Vahvistimen impedanssi ja tehon tuplaantuminen?
klo 20:32 | 4.11.2014
Eli pystyykö mikään äänentoistoon tarkoitettu vahvistin oikeasti 100% tuplaamaan antotehon kun kuorma puolittuu esim. 4Ohm -> 2Ohm?
Olen tutkinut vaikka mitä testejä sun muita ja aina mittauksissa kuorman puolittuessa kasvaneet tehot jäävät alle tuplaantumisen.
Mitä seikkoja tässä on huomioitava, jos jotkin vahvistimet siihen pystyvät niin miksi se ainakin vaikuttaisi olevan aika harvinaista?
Esimerkkivahvistimemme 1200W 4Ohm kuormaan tarkoittaa sitä, että kuorman läpi kulkee n. 17,3A virta ja kuorman yli vaikuttaa hieman vajaa 70V jännite. 2400W 2Ohm kuormaan tarkoittaa 34,6A virtaa ilman, että jännite yhtään notkahtaa. Eikö sen noin pitäisi mennä, mutta meneekö kuitenkaan käytönnössä?
Sivut
http://www.audiograph.se/
ja jottei totuus unohtuisi:
http://www.stereophile.com/news/10825/
http://app.audiogon.com/listings/citation-xx-xxp-stereo-power-amplifier-...
Ok, mutta onko tiedossa vahvistinmerkkiä joka ei pihistele kustannuksissa ja tekisi semmoisia päätteitä?
Tehoa saa aina lisää. Ne jotka ei pihistele kustannuksia panostaa laatuun.
http://www.steinwaylyngdorf.com/products
Noissa yhteyksissä saattaa olla munkin nimeni mainittu joskus...
Tällainen oli aikoinaan:
http://www.stereophile.com/content/krell-ksa-300s-power-amplifier-specif...Minulla on hyllyssä notkunut 7,5 kW tuollainen:
http://www.lenze.com/en/products/previous-products/inverters/8200-vector-inverters/
Kolmivaihekaiuttimeen se pystyy 7,5 kW tehoa 20 ohm kuormaan lähettämään. En ole huomannut, että kuormitusimpedanssin muutos jotenkin vaikuttaisi jos esimerkiksi kuorma muuttuisi jostain 40 ohmista 20 ohmiin. Teho vain kasvaa. Voisihan noita yhden ohmin kaiuttimia kytkeä sarjaan niin, että 400 V syötöllä varustetulla invertterillä niitä voisi suoraan ohjata.
Sitä en ole kokeillut, mikä on jänniteohjauksella Lenzen ylärajataajuus, mutta hakkuritaajuudeksi voi asettaa 16 kHz, ja jänniteohjauksen nousunopeuden rajan voi asettaa nollaan. Varmaan tuolla ainakin bassot toimisivat.
Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.
Ei mene. Vahvistimessa on sisäisiä impedansseja ja epäideaalisuuksia, jotka rajoittavat virtaa. Ne olisivat teknisesti täysin mahdollisia kompensoida johonkin rajaan asti, mutta käytännössä se on paljon monimutkaisempaa ja kalliimpaa kuin pykälää tehokkaamman tuossa asiassa epäideaalisen vahvistimen osto. Kaiuttimienkaan impedanssit eivät ole yli koko taajuuskaistan sitä mitä päällä lukee, vaan vaihtelevat kymmeniä prosentteja taajuuden funktiona ja kelan lämpötilan ym. tekijöiden.
Miksi ylipäätään haluat tuollaista? Viimeisten wattien vinguttaminen on turhaa (jos se ei ole jokin tekninen intohimo). Siinä tapauksessa otat laskimen ja kolvin käteen ja suunnittelet ja tinaat sellaisen vahvistimen joka tyydyttää tarpeesi (jos se nyt on luonnonlakien puitteissa mahdollista) ja muuten marssit kauppaan ja ostat vahvistimen, joka tuottaa riittävästi (jos se on melumaanikon soiville korville mahdollista) tehoa siihen ämyriin, joka sinulla on. Jos haluat vain tehoa, sen minkä 3x25 A:n normiliittymästä voi ottaa ei pitäisi vielä maksaa astronomisesti.
