Εδώ τα καλά τα βατ!!

[Costas Coyias]

Αγαπητοί συνάδελφοι, μιας και έλαβα ένα pm, (Ελληνιστί πί εμ, που βγαίνει από το γνωστό λαϊκό άσμα «πες - πες στα μουλωχτά, και μη κάνεις σαματά», μπου χα χα), λοιπόν και που λέτε, ρωτάει το παιδί αν ταιριάζει ο τάδε ισχυρός ενισχυτής με το δείνα ηχείο, αν το ένα σηκώνει τα βατ του άλλου, ένα θέμα που είναι παρεξηγημένο από πολλούς, ενώ άλλοι εκμεταλλεύονται αυτήν ακριβώς την παρεξήγηση, για να πουλήσουν την πραμάτεια τους και να μη χάσουν τον πελάτη. Δηλαδή, πόσα βατ πρέπει να είναι ένας ενισχυτής για να οδηγήσει σωστά ένα ηχείο; Ή, αντιστρόφως, ποιο ηχείο ταιριάζει σε δεδομένο ενισχυτή; Γιατί ένας ενισχυτής μικρότερης ισχύος οδηγεί καλύτερα κάποιο ηχείο, ενώ σε άλλα ηχεία η διαφορά είναι επουσιώδης; Τελικά, ποιος ενισχυτής είναι καλύτερος; Ο ισχυρός τοιούτος που οδηγεί εύκολα μια μεγάλη γκάμα ηχείων, ή κάποιος άλλος που –και καλά- είναι «επιλεκτικός» στα «συνωδά»;

Ας ξεκινήσουμε από την αρχή. Ένα ηχείο πρέπει να είναι σε θέση να αναπαράγει όλες τις συχνότητες του ακουστικού φάσματος, δεχόμενο το ανάλογο ηλεκτρικό σήμα από τον ενισχυτή που το οδηγεί. Μάλιστα, εάν το σήμα είναι σταθερό, (θα δούμε λίγο αργότερα τί είναι αυτό), τότε όλες οι συχνότητες πρέπει να ακούγονται στην ίδια στάθμη. Βέβαια, αναλόγως της περίπτωσης, κάθε ηχείο λίγο – πολύ απέχει από αυτήν την ιδεατή κατάσταση, είτε διότι είναι υλοποιημένο με κάποιους οικονομοτεχνικούς συμβιβασμούς, είτε διότι η τεχνολογία του δεν του επιτρέπει να επιτύχει αυτήν την ιδεατή επίδοση. Για παράδειγμα, ένα φθηνό ηχείο των 500€, ή ένα άλλο που πρέπει να έχει μικρό όγκο, εκ φύσεως δεν είναι σε θέση να αναπαραγάγει σωστά τις χαμηλές συχνότητες. Από την άλλη μεριά, ένα πολύ ακριβό και ογκώδες ηχείο είναι σε θέση να αναπαράγει σωστά τις χαμηλές συχνότητες, ενώ η επίδοση όλων των ηχείων φθίνει καθώς αυξάνουμε τη στάθμη, το πόσο «δυνατά» παίζει.

 

[Costas Coyias]

Στην εικόνα αυτή αναπαρίσταται η προσομοίωση της απόκρισης ενός ηχείου δύο δρόμων, όταν αυτό οδηγείται με σήμα λευκού θορύβου, ισχύος 1 Watt. Ο κατακόρυφος άξων μετρά την στάθμη σε ντεσιμπέλ και ο οριζόντιος τη συχνότητα. Η συνολική απόκριση του ηχείου ως συστήματος αναπαρίσταται με τη μαύρη καμπύλη, ενώ η μπλε αναπαριστά την απόκριση του woofer και η κόκκινη του tweeter. Όπως είναι λογικό, όσο πιο ευθεία, πιο επίπεδη –όπως λέμε, είναι η καμπύλη της απόκρισης του ηχείου, τόσο καλύτερο είναι το ηχείο, ενώ οποιαδήποτε παρέκβαση από την ευθεία είναι αυτό που ονομάζουμε «χρωματισμός». Το ηχείο ξεκινά από τα μπάσα αποδίδοντας στάθμη 91 παρά κάτι ντεσιμπέλ, ενώ από τα 300Hz παρουσιάζει μια απαλή «κατηφόρα», καταλήγοντας να αποδίδει τους 800Hz σε στάθμη 87dB, τέσσερα ντεσιμπέλ κάτω. Στη συνέχεια παρουσιάζει κάποια σκαμπανεβάσματα, καταλήγοντας στα 89dB από τους 10KHz και πάνω. Φυσικά, μη νομίσετε πως η απόκριση κάτω από τους 100Hz είναι έτσι ευθεία, σιγά μη μπορούσε το 7ιντσο γουφεράκι αυτού του ηχείου να παίξει τους 25Hz σε αυτή τη στάθμη. Αυτό, απλά δεν γίνεται. Το γράφημα είναι θεωρητικό, αν και η αναπαριστώμενη απόκριση από τους 100Hz και άνω, είναι κοντά στην πραγματικότητα. (Η προσομοίωση –κάθε προσομοίωση- είναι χρήσιμη, εάν γνωρίζουμε τις παραδοχές της).

Για να λειτουργήσει ένα ηχείο χρειάζεται να του εφαρμόσουμε ηλεκτρική τάση στους ακροδέκτες του, οπότε αυτό, ως φορτίο, θα «τραβήξει» κάποιο ρεύμα, κάποια αμπέρ, και επομένως θα καταναλώσει κάποια ποσότητα ηλεκτρικής ισχύος. Με απλά λόγια, η ηλεκτρική ισχύς είναι σύνθετο μέγεθος, το μέτρο του οποίο ορίζεται ως το γινόμενο της τάσης που εφαρμόζεται στο φορτίο επί το ρεύμα που το διαρρέει.

Όμως, η στάθμη του ήχου που επιτυγχάνει ένα ηχείο, το «πόσο δυνατά» παίζει, ΔΕΝ εξαρτάται από την ισχύ που θα καταναλώσει, αλλά μόνον από την τάση που θα του εφαρμόσουμε. Όπως υποδηλώνει και το όνομά του, αυτό που κάνει ένας ενισχυτής είναι να ενισχύει την τάση που δέχεται από την πηγή σε επίπεδο τέτοιο, ώστε να διεγείρει το ηχείο και να το οδηγήσει στην επιθυμητή στάθμη. Από εκεί και μετά, αναλόγως των χαρακτηριστικών του, το ηχείο θα «τραβήξει» κάποιο ρεύμα, οπότε και θα καταναλώσει την ανάλογη ισχύ, υπό την προϋπόθεση πως ο ενισχυτής έχει την ανάλογη ισχύ για να δώσει αυτό το ρεύμα. Έτσι, η μέτρηση της ευαισθησίας ενός ηχείου δεν βασίζεται σε σήμα 1 Watt, όπως εσφαλμένα αναφέρεται πολλές φορές, αλλά σε τάση τέτοια, της οποίας το γινόμενο με το ρεύμα σε φορτίο 8Ω ή 4Ω, ισούται με 1W. Για τα ηχεία ονομαστικής αντίστασης 8Ω αυτή η τάση είναι 2.83V RMS, ενώ για τα 4ωμα ηχεία είναι χαμηλότερη, 2V RMS. (Πράγματι, 2.83²/8 = 1W, όπως επίσης και 2²/4 = 1W, επίσης).

