Especificações De Amplificadores

[Trovac 1]

Muita gente se interessa em aprender sobre especificaçoes de falantes e esquece um pouco dos amplificadores, que sao muitos importantes tanto quanto!

 

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AUTOR : Rafael Viapiana Padilha

 

(Engenheiro Eletrônico e Mestrando em Engenharia Automobilística)

 

Origen: http://www.carinfo.com.br/materias/mat_s08.htm

 

 

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Especificações dos Amplificadores

 

O que significam algumas das especificações.

 

Comentarei abaixo algumas das especificações mais importantes expressas nos amplificadores, o que são e como interpretá-las.

 

"Frequency Response" ou Resposta de Freqüência, se refere as faixas de frequência que o amplificador pode reproduzir dentro de uma certa faixa de potência, usualmente +/- 3dB. "Continous Power Output" ou Potência de Saída Contínua é a potência de saída em um canal a certa carga (usualmente 4 ohms), abaixo de um certo nível de distorção (usualmente no máximo 1% de THD - "Total Harmonic Distortion" ou Distorção Harmônica Total), a uma certa freqüência (normalmente 1kHz). Uma especificação de potência completa deve incluir todas estas informações. Por exemplo uma específicação que traga no seu manual o seguinte texo: "20W/ch into 4 ohms at < 0,03 THD at 1kHz" isto significa que o amplificador pode gerar continuamente 20W por canal com uma carga de 4 ohms conectada a sua saída e com uma distorção harmônica total a 1000 Hz menor que 0,03%. O amplificador deve ser capaz de sustentar este nível de potência por longos períodos de tempo sem dificuldades como por exemplo superaquecimento.

 

"Peak Power Output" ou Potência de Saída de Pico é a potência de saída em um canal a uma certa carga (usualmente 4 ohms), abaixo de um certo nível de distorção (normalmente muito maior que a distorção da potência de saída contínua) a uma certa freqüência (normalmente 1kHz). Uma especificação de potência completa deve incluir todas estas informações. Por exemplo, uma especificação que traga a seguinte informação: "35W/ch into 4 ohms at < 10% THD at 1kHz", pode-se afirmar que o amplificador vai gerar uma potência de 35W por canal com uma carga de 4 ohms conectada a sua saída e com uma distorção harmônica total a 1000 Hz menor que 10%, ou seja uma distorção muito maior que na Potência de Saída Contínua. Mas vale aqui um aviso importante, alguns fabricantes indicam a Potência de Saída de Pico pela inclusão da quantidade de potência que pode ser consumida pelo amplificador, o que significa geralmente a limitação pelos capacitores da fonte de alimentação do mesmo. Estes fabricantes geralmente não dizem isso a você nas especificações, entretanto, eles tendem a demonstrar esta potência em grandes letras na frente das caixas, como por exemplo: "MÁXIMO 200W POR CANAL!!!", enquanto a potência de saída contínua é de 15W por canal e a unidade tem um fusível de 5A.

 

"Damping Fator" ou Fator de Amortecimento, representa a relação entre a carga que esta sendo acionada (isto é, o alto falante - usualmente 4 ohms) e a impedância de saída do amplificador (isto é, a impedância de saída dos transistores que acionam os alto falantes). Quanto mais baixa impedância de saída, mais alto é o fator de amortecimento. Altos fatores de amortecimento indicam uma grande habilidade de ajudar no controle do movimento do cone do alto falante que está sendo acionado. Quando este movimento é controlado rigidamente, uma grande resposta a transientes é evidente no sistema, o que vai proporcionar aos ouvintes um som "rígido" e "cristalino", que responde bem as variações de freqüência da fonte sonora. Fatores de amortecimento acima de 100 são geralmente relatados como sendo bons valores.

 

"Signal to Noise - S/N" ou Relação Sinal - Ruído é usualmente expressado em decibéis pela quantidade de sinal realmente amplificada e a quantidade de ruído estranho injetado no sinal. Relações entre S/N entre 90dB e 95dB são geralmente reportadas como sendo boas relações.

[Trovac 1]

Effect on Loudspeakers of Amplifier Damping Factor

 

 

Chris asked:

 

> I realized after thinking about slew rate and damping factor that I

> wasn't sure what the damping factor in an amp really meant.