Kyllähän tuossa ensin tulee vastaan virtalähteen kapasiteetti. 70 Vrms tarvitsee n. +/-100 Vdc syötön siltaamattomassa vahvistimessa. Yksinkertaisessa yksivaihesyötössä (muuntaja, tasasuuntaaja, kondensaattori), kondensaattorin varaus purkautuu puolella impedanssilla kaksi kertaa nopeammin, ennen kuin seuraava verkon puoliaalto alkaa syöttämään virtaa. Tällöin siis kondensaattorin minimijännite ja siten vahvistimesta saatava suurin saatava sinijännite putoaa.
Tilanne on toinen, jos verkkolaite on stabiloitu (esim. hakkuri) tai käytetään miehekästä kolmivaihepoweria, jännite ei pahemmin notku, ennen kuin talon sulakkeet palavat :-), joten teho kyllä tuplaantuu.
Mitä tulee pienjännitteisiin (esim. 12 Vdc) vahvistimiin, transistorin Vce(sat) jännite kasvaa virran kasvaessa, jolloin lähtöjännite ja siten lähtöteho pienenee. Myös emitteriseuraajiin perustuvissa pääteasteissa Vbe jännitehäviön kasvaminen pienentää lähtöjännitettä, eikä teho kaksinkertaistu impedanssin puolittuessa.
En mä haluakaan tuommoista. Itse olen ollut kannalla että tehon tuplaaminen ei onnistu. Tai ainakaan ennenkuin ollaan jossain tavallisen kuluttajan ulottumattomissa hinnoissa. Ei ole vaan syvempää tietämystä mistä asia johtuu. Idea oli vain kysellä mistä se siis johtuu että teho ei tuplaannu. En ole etsimässä itelleni semmoista laitetta.
Noniin kiitos! Jotain tämmöistä tietoa kaipasinkin :)
Miksi tuossa tarvittaisiin jotain kondensaattoreita? Kolmivaiheverkosta tasasuuntaamalla kuusipulssitasasuuntaajalla saadaan niin siistiä tasasähköä, että oksat pois.
567 V tasajännittellä saa sinisähköä 1 ohmin kuormaan 40 kW. 2 ohmin kuormaan 20 kW.
Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.
Miten ajattelit tuon 567 Vdc jännitteen tehdä, siihen tarvittaisiin 400/690 Vac syöttö ja isot kondensaattorit ?
Tavallisesta 230/400 Vac saa kuusipulssitasasuuntaajilla noin 480 Vdc ilman konkkia.
Jos verkosta suoraan tasasuuntaa, on huomattava, että jännitteen puoliväli (siis vahvistimen lepojännite) ei suinkaa ole nollajohtimen potentiaalissa, vaan heiluu n. 30 V suuntaan jos toiseen. Herää kysymys, minne ajattelit kytkeä kaiuttimen "miinusnavan". Jos kytket sen sähköverkon nollaan, kaiuttimesta kuuluu voimakas 150 Hz hurina.
Yksi tapa välttää tämä on kytkeä kaksi isoa konkkaa sarjaan käyttöjännitteen poikki, jolloin niiden keskikohtaan voidaan kytkeä kaiuttimen "miinusnapa". Toinen tapa on tietysti käyttää sillattua vahvistinta, jolloin kaiuttimen molemmat navat liikkuvat samaan tahtiin.
Myöskin signaalin syöttö tällaiseen vahvistimeen täytyy tehdä audiomuuntajalla tuon 30 V keskipisteen jännitevaihtelun takia.
Palaan hieman vielä tähän. Eli esimerkkivahtistimena on autokäyttöön suunniteltu pääte
http://www.powerset.fi/ground_zero_plutonium_gzpa_14000dxii
Jolle luvataan siis
1 x 1200W/rms (4 Ω)
1 x 2400W/rms (2 Ω)
1 x 4000W/rms (1 Ω)
Ja josta on virallisesti mitattu
Teho@4=1260W
Teho@2=2178W
Teho@1=3364W
Laitteen tuottama, mittauksin todettu yli 1200W teho 4Ohm kuormaan edellyttää ilmeisesti hakkurivirtalähteen olemassa oloa, sillä muuten ei auton akkujännitteestä saada kuormaan kehitettyä lähes 70V jännitettä(?)