Υπ’ αυτό το πρίσμα, εγείρεται το ερώτημα γιατί η έξοδος των ενισχυτών μετράται σε βατ, που είναι δισδιάστατη μονάδα, και όχι σε βολτ, αφού το πόσο δυνατά θα παίξει ένα ηχείο εξαρτάται από τα βολτ και όχι τα βατ. Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα εντοπίζεται στην αντικειμενική ανάγκη της τυποποίησης, της θέσπισης ενός κοινά αποδεκτού και αξιόπιστου προτύπου, ώστε αυτό να αποτελέσει τη βάση για τη μέτρηση της εξόδου όλων των ενισχυτών ακουστικής συχνότητας. Θα μου πείτε, μα όλοι οι ενισχυτές ίδιοι δεν είναι; Την ίδια δουλειά κάνουν. Ναι, είναι όλοι ίδιοι, όλοι κάνουν την ίδια δουλειά, δηλαδή παρέχουν στην έξοδό τους εναλλασσόμενο ρεύμα μεταβλητής τάσης και μεταβλητής συχνότητας, αλλά διαφέρουν ως προς το φορτίο, δηλαδή το ηχείο που θα κληθεί να οδηγήσει καθένας από αυτούς. Όταν λέμε πως ένα ηχείο είναι ως φορτίο διαφορετικό από ένα άλλο, εννοούμε πως τα τρία ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του που βλέπει ο ενισχυτής, αντίσταση – χωρητικότητα – αυτεπαγωγή, μεταβάλλονται από λίγο έως πολύ διαφορετικά ως προς τη συχνότητα, σε σχέση με τα άλλα ηχεία. Ας δούμε μερικά παραδείγματα.

 

[Costas Coyias]

Στην εικόνα αυτή αναπαρίσταται ο τρόπος με τον οποίο διαμορφώνεται το φορτίο του παραπάνω ηχείου, έτσι όπως θα το «δει» ο ενισχυτής που θα το οδηγήσει. Αυτό το γράφημα είναι λίγο πιο σύνθετο από το προηγούμενο, καθώς έχει δύο κατακόρυφους άξονες. Από αυτούς, ο μεν αριστερός μετρά την αντίσταση του ηχείου σε Ωμ, ενώ ο δεξιός μετρά τη φάση σε μοίρες. Όπως βλέπετε, σε σύγκριση με την κατάσταση που θα επικρατούσε εάν το ρεύμα που διαρρέει το φορτίο ήταν συνεχές, εδώ δεν παραμένει τίποτα σταθερό. Στο εναλλασσόμενο ρεύμα αλλάζει η τάση, ενώ εκ φύσεως τα μεγάφωνα του ηχείου είναι φορτία επαγωγικά. Εάν συνυπολογίσουμε και το γεγονός πως το κροσόβερ του ηχείου αποτελείται από παθητικά στοιχεία και των τριών ειδών, ωμικά, επαγωγικά και χωρητικά, (αντιστάσεις, πηνία και πυκνωτές), καταλήγουμε στη διαπίστωση πως ένα ηχείο δεν είναι αμιγές φορτίο, αλλά εκτός του ωμικού, περιέχει και ένα μιγαδικό μέρος, που αναλόγως της διαμόρφωσης της αντίστασής του, αυτό μπορεί να είναι είτε επαγωγικό, είτε χωρητικό, σε διάφορα σημεία του ακουστικού φάσματος.

Στην παραπάνω εικόνα βλέπουμε ότι η αντίσταση του ηχείου μέχρι τους 70Hz είναι πάνω από 15Ω, βγαίνοντας έξω από την κλίμακα του αριστερού κατακόρυφου άξονα. Μετά τους 70Hz, η αντίσταση βαίνει μειούμενη για να φθάσει κάπου στα 7.3Ω από τους 300 έως τους 400Hz, (μαύρη καμπύλη). Μετά ανακάμπτει αύξουσα φθάνοντας κάπου στα 9.5Ω στους 1000Hz, για να κάνει μια πιο βαθιά βουτιά φθάνοντας τα 4Ω κάπου στους 2200Hz, ώστε μετά να επανακάμψει και να φθάσει τα 9.5Ω στους 20KHz. Η άλλη καμπύλη που υλοποιείται με τη διάστικτη γραμμή αναπαριστά το μέτρο της φάσης, η οποία μετράται στο δεξιό κατακόρυφο άξονα και μπορεί να λάβει τιμή από -180 έως +180 μοίρες. Από αυτά τα δύο μεγέθη, η αντίσταση καθορίζει πόσο ρεύμα, πόσα αμπέρ θα τραβήξει το ηχείο από την έξοδο του ενισχυτή σε δεδομένη συχνότητα, ενώ η φάση καθορίζει πόσο εύκολα θα περάσουν αυτά τα αμπέρ από το φορτίο του ηχείου.

Εάν παρατηρήσετε πιο προσεκτικά την παρακάτω εικόνα, θα διαπιστώσετε πως η φάση μεταβάλλεται μόνον όταν μεταβάλλεται η αντίσταση, σε σχέση με τη συχνότητα. Όταν η γωνία της φάσης είναι θετική, δηλαδή κάπου μεταξύ 0 και +180 μοιρών, λέμε πως το φορτίο είναι επαγωγικό, ενώ το τμήμα της αντίστασης που συνοδεύεται από φάση με αρνητική γωνία, μεταξύ 0 και -180 μοιρών, τότε το φορτίο χαρακτηρίζεται ως χωρητικό. Το προϊόν, το φυσικό μέγεθος που συντίθεται από την αντίσταση και τη φάση είναι γνωστό ως εμπέδηση του ηχείου, (impedance). Υπό ιδανικές συνθήκες, θα έπρεπε η αντίσταση να είναι σταθερή καθ’ όλο το ακουστικό φάσμα, από 20 έως 20000Hz, με τη φάση να βρίσκεται στο μηδέν, δηλαδή το ηχείο να παρουσιάζει σταθερή αντίσταση, αλλά βέβαια το ιδανικό δεν είναι αυτού του κόσμου. Έτσι, η οδήγηση ενός ηχείου χαρακτηρίζεται από τις ίδιες συνθήκες, υπό τις οποίες οι γεννήτριες του δικτύου ηλεκτροδότησης οδηγούν τα φορτία που είναι συνδεδεμένα επάνω τους, δηλαδή όλες τις ηλεκτρικές μηχανές που μας υπηρετούν, τόσο στο οικιακό, όσο και στο βιομηχανικό περιβάλλον. Η μόνη διαφορά έγκειται στο γεγονός πως το ηλεκτρικό ρεύμα της ΔΕΗ είναι σταθερής τάσης (μέσα σε κάποια όρια που καθορίζονται από το κατά περίπτωση τεχνικοοικονομικά εφικτό, τυπικά ±10%), και πολύ σταθερής συχνότητας (±1%), ενώ το σήμα που οδηγεί ένα ηχείο είναι και μεταβλητής τάσης, και μεταβλητής συχνότητας, όπου η τάση εκφράζει το πόσο δυνατά, και η συχνότητα εκφράζει τα μπάσα – μεσαία – πρίμα.

