Công suất loa

Có nhiều thông số kỹ thuật được sử dụng để xác định loa, và xử lý công suất hoặc “đánh giá công suất” là một trong những thông số kỹ thuật phổ biến nhất mà chúng ta gặp phải khi đọc về sử dụng hoặc mua loa. Thông số kỹ thuật sẽ giống như 1000 W; 350 Wrms hoặc 800 Wpeak.

Xem thêm:

• Top 5 amply công suất cao cấp
• Loa karaoke hội trường tốt nhất 2022
• Âm thanh hội trường chuyên nghiệp

Xử lý công suất loa (đánh giá công suất) là gì? Thông số kỹ thuật xử lý công suất của loa (hay còn gọi là xếp hạng công suất) là giới hạn đo được hoặc giới hạn lý thuyết của công suất điện mà loa có thể xử lý trước khi cháy hết. Thông số này được tính bằng watt và có thể được đo / tính dưới dạng giá trị bình phương trung bình liên tục, đỉnh hoặc gốc (rms).

Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu tất cả về xếp hạng công suất hơi khó hiểu (thông số kỹ thuật xử lý công suất) của loa và cách nó có thể không hoặc có thể không hữu ích cho bạn khi chọn loa.

Công suất loa là gì?

Để hiểu xếp hạng xử lý công suất của loa, ngay từ đầu chúng ta nên hiểu công suất là gì.

Công suất điện được định nghĩa là tốc độ trên một đơn vị thời gian mà mạch điện truyền năng lượng điện.

Nó được đo bằng đơn vị SI là watt (W). 1 watt tương đương với chuyển 1 jun trên giây.

Bộ khuếch đại công suất trong chuỗi tín hiệu của chúng tôi cung cấp tín hiệu âm thanh được khuếch đại có thể điều khiển (các) loa của chúng tôi để tạo ra âm thanh đúng cách. Sự truyền (cường độ) của những tín hiệu âm thanh này thường được đánh giá là một lượng điện năng (tính bằng oát).

Loa là đầu dò

Về cơ bản, loa là bộ biến đổi năng lượng điện (tín hiệu âm thanh) thành năng lượng cơ học (sóng âm thanh).

Trong phần lớn các trường hợp, điều này được thực hiện thông qua điện từ học. Tín hiệu âm thanh đi qua một cuộn dây dẫn âm thanh, tạo ra một từ trường phản ứng với nam châm vĩnh cửu để gây ra chuyển động của màng ngăn.

Về cơ bản, dòng điện xoay chiều của tín hiệu âm thanh gây ra một điện áp thay đổi trên cuộn dây dẫn điện thoại, do đó, làm cho màng ngăn (gắn với cuộn dây âm thanh) di chuyển theo tín hiệu điện.

Cải thiện hỗn hợp của bạn bằng cách nắm vững các quy trình quan trọng nhất của hỗn hợp

Bằng cách này, dạng sóng đầu ra âm thanh của người nói sẽ bắt chước dạng sóng của tín hiệu âm thanh.

Các phần tử chuyển đổi của một loa được gọi là trình điều khiển.

Tại sao nguồn điện được sử dụng để đánh giá loa?

Vì vậy, nếu cuối cùng là dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn dây giọng nói khiến loa tạo ra âm thanh, thì tại sao chúng ta lại quan tâm đến nguồn điện. Tại sao không quan tâm đến chính điện áp và dòng điện?

Chúng tôi sẽ bắt đầu với hiện tại.

Mặc dù cuối cùng bộ chuyển đổi âm thanh chuyển đổi những gì, dòng điện không phải là một phép đo tốt cho các thiết bị âm thanh điện.

Điều này là do các thiết bị âm thanh (như loa và bộ khuếch đại) có trở kháng. Trở kháng điện chống lại dòng điện xoay chiều.

Vì các thiết bị khác nhau có trở kháng khác nhau và các thiết bị này có thể được trộn và kết hợp trong một chuỗi tín hiệu, nên dòng điện hiếm khi được sử dụng để mô tả thông số kỹ thuật của thiết bị.

Có quá nhiều biến. Cố gắng tính toán mọi thiết bị được kết nối trong một chuỗi âm thanh sẽ là vô ích.

Còn về điện áp?

Trên thực tế, điện áp thường được sử dụng để đo mức tín hiệu âm thanh và thường được sử dụng trong các thông số kỹ thuật của thiết bị âm thanh.

Nói một cách thô thiển về âm thanh, chúng tôi tạo ra một điện áp (bằng các phương tiện cơ điện như micrô hoặc kim / bút cảm ứng vinyl hoặc thông qua bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự). Chúng tôi sử dụng điện áp này để có được một dòng điện. Dòng điện này được chống lại bởi trở kháng của các thiết bị âm thanh trong chuỗi tín hiệu.

Vì vậy, điện áp thường được sử dụng để đo cường độ tín hiệu. Điều này đúng với tín hiệu micrô và tín hiệu đường tương tự, cho dù chúng được đo bằng:

• Milivolt (mv)
• Vôn (V)
• Decibles so với 1 volt (dBV)
• Decibel so với 0,775 vôn (dBu)

Nhưng thực tế vẫn là công suất thường được sử dụng ở mức loa để xác định “mức đầu ra” của bộ khuếch đại công suất và “mức đầu vào” của loa.

Một lý do là trong khi điện áp của tín hiệu âm thanh và dòng điện trong chuỗi tín hiệu sẽ dao động giữa các giá trị âm và dương (dòng điện sẽ chạy theo cả hai hướng), thì nguồn điện luôn dương.

Theo cách này, sức mạnh dễ hiểu hơn một chút là một giá trị. Lưu ý rằng nguồn AC của tín hiệu âm thanh, như điện áp và dòng điện, dao động giữa đỉnh và đáy.

Nó có thể được bổ sung vào danh pháp cũ như một cách để giúp chúng tôi chọn bộ khuếch đại và đấu loa phù hợp.

Nói chung, xếp hạng công suất rất hữu ích và liên quan đến điện áp, dòng điện và điện trở (mà chúng ta thường thay thế bằng trở kháng) bằng các phương trình sau:

P = I • V
P = V2 / R
P = I2 R
Ở đâu:
P = Công suất
I = Hiện tại
V = điện áp
R = Điện trở

Tất nhiên, những công thức này đơn giản hóa các vấn đề của tín hiệu âm thanh AC nhưng có thể được sử dụng để hiểu hiệu quả cách hoạt động của công suất điện giữa bộ khuếch đại và loa.

