Förstärkare effekt Watt vs Ström

[JohanGbg]

Väldigt få förstärktillverkare anger hur mycket ström förstärkaren förmår att lämna, även fast de flesta är överens om att det egentligen är detta som är viktigt.

Hur kan man sjölv utvärdera hur mycket ström ens förstärkare klarar av att leverera?

Hur är förhållandet till Watt?


//
Johan

[Morello]

Ohms lag gäller:

U=R*I

P=U*I

varför vi kan sluta oss till att:

P=I^2*R

Ditt påstående om att "även fast de flesta är överens om att det egentligen är detta som är viktigt. " är för övrigt en osanning av dignitet.

För att ge dig en känsla för storleksordningen kan vi ta 100 volt över 3 ohm som exempel. 100 volt i 8 ohm motsvarar cirka 500 W, vilket är extremt mycket. I en mer lågohmig högtalare men ett impedansminima om 3 ohm drar inte mer än 33 A. Starkare strömmar än så är synnerligen ovanligt.

[paa]

Här en "liten" tråd som handlar om impedans och strömbehov:
http://www.faktiskt.se/modules.php?name ... 6m&start=0

[UrSv]

Ohms lag gäller:

U=R*I

P=U*I

varför vi kan sluta oss till att:

P=I^2*R

Ditt påstående om att "även fast de flesta är överens om att det egentligen är detta som är viktigt. " är för övrigt en osanning av dignitet.

För att ge dig en känsla för storleksordningen kan vi ta 100 volt över 3 ohm som exempel. 100 volt i 8 ohm motsvarar cirka 500 W, vilket är extremt mycket. I en mer lågohmig högtalare men ett impedansminima om 3 ohm drar inte mer än 33 A. Starkare strömmar än så är synnerligen ovanligt.

IÖ, vill jag minnas, brukar ju argumentera för att i vissa fall så kan man hamna på strömmar upp mot tre gånger detta teoretiska värde. Det är ju trots allt en rätt stor skillnad. Förvisso i extremfall och worst case av värsta slag.

Diskuterades livligt här:
http://www.faktiskt.se/modules.php?name ... 4rkare+tre

I synnerhet i inlägget av IÖ Fri 2005-08-12, 15:29.

[JohanGbg]

Ok, men är det spänningen (amplituden på signalen) eller strömmen (kraften i signalen) som avgör hur mycket konan eller elemtentet rör sig?

Hur stora spänningar talar vi om i en högtalare på 6 Ohms impedans och en känslighet på cirka 89 dB?

Vilka strömnivåer är "normalt"? Behövs det över 100 Ampere?

H/K anger ju gärna kapaciteten i sina stärkare som +/- XXX Ampere.

mvh
Johan

[Morello]

Ström och spänning står i proportion till varandra:

U=I*R

100 volt över 2 ohm renderar 50 A för att ta ett exempel.


Ursv,

För klara gärna varför det skulle vara så och hur siffran tre kommer in i ekvationen.

[JohanGbg]

Hur mäter jag den spänning min egen förstärkare lämnar? Kan jag koppla in en multimeter mellan utgång och högtalare?

Hur vet jag hur många ampere min förstärkare klarar av att skicka ut?

Helt enkelt hur mäter jag upp lite intressanta data ur min egen förstärkare?

mvh
Johan

[JohanGbg]

Skulle jag kunna få all min data, max spänning och ström mha den här metoden?

http://www.world-designs.co.uk/forum/sh ... .php?p=921

mvh
Johan

[Martin]

Det är spänningen som begränsar effekten i 99.99% av fallen. Strömkapaciteten är alltså inte intressant i de flesta fallen.

Tänk på att när man mäter strömkapaciteten så driver man förstärkaren till nära kortslutning. Det är en belastning som förstärkaren aldrig kommer att se hos en välkonstruerad högtalare som ju brukar ha minimum på mellan 3-6ohm.

100Ampere behövs om du ska mata in typ 2.5kW effekt till en 6ohms högtalare. Och detta klarar ju inte de flesta förstärkare då spänningen sätter begränsningen för hur mycket effekt de kan lämna i högtalarens last.