 

[Costas Coyias]

Εξ αυτών των συνθηκών, όταν ο ενισχυτής οδηγεί ένα ηχείο, εκτός της ισχύος που καταναλώνει το φορτίο, το ηχείο δηλαδή, παίρνει σάρκα και οστά η έννοια της αέργου ισχύος, η οποία συνδυασμένη με την ισχύ του ενισχυτή, ορίζει τη φαινομένη ισχύ. Αυτά τα τρία μεγέθη εντάσσονται στον τριγωνομετρικό κύκλο όπως σ’ αυτήν εδώ την εικόνα. Αν θέλετε διαβάστε και τη λεζάντα της, την άφησα όπως ήταν. Όπως μπορούμε να παρατηρήσουμε, η άεργος ισχύς, επαγωγική ή χωρητική, μεγιστοποιείται όταν η γωνία της φάσης είναι 90 μοίρες, σημείο στο οποίο η ενεργός ισχύς, δηλαδή η ισχύς που καταναλώνεται είναι μηδενική. Ίσως να έχετε συναντήσει στο Internet ή αλλού το «αμαρτωλό» τρίγωνο αυτών των τριών μεγεθών ισχύος, και αυτός εδώ είναι ο μηχανισμός από τον οποίο προέρχεται. Ελπίζω το παζλ να είναι τώρα λίγο πιο συμπληρωμένο.

Ας κάνω εδώ μια παρένθεση. Με απλά λόγια, όταν είναι παρούσα η άεργος ισχύς, τότε εκτός του ενισχυτή, πηγή ενέργειας γίνεται και το ηχείο, αποστέλλοντας ενέργεια προς τα «πίσω», προς τον ενισχυτή, την οποίαν αυτός καλείται να καταναλώσει. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη για μεγαλύτερη ισχύ από μέρους του ενισχυτή, καθώς επίσης και για καλώδια αυξημένης διατομής. Μπορεί αυτό να φαντάζει μάλλον εύκολο και αυτονόητο σε μια οικιακή ηχητική εγκατάσταση, αλλά υπό την κλίμακα των μεγεθών που διαχειρίζεται μια ηλεκτρογεννήτρια της ΔΕΗ αποκτά μεγάλες διαστάσεις και γίνεται οικονομικά κρίσιμο. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο οι μεγάλοι καταναλωτές (αναγκάζονται από τη ΔΕΗ να) τηρούν το μέγεθος της φάσης σε χαμηλά επίπεδα, ώστε να μην επιβαρύνουν το δίκτυο ηλεκτροδότησης. Γι’ αυτόν το λόγο είναι κρίσιμο και το μήκος των καλωδίων σύνδεσης των ηχείων, παρά την εσφαλμένη συνήθεια του συρμού, όπου ο ενισχυτής είναι στη μέση, συνδεδεμένος με τα ηχεία με καλώδιο μεγάλου μήκους. Φυσικά, ο ορθός τρόπος είναι η χρήση ενισχυτή μονομπλοκ, τοποθετημένου κοντά στο ηχείο, ώστε το καλώδιο σύνδεσης να είναι όσο γίνεται πιο κοντό, αν είναι δυνατόν ακόμη και μικρότερο από μισό μέτρο. Ας μη ξεχνάμε, πως μισό μέτρο τρέχοντος καλωδίου ηχείου μας κάνει ένα μέτρο συνολικό μήκος αγωγού σύνδεσης.

Έτσι, όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής ισχύος, τόσο μεγαλύτερο τμήμα της ενέργειας που δίνει η γεννήτρια, εν προκειμένω ο ενισχυτής, αξιοποιείται από το φορτίο, εν προκειμένω το ηχείο. Ο συντελεστής ισχύος, (power factor), ορίζεται ως το πηλίκο τους πραγματικής προς τη φαινομένη ισχύ, δηλαδή...

 

[Costas Coyias]

... όπου P η πραγματική ισχύς, δηλαδή η ισχύς που παρέχεται από την ενεργειακή πηγή, αξιοποιείται πραγματικά και καταναλώνεται από το φορτίο υπό πραγματικές συνθήκες, και S η φαινομένη ισχύς (apparent power), δηλαδή η συνολική ισχύς που παράγεται από την πηγή, και θα καταναλωνόταν υπό ιδανικές συνθήκες. Όπως είναι φυσικό, υπό ιδανικές συνθήκες η πραγματική ισούται με την φαινομένη ισχύ, οπότε ο συντελεστής παίρνει τη μέγιστη τιμή του, ίση με τη μονάδα. Υπό πραγματικές συνθήκες, η πραγματική ισχύς είναι πάντοτε μικρότερη, οπότε ο συντελεστής ισχύος βαίνει μικρότερος της μονάδας. Στην παραπάνω εικόνα, το μέτρο της ενεργού ισχύος συμπίπτει με το συνημίτονο της γωνίας φ, και γι’ αυτό στο χώρο της ηλεκτρολογίας αυτές οι δύο έννοιες εκλαμβάνονται ως ταυτόσημες, («πρέπει να είναι το συνφ πάνω από 0.94»). Αυτό έχει βάση, υπό την προϋπόθεση πως το ρεύμα είναι σταθερής συχνότητας, όπως συμβαίνει με το εναλλασσόμενο ρεύμα του δικτύου ηλεκτροδότησης, ενώ βέβαια δεν συμβαίνει το ίδιο με το ακουστικό σήμα.

Μετά από όλα αυτά, ανακύπτει το βασικό ερώτημα, έτσι όπως το είχε θέσει ο Timbre τις προάλλες: πόσα βατ ενισχυτής χρειάζεται για να οδηγήσει ένα ηχείο; Για δεδομένο ηχείο, πως μπορούμε να προσδιορίσουμε πόσο ισχυρό ενισχυτή χρειαζόμαστε; Πώς μπορούμε να το κάνουμε αυτό, εξάγοντας αξιόπιστη απάντηση; Ας επιστρέψουμε για λίγο στην προδιαγραφή ισχύος των ενισχυτών. Όταν αναφερόμαστε στην ισχύ ενός ενισχυτή, εννοούμε την ονομαστική ισχύ του, η οποία είναι ένα τμήμα της συνολικής ισχύος που αυτός μπορεί να αποδώσει, υπό κάποιους συγκεκριμένους περιοριστικούς παράγοντες, οι κυριότεροι των οποίων είναι:
1. Η αρμονική παραμόρφωση, (ας εξετάσουμε άλλη φορά τί ακριβώς είναι αυτό). Ένας ενισχυτής μπορεί να δώσει, ας πούμε, 300 βατ με παραμόρφωση 60%, 200 βατ με παραμόρφωση που μπορεί να φτάσει το 30%, ενώ μπορεί κάλλιστα να αποδώσει, ας πούμε, 100 βατ με παραμόρφωση όχι μεγαλύτερη από 1%. Στην πραγματικότητα, μπορεί ο ενισχυτής να επιτυγχάνει ακόμη χαμηλότερη παραμόρφωση σε αυτήν την ισχύ, ας πούμε 0.1%, αλλά ενδέχεται ο κατασκευαστής του να είναι πολύ αυστηρός και να ανακοινώνει δεκαπλάσια παραμόρφωση, είτε γιατί δεν έχει εμπιστοσύνη στην ακρίβεια της γραμμής παραγωγής του, είτε για να περάσει την εικόνα του «αυστηρού». Όπως και να το κάνουμε, αλλιώς είναι να πει κάποιος δοκιμαστής πως ο ενισχυτής πέρασε με μεγάλη άνεση τους ισχυρισμούς του κατασκευαστή, και αλλιώς είναι να πει πως ο ενισχυτής δεν μπόρεσε να επαληθεύσει την προδιαγραφή αρμονικής παραμόρφωσης.
2. Ο δεύτερος περιοριστικός της ισχύος παράγων είναι η απόκριση συχνότητας. Μπορεί ο ενισχυτής να είναι σε θέση να δώσει 100 βατ ακόμη και ενισχύοντας σήμα 100KHz, αλλά με παραμόρφωση εκτός ορίων, ή να μη μπορεί να λειτουργήσει σε τόσο υψηλή συχνότητα. Σε κάθε περίπτωση, όλοι οι ενισχυτές είναι σε θέση να αποδίδουν την ονομαστική ισχύ τους σε οποιαδήποτε συχνότητα του ακουστικού φάσματος, ή ακόμα και πέρα από αυτό, πάνω από 20KHz.
3. Εάν ο ενισχυτής έχει περισσότερα από ένα κανάλια, δηλαδή είναι στερεοφωνικός ή πολυκάναλος, τότε έχει σημασία να μπορεί να αποδώσει την ονομαστική ισχύ οδηγώντας συγχρόνως όμοια φορτία σε όλα τα κανάλια του, ώστε να υπάρχει και ένα μέτρο της ισχύος του τροφοδοτικού του. Πάρα πολλοί πολυκάναλοι ενισχυτές προδιαγράφονται με σχετικά υψηλή ισχύ σε στερεοφωνική λειτουργία, η οποία κάμπτεται σε πολυκάναλη λειτουργία, προφανώς διότι σκοντάφτουν σε δύο περιοριστικούς παράγοντες, το τροφοδοτικό και τα ψυγεία των ημιαγωγών εξόδου.