Loa và Bộ khuếch đại công suất

Loa được yêu cầu để tạo ra sóng âm thanh ngoài tín hiệu điện. Điều này cần rất nhiều công việc và khi chúng tôi tính đến sự kém hiệu quả của trình điều khiển cuộn dây chuyển động điển hình, chúng tôi thấy rằng loa yêu cầu bộ khuếch đại.

Bộ khuếch đại hoạt động để tăng cường độ tín hiệu (điện áp / công suất) của tín hiệu âm thanh. Chúng tăng tín hiệu mức đường truyền (được sử dụng trong âm thanh đã ghi, bảng trộn, v.v.) thành tín hiệu mức loa.

Với sự trợ giúp của nguồn và khuếch đại bên ngoài, bộ khuếch đại sẽ lấy tín hiệu mức đường truyền ở đầu vào của chúng và xuất tín hiệu mức loa ở đầu ra của chúng. Đầu vào được kết nối với bảng trộn, thiết bị phát lại, v.v. và đầu ra được kết nối với (các) loa.

Một cách khác để xem xét kết nối loa-bộ khuếch đại là loa lấy công suất từ ​​bộ khuếch đại.

Điều này thường được đưa ra khi thảo luận về các loa có trở kháng khác nhau. Ví dụ, một loa 4Ω sẽ tạo ra nhiều dòng điện hơn một loa 8 Ω sử dụng cùng một bộ khuếch đại.

Đầu ra của bộ khuếch đại cũng được đánh giá theo công suất. Xếp hạng đầu ra công suất của chúng thường được đưa ra ở một tần số nhất định (thường là 1 kHz) thành tải chung (trở kháng loa) là 4Ω, 8Ω, v.v.

Điều quan trọng cần lưu ý là chúng ta không cần phải khớp xếp hạng công suất đầu ra của bộ khuếch đại với xếp hạng xử lý công suất của loa.

Trên thực tế, một loa có khả năng xử lý công suất thấp có thể được kết nối với bộ khuếch đại có công suất đầu ra cao hơn, miễn là amp không được bật quá lớn.

Tương tự, một loa có khả năng xử lý công suất cao có thể được kết nối với bộ khuếch đại có công suất đầu ra thấp hơn, miễn là loa không cố gắng lấy quá nhiều công suất từ ​​bộ khuếch đại (điều này thường chỉ là vấn đề với loa trở kháng thấp).

Đó là tất cả về việc giữ cho công suất điện giữa bộ khuếch đại và loa dưới một điểm nhất định để tránh quá nóng.

Đặc điểm kỹ thuật xử lý công suất loa

Đặc điểm kỹ thuật xử lý công suất của loa là công suất điện tối đa mà loa có thể xử lý từ bộ khuếch đại trước khi bắt đầu chịu thiệt hại.

Có hai cách chính trong đó công suất dư thừa sẽ làm hỏng loa.

Điều này dẫn đến 2 kiểu xử lý điện năng khác nhau:

• Xử lý nhiệt điện
• Xử lý điện cơ học
• Xử lý nhiệt điện là gì?

Xử lý nhiệt điện đề cập đến giới hạn công suất mà loa có thể xử lý trước khi cuộn dây âm thanh của nó bắt đầu cháy và / hoặc tan chảy.

Như đã thảo luận trước đó, tín hiệu âm thanh (dòng điện xoay chiều) chạy trong cuộn dây thoại do nguồn điện được cung cấp bởi amp.

Một phần công suất này được sử dụng để di chuyển cuộn dây giọng nói (và cơ hoành) để tạo ra âm thanh. Tuy nhiên, phần lớn nó bị mất đi dưới dạng nhiệt do loa kém hiệu quả đáng kể.

Càng nhiều điện năng được gửi đến loa, nhiệt càng được tản ra nhiều hơn.

Thông thường, nhiệt này được tản ra khỏi diện tích bề mặt của cuộn dây thoại khi nó dao động qua lại trong khe hở từ tính. Chúng ta có thể coi động cơ của loa là một loại động cơ làm mát bằng không khí.

Tuy nhiên, có một ngưỡng mà tại đó loa sẽ không còn khả năng tản nhiệt đủ để giữ an toàn cho cuộn dây thoại. Tại thời điểm này, cuộn dây thoại sẽ cháy và / hoặc tan chảy, và loa sẽ bị hư hại vĩnh viễn.

Loại cháy này xảy ra khi vượt quá giới hạn xử lý công suất nhiệt của loa.

Để biết thêm thông tin về hiện tượng cháy loa, hãy xem bài viết của tôi Sự cố cháy loa: Tại sao nó lại xảy ra và cách tránh / khắc phục.

Cuộn dây âm thanh bị chảy / cháy là cách phổ biến nhất khiến loa bị cháy. Do đó, giới hạn xử lý công suất của loa hoặc xếp hạng công suất thường đề cập đến giới hạn xử lý nhiệt.

Xử lý điện cơ là gì?

Vì vậy, quá tải một loa thường sẽ làm cho cuộn dây âm thanh bị cháy / nóng chảy do giới hạn nhiệt. Tuy nhiên, loa cũng có thể bị quá tải về mặt cơ học.

Có hai ngưỡng chính của chuyển động cơ học trong trình điều khiển loa:

• Chuyển động tuyến tính tối đa
• Chuyển động cơ học tối đa

Đầu tiên là điểm mà tại đó người nói ngừng hoạt động tuyến tính. Đó là, nó bắt đầu biến dạng.

Chuyển động tuyến tính cực đại này được định nghĩa là điểm tại đó cuộn dây thoại đã di chuyển đủ xa ra bên ngoài khe hở từ trường để cuộn dây không còn chịu được mật độ từ thông đầy đủ của động cơ.

Tại thời điểm này, tín hiệu âm thanh điện không còn có nhiều quyền kiểm soát chuyển động của động cơ. Điều này dẫn đến sự không tuyến tính (hay còn gọi là biến dạng) trong âm thanh do người nói tạo ra.

Chuyển động cơ học tối đa vượt qua ngưỡng tuyến tính đến điểm mà tại đó loa không thể di chuyển được nữa.