> Would somebody be kind enough to explain damping factor.

> Also, does damping factor relate to slew rate in any way?

 

The damping factor of an audio amplifier is unrelated to the slew rate of the amplifier.

 

An audio power amplifier's damping factor is defined as the ratio of the load impedance to the output impedance of the amplifier.

 

Example 1:

 

Amp output impedance at 1k Hz is known to be: 0.25 Ohms

 

Impedance of the test load is 8 Ohms (at 1k Hz)

 

Damping Factor = (Load Impedance) / (Output Impedance) = 8 / 0.25 = 32 (dimensionless ratio)

 

 

Now, add a 0.25 Ohm speaker cable between the amp and the speaker and measure the damping factor at the speaker terminals and you would get: Damping Factor = 16

(Note that damping factor varies with frequency)

 

 

Example 2:

 

What if you started with an amp with output impedance of 0.0025 Ohms?

 

DF = 8 / 0.0025 = 3200 WOW!, what a spec!

 

Now, add your .25 Ohm speaker cable and evaluate the damping factor at the speaker terminals:

New source impedance = 0.0025 + 0.25 = 0.2525 Ohms (at spkr terminals)

 

DF = 8 / .2525 = 31.7 Where did the DF=3000 go! I paid extra for that number!

 

 

Example 3:

 

Now determine the damping factor at the actual woofer terminals:

 

( Hint: Internally the speaker has a 0.5 Ohm inductor in series with the woofer)

 

Source Impedance = 0.0025 + 0.25 + 0.5 = 0.7525 Ohms (amp+cable+inductor)

 

DF = 8 / .7525 = 10.6

 

 

The point I'm trying to make is that the actual amplifier damping factor specification has little to do with the damping factor seen by a typical woofer...unless the woofer is welded directly to the output terminals of the amplifier ... there could be a patent here. :-)

 

Many audio engineers are of the opinion that an amplifier damping factor of 10 or greater is adequate. Those sky high damping factors seen on the spec sheets of some amps are frequently just inventions of the marketing department and are irrelevant to actual system performance. The effect of higher source impedances (lower damping factors) is the same as adding series resistance in the speaker cable. Ultimately, the effect is a micro equalization of the frequency response as the voltage drive to the speaker becomes non-flat due to the frequency dependant impedance of the speaker. (adding series resistance creates a small peak at the speaker's own impedance peak...often on the order of 0.25 dB or so) The effect of the series resistance of the "damping" of the speaker is difficult to see when the problem is viewed this way.

 

The Q(tc) of a closed box speaker is increased by the addition of a series resistance. Here is the formula for this increase in system Q:

 

Q(tc) = Q(tco) ( (Re + Rg)/ Re )

 

where:

Q(tc) is the final Q of the speaker system

Q(tco) is the Q of the speaker with zero Ohms source impedance

Re is the DC resistance of the speaker

Rg is the added series resistance

 

 

Example 4:

 

Say we have a speaker system with Q(tco) = 0.707 and DC resistance Re = 6.5 Ohms.

We add 0.25 Ohms of series resistance by way of our amp, speaker cable and crossover.

The net Q of the speaker then becomes:

 

Q(tc) = 0.707 ( (6.5 + .25) / 6.5 ) = .707 (6.75/6.5) = .734

 

So the effect of 0.25 Ohms series resistance is really to raise the Q of the speaker from .707 to .734. We could calculate the damping factor...but who cares! We are really only concerned with our net system response. Yes, you could say the "lower damping factor" has affected the transient response of the speaker for the worse. We've all heard the mysterious explanation that "the cone keeps moving after the signal has stopped". But I prefer to look at the problem in terms of the speaker's Q(tc). We can all relate to the speaker Q much better than "the cone keeps moving...". So I prefer to move any discussion of amplifier damping factor away from the mysterious "cone keeps moving..." and into the much better understood arena of speaker system Q.