Μέσα από αυτήν την προσέγγιση, φθάνουμε στην ονομαστική ισχύ του ενισχυτή, και λέμε, ας πούμε, πως ο τάδε ενισχυτής είναι 100 βατ, ο δείνα είναι 15 βατ, ο άλλος είναι 3.5 βατ, κ.ο.κ. συνοδεύοντας την ισχύ αυτή με τη φράση «στα 8Ωμ». Ας πάρουμε το «στρογγυλό παράδειγμα» του ενισχυτή των «100 βατ αρ εμ ες στα 8 Ωμ». Τί σημαίνει αυτό; Σημαίνει πως, εάν του συνδέσουμε στην έξοδο ένα αμιγώς ωμικό φορτίο αντίστασης 8Ωμ, ο ενισχυτής αυτός είναι σε θέση να ανεβάσει ανώτατη τάση τόσα βολτ, ώστε να αναγκάσει το φορτίο να «τραβήξει» τόσα αμπέρ, ώστε να καταναλώσει ισχύ 100 βατ. Μάλιστα, αυτή η ανώτατη τάση εκφράζεται στη μέση τετραγωνική τιμή της, RMS, (και όχι στις κατ’ απόλυτη τιμή μέγιστες αρνητικές και θετικές τιμές της, peak to peak).

Άρα ο ενισχυτής αυτός είναι 100 βατ; Μάλλον όχι! Εκτός αυτής της προδιαγραφής, όλοι ανεξαιρέτως οι ενισχυτές στερεάς κατάστασης συνοδεύονται και από την ισχύ που είναι σε θέση να αποδώσουν στα 4Ω, ενώ κάποια ακριβά και πολύ ισχυρά μοντέλα συνοδεύονται και από προδιαγραφή ισχύος στα 2Ω. Κάποια μοντέλα παρουσιάζουν διπλασιασμό της ισχύος τους για κάθε υποδιπλασιασμό της αντίστασης του φορτίου, ενώ κάποια άλλα όχι. Έτσι, ο ενισχυτής του παραδείγματός μας μπορεί να ανακοινώνεται ως 100W στα 8Ω, 200W στα 4Ω και 400W στα 2Ω. Τί σημαίνει αυτό; Σημαίνει πως ο ενισχυτής διατηρεί την ανώτατη τάση μπορεί να ανεβάσει στα 8Ω, τόσο στα 4, όσο και στα 2Ω. Δηλαδή, εάν κληθεί να οδηγήσει τρία διαφορετικά ηχεία ίσης ευαισθησίας, παίζοντας μια συχνότητα στην οποία το ένα ηχείο παρουσιάζει αντίσταση 8Ω, το άλλο 4Ω, και το τρίτο 2Ω, και μάλιστα με τη φάση σε παρόμοια τιμή, τότε αυτά τα ηχεία θα παίξουν αυτή τη συχνότητα στην ίδια στάθμη, αλλά με το πρώτο να καταναλώνει ισχύ 100W, το δεύτερο 200 και το τρίτο 400W. Προεκτείνοντας, ένα τέταρτο ηχείο που παρουσιάζει στη συχνότητα αυτή αντίσταση 16Ω θα καταναλώσει 50W, κάποιο άλλο με αντίσταση 32Ω θα καταναλώσει ισχύ 25W, κ.ο.κ. Έτσι, αυτός ο ενισχυτής δεν είναι 100, αλλά 400W.

 

[Costas Coyias]

Ωραία! Ας πάρουμε τώρα ένα άλλο παράδειγμα. Ας πούμε ότι ένας ενισχυτής προδιαγράφεται με ισχύ 250W στα 8Ω, 350W στα 4Ω, ενώ ο κατασκευαστής του ανακοινώνει και ισχύ 420W στα 2Ω. Πόσο ισχυρός είναι αυτός ο ενισχυτής; Η απάντηση που θα δώσετε εξαρτάται από την αυστηρότητά σας. Εάν την εξαντλήσετε, τότε αυτός ο ενισχυτής είναι 420W στο κανάλι, αυτή είναι η ενεργειακή οροφή του. Βέβαια, μπορεί να είναι τόσο ισχυρός, ώστε να μπορεί να ανθέξει να αποδώσει ακόμη υψηλότερη ισχύ, σε φορτίο 1 ή 1.5Ω, αλλά ποιος ο λόγος να μπείτε στη λούμπα της μαντεψιάς; Εξάλλου, θα πρέπει κάποιος να είναι πολύ σκιτζής, για να κυκλοφορήσει ηχείο που «πέφτει» μέχρι το 1.5Ω. Προσέξτε όμως, γιατί αυτά τα 420W εκφράζουν ισχύ, για την απόδοση της οποίας η τάση εξόδου του ενισχυτή είναι μικρότερη από την τάση που αυτός παρουσιάζει αποδίδοντας ισχύ στα 4 ή τα 8Ω, (αφού η ισχύς δεν διπλασιάζεται με υποδιπλασιασμό της αντίστασης του φορτίου), και όπως είπαμε παραπάνω, μικρότερη τάση σημαίνει χαμηλότερη στάθμη. Εάν ο ενισχυτής παρουσίαζε σταθερή τάση, τότε για κάθε υποδιπλασιασμό της αντίστασης του φορτίου θα απέδιδε διπλάσια ισχύ, λόγω διπλασιασμού του ρεύματος, των «αμπέρ», πράγμα που δεν συμβαίνει. Εδώ όμως, για δεδομένης ευαισθησίας φορτίο, τα 420 W συνεπάγονται στάθμη χαμηλότερη από αυτήν που ο ενισχυτής μπορεί να αποδώσει στα 4Ω, η οποία με τη σειρά της είναι μικρότερη από τη στάθμη υπό φορτίο 8Ω. Πράγματι, μεταξύ άλλων, η ισχύς που καταναλώνει ένα φορτίο ορίζεται και ως το πηλίκο του τετραγώνου της τάσης που εφαρμόζουμε στους ακροδέκτες του προς το μέγεθός του...