Điều này xảy ra bên trong khi cuộn dây va đập vào tấm phía sau của cấu trúc từ tính. Nó cũng xảy ra bên ngoài khi cơ hoành di chuyển đến mức kéo căng bao quanh của nó.

Vượt quá giới hạn cơ học của loa sẽ dẫn đến hư hỏng và có thể gây ra trong một số trường hợp do cung cấp quá nhiều điện cho loa.

Tuy nhiên, như đã thảo luận, giới hạn nhiệt có thể được vượt qua nhiều hơn.

Loa siêu trầm thực sự là loại loa duy nhất có thể đạt đến giới hạn cơ học trước khi đạt đến giới hạn nhiệt của chúng. Có hai lý do chính cho việc này.

Đầu tiên, cuộn dây âm thanh của loa siêu trầm tương đối lớn và do đó, nó tự làm mát tốt hơn.

Tuy nhiên, quan trọng hơn là lượng hành trình cần thiết của loa siêu trầm. Để tạo ra các tần số thấp nhất của phổ âm thanh (xuống 20 Hz), loa siêu trầm phải đẩy rất nhiều không khí.

Ngoài việc có diện tích màng loa lớn, loa siêu trầm phải dao động ở khoảng cách xa để tạo ra các tần số thấp với bất kỳ mức độ lớn nào. Khi sử dụng quá nhiều công suất, loa siêu trầm có thể thực sự bị ép buộc hoạt động quá mức và sẽ bị hỏng.

Công suất Đỉnh, RMS, Liên tục và hơn thế nữa

Phần khó hiểu nhất về xử lý loa là biết thông số kỹ thuật thực sự đề cập đến điều gì.

Cho đến nay, chúng tôi đã đề cập rằng định mức công suất của loa là công suất tối đa mà loa có thể xử lý trước khi cháy hết hoặc bị hỏng.

Tuy nhiên, đó không phải là tất cả những gì có trong câu chuyện. Chúng ta phải hiểu khoảng thời gian mà xếp hạng xử lý công suất đúng.

Bất kỳ khoảng thời gian nào trên mức đánh giá đều có thể làm cháy loa của chúng tôi hay là giới hạn đề cập đến lượng điện năng an toàn có thể duy trì trong nhiều giờ tại một thời điểm?

Đây là nơi có nhiều biến thể của các thông số kỹ thuật xử lý điện năng phát huy tác dụng. Chúng bao gồm:

• Đỉnh cao
• RMS
• Trung bình
• Tiếp diễn
• Chương trình

Trên danh nghĩa, trong tất cả các thông số kỹ thuật này, giá trị đỉnh là giá trị không bao giờ được vượt quá.

Tuy nhiên, với các giá trị khác, chúng tôi có thể định kỳ vượt ngưỡng mà không gây hỏng loa. Các đỉnh của tín hiệu âm thanh động rất có thể truyền công suất tới loa.

Trung bình, miễn là chúng ta ở dưới điểm “không cao điểm”, người nói của chúng ta sẽ được an toàn.

Hãy nhớ rằng việc xử lý điện chủ yếu là về tản nhiệt. Chúng ta có thể tăng nhiệt trong một khoảng thời gian ngắn miễn là chúng ta hạ nhiệt trở lại một mức nhất định trong phần lớn thời gian để cho phép cuộn dây dẫn âm thanh nguội đi.

Thật không may, có khá nhiều biến thể của thông số kỹ thuật xử lý công suất loa, điều này gây ra sự nhầm lẫn. Các nhà sản xuất khác nhau sử dụng các thuật ngữ khác nhau và thậm chí tệ hơn là một số có các định nghĩa khác nhau cho cùng một thuật ngữ.

Tốt nhất bạn nên tìm hiểu cách nhà sản xuất đưa ra các thông số kỹ thuật xử lý công suất của loa để biết chính xác những gì bạn đang đọc khi nói đến xử lý công suất.

Điều đó đang được nói, chúng ta hãy cố gắng hiểu tất cả.

Trong phần giải thích bên dưới, tôi sẽ sử dụng loa lý thuyết với các thông số kỹ thuật sau:

Trở kháng danh nghĩa: 8 Ω
Xử lý công suất đỉnh: 1000 W
Với diễn giả ví dụ lý thuyết này, chúng tôi sẽ tìm ra các biến thể trong các xếp hạng xử lý công suất khác nhau.

Xử lý công suất đỉnh

Xử lý công suất đỉnh đề cập đến công suất tối đa mà loa có thể xử lý trong bất kỳ thời điểm nào. Nếu, tại bất kỳ thời điểm nào, loa sử dụng nhiều hơn công suất định mức công suất đỉnh, loa sẽ bị hỏng.

Công suất đỉnh thường là phương pháp ưa thích của các nhà tiếp thị vì nó cho xếp hạng công suất cao nhất. Những con số lớn hơn thường trông tốt hơn cho người tiêu dùng.

Trong trường hợp của loa ví dụ, công suất xử lý được liệt kê là 1000 W.

Sử dụng phương trình công suất P = V2 / R và trở kháng danh định, chúng ta thấy điện áp đỉnh của mạch là 89,44 Vpeak.Công suất & điện áp cao nhất của loa 1000W 8Ω

Công suất RMS

Xử lý công suất RMS thực sự là một thuật ngữ sai lầm mặc dù nó thường được sử dụng trong các bảng thông số kỹ thuật của loa.

Để hiểu biến thể này của thông số kỹ thuật xử lý nguồn, trước tiên chúng ta phải hiểu RMS là gì.

RMS (bình phương căn bậc hai) về mặt kỹ thuật là phép đo căn bậc hai của bình phương trung bình (trung bình cộng của các bình phương của một tập hợp số).

Dòng điện xoay chiều (và điện áp) đi theo cả hai chiều, và cả giá trị âm và dương cũng vậy. Điều này dễ dàng nhận thấy trong một làn sóng hình sin. Hãy làm nổ phần điện áp của sơ đồ trên ở đây:

Điện áp 1000W loa 8Ω
Biên độ trung bình (tính bằng vôn) của sóng hình sin trên thực tế là 0 vôn vì tín hiệu dành thời gian và biên độ bằng nhau ở dương cũng như ở âm.

Tuy nhiên, những tín hiệu này vẫn tạo ra kết quả và lái loa. Bí quyết là tính giá trị trung bình của biên độ tuyệt đối của sóng sin hơn là biên độ thực.

