Dobór mocy wzmacniacza - podstawowe kryteria

Ustalenie potrzebnej mocy wzmacniacza audio można wykonać w różny sposób. W tym artykule zajmiemy się omówieniem podstawowych zagadnień związanych z oceną potrzebnej mocy wzmacniacza. Chociaż adresujemy ten tekst do początkujących, nie będziemy podawać gotowych zaleceń. Zaczniemy od omówienia kilku najważniejszych zjawisk.

Po pierwsze wielkość potrzebnej mocy będzie zależna od sprawności podłączonych kolumn. Jeśli ograniczymy się tylko do głośnikow typowych, najczęściej stosowanych w domowych kolumnach hi-fi to zróżnicowanie sprawności kolumn będzie około 5-krotne. Zdecydowana większość głośników stosowanych w domowym hi-fi ma sprawności w zakresie około 0,2% - 1,0%. W skali decybelowej oznacza to rozpiętość niemal dokładnie 7 decybeli.

Po drugie trzeba wziąć pod uwagę, że z użytkowego punktu widzenia istotna jest głośność subiektywnie postrzegana przez słuchacza, a więc moc akustyczna docierająca do naszych uszu. A ta zależy nie tylko od mocy dźwięku emitowanego z kolumny. Bardzo znaczny jest też wpływ pomieszczenia odsłuchowego, jego wielkość, wystrój, położenie kolumn oraz położenie słuchacza. Zakres zróżnicowania w tej materii jest nieco trudniejszy do oszacowania aniżeli zakres zmienności sprawności kolumn. Przy założeniu, że zignorujemy sytuacje rzadko spotykane, bez obawy o przesadę można będzie przyjąć około 4-krotną rozpiętość (6dB). Nawet jeśli ograniczymy się do warunków spotykanych tylko w budownictwie wielorodzinnym możemy przyjąć co najmniej 2-krotne (3dB) zróżnicowanie potrzebnej mocy.

Następny czynnik to indywidualne zróżnicowanie oczekiwań słuchaczy. Pomijamy fakt, że jedni słuchają muzyki głośno, z pełnym natężeniem uwagi, a drudzy tylko dla relaksu. Zakładamy, że słuchacz jest zainteresowany słuchaniem muzyki z wytężoną uwagą, z wysokim poziomem głośności, z realistycznymi efektami dynamicznymi. Nawet przy takim nastawieniu potrzeby będą jednak różne dla różnych słuchaczy. Recenzowaliśmy setki urządzeń audio i zebraliśmy dużo doświadczeń w tej materii. W testach uczestniczyło wielu słuchaczy, którzy indywidualnie dobierali swoje poziomy odsłuchu, stosownie do swoich upodobań i do swojej muzyki. Na podstawie tych doświadczeń jesteśmy skłonni oszacować zróżnicowanie głośności spowodowane indywidualnym podejściem słuchacza jako co najmniej dwukrotne - więc kolejne 3dB.

Trzy wymienione wyżej czynniki to sprawy zasadnicze. Można oczywiście pokusić się o bardziej szczegółowe rozważania i uwzględnić dalsze kwestie takie jak:

• zróżnicowanie odsetka mocy traconej w zwrotnicy
• specyficzne potrzeby użytkowe takie jak wykorzystanie sprzętu do domowych tanecznych imprez
• bardziej nietypowe warunki lokalowe od przyjętych powyżej
• bardziej nietypowe konstrukcje kolumn od przyjętych powyżej
• analiza subiektywnego odbioru subtelnych strat jakości występujacych przy lekkim przesterowaniu systemu
• Uwzględnienie tych czynników jeszcze bardziej poszerzyło by możliwą rozpiętość wymaganej mocy wzmacniacza.

