Расчет мощности усилителя для чайников • Stereo.ru
Вопрос lukin13 48

Расчет мощности усилителя для чайников

Всем салют!

Являюсь новичком в Hi-Fi, сейчас занимаюсь выбором своей первой серьезной аккустической системы 5.0. Довольно много прочитал на этом форуме и часто сталкивался с выражением "этот усилитель/ресивер не раскачает эти колонки", "он слишком слабый для вашей комнаты" и т.д. Решил попробовать посчитать требуемую мощность усилителя, погнали)

Максимально допустимый уровень звукового давления для человека -100 дБ (сильно громче вагона метро), адекватный человек на такой громкости слушать музыку в квартире не будет, скорее всего максимум для квартиры - 80-85 дБ (да и то соседи будут жаловаться). 85 дБ - это громкость в кинотеатре. 97 Дб - это плюс/минус громкость вагона метро.

Берем колонки с чувствительностью 91 дБ, т.е. это уровень звукового давления на расстоянии 1 метра от колонок при подаваемой мощности 1 Вт. Слушать музыку будем подальше от колонок - в 3 м от них, через эти 3 метра уровень звукового давления упадет на 9 дБ. Т.е. для прослушивания "вагона метро" нам нужно, чтобы колонки выдавали 106 дБ.

Считаем ватты: "при увеличении громкости на 3 дБ, нужно удвоить подаваемую мощность". Т.е. для уровня 91 дБ - нужен 1 Вт, для 94 дБ - 2 Вт, 97 дБ - 4 Вт, 100 дБ - 8 Вт, 103 дБ - 16 Вт, 106 дБ - 32 Вт. Т.е. для прослушивания "вагона метро", сидя в трех метрах от колонки, нам нужно подать на колонку 32 Вт мощности.

Как я понял, почти все дешевые ресиверы - являются усилителями класса D; если верить гуглу, то КПД у таких усилителей - 90-95%, но в это мне верится с трудом, округлим КПД в меньшую сторону - до 80%. Т.е. для того чтобы подать на колонку 32 Вт, ресивер должен сожрать 40 Вт электрической мощности. Умножаем на 5 каналов (хотя на тыловые и центральный канал столько не нужно), получаем 200 Вт потребляемой мощности.

А теперь смотрим один из самых дешевых ресиверов на рынке - Yamaha RX-V483, его мощность 260 Вт. Получается, что при расчетных условиях он работает на 75%. Я понимаю, что это довольно много - нелинейные искажения и все дела, но извините - это предельный максимум по уровню звука, так никто никогда музыку не слушает. А если брать реальный уровень громкости (85-90 дБ), то рассчет для него покажет необходимую электрическую мощность для 5 каналов в 25-30 Вт, а это уже вывезет любой усилитель.

Вот и получается у меня вывод, что для квартиры достаточно ЛЮБОГО ресивера/усилителя. Да и по качеству довольно трудно отличить один усилитель класса D от другого усилителя класса D (это ж почти "цифровое" усиление). Если мы хотим реального улучшения по качеству, то имеет смысл брать усилитель класса А, к примеру. Но КПД у него уже будет значительно ниже (процентов 10), и следовательно мощность тут гораздо более важна, но и соответственно цена вырастает настолько, что среднестатистический обыватель на такие усилители даже не посмотрит).

Где я ошибся в вычислениях? Что я упустил в расчетах требуемой мощности усилителя?

Ответы

mexkb
через эти 3 метра уровень звукового давления упадет на 6 дБ.

Здесь вы допустили ошибку, соответственно все ваши дальнейшие расчеты также ошибочны )-:

все дешевые ресиверы - являются усилителями класса D

Пока еще AB, за расчетное значение можете принимать КПД в 70%, а для D можно и 95% взять.

для квартиры достаточно ЛЮБОГО ресивера/усилителя

Все верно - мощность, как сказал бы Генри Форд, может быть любой, если она >200 Вт/канал ^_^

lukin13 @mexkb

Согласен, -6 дБ будет при 2х метрах, при 3х метрах будет -9 дБ, моя ошибка. Но порядок плюс-минус все равно остается прежним. Для громкости 90 дБ на 3х метрах нужно не более 50 Вт электрической мощности.

mexkb @lukin13
Но порядок плюс-минус все равно остается прежним.