Đây là lúc RMS có ích.

Hãy xem xét các tính toán cho điện áp bình phương trung bình gốc vì chúng ta hiện đang thảo luận về điện áp.

Đối với các dạng sóng phức tạp, tính toán RMS là:

Vrms = √ 1 / (T2 – T1) ∫T1T2 [f (t)] 2 dt

Đối với các sóng hình sin đơn giản (có một tần số duy nhất và thường được sử dụng trong các tính toán thông số kỹ thuật của loa), phương trình RMS có thể được rút gọn thành:

Vrms = Vpeak sin (2πft) = Vpeak / √2 ≈ 0,707 Vpeak

Sử dụng 89,44 Vpeak, chúng tôi tính toán từ Powerpeak 1000 W của loa 8Ω (giả sử là sóng sin), chúng tôi có thể tính toán rằng Vrms bằng 63,24 Vrms.

Điện áp đỉnh và điện áp rms được hiển thị trên sơ đồ dưới đây:Điện áp RMS 1000W Loa 8Ω
Ngoài ra, giá trị RMS của điện áp một chiều chỉ đơn giản là biên độ của chính điện áp một chiều. Tất nhiên, về bản chất, tín hiệu âm thanh là AC, nhưng điều này có thể giúp chúng ta hiểu được.

Power, mà chúng ta biết là luôn luôn dương, không có giá trị trung bình bậc hai. Thay vào đó, chúng ta thực sự có thể tính toán biên độ trung bình của công suất hơn là dựa vào bất kỳ công thức bình phương căn bậc nào.

Vậy RMS Power (Prms) có nghĩa là gì?

Vâng, nó có nghĩa là giới hạn xử lý công suất trung bình theo điện áp rms tối đa mà loa có thể xử lý. Vì vậy, sau đó:

P “rms” = Pavg = Vrms2 / R

Trong trường hợp loa ví dụ của chúng tôi, định mức công suất trung bình sẽ bằng 63,24 Vrms2 chia cho 8 Ω (trở kháng danh định).

Điều này cho chúng ta công suất trung bình “rms” là 500 W, giả sử là tín hiệu sóng sin hoàn hảo.

Điều này có thể dễ dàng hình dung nếu chúng ta chỉ nhìn vào biểu đồ hiển thị công suất đỉnh

Thật dễ dàng để hình dung công suất trung bình bằng cách nhìn vào biểu đồ trên.

Tuy nhiên, để giúp củng cố kiến ​​thức của chúng ta, chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về công suất và điện áp về đại lượng công suất và công suất gốc. Ý tôi là gì?

Đại lượng công suất là đại lượng tỷ lệ thuận với công suất.
Các đại lượng gốc lũy thừa (đôi khi được gọi là đại lượng trường) là đại lượng, khi bình phương, tỷ lệ với lũy thừa trong hệ tuyến tính.
Công suất điện và công suất / cường độ âm là các đại lượng công suất, trong khi điện áp, dòng điện và mức áp suất âm thanh (SPL) là các đại lượng gốc công suất.

Điều này giúp giải thích các phương trình P = V2 / R và P = I2 • R.

Nó cũng giúp giải thích (nếu chúng ta đơn giản hóa quá mức và tạo rms và trung bình giống nhau) tại sao công suất “rms” trung bình là 1/2 công suất đỉnh trong khi điện áp rms “trung bình” là √ (1/2) điện áp đỉnh.

Mọi thứ sẽ thành công nếu chúng ta cắm 1/2 P và √ (1/2) V vào phương trình P = V2 / R.

Thật không may, việc xử lý công suất RMS có nghĩa là lượng công suất liên tục mà loa có thể xử lý. Điều này không chính xác về mặt kỹ thuật mặc dù đôi khi là một giới hạn phù hợp cho loa.

Công suất “rms”, bằng một nửa công suất đỉnh, chỉ đơn giản là một phép tính dựa trên toán học chứ không phải là một đánh giá thực tế dựa trên thử nghiệm loa.

Thậm chí, một số nhà sản xuất còn liệt kê “RMS Power” là giới hạn công suất liên tục mà loa có thể xử lý.

Xử lý công suất trung bình

Như chúng ta đã thảo luận, công suất trung bình bằng bình phương điện áp RMS chia cho điện trở (hoặc trở kháng ở tần số nhất định) của loa.

Nó cũng sẽ bằng dòng điện RMS nhân với điện áp RMS (P = I • V).

Pavg = Irms • Vrms

Pavg = Vrms2 / R

Tuy nhiên, việc xử lý công suất hiếm khi được cho là “trung bình”. Thay vào đó, nó được cho là giá trị RMS hơi khó hiểu.

Xử lý điện liên tục
Xử lý công suất liên tục (thường được gọi không chính xác là “công suất RMS”) là công suất mà một người nói có thể thoải mái xử lý trong một khoảng thời gian dài.

Để đạt được giá trị này, các nhà sản xuất thực sự có thể kiểm tra giới hạn của loa bằng cách chạy tiếng ồn màu hồng qua loa trong nhiều giờ liên tục.

Có thể tiến hành nhiều thử nghiệm khác nhau, kiểm tra mức công suất mà theo thời gian, cuộn dây âm thanh sẽ bị cháy.

Các phương pháp thử nghiệm tôi đã đề cập rất mơ hồ và cuối cùng nhà sản xuất phải đưa ra quy trình thử nghiệm để chúng tôi hiểu cách họ kết luận về đặc điểm kỹ thuật xử lý nguồn liên tục.

Trong nhiều trường hợp, tiếng ồn màu hồng được sử dụng trong thử nghiệm sẽ có hệ số đỉnh từ 2 đến 2,828 (√8). Nói cách khác, giá trị RMS của tín hiệu nhiễu màu hồng sẽ nằm trong khoảng từ 0,5 đến 0,3536 của giá trị đỉnh.

Để hiểu sự khác biệt này, chúng ta hãy tìm hiểu về yếu tố mào và decibel.

Như chúng tôi đã đề cập, tiếng ồn màu hồng có thể có nhiều yếu tố mào khác nhau, nhưng yếu tố mào trong thử nghiệm thường là 2. Tôi sẽ sử dụng hệ số mào là 2 cho lời giải thích này.