... και επομένως η τάση ισούται προς την τετραγωνική ρίζα του γινομένου της ισχύος επί το φορτίο. Οι επαΐοντες συγχωρήστε με για την απουσία της ολοκλήρωσης και του συντελεστή ω, αλλά προτεραιότητά μου είναι η απλότητα, παρά η ορθή και πλήρης έκφραση της σχέσης. Άλλωστε, ας λάβουμε υπ’ όψιν την τάση RMS, οπότε...

Έτσι, με βάση αυτήν την απλή σχέση, αποδίδοντας ο παραπάνω ενισχυτής 200W στα 8Ω, παρουσιάζει στους ακροδέκτες του τάση 40V RMS, αποδίδοντας 350W στα 4Ω παρουσιάζει τάση 37.5V RMS, ενώ σε ισχύ 420W στα 2Ω η τάση του πέφτει κι άλλο, στα 29V RMS, με τη συνεπακόλουθη πτώση της στάθμης. Ένας ακραιφνής και πολύ απαιτητικός χρήστης θα μπορούσε να πει πως αυτός ο ενισχυτής είναι αναιμικός, και τελικά δεν είναι καλός ενισχυτής, αφού δεν διπλασιάζει την ισχύ του με υποδιπλασιασμό του φορτίου, σκέψη που ενδόμυχα κάνουμε οι περισσότεροι. Όμως, σκεπτόμενοι αντίστροφα, εάν ξεκινήσουμε από την μέγιστη ισχύ του ενισχυτή αυτού, δηλαδή τα 420W στα 2Ω, τότε, αυτός ο ενισχυτής είναι απολύτως σίγουρο ότι μπορεί σε διπλάσιο φορτίο να αποδώσει τα μισά βατ. Δηλαδή, σε φορτίο 4Ω αποδίδει ισχύ 210W, ενώ σε φορτίο 8Ω αποδίδει 105W, σε φορτίο 16Ω 52W, σε φορτίο 32Ω 26W, στα 64Ω 13W, κ.ο.κ. Όχι και τόσο άσχημα ε; «Κατοστάρης ενισχυτής στα 8», λίγο είναι; Εξαρτάται, όπως θα δούμε.

Μέσα σε έναν ορυμαγδό από χιλιάδες ηχεία, η εμπέδηση καθενός από τα οποία διαφέρει από αυτήν των υπολοίπων, είτε λίγο είτε πολύ, η ανακοίνωση της προδιαγραφής ισχύος στα 8, στα 4 και ίσως και στα 2Ω, είναι ένα κοινό σημείο αναφοράς, το οποίο μπορείτε να λάβετε υπ’ όψιν, για να προσδιορίσετε εάν ένας ενισχυτής είναι επαρκής για την οδήγηση κάποιου συγκεκριμένου ηχείου, ακολουθώντας τα εξής βήματα.

 

[Costas Coyias]

Πρώτα, παρατηρήστε το διάγραμμα εμπέδησης του ενισχυτή, ώστε να προσδιορίσετε πόσο χαμηλό φορτίο είναι. Το πόσο χαμηλό, πόσο απαιτητικό φορτίο είναι το ηχείο είναι που καθορίζει την ενεργειακή οροφή του ενισχυτή. Αυτό δεν είναι και τόσο εύκολο, καθώς θα πρέπει να αποφασίσετε πόσο είναι αυτό το φορτίο. Δείτε τα ακόλουθα διαγράμματα.

Στο πρώτο διάγραμμα, η αντίσταση κάνει δύο βουτιές, μια στα 5Ω γύρω στους 800Hz, και ακόμη μια στα 4.5Ω στους 2500Hz, αλλά οι κλίσεις της είναι αρκετά μεγάλες, δηλαδή η καμπύλη επιστρέφει σε υψηλότερες τιμές αρκετά γρήγορα, σε συνάρτηση με τη συχνότητα. Κατά τη γνώμη μου, με βάση αυτήν την καμπύλη το ηχείο θα μπορούσε να προδιαγραφεί με ονομαστική εμπέδηση 6Ω, παρά να περάσει για 8ωμο. Στο δεύτερο διάγραμμα η αντίσταση κυμαίνεται πιο ομαλά, και παραμένει σε όλες τις περιπτώσεις από 6Ω και άνω, έχοντας μάλιστα στις χαμηλές συχνότητες αρκετά υψηλή αντίσταση, ώστε να μπορεί άνετα να αναφέρεται σε 8ωμο ηχείο. Αντίθετα, το ηχείο του τρίτου διαγράμματος πρέπει να εκληφθεί ως 4ωμο, αφού η αντίστασή του φλερτάρει αυτήν την τιμή για ένα πολύ μεγάλο τμήμα του ακουστικού φάσματος.

Έτσι, μπορείτε να ακολουθήσετε δύο δρόμους. Είτε να σκεφθείτε χαλαρά, και να εκλάβετε την αντίσταση χοντρικά ως 4, 6 ή 8Ω, με βάση τον παραπάνω συλλογισμό. Στο κάτω της γραφής, σπάνια ακούτε σε πολύ μεγάλη στάθμη, έτσι δεν είναι; Από την άλλη, όμως, εάν ακούτε συχνά δυνατά, ή εάν το σύστημα λειτουργεί υπό πραγματικά επαχθείς συνθήκες, για πολλές ώρες και με τον ενισχυτή να μην αερίζεται και τόσο καλά, όπως ας πούμε μέσα σε ένα κλαμπ, τότε πρέπει να εξαντλήσετε την αυστηρότητά σας, και να βασισθείτε στην απολύτως ελάχιστη αντίσταση που παρουσιάζει το ηχείο, ακόμη κι αν αυτή εκτείνεται μοναχά για καμιά 200ριά χέρτς, ειδικά εάν αυτό συμβαίνει σε χαμηλές συχνότητες.

Βέβαια, το διάγραμμα εμπέδησης του ηχείου δεν είναι κάτι αυτονόητο, καθώς είναι λίγοι οι κατασκευαστές που ανακοινώνουν τόσο λεπτομερείς προδιαγραφές, ενώ οι υπόλοιποι αρκούνται σε μια ονομαστική τιμή, 4, 6 ή 8Ω. Σε τέτοια περίπτωση, εξαρτάται από τη συνέπεια του κατασκευαστή, για να βασισθείτε σ’ αυτήν την ονομαστική τιμή, καθώς υπάρχουν και κατασκευαστές με μάλλον περίσσειο θράσος, που ανακοινώνουν 8Ω, ενώ η αντίσταση του ηχείου τους μπορεί να πέφτει ακόμα και κάτω από τα 3Ω. Μια άλλη λύση είναι να αναζητήσετε κάποιο ρηβιού για το ηχείο αυτό, που να συνοδεύεται και από μέτρηση της αντίστασής του, ενώ υπάρχει πάντοτε και η λύση να μετρήσετε το ηχείο μόνος σας, (κάτι, όμως, που προϋποθέτει κάποιες συγκεκριμένες γνώσεις και τον ανάλογο εξοπλισμό). Πάντως, αν βασισθείτε μόνο στην ονομαστική αντίσταση που ανακοινώνει ο κατασκευαστής, όσο πιο αναίσθητο είναι το ηχείο, τόσο πιο επιεικής μπορεί να είναι η εκτίμησή σας, καθ’ όσον, δεδομένης της τρέχουσας τεχνολογίας μεγαφώνων, χαμηλή ευαισθησία σημαίνει υψηλές απώλειες ισχύος από το κύκλωμα κροσόβερ, ειδικά λόγω της χρήσης φίλτρων μεγάλης κλίσης, καθώς επίσης και της χρήσης κυκλωμάτων ομαλοποίησης της αντίστασης. Για παράδειγμα, αν το ηχείο είναι ευαισθησίας 85dB και πλασάρεται ως 8ωμο, υπολογίστε 7Ω ή καλύτερα 6.5Ω, και είστε μέσα.