Ничего себе останется прежним. Три дБ есмь удвоение мощности - умножайте все ваши результаты на два, а при четырех метрах на четыре. 200, 400 и 800 Вт вам нет разницы?

lukin13 @mexkb

Ладно, 100 дБ мой бюджетный ресивер не выдержит, он потребует 400 Вт на 5 каналов. Тогда позвольте сделать пару допущений: музыку обычно слушают в 2.0, тут тогда достаточно 160 Вт. Если смотрим кино, то нужно сильно постараться, чтобы найти дорожку, где одновременно на 5 каналов подается максимальный уровень. Ну и опять же, 100 дБ - это невыносимо громко, стандарт Dolby, насколько я помню, предполагает громкость 85-87 дБ (в кинотеатре громкость примерно такая).

mexkb @lukin13
Тогда позвольте сделать пару допущений

Давайте, нужно поправить КПД в ваших расчетах на более реалистичное и учесть потребление секции предусиления.

музыку обычно слушают в 2.0, тут тогда достаточно 160 Вт

Бюджетный ресивер никогда не выплюнет столько, у меня мощник столько не дает при потреблении 400 Вт.


Dolby, насколько я помню, предполагает громкость 85-87 дБ (в кинотеатре громкость примерно такая).

105 пиковое расчетное значение, указанные вам цифры средние. На 85 многие слушают музыку дома.

lukin13 @lukin13

Подкорректировал пост с учетом Вашего верного указания на мою ошибку, не против?

85 дБ - это 94 дБ на 3х метрах, 2 Вт мощности на канал - ну всё равно аж на 2 порядка ниже максимальной мощности в 260 Вт. Я про это и хочу сказать, что для большинства людей самого дешевого усилителя хватит (как минимум по мощности), а большие мощности нужны уже для ахренительно высоких уровней громкости (дискотеки, уличные концерты и т.д.)

lukin13 @lukin13

Кстати Вы сказали, что современные усилители идут с классом усиления АВ. Допускаю, что тут мог ошибиться, тогда как узнать какой класс усиления у конкретного ресивера/усилителя? Честно пытался найти информацию для того же Yamaha RX-V483, но не нашел.

Bbhob

Вот допустим у вас на низах падение на 10дб. Ну там не успевает бас раскачаться, неудачная расстановка, итд итп... вот и умножайте всё на десять.

Хотя мысль верная, полукиловаттные сундуки предназначены вовсе не для клерковских ипотек.

lukin13 @Bbhob

Честно говоря не понял) Что значит "не успевает бас раскачаться", что за расстановка и почему нужно умножать всё на 10?

Bbhob @lukin13

Как правило бас в бытовых системах воспроизводится фазоинверторными системами. Они основаны на эффектах резонатора Гельмгольца. Соответственно атака у ни крайне вялая и размытая по времени, вот и надобно добавлять. Опять каки расстановка АС в комнате так же может вызывать выраженные провалы в басовом диапазоне, так ка геометрия может располагать к локальным провалам по создаваемому давлению. Так же следует понимать, что динамик имеет ограничения по ходу, и на тех же 20 ваттах он уже упирается в подвес, и следующие децибелы даются куда большей ценой.

Classic

Не математик, но всё же вставлю свои пять копеек: допустим, для любых звуковых задач для квартиры достаточно 50 Вт (на самом деле- даже меньше). И Вы полагаете что 50-ваттного усилителя будет достаточно. Ан нет- 50-ваттник это тот аппарат, который выдаёт эти ватты при максимальном уровне громкости. Но слушать усилитель на уровнях более половины шкалы не рекомендуется- искажения видите ли, которые могут к тому же спалить колонки если последние гораздо мощнее усилителя (клиппинг). Из этого следует, что соответственно мощность усилителя должна быть порядка 100 Вт.

lukin13 @Classic

Согласен, мощность усилителя для квартиры должна быть не меньше 100 Вт. Но даже самый дешевый ресивер обладает мощностью в 260 Вт!) Отсюда и вывод, что хватит ЛЮБОГО усилителя/ресивера. Как минимум по уровню мощности. Отсюда и мое непонимание слов "этот ресивер слишком слабый, он не раскачает вашу комнату".