Yếu tố đỉnh là một tham số dạng sóng mô tả tỷ lệ giữa giá trị đỉnh và giá trị rms hiệu dụng. Nói cách khác, hệ số đỉnh cho biết các cực đại ở dạng sóng như thế nào.

Hệ số đỉnh bằng 1 sẽ chỉ ra không có đỉnh, chẳng hạn như dòng điện một chiều hoặc sóng vuông. Các yếu tố đỉnh cao hơn cho biết các đỉnh và tín hiệu âm thanh thường có.

Vì vậy, khi đó, một tín hiệu nhiễu màu hồng với hệ số đỉnh là 2 sẽ có điện áp rms gấp 1/2 (0,5) lần giá trị đỉnh của nó.

Một tín hiệu nhiễu màu hồng với hệ số đỉnh là √8 sẽ có điện áp rms bằng 1 / √8 (~ 0,354) lần giá trị đỉnh của nó.

Một ví dụ khác là sóng sin có hệ số đỉnh là √2 (~ 1.414) và điện áp rms bằng 1 / √2 (~ 0.707) lần giá trị đỉnh của nó.

Hệ số đỉnh cũng có thể được biểu thị bằng tỷ số công suất đỉnh trên trung bình (PAPR). PAPR được cho dưới dạng bình phương biên độ đỉnh (cho công suất đỉnh) chia cho bình phương giá trị RMS (cho công suất trung bình).

PAPR chỉ đơn giản là bình phương của hệ số đỉnh. Tuy nhiên, nó thường được biểu thị bằng decibel (dB).

Khi được đo bằng dB, hệ số đỉnh (C) và tỷ lệ công suất trên công suất trung bình (PAPR) bằng nhau do công suất là đại lượng công suất và điện áp là đại lượng công suất gốc. Để tham khảo, đây là các phương trình:

C = | Vpeak | / Vrms

CdB = 20 log10 (| Vpeak | / Vrms)

PAPR = | Vpeak | 2 / Vrms2

PAPRdB = 10 log10 (| Vpeak | 2 / Vrms2) = CdB

Nghiền các con số cho chúng ta những điều sau:

PAPR của sóng sin (hệ số đỉnh 1.414) = 3 dB
PAPR của tiếng ồn màu hồng (hệ số đỉnh 2) = 6 dB
Hay nói cách khác:

Các đỉnh của sóng hình sin sẽ cao hơn 3 dB so với giá trị rms của sóng hình sin.
Các đỉnh của tiếng ồn màu hồng sẽ cao hơn 6 dB so với giá trị rms của tiếng ồn màu hồng.
Như chúng ta có thể thấy, loa sẽ dễ dàng hơn (chúng sẽ tạo ra ít nhiệt hơn) tạo ra tiếng ồn màu hồng hơn là các sóng sin đơn giản ở cùng mức rms.

Nói chung, xếp hạng công suất liên tục thường sẽ đạt khoảng 25% mức xử lý công suất cao nhất.

Điều này là do nếu tiếng ồn màu hồng tạo ra PAPR là 6 dB, điều đó có nghĩa là nó sẽ mất 6 dB công suất (gấp bốn lần công suất) để đạt được mức đỉnh thực.

Thông số kỹ thuật xử lý công suất liên tục là hữu ích nhất vì chúng cho chúng ta cảm giác về công suất trung bình mà chúng ta có thể cung cấp an toàn cho loa trong thời gian dài.

Vì vậy, đối với loa 1000W 8Ω lý thuyết của chúng tôi, việc xử lý công suất liên tục sẽ là khoảng 250W.

Xử lý công suất chương trình

Thông số kỹ thuật xử lý công suất chương trình có thể được coi là giá trị cho công suất đầu ra được đề xuất của bộ khuếch đại công suất của loa.

Xếp hạng âm nhạc / chương trình gần như luôn luôn cao gấp đôi xếp hạng liên tục. Đây là mức đánh giá cao hơn vì âm nhạc có nhiều đỉnh cao và giảm xuống và không lạm dụng như tín hiệu liên tục.

Mỗi lần tăng gấp đôi công suất sẽ tăng 3 dB (và mỗi lần giảm một nửa công suất sẽ giảm 3 dB).

Vì vậy, xếp hạng xử lý công suất liên tục (được đo bằng tiếng ồn màu hồng thường có hệ số đỉnh là 2) đặt chúng ta (thường) thấp hơn mức đỉnh 6 dB khỏe mạnh. Điều này có nghĩa là công suất bằng khoảng một phần tư công suất đỉnh, vì vậy chúng tôi có khoảng trống 6 dB với bộ khuếch đại.

Thông thường, bạn nên trang bị một bộ khuếch đại có khả năng theo kịp đánh giá công suất liên tục của người nói. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải có một bộ khuếch đại có thể tạo ra các đỉnh của tín hiệu âm thanh một cách chính xác.

Bộ khuếch đại có xếp hạng xử lý công suất liên tục gấp đôi của loa có thể điều khiển loa một cách an toàn và thường sẽ xử lý các đỉnh của âm thanh mà không làm biến dạng.

Vì lý do này, thông số kỹ thuật của chương trình là

vi hai lần (hoặc gần hai lần) định mức công suất liên tục. Một lần nữa, tất cả phụ thuộc vào cách nhà sản xuất kiểm tra khả năng xử lý điện năng liên tục và mức độ tin tưởng của họ về việc đề xuất bộ khuếch đại.

Hãy nhớ rằng đánh giá chương trình / công suất âm nhạc không liên quan đến những hạn chế của loa mà nhiều hơn về việc giúp người dùng chọn một bộ khuếch đại thích hợp.

Để biết thông tin của bạn:

Lời nói, thường được củng cố thông qua micrô và loa PA, có hệ số đỉnh điển hình và PAPR khoảng 12 dB.
Âm nhạc thường có hệ số đỉnh và PAPR khoảng 18 dB và thậm chí nhiều hơn đối với nhạc động.
Vì vậy, đối với loa 1000W 8Ω lý thuyết của chúng tôi, khả năng xử lý công suất liên tục sẽ là khoảng 250W và xử lý công suất chương trình sẽ là khoảng 500W.

Xử lý công suất danh nghĩa

Thật không may, có sự nhầm lẫn lớn về việc xử lý công suất danh nghĩa. Nếu nhà sản xuất sử dụng biến thể xử lý điện năng này trên tấm của họ, vui lòng tham khảo ý kiến ​​của nhà sản xuất về ý nghĩa của chúng.