Jeśli weźmiemy pod uwagę skumulowany wpływ trzech czynników wymienionych w pierwszej części artykułu, to w wyniku otrzymamy aż 40-krotną (5 x 4 x 2=40) rozpiętość możliwego zapotrzebowania na moc wzmacniacza. W skali logarytmicznej będzie to 16dB (7 + 6 + 3 = 16dB). Trzeba mocno podkreślić, że tak duże zróżnicowanie uzyskujemy obracając się w kręgu typowych kolumn, typowych pomieszczeń i typowych oczekiwań użytkowników. A więc w typowych sytuacjach zapotrzebowanie na moc wzmacniacza będzie oscylować od około 10W do około 400W.

Powyższe wyliczenie ma charakter orientacyjny, ale powinno ono dać Państwu prawidłowe poczucie wielkości skali, na której się obracamy. Niewielkie procentowo zmiany są w gruncie rzeczy mało istotne. Wzrost mocy o 26%, to w skali logarytmicznej tylko 1dB, a więc zmiana, która będzie ledwo zauważalna, na pewno zbyt mała aby rozwiązać poważny problem (jeśli taki się w naszym systemie pojawił). Z kolei 59-procentowy wzrost mocy to 2dB więcej. Też nie jest to zasadniczy przełom, ale zwykle zmiana tego rzędu jest już łatwo zauważalna. Jeżeli w systemie słyszalne są znaczne problemy spowodowane zbyt niską mocą wzmacniacza to podwojenie mocy będzie prawdopodobnie minimum, które w ogóle należy brać pod uwagę. Niewykluczone, że potrzebne będą większe wzrosty.

Teraz przykład z naszego redakcyjnego doświadczenia. Korzystając ze 100-watowego wzmacniacza w 25-metrowym pokoju byliśmy w stanie uzyskać wysokie poziomy głośności ze zdecydowanej większości kolumn. Jedynie w przypadku najmniej efektywnych zestawów widzieliśmy zastosowanie dla mocy około 2dB większej. Ale w naszym przypadku stawiane wymogi jakościowe są wysokie, także zapewne wielu użytkowników uznało by, że te dodatkowe 2dB wcale by nie były potrzebne i 100-watowy wzmacniacz był by dla takich osób wystarczający aby wysterować niemal wszystkie kolumny dostępne na rynku.

Można przyjąć, że osoba, która ma przeciętne wymogi co do maksymalnej głośności, która ma kolumny o efektywności 92dB (przy napięciu 2,83V dla zestawów 8-omowych, lub napięciu 2V dla zestawów 4-omowych) i przeciętnie umeblowany pokój o wielkości nieco ponad 10 metrów kwadratowych powinna uzyskać satysfakcjonujące wyniki z 10-watowym wzmacniaczem. W miarę zmniejszania efektywności kolumn i wraz ze wzrostem wielkości oraz wytłumienia pokoju trzeba odpowiednio zwiększać wartość mocy. A jeśli słuchacz ma skłonność do bardzo głośnego słuchania, to jeszcze przemnożyć uzyskany wynik przez dwa.

Na koniec jeszcze trzy dodatkowe uwagi.
- Przedstawiona tu analiza jest uproszczona. W rzeczywistości zróżnicowanie wymagań i okoliczności będzie jeszcze większe aniżeli to opisaliśmy. Nie bądźcie Państwo zaskoczeni kiedy w jednym przypadku wystarczający okaże się wzmacniacz 5-watowy, a w drugim przypadku wzmacniacz 500-watowy ledwo podoła wymaganiom.
- W powyższej analizie nie braliśmy pod uwagę mocy kolumny, bo nie jest ona potrzebna do ustalenia mocy wzmacniacza wymaganej teoretycznie. Ale możliwa jest i taka sytuacja kiedy wzmacniacz będzie miał wystarczającą moc, natomiast kolumny nie będą w stanie wytworzyć potrzebnej nam mocy akustycznej ze względu na swoje własne ograniczenia i to one staną się wąskim gardłem w systemie.
- Po trzecie zwracamy uwagę, że nasz wywód odnosi się do rzeczywistych parametrów. Zaś parametry katalogowe mogą różnić się od rzeczywistych. Wcale nie jest całkowicie pewne, że dwa wzmacniacze o takiej samej mocy nominalnej podawanej przez producentów rzeczywiście będą miały dokładnie takie same moce rzeczywiste.