 

As you can see there is much more to the issue of "speaker damping" than just the amplifier's damping factor. In many systems the amp's DF will be irrelevant to the final system response because of the series resistance added by the speaker cable and the passive crossover components (see Example 3 above). Speaker designers should always be aware of the source impedance from which their speakers will be driven so that they can compensate for the source impedance in their design. If in fact your goal is to design a speaker system that will have a net response Q(tc) = .707 then you will need to anticipate the Rg (source impedance) the driver will "see" and design the enclosure for some lower Q(tco) such that the Rg will raise the NET Q(tc) to the targeted 0.707.

 

Regards,

 

John

 

 

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John L. Murphy

Physicist/Audio Engineer

True Audio

http://www.trueaudio.com

Check out my recent book "Introduction to Loudspeaker Design" at Amazon.com

 

NP: Santana, Put Your Lights On

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[Trovac 1]

Understanding amplifier power ratings

 

There are different methods for measuring the power ratings for amplifiers and speakers. And different measuring methids give different values so it is vital to understand the difference between theosedifferent power ratings to be able to make at least some comaparisionf between different power ratings. This article is collection of information posted to rec.audio.tech newsgroup at July 1996. The information is compiled from Usenet newsgroup rec.audio.pro articles written by Norbert Hahn, Dick Pierce and Earl K.

 

 

 

Other amplifier specifications

 

Speaker impedance the amplifier is designed to drive

 

Many amps manufactured these days are rated only for 8-ohm-and-above loads, and not for 4-ohm loads. This is done largely as a cost savings by the manufacturer. Amps which are capable of driving 4-ohm loads to the same output voltage require heftier power supplies, heatsinks, and (often) output-stage transistors: they'll be delivering twice as much current into the load, and will be dissipating roughly twice as much heat within their output stages.

 

If a manufacturer chooses to quote a power rating at 4 ohms in their advertising, the amp must be capable of delivering this much power after a 'warmup' period of operation at 1/3 power (which level actually dissipates _more_ heat in the output stage than full-power operation).

 

In order to save money during manufacture, manufacturers often use skimpier power supplies, heatsinks, and output stages - and as a result, the amps may have a 4-ohm power rating which is _less_ than the 8-ohm rating. This is somewhat embarrassing for the manufacturer to advertise - and, so, they often do not quote a 4-ohm power rating at all, and state that the amp is designed to be used only with loads of 8 ohms or above.

 

With many such amplifiers, you can drive a 4-ohm load safely, as long as you don't try to drive it too hard. If you drive a low-Z load to too high a volume, one of several things may happen: the amp may begin to "clip" (sounds very harsh and distorted, may damage the tweeters), or may overheat and shut itself down, or may overheat and burn up (all the magic blue smoke leaks out).

 

 

Methods for making 4 ohm speaker to appear as 8 ohm

 

#Wire a 4-ohm power resistor (10-20 watt) in series with each 4-ohm speaker.

#This makes the system to be appear as 8 ohm load and is inexpensive.

#The cons are that the resistor wastes power, may cause frequency response go bad because speakers do not have constant resistance with frequency.

#When you play at high volumes the resistor may get hot and burn thing or itself.

 

Using 4 ohm to 8 ohm matching transformer will not waste much power, but the transformer will be heavy, expensive and hard to find. Transformer has also problems in playing back lowest frequencies (saturation causes distortion in high levels) and in higher frequencies the inductance in the transformer will cause phase shifts.

 

You can wire two 4-ohm speakers in series if you have two identical speakers. Problem is that if the speakers are not identical type the frequency response and power distributin will be uneven.

 

Most "8-ohm" amplifiers can drive a 4-ohm or 6-ohm load as long as you don't try to get full power out of the amp (if you do, it may overheat and shut down).

Buy yourself a decent power amplifier whose output stage and power supply are capable of handling a real honest low-impedance load. Good amplifier will be expensive but gives best sound quality and reliabity.

 

Dampling factor

 

The output impedance of an amp should be extremely low. If it's .8 Ohms, then an 8-Ohm speaker has a damping factor of 10. If it's .08, then the amplifier provides a damping factor of 100, etc. Don't confuse the actual output (source) impedance with the load impedance that is recommended for the amp (4-Ohms, 8-Ohms, etc).