Trong một số trường hợp, nó đơn giản có nghĩa giống như việc xử lý nguồn điện liên tục. Ở những người khác, nó được định nghĩa là một nửa xếp hạng liên tục.

Và bạn có thể tìm thấy nhiều định nghĩa hơn nữa, bao gồm những định nghĩa sau:

• Đây là mức xử lý công suất tối đa của loa được tính ở trở kháng danh định của nó.
• Đó là công suất điện lý thuyết tối đa sẽ được chuyển từ bộ khuếch đại sang loa nếu loa thực sự có trở kháng danh định. Công suất điện thực tế có thể thay đổi từ khoảng hai lần công suất danh định xuống dưới một phần mười.

Tất cả những điều này một lần nữa muốn nói rằng tốt nhất bạn nên tìm hiểu cách nhà sản xuất kiểm tra khả năng xử lý điện năng để hiểu đúng thông số kỹ thuật. Thật không may, nhưng xử lý công suất thực sự là một thông số kỹ thuật kém để sử dụng khi so sánh loa và / hoặc kết hợp bộ khuếch đại với loa.

Loa có xếp hạng công suất cao hơn có to hơn không?

Khi nhìn thấy mức công suất lớn trên loa, chúng ta thường cho rằng loa sẽ to nhưng liệu mức xử lý công suất cao hơn có thực sự là dấu hiệu của loa to hơn không?

Vâng, như chúng tôi đã đề cập trong phần trước, nó phụ thuộc vào biến thể của thông số xử lý năng lượng mà chúng tôi có.

Chúng ta có thể giả định một cách an toàn rằng tất cả những thứ khác bằng nhau, loa liên tục 250W sẽ to hơn loa đỉnh 250W.

Nhưng có những yếu tố khác ảnh hưởng đến độ lớn của loa.

Trước khi chúng ta bắt đầu, tôi muốn đề cập rằng độ ồn là một hiện tượng âm thanh và tâm lý, không giống như các yếu tố điện mà chúng ta đã thảo luận cho đến thời điểm này.

Hai người có thể trải nghiệm cùng một âm thanh theo một cách khác nhau tùy thuộc vào cấu hình âm thanh tâm lý (thính giác) của chính họ và âm thanh của không gian xung quanh họ.

Cũng đúng khi công suất điện và âm thanh là các đại lượng công suất và điện áp, thì mức dòng điện và áp suất âm thanh là các đại lượng công suất gốc, độ lớn cảm nhận được hoàn toàn là do tâm lý.

Điều đó đang được nói, decibel vẫn có thể được sử dụng để ước tính “độ lớn” so với mức công suất và áp suất âm thanh:

Relative Change	Power Quantities •Electrical Power •Acoustic Power •Sound Intensity	Root-Power Quantities •Sound Pressure Level •Voltage •Current	Loudness/Volume (Perceived)
+60 dB	1,000,000 x	1,000 x	64 x
+50 dB	100,000 x	316 x	32 x
+40 dB	10,000 x	100 x	16 x
+30 dB	1,000 x	31.6 x	8 x
+20 dB	100 x	10 x	4 x
+10 dB	10 x	√10 (~3.162) x	2 x
+6 dB	4 x	√4 (2) x	1.52 x
+3 dB	2 x	√2 (~1.414) x	1.36 x
0 dB	1 x	1 x	1 x
-3 dB	1/2 (0.5) x	1/√2 (~0.707) x	0.816 x
-6 dB	1/4 (0.25) x	1/√4 (0.5) x	0.660 x
-10 dB	1/10 (0.1) x	1/√10 (0.316) x	1/2 (0.5) x
-20 dB	1/100 (0.01) x	0.1 x	1/4 (0.25) x
-30 dB	1/1,000 (0.001) x	0.0316 x	1/8 (0.125) x
-40 dB	1/10,000 (0.0001) x	0.01 x	1/16 (0.0625) x
-50 dB	1/100,000 (0.00001) x	0.00316 x	1/32 (0.03125) x
-60 dB	1/1,000,000 (0.000001) x	0.001 x	1/64 (0.015625) x

Có thể điều đó hơi chệch hướng, nhưng một câu hỏi công bằng hơn có thể là:

Loa có xếp hạng xử lý công suất cao hơn có tạo ra công suất âm thanh nhiều hơn loa có xếp hạng xử lý công suất thấp hơn không?

Câu trả lời cho câu hỏi này, liên quan đến độ ồn, là “không nhất thiết”.

Cho phép tôi giải thích.

Có lẽ lý do rõ ràng hơn là công suất âm thanh của loa phụ thuộc vào công suất đầu ra của bộ khuếch đại.

Ví dụ: nếu một bộ khuếch đại đang phát ra công suất 100 W cho loa 1000W và một bộ khuếch đại khác đang phát ra công suất 500 W cho loa 800W, thì tất cả những thứ khác bằng nhau, loa 800W sẽ to hơn.

Điều này có vẻ hiển nhiên, nhưng nó là điều đáng nói.

Một yếu tố quan trọng khác trong việc xác định công suất âm thanh của loa là xếp hạng độ nhạy và xếp hạng hiệu quả theo mối liên hệ.

Xếp hạng độ nhạy của loa đo mức áp suất âm thanh của loa ở khoảng cách một mét (trên trục) khi loa sử dụng công suất 1 watt.

Hiệu suất là tỷ số giữa công suất âm thanh của loa với công suất điện do loa kéo ra.

Hãy tiếp tục với các ví dụ của chúng tôi về loa 800W và loa 1000W.

Giả sử rằng loa 1000W có đánh giá độ nhạy là 84 dB SPL @ 1W / 1m và loa 800W có đánh giá độ nhạy là 90 dB SPL @ 1W / 1m.

Vì vậy, tại bất kỳ công suất nào (trong giới hạn của mỗi loa), loa 800W sẽ tạo ra áp suất âm thanh cao hơn 6 dB ở 1 mét (và bất kỳ khoảng cách nào đối với vấn đề đó) so với loa 1000W.

Đối với loa 84 dB SPL @ 1W / 1m để tạo ra cùng một SPL ở một khoảng cách nhất định như loa 90 dB SPL @ 1W / 1m, nó sẽ yêu cầu mức tăng thêm 6 dB.