[UrSv]

--snip--
Ursv,

För klara gärna varför det skulle vara så och hur siffran tre kommer in i ekvationen.

Nja, alltså jag kan ju i mitt begränsade förstånd intuitivt kanske tänka mig att det kan stämma med 2-3 gånger men att förklara det är jag inte kunnig nog att göra. Det var alltså IÖ, som ju kan en smula mer än mig om sånt där, som undslapp sig denna info. Dessutom tror jag Svante motsatte sig påståendet och dessutom nåt om fas som han senare faktiskt kom fram till var rätt. Siffran tre är alltså nog inte direkt menad som heltalet 3 i detta fall utan snarare "typ 2-3 gånger ungefär och cirka".

Grovt förenklat, fullständigt missförstått och troligen högst felinformerat skulle jag kunna tänka mig denna sannolikt felaktiga bild av verkligheten:

Om en högtalare vid ett tillfälle på grund av redan passerade signaler genererar maximal EMK i lämplig polaritet och förstärkaren genererar sin maximala spänning i maximalt olämplig polaritet och till råga på allt fasen hamnar mer än tillbörligt olyckligt illa så kan spänningen vida överstiga den i någon mån teoretiska maximala utspänningen. Således högre ström ut än man kanske förväntat sig. Upp mot tre gånger högre enligt denna antagna modell.

[Almen]

Samt att man bör ha koll på när man pratar om effektivvärde och toppvärde. En faktor 1.4 för ström och spänning att tänka på där.

Ändrat: Nja, inte så att ström och spänning måste fundera på det. Ni fattar, va?

[soundbrigade]

Skrev någon nägot om att förstärkaren har ju viss utimpedans och under givna förutsättningar kan den inte prestera hur mycket utström som helst för en given matningsspänning.

En annan sak är ju hur denna drivförmåga eller brist på, påverkar ljudåtergivningen. Fast där rekommderas läsning av Martin Collums utläggning The Sound of Amplifiers

[norman]

För klara gärna varför det skulle vara så och hur siffran tre kommer in i ekvationen.

Har man t.ex. en konding i serie med ett motstånd som last och kör fyrkantsvåg med lämplig frekvens kan man iaf få in siffran två.

[Almen]

Skrev någon nägot om att förstärkaren har ju viss utimpedans och under givna förutsättningar kan den inte prestera hur mycket utström som helst för en given matningsspänning.

En annan sak är ju hur denna drivförmåga eller brist på, påverkar ljudåtergivningen. Fast där rekommderas läsning av Martin Collums utläggning The Sound of Amplifiers

Men där pratar vi väl fortfarande om en begränsning i spänningen? En utimpedans i storleksordningen högtalarens impedans ger spänningsdelning som gör att den tillgängliga effekten till högtalaren minskar.

Sedan blir ju dessutom tonkurvan felaktig i och med högtalarimpedansens frekvensberoende, men det är kanske en annan diskussion.

[Svante]

Mm, det här tål att funderas på, vad är det egentligen för skillnad på ström och spänning? Nog lär det vara illa vilket som än begränsar, klipper det (pga ström- eller spänningsbegränsning) så låter det illa. Problemet, både för ström- och spänningsklippning ligger i att man försöker spela starkare än vad förstärkaren har resurser till. Det är alltså ett problem när man spelar starkt.

Kanske ligger resonemanget om att ström skulle vara viktigt i att förstärkaren normalt ses som en spänningsgenerator och strömmen "bara blir" beroende på lasten. För att få marginal för svåra laster, givet en viss utspänning, så har man "kommit på" att massor med strömkapacitet är "bra".

Å andra sidan kan man ju säga att en överdimensionering kostar pengar, och att man lägger de pengarna på ökad spänningskapacitet i stället så kan man få bättre balans mellan ström och spänningsresurser, så att de begränsar ungefär samtidigt. Den kombinationen är den som kommer att göra det möjligt att spela starkast, per krona.