Alex @lukin13

Вся "тонкость", тут кроется в не совсем честной игре цифрами производителем ресиверов!

Например, как правило в многоканальном ресивере в документации указывают измеренную мощность только на одном канале, на опорной частоте1000Гц и при КНИ 1%, и на нагрузке 6 Ом, т е фактически это максимум. При этом не берут в расчёт общий КПД усилителей, запаса по мощности трансформатора питания и потребления электрической мощности от блока питания ресивера другими схемами. Вот и получаем парадокс, что производитель "громко заявляет" о номинальной мощности усилителей, например в 160Вт на канал.... При этом у ресивера заявлено 7, 9, 11 и т д таких равноценных по выходной мощности анналов, а вот обще максимальное потребление ресивера электрической мощности от сети составляет 600Вт....

Тут сразу Вам должно быть понятно, что эти Ватты "дутые"!))) А реально, что может выдать такой " Мега мощный" на бумаге ресивер во всём рабочем диапазоне и при минимальных искажениях, (0, 05%) с учётом КПД всех потребителей и усилителей будет раз в 7-10 меньше указанной в паспорте. Т е фактически все эти мифические 160 Вт в реалиях превращаются в честные 25-40Вт, это уже зависит от реализации выходных усилителей...А если у Вас двухканальный усилитель с заявленными 100Вт в чистом классе "А" потребляет под 1-2 кВт, при этом вес усилок под 50-60Кг, то тут совсем другие Ватты!

PoruchikGT

Скорее всего, (не уверен) Bbhob имел в виду искажения на низких частотах, которые устраняются с помощью АС закрытого типа с низким КПД. То есть, для правильного баса нужна большая мощность, нежели для правильной середины. Это грубо. Но моё мнение согласуется с мнением японцев, которые утверждают, что главное идеально воспроизвести ВЧ, СЧ и бас в диапазоне 60 - 500Гц и можно получить полное впечатление от музыкальной фонограммы. Ниже 60 Гц правильно воспроизвести бас можно только с помощью динамика Диаметром около метра. А Вы совершенно правы. Для прослушивания музыки с расстояния 2 метра в наших социальных клетушках вполне достаточно 15 - 30 честных ГОСТовских Ватт.

Pavel-Murmansk

Тоже соглашусь, что всё правильно. На небольшие неточности в расчетах указали выше. Можно слушать и с помощью киловатного усилителя и двухватного однотакта. Разница в громкости и характере вносимых искажений (идеальных усилителей нет).

Можно провести сравнение с автомобилями. В принципе, мощности двигателя любого современного автомобиля хватит для достижения максимально разрешенной скорости движения по дороге. Вот только ездят все по-разному.

Так что мощность - не единственно важная характеристика усилителя.

lukin13 @Pavel-Murmansk

Сравнение хорошее - обдумаю)

Как тогда определить в чем конкретно преимущество какого-нибудь дорогого ресивера Yamaha RX-V781 по сравнению с дешевым Yamaha RX-V481? Разница в цене - более чем в 3 раза, а смотрю в спецификации, и по сути все улучшения только в блоке питания. А так как по расчетам мне больше 50-100 Вт не надо, то зачем переплачивать втридорога? А ведь многие тут советовали если и покупать ресивер Ямаха, то хотя бы от 7хх-серии.

mexkb @lukin13

В чем преимущество Volkswagen Golf перед Лада Гранта?

Что написано в спецификации про работу подвески, управляемость на скорости, качество материалов отделки, шумоизоляцию салона, производительность кондиционера, угол кастора, скорость опроса датчиков курсовой устойчивости, наличие навигационных карт в головном устройстве, возможность программировании круиз контроля и прочая, прочая, прочая?

Чтобы определить, достаточно хотя бы раз сесть за руль.

lukin13 @mexkb

Как раз если сравнивать спецификации Гольфа и Гранты, то сразу видно в чем Гольф лучше) Сами же перечислили параметры - это всё то, что можно вычитать из описания на автомобиль и понять за что заносишь дополнительные деньги. А у ресиверов я такой информации не вижу. Просто я имел возможность сравнить 481 и 781 ресиверы и на комфортных уровнях громкости не смог отличить их по качеству звука. Собственно после этого и начал лезть в математику и физику, чтобы разобраться. Хотя допускаю, что мне повезло и у меня просто нет слуха, чтобы слышать огрехи и недостатки усиления)

Katerina @lukin13
Просто я имел возможность сравнить 481 и 781 ресиверы и на комфортных уровнях громкости не смог отличить их по качеству звука.