 

The idea is that if the speaker is 8 Ohms, and the amplifier has a source impedance of .08 Ohms, then the amplifier "damps" the motion of the cone by a "factor" of 100. In reality, the true damping that the cone "sees" is determined by many things, part of which is the damping limitation imposed by the resistance of the voice coil, usually around 5 Ohms or so for an 8-Ohm speaker. You can see that if the speaker has 5 Ohms of resistance, the internal (source) impedance of the amplifier (.08 Ohms for a damping factor of only 100) doesn't add much to the total resistance in the voice coil circuit, hence has very little effect on total damping. So any modest change in the amplifier damping factor correlates to virtually no change in total damping.

 

A speaker designer shoots for a certain damping (same as 1/Q) to achieve a certain desired type of low-frequency rolloff. The assumption is that the source impedance of the amplifier is 0 Ohms. If the source impedance is .08 Ohms (damping factor of 100), very little error is introduced into the system. Higher damping factors are getting into diminishing returns in terms of the total damping. In practice we want a certain, relatively low damping figure for the whole speaker system, (1.414 for a maximally flat bass response).

 

 

What is amplifier "bridging" or "monoblocking"?

 

When you're told a stereo power amplifier can be bridged, that means that it has a provision (by some internal or external switch or jumper) to use its two channels together to make one mono amplifier with 3 to 4 times the power of each channel. This is also called "Monoblocking" and "Mono Bridging".

 

Bridging typical HIFI amplifier involves connecting one side of the speaker to the output of one channel and the other side of the speaker to the output of the other channel. The channels are then configured to deliver the same output signal, but with one output the inverse of the other. The beauty of bridging is that it can apply twice the voltage to the speaker. Since power is equal to voltage squared divided by speaker impedance, combining two amplifiers into one can give four (not two) times the power.

 

In practice, you don't always get 4 times as much power. This is because driving bridging makes one 8 ohm speaker appear like two 4 ohm speakers, one per channel. In other words, when you bridge, you get twice the voltage on the speaker, so the speakers draw twice the current from the amp.

 

Another interesting consequence of bridging is that the amplifier damping factor is cut in half when you bridge. Generally, if you use an 8 ohm speaker, and the amplifier is a good amp for driving 4 ohm speakers, it will behave well bridging.

 

Also consider amplifier output protection. Amps with simple power supply rail fusing are best for bridging. Amps that rely on output current limiting circuits to limit output current are likely to activate prematurely in bridge mode, and virtually every current limit circuit adds significant distortion when it kicks in. Remember bridging makes an 8 ohm load look like 4 ohms, a 4 ohm load look like 2 ohms, etc.

 

If your amplifier does not have built-in bridging option built in you can use an additional stage to invert the signal for one channel but drives the other channel directly.

[mami 1]

muito bom

adorei cara, tive que imprimir para dar uma estudar melhor

[patric 0]

Valeu ae trovac!

 

O kra sempre traz artigos importantes pro forum!

 

abraço

[CarlosSalheb 1]

"Damping Fator" ou Fator de Amortecimento, representa a relação entre a carga que esta sendo acionada (isto é, o alto falante - usualmente 4 ohms) e a impedância de saída do amplificador (isto é, a impedância de saída dos transistores que acionam os alto falantes). Quanto mais baixa impedância de saída, mais alto é o fator de amortecimento. Altos fatores de amortecimento indicam uma grande habilidade de ajudar no controle do movimento do cone do alto falante que está sendo acionado. Quando este movimento é controlado rigidamente, uma grande resposta a transientes é evidente no sistema, o que vai proporcionar aos ouvintes um som "rígido" e "cristalino", que responde bem as variações de freqüência da fonte sonora. Fatores de amortecimento acima de 100 são geralmente relatados como sendo bons valores.

aqui diz que quanto menor a inpedância de saida do amp, maior seu Fator de Amortecimento, mas vi isso aqui nas especificações do SD1800:

 

- FA (damping factor) = 100 @ 2 ohms e 200 @ 4 ohms (leosound)

 

estranho que o damping de 4 ohms é maior que o de 2 ohms.... não entendi.

[W32 0]

aqui diz que quanto menor a inpedância de saida do amp, maior seu Fator de Amortecimento, mas vi isso aqui nas especificações do SD1800:

 

- FA (damping factor) = 100 @ 2 ohms e 200 @ 4 ohms (leosound)

 

estranho que o damping de 4 ohms é maior que o de 2 ohms.... não entendi.