Det finns dock en mekanism i klass AB-förstärkare, som ger en ökad overgångsdistorsion om man tar ut mer ström ur förstärkaren. Det här går att ordna med en riktig dimensionering, men möjligen kan man tänka sig att en förstärkare som är konstruerad för höga strömuttag skulle få mer marginal, dvs lägre dist än en strömklen förstärkare. Frågan är dock om inte detta låter sig mätas bättre med en distmätning än med en strökapacitetsmätning.

[JohanGbg]

Har en högtalares känslighet något att göra med hur mycket ström jag som användare behöver?

Jag förstår fortfarande inte hur mycket spänning som jag behöver.

Jag har en till fråga, men den väntar jag med.

mvh
Jonas

[screen]

Du kan läsa dig till en hel del om vad som krävs av en förstärkare i denna tråd:

http://www.faktiskt.se/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=970

Kan bara säja att det är mycket värre än man kan tänka sig, om man vill vara helt säker d.v.s.

Mvh Björn//

[phon]

Har en högtalares känslighet något att göra med hur mycket ström jag som användare behöver?

Jag förstår fortfarande inte hur mycket spänning som jag behöver.

Jag har en till fråga, men den väntar jag med.

mvh
Jonas

En förstärkare kan lägga ut spänning på högtalarkabeln, och högtalaren kan då dra ström ur förstärkaren. Resultatet blir effekt, mest värme i talspolen men även lite grann ljud. Med större känslighet på högtalaren blir det något mer ljud och något mindre värme för samma effekt ut från förstärkaren.



Man kan inte trycka ut ström i en kabel om det inte är något där som drar strömmen. Däremot kan man lägga ut spänning på kabeln utan att det är något där som tar hand om spänningen.

Som ett vägguttag ungefär. Det går ingen ström ut där om du inte ansluter något, däremot finns spänningen i uttaget hela tiden. När du ansluter något (en lampa) så går det ut ström. Med starkare lampa (mer effekt) så går det mer ström. Sjunker spänningen (Älvkarleby har problem) så sjunker strömmen också, och då även effekten. Lampan "ger" då inte längre 40 watt fast det står det på den.



Med högre känslighet på högtalaren går det inte åt lika mycket effekt för att spela på en viss nivå. Det behövs då mindre ström vid samma spänning, eller lägre spänning och samma ström.

Varför det blir olika här beror på hur högohmig högtalaren är. En högtalare med högre ohmtal vill ha mer spänning för en viss effekt, medan en lågohmigare högtalare kan dra ur tillräckligt med ström vid lägre spänning ut från förstärkaren. Effekten kan dock bli samma för båda.



Eller om vi vänder på det. Två högtalare som båda tål 100 watt och har samma känslighet ger samma ljudtryck ut vid full effekt, alltså 100 watt då. Ena högtalare är på 4 ohm och den andra på 8 ohm. Den första vill då ha mer ström för att det skall bli 100 watt, men den gör det vid lägre spänning.

Låghohmigare högtalare kräver alltså strömstarkare förstärkare men det behövs inte lika mycket spänning för att få ut den strömmen.


Hela resonemanget ovan är förenklat och tänket är statiskt, musik är något mer dynamisk, ibland i alla fall. Det finns dessutom en hel del mer att ta hänsyn till men det är nog överkurs.

Och en lampa är lite av ett specialfall eftersom den har konstantströmsegenskaper, men det är också överkurs.

[MichaelG]

Grovt förenklat, fullständigt missförstått och troligen högst felinformerat skulle jag kunna tänka mig denna sannolikt felaktiga bild av verkligheten:

Precis så känner jag mig när jag försöker förstå något tekniskt!

Phon; Din excelenta beskrivning över hur saker och ting hänger ihop fick mig att känna mig något mindre förvirrad. Tack! (Därmed inte sagt att jag egentligen förstått något...)

Hälsn. Michael

[manger]

Varför det blir olika här beror på hur högohmig högtalaren är. En högtalare med högre ohmtal vill ha mer spänning för en viss effekt, medan en lågohmigare högtalare kan dra ur tillräckligt med ström vid lägre spänning ut från förstärkaren. Effekten kan dock bli samma för båda.