 

[Costas Coyias]

Αφού προσδιορίσετε την αντίσταση του ηχείου σας, στο πλαίσιο αυστηρότητας που θα επιλέξετε, στη συνέχεια δεν έχετε παρά να αναζητήσετε ενισχυτή, ο οποίος στο φορτίο που προσδιορίσατε στο ηχείο να μπορεί να δώσει ισχύ ίση ή μεγαλύτερη από την ονομαστική ισχύ του ηχείου. Ακούγεται εύκολο, αλλά μόνον σε περιπτώσεις που η εμπέδηση του ηχείου είναι ίση ή μεγαλύτερη από την αντίσταση για την οποία ανακοινώνει ισχύ ο κατασκευαστής του ενισχυτή. Έτσι, αν η ελάχιστη αντίσταση του ηχείου είναι 7Ω, δεν τρέχει κάστανο, παίρνετε έναν ενισχυτή που στα 8Ω να βγάζει ισχύ λίγο (ή πολύ) μεγαλύτερη από την ισχύ που αντέχει το ηχείο, και είστε εντάξει. Αν όμως η ελάχιστη αντίσταση του ηχείου είναι σχετικά χαμηλή, ας πούμε 3Ω, τότε τί γίνεται; Δεν είναι και πολλά τα μοντέλα ενισχυτών, για τα οποία θα βρείτε προδιαγραφή ισχύος σε τόσο χαμηλό φορτίο. Παρ’ όλ’ αυτά, ίσως υπάρχει λύση. Μια γρήγορη λύση είναι να επιλέξετε έναν ενισχυτή με ισχύ που –εντελώς χοντρικά- να ξεπερνά αρκετά την ισχύ του ηχείου, στο πλησιέστερο προς την αντίσταση του ηχείου φορτίο.

Για παράδειγμα, αν το προς συζήτηση ηχείο προδιαγράφεται με ισχύ 500W και η ελάχιστη αντίστασή του είναι 3Ω, τότε αναζητήστε κάποιον ενισχυτή που να είναι σε θέση να αποδώσει αυτήν την ισχύ, δηλαδή η ενεργειακή του οροφή να βρίσκεται εκεί. Από εκεί και μετά, ένας τέτοιος ενισχυτής μπορεί να οδηγήσει οποιοδήποτε υψηλότερο φορτίο, 4, 5 ,8, 10, 100Ω, με την ίδια μέγιστη τάση στην έξοδό του. Όμως, πόση ισχύ θα πρέπει να βγάζει ο ενισχυτής στα 4Ω, ώστε να μπορεί να οδηγήσει με 500W ένα φορτίο 3Ω; Για να δούμε...

Ας προσδιορίσουμε πρώτα την τάση και το ρεύμα που χρειάζονται για να οδηγήσουν ένα φορτίο 3Ω, ώστε αυτό να καταναλώσει 500W. Κατ’ αρχάς, ας δούμε πόση πρέπει να είναι η τάση...

Άρα, αναζητούμε έναν ενισχυτή που να είναι σε θέση να ανεβάσει στην έξοδό του 39V, και οδηγώντας φορτίο 3Ω να μπορεί να δώσει ρεύμα...

… οπότε πράγματι, 39Volt * 13 Amperes = 507W

Λοιπόν, τώρα μπαίνουμε στο ψητό. Το κόλπο είναι να βρούμε πόσα βατ πρέπει να βγάζει ένας ενισχυτής στα 4Ω, ώστε να είναι απολύτως σίγουρο πως στα 3Ω θα μπορεί να βγάλει 500W. Έτσι, ψάχνουμε έναν ενισχυτή, που κατά μέγιστο να μπορεί να ανεβάσει τόση τάση, ώστε να αναγκάσει ένα φορτίο 4Ω να τραβήξει ρεύμα 13 Αμπέρ. Πόση είναι αυτή η τάση;

… και επομένως, ο ενισχυτής αυτός στα 4Ω θα είναι σε θέση να βγάλει ισχύ...

 

[Costas Coyias]

Άρα, αν ένας ενισχυτής μπορεί να αποδώσει 676W στα 4Ω, τότε είναι απολύτως σίγουρο ότι μπορεί να αποδώσει 500W στα 3Ω. Δηλαδή, αν μπορεί να ανεβάσει μέγιστη τάση 52V σε φορτίο 4Ω, τότε είναι απολύτως σίγουρο πως μπορεί να ανεβάσει τάση 39V στα 3Ω, όπου και εξαντλεί τις δυνατότητες ισχύος του υπό συζήτηση ηχείου, μιας και είναι η τάση που μας ενδιαφέρει, μην το ξεχνάτε αυτό. Όπως παρατηρείτε, στο παράδειγμα αυτό δεν μας ενδιαφέρει η ισχύς των 676W, δεν μας ενδιαφέρει δηλαδή το γεγονός ότι ο ενισχυτής μπορεί να παρουσιάσει μέγιστη τάση 52VRMS στην έξοδό του, καθώς η τάση που μας ενδιαφέρει είναι χαμηλότερη, μόλις 39V, και επομένως, ποτέ δεν θα χρειαστεί να αξιοποιηθεί η επιπλέον τάση, από τα 39 ως τα 52 βολτ.

Για να το γενικεύσουμε, η τυποποιημένη ισχύς Pmax που πρέπει να έχει ένας ενισχυτής ώστε να αξιοποιήσει πλήρως, να οδηγήσει στο όριό του ένα ηχείο, υπολογίζεται ως...

… όπου, (ωχ, άντε τώρα να μην τα μπερδέψω...)
P1 η μέγιστη ισχύς με την οποία προδιαγράφεται το ηχείο,
R1 η ελάχιστη αποδεκτή αντίσταση του ηχείου,
R2 η τυποποιημένη αντίσταση (4 ή 8Ω), στην οποία αναφέρεται η ισχύς Pmax που πρέπει να έχει ο ενισχυτής.

Από τη στιγμή που είναι διαθέσιμος ένας ενισχυτής, ισχυρός τόσο, ώστε να εξαντλεί τις δυνατότητες του ηχείου, μπορούμε να υπολογίσουμε πόσο δυνατά είναι σε θέση αυτό να παίξει, εάν γνωρίζουμε την ευαισθησία του, προδιαγραφή που ανακοινώνεται από όλους τους κατασκευαστές, για όλα ανεξαιρέτως τα ηχεία. Όμως, αυτή η προδιαγραφή δεν είναι πάντα και τόσο τίμια. Μέσα στην αγωνία τους να ανακοινώσουν όσο το δυνατόν υψηλότερη ευαισθησία, πολλές φορές οι κατασκευαστές ανακοινώνουν ως ευαισθησία την μέγιστη κορύφωση της απόκρισης του ηχείου, ενώ στο υπόλοιπο φάσμα το ηχείο παίζει πιο χαμηλά, έως και αρκετά πιο χαμηλά, αναλόγως πόσο επίπεδη είναι η απόκρισή του. Καλό είναι λοιπόν να λαμβάνετε υπ’ όψιν, όχι κατ’ ανάγκη την ευαισθησία που ανακοινώνει ο κατασκευαστής, αλλά τη στάθμη που καθορίζει ο «μέσος όρος» της καμπύλης, και μάλιστα στο φάσμα κάτω από τα 10KHz, καθώς πάνω από αυτήν τη συχνότητα ελάχιστα πράγματα υπάρχουν σε ηχητική μορφή. Για παράδειγμα, στο παράδειγμα της καμπύλης απόκρισης που φαίνεται στην πρώτη εικόνα αυτού του θέματος, είναι πιο σωστό, πιο κοντά στην πραγματικότητα να εκληφθεί αυτό το ηχείο ως ευαισθησίας 89dB, παρά ως 90, ή 91dB.