Mức tăng 6 dB này là tăng 4 lần công suất bộ khuếch đại.

Vì vậy, xếp hạng xử lý công suất phải liên quan đến công suất tối đa mà loa có thể xử lý nhưng không nhất thiết có nghĩa là loa sẽ to hơn.

Điều đó đang nói, một loa 1000W, khi được kết hợp với một bộ khuếch đại thích hợp được bật lên, chắc chắn sẽ cho âm thanh to hơn, chẳng hạn như loa 100W với một bộ khuếch đại thích hợp được bật lên. Loa có khả năng xử lý công suất thấp hơn sẽ không thể theo kịp mà không bị cháy.

Cuối cùng, xếp hạng SPL và độ nhạy tối đa có lợi cho độ lớn của loa hơn là xếp hạng xử lý công suất.

Kỹ thuật hay Tiếp thị?

Thông thường, chúng ta sẽ thấy xếp hạng xử lý công suất cao nhất trên loa. Mặc dù biến thể này là tuyệt đối, nhưng nó không thực sự cho chúng ta biết tất cả những điều đó.

Như đã thảo luận, xếp hạng liên tục và thậm chí là xếp hạng chương trình là các thông số kỹ thuật xử lý điện năng hữu ích hơn để sử dụng.

Tuy nhiên, lớn hơn sẽ tốt hơn, vì vậy các nhà tiếp thị thường sử dụng xử lý công suất cao nhất để làm cho loa trông giống như một lựa chọn tốt hơn.

Tất nhiên, xếp hạng công suất đỉnh là điều quan trọng cần biết để giữ cho loa an toàn trong các tình huống khắc nghiệt. Tuy nhiên, có thể cho rằng thông số kỹ thuật là một điểm bán hàng hơn là một phần thông tin hữu ích cho người dùng, đặc biệt khi xếp hạng công suất tối đa là xếp hạng công suất duy nhất được đưa ra.

Hoạt động và loa thụ động

Mặc dù loa chủ động đôi khi có xếp hạng xử lý công suất, nhưng nó thường là thông số kỹ thuật của loa thụ động.

Điều này là do loa thụ động yêu cầu bộ khuếch đại bên ngoài để điều khiển chúng đúng cách. Chúng ta có thể “trộn và kết hợp” loa và bộ khuếch đại, vì vậy việc biết các giới hạn xử lý công suất của loa (và của bộ khuếch đại) là điều quan trọng khi đưa ra quyết định kết hợp loa amp-amp.

Bộ khuếch đại tích cực được thiết kế với bộ khuếch đại tích hợp, và do đó, mặc dù trình điều khiển của chúng chắc chắn có những hạn chế về xử lý công suất, nhưng bộ khuếch đại và trình điều khiển được xây dựng để hoạt động cùng nhau. Vì vậy, xếp hạng xử lý điện năng ít được người dùng quan tâm.

Tóm lại, đúng vậy, loa chủ động (và được cấp nguồn) có những hạn chế về xử lý công suất, nhưng thông số xử lý công suất thường hữu ích hơn đối với loa thụ động yêu cầu bộ khuếch đại riêng biệt.

Đôi khi chúng ta sẽ thấy thông số kỹ thuật xử lý công suất cao nhất cho một bộ khuếch đại hoạt động như một thông số tiếp thị.

Công suất có quan trọng không? Xếp hạng xử lý điện năng tốt là gì?
Mặc dù công suất chắc chắn là vấn đề quan trọng, nhưng nó không quá quan trọng trừ khi chúng tôi định lắp loa với bộ khuếch đại hạng nặng.

Các thông số kỹ thuật hữu ích hơn, như chúng ta đã thảo luận, bao gồm SPL, độ nhạy và hiệu quả tối đa.

Hai loa có cùng xếp hạng công suất (xử lý công suất) có thể có xếp hạng độ nhạy và hiệu quả khác nhau. Loa có đánh giá độ nhạy và hiệu quả cao hơn sẽ tạo ra nhiều âm thanh hơn ở một công suất nhất định.

Vì cả hai loa đều có cùng khả năng xử lý công suất nên loa có độ nhạy cao hơn cũng sẽ có SPL tối đa cao hơn.

Đánh giá khả năng xử lý công suất “tốt” phụ thuộc vào thói quen nghe của bạn và phụ thuộc vào độ nhạy của người nói và vị trí nghe dự định.

Hãy nhớ rằng an toàn khi nghe rất quan trọng đối với sức khỏe thính giác của chúng ta. Dưới đây là bảng đại diện cho các mức lắng nghe an toàn theo khuyến nghị của NIOSH (Viện Quốc gia về An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp) và OSHA (Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp):

NIOSH Standard (dBA)	Equivalent Sound Pressure Level (at 1 kHz)	Maximum Exposure Time Limit	OSHA Standard (dBA)	Equivalent Sound Pressure Level (at 1 kHz)
127 dBA	127 dB SPL 44.8 Pa	1 second	160 dBA	160 dB SPL 2.00 kPa
124 dBA	124 dB SPL 31.7 Pa	3 seconds	155 dBA	155 dB SPL 1.12 kPa
121 dBA	121 dB SPL 22.4 Pa	7 seconds	150 dBA	150 dB SPL 632 Pa
118 dBA	118 dB SPL 12.6 Pa	14 seconds	145 dBA	145 dB SPL 356 Pa
115 dBA	115 dB SPL 11.2 Pa	28 seconds	140 dBA	140 dB SPL 200 Pa
112 dBA	112 dB SPL 7.96 Pa	56 seconds	135 dBA	135 dB SPL 112 Pa
109 dBA	109 dB SPL 5.64 Pa	1 minute 52 seconds	130 dBA	130 dB SPL 63.2 Pa
106 dBA	106 dB SPL 3.99 Pa	3 minutes 45 seconds	125 dBA	125 dB SPL 35.6 Pa
103 dBA	103 dB SPL 2.83 Pa	7 minutes 30 seconds	120 dBA	120 dB SPL 20.0 Pa
100 dBA	100 dB SPL 2.00 Pa	15 minutes	115 dBA	115 dB SPL 11.2 Pa
97 dBA	97 dB SPL 1.42 Pa	30 minutes	110 dBA	110 dB SPL 6.32 Pa
94 dBA	94 dB SPL 1.00 Pa	1 hour	105 dBA	105 dB SPL 3.56 Pa
91 dBA	91 dB SPL 0.71 Pa	2 hours	100 dBA	100 dB SPL 2.00 Pa
88 dBA	88 dB SPL 0.50 Pa	4 hours	95 dBA	95 dB SPL 1.12 Pa
85 dBA	85 dB SPL 0.36 Pa	8 hours	90 dBA	90 dB SPL 0.63 Pa
82 dBA	82 dB SPL 0.25 Pa	16 hours	85 dBA	85 dB SPL 0.36 Pa

Vì vậy, giả sử chúng tôi muốn một loa có thể cung cấp 90 dB SPL an toàn (theo OSHA, chúng tôi có thể nghe 90 dB trong 8 giờ một cách an toàn). Chúng tôi muốn nghe người nói ở khoảng cách 1 mét.