..men? Hur stor spänning kommer det ungefär ur en "vanlig" förstärkare egentligen? 20-30V? Hur hög spänning klarar en högtalare? Skulle man inte lösa hela problematiken genom att ha en förstärkare med 240V på utgångarna eller justerbar utspänning (man/aut)? OK, det kanske blir lite mer spännade att fixa med högtalarkablarna men... ...det kostar att ligga på topp...

[Morello]

Visst kan man "lösa" problemet (vilket problem?) genom att att ha en stärkare som svingar max 240 V, men en sådan ( som lämnar 3,6 kW) blir vansinnigt dyr.

Jag ställer frågan: Vem behöver en sådanb kopiös effekt?

[Almen]

Bra skrivet, men:

Med högre känslighet på högtalaren går det inte åt lika mycket effekt för att spela på en viss nivå. Det behövs då mindre ström vid samma spänning, eller lägre spänning och samma ström.

Nja... Beror på om man anger känsligheten i /W eller /V. Om man, som är enklast vid jämförelser, anger i /V så är det inte säkert att det i alla fall går åt mindre effekt. En högtalare kan ju vara lågohmig och högkänslig eller tvärtom, och då vet man inte var man hamnar vid jämförelser.

Jag tror jag tänker rätt, i alla fall.


Ändrat: rätt citerat

[Morello]

Känslighet relaterar alltid till spänning. Skriver man 90 dB per 1 W, menar man egentligen per 2,83 volt.

Något annat blir nonsens eftersom impedansen och därmed effekten för en given spänning är en funktion av frekvens samt att högtalare drivs av en spänningsgenerator.

[PerStromgren]

Hur stor spänning kommer det ungefär ur en "vanlig" förstärkare egentligen? 20-30V? Hur hög spänning klarar en högtalare?

Tja, man kan ju ta ett enkelt fall:

Effekt (P) = 100W
Impedans (Z) = 8 ohm
Vad blir spänningen (U)?

Eftersom P= U * I och I = U / Z så blir P = U * U / Z och

U = SQR (P * Z) = SQR (100*8) = SQR (800) = 28V

Spänningen blir alltså 28V.

(Strömmen: I = P/U = 100/28 = 3.5A)

Om högtalaren tål 100W tål den alltså 28V på ingången, eftersom det är den spänningen som ger just effekten 100W.

Hela beräkningen är förenklad: impedansen varierar inte, signalen är statisk, etc, men det ger ändå en uppfattning om vilken spänning vi pratar om.

PS. Om det kom 230V över klämmorna, så skulle en vanlig högtalare försöka dra 230*230/8 = 6600W ur förstärkaren, vilket förmodligen inte vare sig högtalare eller förstärkare klarar. Prova att plugga en pi60 i väggen och se hur länge den håller! Eller förresten, gör inte det... DS

[Almen]

Känslighet relaterar alltid till spänning. Skriver man 90 dB per 1 W, menar man egentligen per 2,83 volt.

...över 8 ohm.

Något annat blir nonsens eftersom impedansen och därmed effekten för en given spänning är en funktion av frekvens samt att högtalare drivs av en spänningsgenerator.

Jo, det var därför jag tyckte det var litet tveksamt att prata om känslighet och effekt i det sammanhanget.

[JohanGbg]

Ok, jag får sätta mig ner stilla o lungt o tänka igenom allt detta. Tusen tack för hjälpen.

Om jag summerar det rätt så justerar jag spänningen ut från förstärkaren med volymkontrollen. Belastningen sätter sedan vilka strömmar som bildas.

Hur kan förstärkaren plötsligt klippa pga spänning? Vad begränser möjligheten att skickat ut högre spänningar? Hur tas transformatorns specefikation in i denna beräkningen / begränsningen?

Sedan undrar jag hur impedansen kan bli fasvriden? Ligger då inte spänning och ström i samma fas? Hur fasen fungerar det och varför skulle det vara så kämpigt för en förstärkare?

Återigen, tusen tack för hjälpen och överensseendet men min begränsade kunskap inom området. Men jag uppskattar att ni tar er tid och lär mig.

mvh
Johan

[soundbrigade]

Vi pratar inte resistans utan impedans vilken är en komplex enhet - mycket R, L och C i en salig röra.