Ну тут уже гурманом надо быть.

Если переводить на автомобильную тему, то уверенна, что многоуважаемый мной Сэр @Bbhob будучи за рулём Гранты "обует" меня едущей на Гольфе, ибо он профи.

Вот также профи аудиофил услышит разницу в звуке там, где по Вашему мнению её нет.

zome_bear @lukin13

А есть за меня вы тоже будете ??? (с)

Тот, кто путешествует с водителем и секретаршей.

Так на Golf или на Гранта? Какая разница, кто за рулём? ))

Кстати, загуглил "Гранта" - а это что ВАЗ?! Вполне выглядит по-европейски недорого...

В профиль середина корпуса Калину напоминает сильно - рестайлинг в общем-то? А морда в профиль напоминает Renault.

Bbhob @lukin13

По мне так все равно, если не рассматривать Golf R или GTI. Таз ведь сыпаться будет. Носок кстати тоже, хотя пореже, но с прайсом на ремонт от бентли.

Я вот в отпусках иногда такой хлам в прокат брал, и ничо так, главное чтобы пейзаж за окном и тетечка справа радовали глаз.

zome_bear @lukin13

Вопрос-то был о другом ;-)


По мне, так аналогия была неплохая, про удовольствие (комфорт) при непрерывно-продолжительном использовании.

Bbhob @lukin13

Немецкий автопром доставил мне не меньше отечественного. Я предпочитаю всетаки более специализированные машины, а эти универсальные таратайки одинаково плохо едут в любых условиях.

PoruchikGT @lukin13

Bhob, спасибо! Освободил меня от необходимости дискутировать на автомобильню тему. В железках всё наглядно и до копейки понятно как строится цена за товар. В хай энде сплошное надувательство и попытки перевести электронные приборы в ранг произведений искусства, ценник на которые формируют по принципу эмоциональности, а эмоции не поддаются анализу.

Pavel-Murmansk @lukin13

В своё время сравнивал 475 и 775. Разница ощутимая в пользу 700 серии. Тут имеет значение и разница в ЦАПах, и в схемотехнике темброблока, и каскадов усиления и т.п. А самое главное - серьезная фирма старается сделать так, чтобы покупатель ощущал разницу, понимал за что он заплатил. И возможностей для этого существует много.

Поэтому существует много журналов, сайтов, форумов обсуждающих различия в HiFi технике. И самое главное - все советуют слушать самому и никому не доверять на слово.

Serg_E

Конечно, вся эта математика это здорово, но есть маленький нюанс, о котором тоже упомянули. А именно усилитель должен хорошо и честно работать на номинальной, а не максимальной мощности. Везде указывают максимум, увы это маркетинг. Делим на два или лучше на три и получаем цифры на которых усилитель сможет без проблем выдавать хороший, без завалов ачх звук. И еще не надо забывать про АС, у которых не бывает ровного импеданса, плюс чувствительность часто указывается на частоте 1 кГц и все эти моменты приводят к тому, что нужен запас по мощности. Речь вес о транзисторном усилении. На лампе несколько иначе. Обо всем этом вы и сами можете почитать в инете.

lukin13 @Serg_E

Параметров, влияющих на звук, действительно много, соглашусь что нужен серьезный запас по мощности для того чтобы хотя бы приблизительно всех их учесть. Но разве запаса по мощности в 10 раз недостаточно?

PoruchikGT

Речь, как я понял, не о самом расчете мощности, а о качестве звука в зависимости от мощности усилителя. Тут - однозначно. Чем мощнее усилитель тем лучше. Но мощнее 200 Вт для Российского социального жилья это - перебор. И ещё...... В ресиверах часто используют дешевые микросхемы в качестве оконечных усилителей и всяческие обработки звука, иногда не отключаемые. По этому, интегральный усилитель для музыки предпочтительнее ресивера.

french_alex

Касаемо ямаховских ресиверов, разница между 3хх и 7хх, как правило - почти пропасть. В схемотехнике она там во всём

Classic

У меня в усилителе есть стрелочные индикаторы, в которых шкала проградуирована в том числе в ваттах. Как-то пригляделся к ним повнимательнее- на комфортных уровнях стрелка ходит в районе 1 Вт. Когда прибавляю до 10, это уже достаточно громко, больше уже не хочется...