Tällöin johtuisiko jännitteen notkahdus 2Ohmilla virtalähteen alimitoituksesta?
Arviot virtalähteen kapasiteetista koskevat ilmeisesti B- ja AB-luokan vahvistimia? Muuttuuko tilanne jotenkin oleellisesti D-luokan vahvistimissa niiden paremman hyötysuhteen vuoksi?
Saisiko myös tuota Vbe (kanta-emitteri?) jännitehäviötä emitteriseuraajiin perustuvien pääteasteiden lähtöjännitteen osalta avattua hieman enemmän? Kiitos :)
Hyvin todennäköisesti, ainakin osittain. Toinen syy on pääteasteen transistorit. Tai eivät ne ole eri asioita, mitoittamalla teholähde riittävästi voidaan transistorien jännitehäviöt kompensoida. Mutta jos niin tehdään kahden ohmin kuormaan, silloin vahvistin antaa neljään ohmiin hieman enemmän kuin kaksinkertaisesti, jos ei jänitelähde ole kunnolla vakavoitu. Sellaisia ei vahvistimissa yleensä ole, koska pääteaste reguloi jännitteen samalla.
Ei. Nissäkin päätetransistorien jännitehäviö riippuu (kaikilla transistorityypeillä) kuormavirrasta ja vaikuttaa antojännitteeseen. Samoin teholähteisiin pätevät samat lait.
Varmaan datalehdet avaavat käytännön tilannetta. Katso vaikka tätä. Sieltä "ON" voltage käyrä. Se näyttää saturaatiojännitteen. Emitteriseuraaja ei ole saturaatiotilassa, mutta CE-jännite kasvaa samaan tapaan virran kasvaessa. Kun vielä virtalähteillä on tapana antaa periksi virran kasvaessa, maksimijännite laskee.
Tuon ilmiön poistaminen vaatisi siis teholähteen, joka on reguloitu minimi-impedanssin maksimivirtaan asti ja jonka jännite riittää kompensoimaan pääteasteen häviöt maksimivirralla. Käytännössä se tarkoittaa paljon turhia komponentteja, jännitereservin takia kasvaneita tehohäviöitä ym. haittoja. Ja niitä hyötyjä ei tosiaan ole. Ei se äänessä kuulu.
Minkälaisilla mittauksilla?
Puhdas resistanssi kuormana? Kuinka kauan tehon antoa mitattu, yksi vai kaksi kanavaa kuormitettuna ? Millä säröllä ja taajuuskaistalla?
Alla oleva kuva indikoi miksi puhdas resistanssi kuormana ei vastaa kaijutinkuormaa.
Nopeasti vilkaistuna puhtaaseen reistansiin mittavat valmistjat joten nämä lukemat ei vastaa todellisuutta kaijutin ja jakosuodin kuormana.
http://caraudiosecurity.com/power-t600-4-600-watt-4-channel-amplifierIkävä totuus on että "paperiwateilla" myydään laitteita. Voidaan myös kysyä että miksi ei autovahvistimista juttuja ja mittauksia tekevät lehdet käytä tuota Otalan ideoimaa "kuutiomittausta"? Vastaus on; todelliset mitatut tehot olisi paljon pienempiä ja ostajia ei saisi niin hyvin höynäytettyä "paperiwateilla"
Vilkaisu Krellin sisään kertoo miksi maksoi aikoinaan maltaita ja edelleen noin 20v vanhoinakin vaihtaa vielä tänä päivänäkin omistajaa noin 3000 taalan hinnoilla.
Esim rengassydänmuuntaja on kokoluokkaa 5000VA, painoa vajaa 60kg
Tässä tapauksessa `mittauksin todettu` tarkoittaa kyseisestä vahvistimesta MaxBOOM-järjestön tekemiä tehomittauksia, jotka tehdään eri vahvistinmerkkien maahantuojien kanssa yhteistyössä. Näin saadaan määriteltyä mihin luokkaan milläkin vahvistimella pääsee kilpailemaan. Eli luokitustehot tulevat mitatuista arvoista eivätkä valmistajan ilmoittamista.
Koitin hieman kaivella, mutta en äkkiseltään löytänyt vastauksia miten mittaukset tarkalleen ottaen tehdään.
Sivut