Τέλος πάντων, από τη στιγμή που θα προσδιορίσουμε την ευαισθησία του ηχείου, είναι εύκολο να υπολογίσουμε πόσο δυνατά είναι σε θέση να παίξει...

Vmax = Vsens + 10log(Psp)

… όπου Vmax η μέγιστη στάθμη του ηχείου, Vsens η ευαισθησία του και Psp η μέγιστη ισχύς που μπορεί να ανθέξει. Για παράδειγμα, ένα ηχείο ευαισθησίας 90dB και ονομαστικής ισχύος 250Watt μπορεί να ανεβάσει στάθμη...

Vmax = 90 + 10log(250) = 114dB

Αυτή η επίδοση επιτυγχάνεται με ένα ηχείο, σε απόσταση ενός μέτρου από τη μπάφλα του. Από αυτήν την κατάσταση, κάθε διπλασιασμός των ηχείων επιφέρει αύξηση της στάθμης κατά 3dB, ενώ κάθε διπλασιασμός της απόστασης επιφέρει πτώση της στάθμης κατά 6dB. Δηλαδή, στο παρόν παράδειγμα, δύο ηχεία μπορούν να αναπτύξουν στάθμη 117dB στο 1 μέτρο, 111dB στα δύο μέτρα, 106dB στα 4 μέτρα, κ.ο.κ. Θα μου πείτε, κι αν η απόσταση είναι κάπου ανάμεσα, ας πούμε στα 3 μέτρα. Εντάξει, μη σκάτε, υπολογίστε πιο αυστηρά, για 4 μέτρα, κι αν ακούτε από λίγο πιο κοντά, ε, θα ακούσετε και λίγο πιο δυνατά. Άλλωστε, η αντίληψη της στάθμης στη ροή του χρόνου δεν παραμένει σταθερή.

Πάντως, εκτός της ευαισθησίας του ηχείου, συνήθως θα έχετε στη διάθεσή σας και την ισχύ του ενισχυτή. Αν στην παραπάνω σχέση αντικαταστήσετε τη ευαισθησία του ηχείου με την ισχύ του ενισχυτή, είναι λογικό πως θα πάρετε τη μέγιστη στάθμη που μπορεί να επιτύχει ο ενισχυτής, οδηγώντας το ηχείο. Γενικά, τοποθετήστε το μικρότερο από τα δύο μεγέθη, (την ισχύ του ηχείου, ή την ισχύ του ενισχυτή).

 

[Costas Coyias]

Όμως, όλα αυτά που ανέφερα παραπάνω ισχύουν μεν, αλλά υπό συγκεκριμένες προϋποθέσεις. Ο Νόμος του Ohm έτσι όπως εκφράσθηκε παραπάνω ισχύει βεβαίως για το συνεχές ρεύμα, και εν πολλοίς και για το εναλλασσόμενο, αλλά υπό την προϋπόθεση ότι η τάση πάλλεται με σταθερό πλάτος και έχει σταθερή συχνότητα, δηλαδή όταν ο ενισχυτής παίζει έναν τόνο σε σταθερή στάθμη. Επίσης, τα παραπάνω ισχύουν υπό την πρόσθετη προϋπόθεση ότι ο ενισχυτής οδηγεί ηχείο αμιγώς ωμικό, δηλαδή σταθερό ως φορτίο. Όμως, υπό πραγματικές συνθήκες, τίποτε από τα παραπάνω δεν συμβαίνει. Από αυτές τις τρεις παραδοχές, οι δύο πρώτες είναι μάλλον ήσσονος σημασίας, καθ’ όσον όλοι οι σύγχρονοι ενισχυτές είναι σε θέση να ενισχύσουν σωστά ένα σήμα μεταβλητής συχνότητας και τάσης, μέσα σε κάποια όρια ισχύος. Το σημαντικότερο πρόβλημα είναι η μιγαδική κύμανση της αντίστασης του ηχείου, η οποία γεννά τα περισσότερα προβλήματα, ειδικά εάν ο ενισχυτής δεν είναι σε θέση να υπερνικήσει.

Δείτε αυτήν την εικόνα, όπου αναπαρίστανται η κύμανση της τάσης, του ρεύματος και της ισχύος, σε ορθοκανονικά συστήματα στοιχισμένα. Αυτή η κατάσταση εκφράζει το τέλειο, δηλαδή την περίπτωση όπου το φορτίο είναι αμιγώς ωμικό, οπότε η κύμανση της τάσης και του ρεύματος συμπίπτουν χρονικά. Φυσικά, η ισχύς είναι πάντοτε θετική, καθώς ορίζεται από την απόλυτη τιμή της τάσης και του ρεύματος, (δεν είναι εφικτό να έχουμε αρνητική ισχύ).

 

[Costas Coyias]

Στην εικόνα αυτή φαίνεται το άλλο άκρο, η μια όψη του πλέον απαισιόδοξου σεναρίου, όπου το φορτίο είναι αμιγώς επαγωγικό (purely inductive). Ούτε αυτή η κατάσταση είναι εφικτή, καθώς δεν είναι δυνατό να υλοποιήσουμε πηνίο με μηδενική αντίσταση. Στην περίπτωση αυτή, το ρεύμα παρουσιάζει διαφορά φάσης -90 μοιρών, δηλαδή αργοπορεία σε σχέση με την τάση (current lag), ενώ εάν το φορτίο ήταν αμιγώς χωρητικό (purely capacitive), τότε το ρεύμα θα παρουσίαζε προπορεία 90 μοιρών (voltage lag). Ούτε αυτή η κατάσταση είναι εφικτή, καθώς δεν είναι εφικτή η υλοποίηση πυκνωτή με μηδενική αντίσταση. Η επιφάνεια με την ανοικτόχρωμη σκίαση αναπαριστά την ωφέλιμη ισχύ, δηλαδή την ισχύ που καταναλώνει το φορτίο, ενώ με σκουρόχρωμη σκίαση αναπαρίσταται η άεργος ισχύς, η οποία παράγεται από το φορτίο και επιστρέφεται στην ενεργειακή πηγή. Αυτά τα δύο μεγέθη είναι ίσα, με το ένα να αναιρεί το άλλο, και γι’ αυτό λέμε πως σε αυτήν την περίπτωση η ισχύς που καταναλώνεται είναι μηδενική.

