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Le misure di potenza

  

La Potenza e la Distorsione

Il 3 maggio 1974, la Federal Trade Commission (FTC) ha emesso il suo Regolamento per combattere le affermazioni relative a potenze irrealistiche fatte da molti produttori di amplificatori e diffusori.

Tale Regolamento prescrive misurazioni continue della potenza eseguite con segnali sinusoidali per poter essere pubblicate e dichiarate sulle specifiche degli amplificatori venduti negli Stati Uniti.

Tipicamente, le specifiche di potenza di un amplificatore sono calcolate misurando la sua tensione di uscita RMS, con un segnale sinusoidale continuo, all'inizio del clipping definito arbitrariamente come una percentuale dichiarata di distorsione armonica totale (THD), solitamente 1%, in resistenze di carico specificate .

I carichi tipici utilizzati sono 8 e 4 ohm per canale; molti amplificatori utilizzati nell'audio professionale sono misurati anche a 2 ohm.

Se la distorsione ammessa fosse più alta la potenza misurabile sarebbe molto più elevata; alcuni produttori citano la massima potenza a una distorsione irrealistica, come il 10%, rendendo la loro attrezzatura più potente di quella misurata a un livello di distorsione accettabile.

La potenza RMS

La potenza RMS è un valore complesso a partire dal nome!

RMS Infatti è la abbreviazione di Root Mean Square:

Si definisce valore efficace di una funzione continua x(t), la radice della media quadratica (ovvero la "radice della media dei quadrati" detta anche valore quadratico medio, in inglese root mean square, da cui la sigla RMS), sul periodo della funzione stessa.

x_{{{mathrm {rms}}}}={sqrt {{1 over {T}}{int _{{0}}^{{T}}{[x(t)]}^{2},dt}}}.

Per determinare il valore RMS, vengono eseguite tre operazioni matematiche sulla funzione che rappresenta la forma d'onda CA: 

(1) Viene determinato il quadrato della funzione forma d'onda (solitamente un'onda sinusoidale). 

(2) La funzione risultante dal passaggio (1) viene mediata nel tempo. 

(3) Viene trovata la radice quadrata della funzione risultante dal passaggio (2).

Quindi il termine Root Mean Square (RMS) viene molto spesso usato senza conoscerne il vero significato

Il valore RMS di un segnale complesso deve essere letto con un misuratore RMS per essere accurato. 

Nonostante la sua complessità, il valore dei Watt di un amplificatore espressi in RMS è sempre una media di valori che cerca -ma non riesce del tutto- di esprimere quanta potenza reale possa essere convertita in movimento dell'altoparlante ad esso collegato.

Potenza di Picco

La potenza di picco si riferisce al massimo della forma d'onda di potenza istantanea, che, per un'onda sinusoidale, è sempre il doppio della potenza media.

Per altre forme d'onda, la relazione tra potenza di picco e potenza media è il rapporto di potenza da picco a medio (PAPR). 

La potenza di picco di un amplificatore è determinata dalla  quantità massima di corrente che i componenti elettronici possono gestire per un  brevissimo istante senza danni.

Sebbene effettivamente i segnali musicali siano di natura impulsiva e non continua, più è breve il tempo di misurazione della Potenza di Picco più esagerato ne risulterà il suo valore.  

In definitiva,questo tipo di misurazione, produce sempre un valore più alto rispetto alla cifra media della potenza, e quindi è stato usato nella pubblicità senza contesto, facendo sembrare che l'amplificatore abbia il doppio della potenza della concorrenza.

Potenza Massima

La potenza totale del sistema è un altro termine spesso utilizzato nell'elettronica audio per valutare la potenza di un sistema audio.

La potenza totale del sistema si riferisce al consumo totale di energia dell'unità, piuttosto che alla gestione della potenza degli altoparlanti o alla potenza dell'amplificatore.

Questo può essere visto come uno stratagemma di marketing alquanto ingannevole, in quanto il consumo totale di energia dell'unità sarà ovviamente maggiore di qualsiasi altra sua potenza, ad eccezione forse della potenza di picco dell'amplificatore ed è essenzialmente un valore esagerato comunque.

Potenza Musicale

Il termine "Potenza Musicale" è stato usato in relazione a amplificatori e diffusori e,sebbene fuorviante avrebbe una certa validità.

Quando la musica dal vivo viene registrata senza compressione o limitazione dell'ampiezza, il segnale risultante contiene brevi picchi di ampiezza molto più elevata (20 dB o più) rispetto alla media, e poiché la potenza è proporzionale al quadrato della tensione del segnale, la loro riproduzione richiederebbe un amplificatore in grado di fornendo brevi picchi di potenza circa un centinaio di volte superiore al livello medio.

Pertanto, il sistema audio da 100 watt ideale dovrebbe essere in grado di gestire brevi picchi di 10.000 watt per evitare il clipping e la distorsione.

Ecco perchè alcuni costruttori sbandierano la Potenza Musicale come dato di targa delle loro apparecchiature.

La maggior parte degli altoparlanti è infatti in grado di resistere a picchi di diverse volte il loro valore nominale continuo (anche se non cento volte) poiché l'inerzia termica impedisce che le bobine vocali si brucino con brevi raffiche di potenza.

È quindi, accettabile e desiderabile, pilotare un altoparlante con un amplificatore di potenza con una valore di potenza continua più e più volte la potenza costante che l'altoparlante può sopportare, ma solo se si presta attenzione a non surriscaldarlo.

Ciò è però è difficile e riservato ai veri professionisti visto che, specialmente nelle registrazioni moderne che tendono ad essere pesantemente compresse, risulta difficile riprodurre ed amplificare ad alti livelli senza l'evidente distorsione che deriverebbe da una registrazione non compressa quando l'amplificatore inizia a clippare.

Un amplificatore può essere progettato con un circuito di uscita audio in grado di generare un certo livello di potenza, ma con un alimentatore in grado di fornire energia sufficiente per più di un breve periodo ma che si surriscalda pericolosamente se viene mantenuta la piena potenza in uscita per molto tempo.

Ciò ha un buon senso  commerciale, poiché l'amplificatore può gestire musica con una potenza media relativamente bassa, ma con brevi picchi; un'alta produzione di "potenza musicale" può essere pubblicizzata (e venduta) e risparmiando sull'alimentazione e sul dissipatore di calore.

                 potenza amplificatore

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