávány střídavě kladné a záporné impulzy délky 50 us s opakovacím
kmitočtem 500 Hz: Amplituda signálu 20 Hz je stanovena tak, aby byl zesilovač
vybuzen až do limitace (omezení rozkmitu - tj. napětí), kdežto amplituda
jehlových impulzů je zvolena tak, aby bylo dosaženo proudového omezování
(nadproudová ochrana).
- Jako zátěž se používá kondenzátor 40 uF v sérii s
rezistorem 1 Ohm. Kondenzátor omezuje výstupní proud signálu 20 Hz na přiměřenou
hodnotu, zatímco zátěž pro jehlové impulzy zůstává v okolí 1 Ohm a představuje
velké proudové zatížení.
- S pomocí uvedeného signálu a uvedeného
zatěžovacího článku Lze měření provádět bez nadměrné výkonové ztráty v
zesilovači. Ztráta v rezistoru 1 Ohm je mnohem menší, než je jmenovitý výstupní
výkon zesilovače díky relativně krátké době zatížení velkým proudem. Po
připojení výstupu zesilovače na vstup X osciloskopu a napětí na rezistoru 1 Ohm
(jenž představuje výstupní proud) na vstup Y oscitoskopu Lze na displeji
osciloskopu přečíst hodnotu maximálního trvalého výkonu zesilovače.