Leistung des Audioverstärkers entspricht nicht den Spezifikationen

Ich habe ein 50-Hz-Sinussignal eingespeist und den Verstärker aufgedreht, bis kurz bevor die -20-dB-Leuchte aufleuchtete.

Was Sie gemessen haben, ist die Ausgangsleistung „kurz bevor das -20-dB-Licht aufleuchtet“. Was lässt Sie glauben, dass Licht richtig kalibriert ist, und welche Ebene sollte es Ihrer Meinung nach darstellen?

Wie wäre es, wenn Sie die tatsächliche maximale Ausgangsleistung messen? Beachten Sie, dass Sie nicht versuchen, die maximale Leistung in einem Mehrweglautsprecher zu messen, das Einsetzen von Clipping kann den Hochtöner durchbrennen, verwenden Sie eine Dummy-Last.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die maximale Ausgangsleistung zu definieren. Das übliche Kriterium ist ein gewisses Maß an Verzerrung, entweder sichtbares Wellenform-Clipping auf einem Oszilloskop oder ein gemessener THD auf einem Schallanalysator. Wenn Sie keines davon haben, gibt Ihnen eine Messung der Ausgangsspannung einen Hinweis darauf, wann Sie zum Clipping kommen müssen. Wenn Sie die Spitzenspannung messen (Sie haben einen Spitzendetektor gebaut), hört die Ausgangsspannung beim Clip auf zu steigen, wenn der Eingang zunimmt. Wenn Sie den gleichgerichteten Mittelwert (billige DMMs) oder RMS (DMMs besserer Qualität) messen, wird es zu Beginn des Clippings zu einer abrupten Verringerung der Steigung der Ausgangs- zur Eingangsspannungsverstärkung kommen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dasselbe zu tun, jedoch mit Tonausbrüchen anstelle von kontinuierlicher Kraft, was die musikalische Dynamik besser darstellen soll. Dazu benötigt man einen geeigneten Generator sowie ein Oszilloskop. Dies führt normalerweise zu einer größeren Messung als bei Dauerleistung, und es wird viel darüber diskutiert, ob dies eine „faire“ Zahl ist.

Eine andere Möglichkeit ist die maximale Leistung, die X-mal erzeugt werden kann, bevor der Verstärker überhitzt. Wenn der Konstrukteur seine Arbeit gut gemacht hat, ist diese größer als die verzerrungsbegrenzte Maximalleistung.

Der Verstärker ist so ausgelegt, dass er 600 W pro Kanal an 8 Ohm liefert.

Die -20dB-Leuchte zeigt an, dass ein Signal vorhanden ist, das 20 dB unter dem Clipping-Pegel liegt. -20 dB von 1400 W sind 11,7 W (1/120) oder 5,3 V RMS (1/20). Dieser Signalpegel ist möglicherweise nicht genau oder Sie haben einen höheren Pegel gemessen, weil nur ein Kanal angesteuert wurde.

Die Widerstände haben eine Toleranz von 1%, aber Ihre Messleitungen haben wahrscheinlich 0,2 Ohm. Vielleicht hat Ihre Verkabelung 0,4 Ohm gemessen.

Sie benötigen ein Oszilloskop, um das Clipping anzuzeigen, und ZWEI 2-Ohm-Lasten, um die maximale Ausgangsleistung zu messen. Schalten Sie die Clipping-Anzeigen aus, die die Eingangspegel reduzieren.

Ich habe das erste Experiment oben wiederholt, aber den 1-Ohm-100-W-Widerstand durch einen 1-Ohm-1-kW-Widerstand ersetzt . Dies würde es mir ermöglichen, größere Ströme durch die Schaltung zu leiten, ohne dass einer der Widerstände durchbrennt. (Einer der 100-W-Widerstände brannte während meiner Experimente durch, was zu fehlerhaften Ergebnissen hätte führen können.) Der Induktor war aus 16-Gauge-Draht gewickelt, und daher ging ich davon aus, dass er große Ströme bis zu einer Minute lang aushalten könnte Überhitzung. Ich hatte auch einen 0,1 Ohm 200 W Widerstand zur Handdie ich mit dem Rest der Schaltung in Reihe geschaltet habe, um den Strom durch die Schaltung zu messen. (Meine NI-USB-6225-Platine hat einen Bereich von -10 V bis +10 V, und da der Spannungsabfall über dem 0,1-Ohm-Widerstand ein Zehntel des Spannungsabfalls über dem 1-Ohm-Widerstand wäre, könnte ich die Verstärkung erhöhen den Verstärker weiter, bevor ich mein NI-DAQ sättigte.) Ich drehte auch die Frequenz auf 140 Hz, so dass die Gesamtimpedanz der Schaltung war$Z = \sqrt{(1.1 + 1 + 0.1).^2 + (2\pi(140)(0.003))^2}\ = 3.44$Ohm, näher an den 4 Ohm, die empfohlen werden, um den Audioverstärker im Brückenmodus zu betreiben. (Im Brückenmodus kann der Verstärker 2800 W Spitzenleistung liefern.) Meine Schaltung ist unten abgebildet.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Aus Gründen, die ich nicht genau kenne, beginnt das NI-DAQ, sobald die Verstärkung des Audioverstärkers einen bestimmten Punkt überschreitet, fehlerhafte Messungen mit ungewöhnlichen Spitzen und Sättigung zu liefern, die nicht realistisch sind. Aus diesem Grund habe ich mich entschieden, auf Messungen mit einem eigenständigen digitalen Oszilloskop umzusteigen. Das Oszilloskop wurde mit einer Differenzverstärkersonde aufgebaut. Wenn ich die Verstärkung am Audioverstärker aufdrehe, steigt die Amplitudenanzeige auf dem Oszilloskop sowohl für VM1 als auch für VM2 linear an. Ich nähere mich dem Clipping des Audioverstärkers, wenn VM1 auf dem Oszilloskop etwa 115 V anzeigt. Außerdem beträgt VM2 an diesem Punkt etwa 4 V. Dies ergibt eine Leistung von$P = IV = \frac{4}{0.1}(115) = 4600$Watt, das ist viel mehr als die 30 Watt, die ich vorher bekommen habe. Offensichtlich ist es nicht sicher, den Verstärker mit dieser Leistung zu betreiben, aber das Experiment zeigt, dass die von mir vorgenommenen Änderungen (nämlich einen Widerstand mit höherer Wattzahl zu erhalten und die Spannung mit dem Oszilloskop statt mit dem NI-DAQ zu messen) es mir ermöglichten, mehr Leistung herauszuziehen des Verstärkers.