Também não entendi essa parte pelo menos nas especificações do meu SD 2300 não acontece esse amortecimento ou seja maior a impedancia maior o amortecimento to até pensando em mudar e ligar ele em 04Ohms para ter uma resposta mais agradavel

[Trovac 1]

Eu usei um soft e traduzi rapidamente um trecho de um dos post "em ingles" para vcs entenderem melhor :

 

 

__________

 

Fator de Dampling

O impedance da saída de um ampère deve ser extremamente baixo.

 

Se for ohms do 8, então um altofalante de 8-Ohms tem um fator umedecendo de 10.

 

Se for 08, a seguir o amplificador fornece um fator umedecendo de 100, etc.. Não confunda o impedance real da saída (fonte) com o impedance da carga que é recomendado para o ampère (4-Ohms, 8-Ohms, etc.).

 

A idéia é que se o altofalante for 8 ohms, e o amplificador tiver um impedance da fonte de ohms do 08, então o amplificador "umedece" o movimento do cone por um "fator" de 100. Na realidade, umedecer verdadeiro que o cone "vê" é determinado por muitas coisas, a parte de que é a limitação umedecendo imposta pela resistência da bobina da voz, geralmente ao redor 5 ohms ou assim para um altofalante de 8-Ohms. Você pode ver que se o altofalante tiver 5 ohms da resistência, o impedance interno (da fonte) do amplificador (ohms do 08 para um fator umedecendo de somente 100) não adiciona muito à resistência total no circuito da bobina da voz, daqui tem o efeito muito pequeno em umedecer total.

 

Assim toda a mudança modesta no amplificador que umedece o fator correlaciona a virtualmente nenhuma mudança em umedecer total. Tiros de um desenhador do altofalante para algum umedecer (mesmos que 1/Q) para conseguir algum tipo desejado de rolloff low-frequency. A suposição é que o impedance da fonte do amplificador é 0 ohms. Se o impedance da fonte for ohms do 08 (que umedecem um fator de 100), o erro muito pequeno está introduzido no sistema. Uns fatores umedecendo mais elevados estão começando em retornos diminuindo nos termos de umedecer total. Na prática nós queremos uma determinada, figura umedecendo relativamente baixa para o sistema inteiro do altofalante, (1.414 para uma resposta baixa màxima lisa).

[Trovac 1]

Mudando um pouco , eu tava dando uma olhada nos amplificadores das STUDIO R e CROWN, e fiz um comparativo com amplificadores da linha automotiva , e a diferença e assustadora !!!

 

 

Ex. (Fator de amortecimento: Maior que 2000 a 8 ohms - 40Hz ) [""]

 

 

http://www.crownaudio.com/amps.htm

 

http://www.studior.com.br/indexp.html

[Trovac 1]

Pra quem interessar , achei esse pdf no site da CROWN que explica mais um pouco o "fator de amortecimento"

 

Aliás, neste site tem muita coisa !

 

http://www.crownaudio.com/pdf/amps/damping_factor.pdf

 

 

[Trovac 1]

Pra quem quiser se aprofundar um pouco mais nas especificações de amplificadores ...

 

To postando esse documento em “inglês” que fala de vários outros parametros não citados nos post’s acima !!!

 

Estão listados em ordem alfabética !!!!

 

http://www.analog.com/UploadedFiles/Associ...6Appendix_A.pdf

[Trovac 1]

Esse site trás este documento em formato PDF que fala sobre A CLASSE D :

 

É uma linguagem bem técnica (ainda mais em ingrêis !!) confesso que entendi pouco, mas não deixa de ser interessante !!

 

http://www.irf.com/product-info/audio/clas...ssdtutorial.pdf

 

No inicio tem lá :

 

Topology Comparison: Class AB vs Class D

 

Pagina 06.

 

[Saulo AudioTop 18]

Esse site trás este documento em formato PDF que fala sobre A CLASSE D :

 

É uma linguagem bem técnica (ainda mais em ingrêis !!) confesso que entendi pouco, mas não deixa de ser interessante !!