Alex @Classic

Вы все верно говорите! Но, надо учесть, что стрелочный индикатор вещь весьма энерционная, да и сама схема индикации показывает усреднённое значение выходной мощности, пики она просто "срезает". В итоге индикация, указывающая по стрелке 10Вт в пиках может быть в несколько раз выше... Ну, а потом, совершенно глупо сравнивать мощность интегрального стерео усилителя с блоком питания под 500--700Вт и выходной в 100Вт и мощность 7 канального АV ресивера с заявленной мощностью в 180Вт на канал при мощности блока питания всего ресивера в 400-600Вт.... Истинные значения мощности будут у этих устройств совершенно разные. А энерговооруженность стерео усилителя в разы будет превышать многоканальный ресивер. По этой причине и при 10Вт на выходе усилитель будет обеспечивать минимальные искажения звукового сигнала и звучать чище, чем тот же многоканальный AV ресивер при 10Вт на выходе, где для него фактически эти 10Вт мощности даются в полной полосе частот с огромным трудом, т к блок питания( трансформатор) не имеют запаса по рабочей мощности...

Bbhob @Alex

Где вы такие записи берёте? Как правило все причёсано компрессором и никаких экстраординарных всплесков в помине нет.

Bbhob

Бытовая акустика толком больше 30ватт освоить не может. Полочники того меньше, кстати. То что их любят "раскачивать" сотнями ватт, это конечно да, но к качественному звуку отношения не имеет. Просто упираются в предел звуковой мощности, которые способны создать АС, и с гордостью слушают, как дальше прут искажения, этакий дисторшн для пикантности. (процесс сильно напоминает насилие незадачливыми стритрейсерами их боллидов в драгах и нарезании пятаков, дым, шум, но со двора так и не уехали).

Если же АС с нормальной чувствительностью от 90дБ по всему диапазону, то им 10 Ватт вполне хватает даже для пьяных вечеринок.

И не стоит забывать, что усилители как правило имеют проблемки с динамикой нам мощности менее 1%. Проблема первого ватта, со всеми вытекающими, вот и крутят дальше и не понимают как можно слушать на небольшой громкости.

lukin13 @Bbhob

Правильно я понял, что проблема первого ватта - это низкое качество усиления на низкой громкости? Т.е. чтобы получить более или менее "качество", нужно выкручивать громкость до 80-85 дБ?)

Bbhob @lukin13

Если речь идет о твердокаменном АВ, то лучшее качество звука мы получим используя 5-30% от мощности усилителя. Здесь играет куча факторов, от температурного режима транзисторов до необходимости здорово давить сигнал перед разгонным каскадом мощника.

infinity @lukin13

Можно решить более тупой по чувствительности акустикой, в 83-84 дБ. На самом деле нет никаких проблем первого вата, есть проблема покупки дерьмовой помоешной техники за 3 копейки и метаний после этого в поисках истины.

Bbhob @infinity

Ага, во дворовом стритрейсинге тоже принято сначала вкрячить в запорожец двигатель от мерседеса, а потом заткнуть ему впуск подушкой и пару центнеров чугуния в багажник, чтобы как-то на этом ехать.

Bbhob

Простейшая прикидка, на которую натолкнул Wadim. Допустим комната позволяет находится в 3 метрах от АС. Слушаю хорошую акустику (а качество звука и чувствительность зачастую идут вместе) от 9дБ. Усилитель ламповый задохлик в 3 ватта. Темброблок опять таки не требуется. Какова будет громкость? 85дБ. Что соответствует максимальной громкости акустических инструментов. Что услышат соседи за кирпичной стеной? Не менее 40дБ. Уже как бы вот на грани.

Допустим было бы 100ватт. И крепкие напольники, способные их освоить. Тогда получили бы вполне себе клубные 100 дБ и ментов вызванных соседями на пороге.

А вот для 110дБ соответствующие хорошему рокконцерту нам потребовалась бы 1000 ватт.

Только авторизованные пользователи могут отвечать на вопросы, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.