Σ’ αυτήν την εικόνα φαίνεται η μια όψη της πραγματικότητας, όπου το φορτίο είναι επαγωγικό, αλλά όχι εντελώς, όχι αμιγώς επαγωγικό, όπου το ρεύμα παρουσιάζει σχετική καθυστέρηση σε σχέση με την τάση. Η άλλη όψη της πραγματικότητας αντιπροσωπεύεται από το ρεύμα σε προπορεία σε σχέση με την τάση, όπου το φορτίο είναι μεν χωρητικό, αλλά και πάλι όχι εντελώς. Όσο πιο κοντά είναι το ρεύμα στην τάση, δηλαδή, όσο πιο μικρή διαφορά φάσης έχει, τόσο μικρότερη είναι η σκουρόχρωμη επιφάνεια που αναπαριστά την άεργο ισχύ, και την οποία ο ενισχυτής καλείται να υπερνικήσει.

Υπ’ αυτές τις συνθήκες, επιστρέφοντας στο παράδειγμα του παραπάνω ηχείου των 3Ω ελάχιστης αντίστασης και των 500W, αν η φάση του κορυφώνεται αρκετά μακριά από το μηδέν, τότε χρειάζεται ενισχυτής με ισχύ ακόμη μεγαλύτερη από τα 676W που υπολογίσαμε, ώστε να το οδηγήσει σωστά, διότι, τα 676W υπολογίσθηκαν εκλαμβάνοντας το ηχείο ως αμιγώς ωμικό, πράγμα που, βεβαίως, δεν συμβαίνει με κανένα ηχείο. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο γνωστός γιατρός του χώρου είναι θιασώτης της υψηλής ισχύος, και το εννοεί στα σοβαρά, και όχι για πλάκα.

Έτσι, για να αμβλυνθεί όσο γίνεται αυτό το πρόβλημα, οι λύσεις είναι προφανείς, όπως για παράδειγμα...
1. Εξομάλυνση της καμπύλης της εμπέδησης με χρήση κυκλωμάτων L-C-R, πράγμα που αποβαίνει εις βάρος της ευαισθησίας του ηχείου.
2. Ελαχιστοποίηση του μήκους του καλωδίου σύνδεσης του ηχείου με τον ενισχυτή, άρα χρήση μονομπλοκ ενισχυτή, τοποθετημένου όσο γίνεται πιο κοντά στο ηχείο.
3. Παράκαμψη του συνηθισμένου παθητικού κροσόβερ, με την υλοποίηση ενεργού ηχείου, μια λύση με ασύγκριτα πλεονεκτήματα σε σχέση με όλα ανεξαιρέτως τα παθητικά ηχεία, όπου κάθε τελικός ενισχυτής οδηγεί μεγάφωνο, δηλαδή φορτίο επαγωγικό μεν, αλλά με συμπεριφορά πιο ομαλή από αυτήν της σύνθετης αντίστασης ενός πλήρους παθητικού ηχείου με κροσόβερ.

Όλη αυτή η ανάλυση δεν αφορά βεβαίως μόνον τα ηλεκτροδυναμικά, αλλά όλων των ειδών τα ηχεία, και όλων των ειδών τους ενισχυτές, οποιασδήποτε τοπολογίας, είτε με τρανζίστορ είτε με λάμπες. Ελπίζω επίσης να έγινε κατανοητό, πως, όχι απλώς δεν είναι πρόβλημα να είναι ο ενισχυτής ισχύος υψηλότερης από αυτήν που μπορεί να ανθέξει το ηχείο, αλλά τουναντίον αυτό είναι ένα σαφές πλεονέκτημα από τεχνικής πλευράς, ενώ από οικονομικής, εναπόκειται στην τσέπη του καθενός μας. Και φυσικά, η πλήρης αξιοποίηση, η πλήρης οδήγηση του ηχείου, περί της οποίας έγινε λόγος, αφορά τον ενισχυτή σε λειτουργία πλήρους ισχύος, ενώ το ηχείο μπορεί να οδηγηθεί βέβαια και σε οποιαδήποτε χαμηλότερη στάθμη, αναλόγως του πόσο θα γυρίσετε προς τα δεξιά το κουμπί της στάθμης στον προενισχυτή.

Σε περίπτωση, λοιπόν, που διαβάζετε ή ακούτε για «πεντακάθαρα βατ», «απίθανα βατ», «απίστευτα βατ», «καλά βατ» και δε συμμαζεύεται, βουαλά η πραγματικότητα. Δεν ψάχνουμε τα βατ. Τα βολτ και τα αμπέρ ψάχνουμε, και μάλιστα όσο γίνεται πιο κοντά στη χρονική στιγμή που πρέπει.

Αυτά, και προσοχή στο παραμύθιασμα...

 

[anemelos]

Απάντηση: Εδώ τα καλά τα βατ!!

Μπράβο, τι άλλο να πω. :607:

Αν και το διάβασα πολύ βιαστικά, διαπίστωσα ήδη ένα σωρό πράγματα που δεν ξέρω. :121:
Κάποια άλλη στιγμή, με πιο καθαρό κεφάλι (λουσμένος! :138: ) θα το μελετήσω σε βάθος. :433:

 

[gstriftos]

Όχι απλά ημίθεος.ΘΕΟΣ!Άντε να μαθαίνουμε και κάτι περισσότερο.

 

[SoTrig]

Πραγματικα,ειναι μια εξαιρετικη προσπαθεια,συγχαρητηρια.:107::107::107:
:607::607::607:

 

[Μιχαλης Σπερτος]

Στην εικόνα αυτή φαίνεται το άλλο άκρο, η μια όψη του πλέον απαισιόδοξου σεναρίου, όπου το φορτίο είναι αμιγώς επαγωγικό (purely inductive). Ούτε αυτή η κατάσταση είναι εφικτή, καθώς δεν είναι δυνατό να υλοποιήσουμε πηνίο με μηδενική αντίσταση. Στην περίπτωση αυτή, το ρεύμα παρουσιάζει διαφορά φάσης -90 μοιρών, δηλαδή αργοπορεία σε σχέση με την τάση (current lag), ενώ εάν το φορτίο ήταν αμιγώς χωρητικό (purely capacitive), τότε το ρεύμα θα παρουσίαζε προπορεία 90 μοιρών (voltage lag). Ούτε αυτή η κατάσταση είναι εφικτή, καθώς δεν είναι εφικτή η υλοποίηση πυκνωτή με μηδενική αντίσταση.

...

Κωστα μπραβο και χαρα στο κουραγιο σου.
Ελπιζω αυτο το πονημα να αξιοποιηθει απο πολλα μελη που συνεχεια ρωτανε αυτα τα πραγματα.
Ισως πρεπει να γινει stick.

Σαν μνημονικος κανονας της προπορειας και καθυστερησης Τασεως και Ρευματος στα στοιχεια Πυκνωτης - Πηνιο υπαρχει το Ισε -Ελι.
Συγκεκριμενα " ICE - ELI "
Στον πυκνωτη C το ρευμα I προηγειται και η ταση E επεται.
Στο πηνιο L συμβαινει τα αντιθετο

 

[chrisB]

Εγω απλά θα πω το προφανές....:107:

Κώστα σε ευχαριστούμε ΓΙΑ ΑΚΟΜΑ ΜΙΑ ΦΟΡΑ!!!:cool_4:


Και συμφωνώ με τον Μιχάλη,
πρέπει να γίνει stick

 

[ΑΝΔΡΕΑΣ Κ.]

:624:

 

[Tidal__]

Πραγματικα πολυ ενδιαφερον.

 

[tmjuju]

:444::607::615:

 

[Timbre]

Απάντηση: Εδώ τα καλά τα βατ!!

. .:624:. .