 

Một loa có độ nhạy 90 dB SPL @ 1W / 1m sẽ chỉ yêu cầu công suất 1 watt để thực hiện điều này, vì vậy mọi xếp hạng xử lý công suất liên tục trên 1W là đủ.
Một loa có độ nhạy 84 dB SPL @ 1W / 1m sẽ yêu cầu mức khuếch đại +6 dB để tạo ra công suất 4 watt để thực hiện điều này, vì vậy mọi xếp hạng xử lý công suất liên tục trên 4W là đủ.
Thực tế, mọi loa đều có công suất xử lý trên 4 watt.

Nhưng bây giờ, điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta muốn có SPL 102 dB ở khoảng cách 8 mét từ loa (giả sử chúng ta đang ở một buổi hòa nhạc rất ồn ào).

Bây giờ, chúng tôi thường sử dụng nhiều loa để đạt được SPL này hơn là dựa vào một loa duy nhất. Giả sử chúng tôi sử dụng 4 loa giống nhau. Điều này có nghĩa là sẽ có 4 lần với đầu ra công suất âm (+6 dB), vì vậy mỗi loa có thể giảm 6 dB để đạt được cùng một kết quả.

Chúng ta phải tính đến mức giảm 6 dB cho mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách. Do đó, 102 dB ở 8 mét sẽ là 120 dB ở 1 mét (điều này giúp ích cho các tính toán bao gồm độ nhạy).

Vì vậy, mỗi loa sẽ được yêu cầu tạo ra 120 – 6 = 112 dB ở khoảng cách 1 mét.

Một loa có độ nhạy 90 dB SPL @ 1W / 1m sẽ yêu cầu mức khuếch đại 22 dB. Điều này có nghĩa là mỗi loa sẽ yêu cầu công suất trung bình là 159W (công suất tối đa là 317W) để đạt được mức này. Bất kỳ loa nào có công suất xử lý trên các giá trị này sẽ hoạt động (giả sử là bộ khuếch đại thích hợp).

Một loa có độ nhạy 84 dB SPL @ 1W / 1m sẽ yêu cầu mức khuếch đại 28 dB. Điều này có nghĩa là mỗi loa sẽ yêu cầu công suất trung bình 631W (công suất đỉnh 1262). Những giá trị này rất cao và không chắc bạn sẽ tìm thấy một chiếc loa có các thông số kỹ thuật này được thiết kế cho mục đích âm thanh sống động. Đây chỉ là một ví dụ.

Một lần nữa, đây là những ví dụ lý thuyết để giúp minh họa sự đa dạng của các ứng dụng loa và yếu tố nào tạo nên đánh giá chủ quan về khả năng xử lý công suất “tốt” ở một loa.

Xếp hạng công suất tối thiểu của loa

Nếu một loa yêu cầu một lượng công suất lớn, nó có thể đi kèm với định mức công suất tối thiểu.

Như tên cho thấy, thông số kỹ thuật này đề cập đến mức công suất tối thiểu cần thiết để thúc đẩy loa tạo ra bất kỳ tiếng ồn nào.

Do đó, bộ khuếch đại phải có khả năng phát ra công suất lớn hơn mức đánh giá tối thiểu để hoạt động với loa. Trường hợp này hiếm khi xảy ra trừ khi chúng ta có loa lớn và bộ khuếch đại nhỏ.

Đánh giá công suất bộ khuếch đại

Bộ khuếch đại cũng có xếp hạng công suất liên quan đến đầu ra của chúng.

Nói chung, các xếp hạng này bao gồm các thông tin sau:

• Sự thay đổi đo lường: giống như xử lý công suất loa, xếp hạng công suất bộ khuếch đại có thể được đo / tính toán như đỉnh / PMPO, RMS / trung bình và các mức khác.
• Watts mỗi kênh: có thể tạo ra bao nhiêu watt từ mỗi kênh của bộ khuếch đại (mỗi kênh gửi một tín hiệu âm thanh đến một loa hoặc đến nhiều loa mắc nối tiếp hoặc song song).
• Công suất đầu ra tối đa trên mỗi trở kháng: các loa khác nhau có trở kháng tải khác nhau đối với bộ khuếch đại. Loa nói chung sẽ cung cấp nhiều năng lượng hơn để giảm trở kháng tải.
• Tần số & dải tần số: xếp hạng công suất cụ thể thường sẽ được đo ở các tần số thử nghiệm đơn lẻ hoặc trên các dải tần số cụ thể.
• Độ méo: điểm mà tại đó bộ khuếch đại sẽ bắt đầu bị méo (thường được đo dưới dạng giá trị phần trăm của tổng độ méo hài).

Câu hỏi liên quan

Xếp hạng công suất của bộ khuếch đại và loa có ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh không? Tất cả những điều khác đều bình đẳng, sự khác biệt trong việc xử lý công suất hoặc giới hạn đầu ra công suất sẽ không gây ra sự khác biệt về chất lượng âm thanh, tất nhiên, trừ khi những giới hạn này vượt quá giới hạn của sự biến dạng.

Lớp khuếch đại nào là tốt nhất? Mỗi lớp khuếch đại có những lợi ích và nhược điểm riêng, và thuật ngữ “tốt nhất” là chủ quan. Về mặt khách quan, tuy nhiên:

• Loại A / B có tỷ lệ chi phí trên hiệu suất tốt nhất.
• Lớp D là hiệu quả nhất (mát nhất).
• Lớp A có âm thanh tinh khiết nhất.