Categorie

Come si misura la potenza in Watt di amplificatori e diffusori audio?

 

Gli utenti più smaliziati già sanno di non dover utilizzare il Watt dichiarato come unità di misura sufficiente per indicare le potenzialità vere di un sistema audio.

Cerchiamo di capire qualcosa in più relativamente ai vari metodi di misurazione della potenza.

Cosa è il Valore RMS.

E’ la abbreviazione di Root Mean Square. (qui trovi la formula matematica del watt RMS)

Nell'elettricità (incluso l'audio) ciò si riferisce alla quantità effettiva di energia in un segnale CA.

Poiché la potenza CA, per definizione, è una forma d'onda periodica con una parte del suo periodo sopra e sotto "zero" non è facile sapere quanta energia effettiva è disponibile nel tempo come è con la CC, dove la tensione e la corrente sono (relativamente ) costante.

Il metodo Root Mean Square è il metodo comunemente convenuto per calcolare ciò che alcune persone chiamano il "valore di riscaldamento" del segnale - la tensione effettiva che genererebbe lo stesso calore di un segnale DC (Direct Current), nello stesso tempo .

In un circuito la cui impedenza consiste in una resistenza pura, il valore RMS di un'onda CA viene spesso chiamato valore effettivo o valore equivalente CC.

Ad esempio, se una sorgente CA di RMS da 100 volt è collegata attraverso un resistore e la corrente risultante causa la dissipazione di 50 watt di calore dal resistore, allora se la sorgente CC a 100 volt è dissipata, verranno dissipati anche 50 watt di calore collegato al resistore.

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 .

Ecco quindi il termine Root Mean Square (RMS).

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

 In alternativa, il segnale può essere campionato digitalmente e i campioni vengono sommati per ottenere il valore RMS.

In quanto tale, il valore RMS di un segnale complesso può essere considerato come "l'area sotto la curva" di un segnale come visualizzato in un'applicazione software di wave editor.

Per un'onda sinusoidale, il valore RMS è 0,770 volte il valore di picco o 0,354 volte il valore picco-picco.

Le tensioni delle utenze domestiche sono espresse in termini RMS.

Un circuito CA cosiddetto "117 volt" trasporta circa 165 volt di picco o 330 volt picco-picco.

Molti altoparlanti e amplificatori sono classificati in valore RMS per ragioni simili.

Siamo più preoccupati della quantità di lavoro da svolgere, motivo per cui utilizziamo l'unità di watt, ma è anche significativo distinguere tra il picco e l'RMS, perché il RMS determina quanta potenza reale e utilizzabile ci sia convertito in movimento dell'altoparlante.

 

Altre misurazioni della potenza in Watt

Il 3 maggio 1974, la Federal Trade Commission (FTC) ha emesso la sua Regola dell'amplificatore per combattere le affermazioni di potenza irrealistiche fatte da molti produttori di amplificatori hi-fi.

Questa regola prescrive misurazioni continue della potenza eseguite con segnali sinusoidali per la dichiarazione e le 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 specificati anche a 2 ohm.

Considerevolmente più potenza può essere erogata se la distorsione viene accettata e misurata a valori più elevati; 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.

Le misurazioni di potenza continua non descrivono in realtà i segnali molto vari che si trovano nelle apparecchiature audio (che potrebbero variare dalle registrazioni di strumenti con fattore di cresta fino alle onde quadrate con fattore di cresta 0 dB), ma sono ampiamente considerate un modo ragionevole di descrivere la massima capacità di uscita di un amplificatore.

Per le apparecchiature audio, questo è quasi sempre il range di frequenza nominale dell'udito umano, da 20 Hz a 20 kHz.

Negli altoparlanti, le capacità termiche delle bobine mobili e le strutture magnetiche determinano in gran parte le prestazioni di potenza continua.

Tuttavia, all'estremità inferiore dell'intervallo di frequenza utilizzabile da un altoparlante, la sua gestione della potenza potrebbe essere necessariamente ridotta a causa dei limiti di escursione meccanica.

Ad esempio, un subwoofer valutato a 100 watt potrebbe essere in grado di gestire 100 watt di potenza a 80 hertz, ma a 25 hertz potrebbe non essere in grado di gestire la stessa potenza dato che tali frequenze sarebbero, per alcuni driver oltre i limiti meccanici molto prima di raggiungere 100 watt dall'amplificatore. 

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 istante senza danni.

Questo caratterizza la capacità dell'equipaggiamento mobile di gestire rapidamente i livelli di potenza, dal momento che molti segnali audio hanno una natura altamente dinamica ed impulsiva.

Tuttavia, questa valutazione, produce sempre un valore più alto rispetto alla cifra media della potenza, e quindi è stato tentato di usare questo valore nella pubblicità senza contesto, facendo sembrare che l'amplificatore abbia il doppio della potenza della concorrenza. 

Potenza totale del sistema.

La potenza totale del sistema è un 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, che è essenzialmente un valore esagerato comunque.

Gli amplificatori economici e di provenienza non certa sono spesso classificati utilizzando la potenza totale del sistema.

In alcuni casi, un diffusore audio può essere pubblicizzato dalla potenza totale del sistema di tutti i suoi altoparlanti aggiungendo tutte le loro potenze nominali di picco.

In questo modo sono misurati molti dei diffusori più economici.

Spesso le potenze nominali dei sistemi non di marca e di fascia bassa, vengono misurate anche ad un alto livello di distorsione armonica; fino al 10%, che sarebbe evidente una misurazione non comparabile con altre. 

Potenza Musicale di Picco.

PMPO, che sta per Peak Music Power Output, è una figura di merito molto più dubbia, di interesse più per gli autori di testi pubblicitari che per i consumatori.

Il termine PMPO non è mai stato definito in nessuno standard, ma è spesso considerato come la somma di una sorta di potenza di picco per ciascun amplificatore in un sistema.

Diversi produttori utilizzano definizioni diverse, in modo che il rapporto tra PMPO e potenza continua varia notevolmente; non è possibile convertire da uno all'altro.

La maggior parte degli amplificatori può sostenere il proprio PMPO solo per pochissimo tempo, addirittura millisecondi.

Si tratta in ultima analisi di un dato di potenza assolutamente privo di significato.

Per comprendere pienamente quali siano le prestazioni acustiche in termini di pressione sonora, sarebbe opportuno dare una occhiata anche alla pagina relativa alla efficienza dei diffusori cliccando su questo link.