 

http://www.irf.com/product-info/audio/clas...ssdtutorial.pdf

 

No inicio tem lá :

 

Topology Comparison: Class AB vs Class D

 

Pagina 06.

 

iche em ingres se fosse japones va la heheh to brincando cara valewww por esse topico ainda bem q tenho um amiga q fala ingles vo v se ela me da uma mao se ela der eu coloco o que ela traduziu bele mais naum garanto nada vou depende da boa vontade dela valewwwwwww

e parabens

[Trovac 1]

iche em ingres se fosse japones va la heheh to brincando cara valewww por esse topico ainda bem q tenho um amiga q fala ingles vo v se ela me da uma mao se ela der eu coloco o que ela traduziu bele mais naum garanto nada vou depende da boa vontade dela valewwwwwww

e parabens

Se conseguir , melhor ainda

 

Mas , se vc nao conseguir nada atraves de sua amiga , tem um site de tradução online : "babelfish.altavista.com"

 

Ele nao segue quase nenhuma regra gramatical, traduz quase tudo "ao pé" da letra, mas, já ajuda muito

 

[fcoelhogomes 23]

Belíssima contribuição!!

[Trovac 1]

Bom, tava pesquisando para achar estudos a respeito de perdas , capacidade de transmissão máxima de potencia , perda do fator de amortecimento, relacionados a bitola dos cabos, tanto quanto, a seu comprimento.

 

 

Então achei estes dois documentos bem embasados com tabelas que dão dicas na escolha do cabo, tanto de força ou para alto-falantes , DE ACORDO COM : impedância, potencia RMS, etc

 

Se quiserem realmente entender um pouco mais sobre esse assunto, LEAM CORRETAMENTE pra não tirarem conclusões precipitadas !

 

 

(este primeiro link é o mais completo)

 

http://www.studior.com.br/cabos.zip

 

www.ciclotron.com.br/manuais/wattsom/dbl360.pdf

[rafaelov 0]

Eu sei q o damping factor é importante para sub/woofer, mas falando de driver e ST, continua sendo importante ou n ja q quase n há movimento?

[Trovac 1]

ai ai ai ...

 

há sim e muito, tanto é que os drivers ou tweeters de titanium fazem sucesso devido a sua maior resistência por parte da frenética e desgastante forma de trabalho que transdutores que trabalham com altas, exigem !

 

E em MB, onde vc a “olho nu” não ver um forte movimentação do cone, é porque para medias freqüências não se faz necessário o deslocamento muito grande de ar, mas, se for analisar por meios de equipamentos o cone ta “vibrando” dezenas, centenas de vezes mais e rápido do que um subwoofer!

 

Leia isso aqui, e veja esse programa e analise freqüência por freqüência que vc vai entender melhor !

 

 

http://www.convertworld.com/pt/frequencia/Hertz.html

[rafaelov 0]

Eu sei q a movimentação, eu quis dizer q quase n há falando em tamanho do deslocamento.

 

Sei tb q a velocidade de movimentação aumenta conforme aumenta a frenquencia e tal.

 

Quero saber se o D.A. do amplificador tb eh mt importante para agudo, assim como p grave.

[Trovac 1]

Claro, não somente longos movimentos do cone necessitam de damping, mas, esse termo ta mais voltado pra qualidade sonora do que pra SPL !

 

Em altas e medias freqüências onde a resposta a transientes pode fazer o água virar vinho, o damping tem uma importante participação nesse tipo de desempenho, alem claro, das qualidades do próprio transdutor, qualidades eletroacústicas etc

 

O Damping Factor ajudar a nessas mudanças bruscas de sinal, já vi muito gente falar que nem tanto, mas, vi também muita gente “grande” do áudio (lá fora), falar que sim !!

 

O DF ter influencia no Q do falante , que por sua vez, interfere na resposta a transientes, veja no inicio do tópico o 4º exemplo !!!

 

Uma coisa é certa, mal não faz... principalmente pra quem gosta de aumentar o volume do som exacerbadamente !

 

 

 

BONS LINKS RELACIONADOS:

 

http://www.dsprelated.com/dspbooks/pasp/Mi...irst_Order.html

 

 

http://www.speakerplans.com/forum/forum_po...s.asp?TID=11477