Det finns förstärkare som trixar med spänningen, genom att justera drivspänningen när denna behöver vara högre (Sunfire är väl en sådan som switchar drivspänningen beroende på vad som krävs att trycka ut till högtalarna).

I mina yngre dagar talades det alltid om att ha "headroom", alltså lite det som nämnt ovan att har man effektkrav på 10W köper man en 100Wattare för att få lite utrymma innan distortionen smyger sig på. Men jag är tveksam om det här idag. Jag bygger rörförstärkare (mycket SE) och noterar med mina lyssningsnivåer att jag inte behöver 100-200W.

Sedan har branschen fördärvat allt genom att ange effekt på högtalare, vilket är lika meningsfullt som att ange storleken på en bils bensintank när man pratar maxhastighet.
Såg så sent som idag en gruvlig sak som kanske skulle monteras i bil med en effekt på HELA 500W!!!. OK, tänkte jag - så om jag kopplar in mitt 6W SE-steg låter det högt som S-t-n då???!!!

[Almen]

Om jag summerar det rätt så justerar jag spänningen ut från förstärkaren med volymkontrollen. Belastningen sätter sedan vilka strömmar som bildas.

Helt rätt.

Hur kan förstärkaren plötsligt klippa pga spänning? Vad begränser möjligheten att skickat ut högre spänningar? Hur tas transformatorns specefikation in i denna beräkningen / begränsningen?

Det som begränsar här är i första hand spänningsstabilisatorn, det vill säga den enhet som efter likriktningen stabiliserar likspänningen på en viss nivå. Denna nivå har ett maxvärde som inte kan överskridas, typ +/- 28,3 V. Om man försöker överskrida den genom att dra upp volymen, eller genom att musiksignalen kommer med en extrem spik, så överstyr man den, och spänningen klipper. Precis som det gör i en gitarrförstärkare, men där låter det oftast bra.

Trafons antal lindningar bestämmer ju förhållandet mellan inspänning och utspänning, och som jag har fattat är problemet för trafo och kondingar att se till att leverera strömmarna som behövs. Du kan ju ha en trafo som kan ge en hiskelig tomgångsspänning ut, men som sedan inte klarar av en last.

[JohanGbg]

Ok ,nu börjar det hela klarna lite, även om fasvridningen återstår.


Finns det något vis att få reda på trafons begränsningar? Det är ju ofta så att det talas om "ju tyngre trafo, dessto bättre" - hur är det så?

Krävs det mycket järn för att klara av stora strömmar? Växlar en trafo upp eller ner spänningen ut till högtalarna?

Går det att ha för mycket kondensatorer i slutsteget?


Det här håller på att bli en "förstärkare for dummies" känner jag, men det hjälper!

mvh
Johan

[soundbrigade]

Det som begränsar här är i första hand spänningsstabilisatorn, det vill säga den enhet som efter likriktningen stabiliserar likspänningen på en viss nivå. Denna nivå har ett maxvärde som inte kan överskridas, typ +/- 28,3 V. Om man försöker överskrida den genom att dra upp volymen, eller genom att musiksignalen kommer med en extrem spik, så överstyr man den, och spänningen klipper. Precis som det gör i en gitarrförstärkare, men där låter det oftast bra.

Jämför med ett batteri. Säg att du har en liten förstärkare med 9V-batteri. Max sving (lite grovt) på utgångssignalen är då 9V - det är den maximala spänning batteriet lämnar.
Sedan är energin i batteriet sparad i elektrokemisk form och denna energi kan inte erhållas hur fort som helst, alltså vi stora strömuttag tämmer vi de tillfälliga laddningsresurser vi har eftersom batteriet inte hinner med - strömbegränsning.

I en nätdriven apparat kan vi lägga till en rejäl kondensaorbank ur vilken vi kan hämta stora laddningar kortvarigt. I en batteriapparat rekommenderas man lägga en kondensator parallellt över batteriet för extra laddningsresurs (sänka batteriets utimpedans).