Potência RMS de Amplificadores | Tempo de Sustentação

ESPECIFICAÇÕES DE POTÊNCIA DE AMPLIFICADORES!

Vamos falar mais sobre a ciência do áudio?

O mercado de áudio e consequentemente o de som automotivo, infelizmente, ainda é assombrado por muita lenda e desinformação.

A fim de contra-balancear com mais informação fidedigna este mar de obscuridade (puxando para cima o nível técnico de nosso mercado enquanto tantos tentam puxar para baixo) publicaremos aqui aos poucos artigos de extrema utilidade para o profissional e consumidor de áudio.

Começando por desmistificar as especificações de potência de amplificadores profissionais:

POTÊNCIA VERSUS TEMPO!

Para se reproduzir completamente um único ciclo de 60Hz, um amplificador precisa ter sustentação de potência de pelo menos 16,6ms (milissegundos).

Caso contrário, a frequência será comprimida.

É por isso que em se tratando de fidelidade e potência em graves, o watt de pico de curta duração jamais será páreo para o watts de longa duração.

Por isso 11.000 watts por 500mS valem mais que 18.000 watts por 33mS em desempenho prático para graves, por exemplo. Potência não é nada sem a devida sustentação para cada caso.

Veja também: Qual a diferença de potência em watts PMPO e Potência Wrms?

O TEMPO DE SUSTENTAÇÃO DE CADA FREQUÊNCIA:

• 33mS = 30Hz
• 16,6mS = 60Hz
• 8,3mS = 120Hz
• 4,2mS = 240Hz
• 2,1mS = 440Hz

Como se chega nestes valores?

Os ciclos de frequências são calculados em milissegundos (mS).

Então para saber qual a necessidade de sustentação de potência para pelo menos um ciclo de cada frequência, basta calcular quantos mS tem o comprimento de onda de cada uma delas.

E calcular é muito fácil, vamos lá:

O período de um ciclo é o inverso da frequência, sendo um ciclo completo o tempo de duração da fase positiva e negativa da onda.

Isso explica porque alguns fabricantes escolheram o tempo de exatamente 33mS para medição de sua norma.

É só fazer as contas e veremos que 33mS é o tempo de duração de apenas 1 ciclo de 30Hz, ou seja, um ciclo da frequência útil mais baixa que se pretende obter em um PA.

Mas 33mS é suficiente para todos os estilos musicais e vias do sistema?

A resposta é NÃO!

Se um ciclo de 30Hz = 33mS, imagina-se que um amp com este tempo de sustentação de potência poderia, pelo menos, responder corretamente ao primeiro ciclo de qualquer frequência em um PA.

Se a nota de 30Hz durar mais que um ciclo, aí começa a haver compressão e a nota perde sua característica e SPL iniciais, mas em seu primeiro ciclo ela será reproduzida fielmente pelo menos.

Em muitos estilos não existem frequências de 30Hz.

Em outros existem com curta duração. E em outros elas são longas e frequentes.

Então, a depender do estilo, um amp de 33mS dá e sobra mesmo, mas em outros falta.

E quando dizemos “falta”, significa: perda de fidelidade ao timbre original e queda de pressão sonora.

A partir daí, podemos fazer uma tabela aproximada com os tempos de sustentação de frequência e as frequências, reduzindo pela metade ou dobrando esse tempo de 33mS ou 30Hz.

Novamente:
33mS = 30Hz
16,6mS = 60Hz
8,3mS = 120Hz
4,2mS = 240Hz
2,1mS = 440Hz

Agora fica mais fácil ter uma idéia do que se ganha ou se perde em um PA a depender do tempo de sustentação de potência de um amp, independente de sua amplitude em watts.

EXEMPLOS PRÁTICOS:

– Suposto amp de 33mS: consegue reproduzir fielmente 01 ciclo de 30Hz somente, seguido de compressão. Para 60Hz, ele é capaz de reproduzir fielmente 02 ciclos e assim por diante

– Suposto amp de 16,6mS: consegue reproduzir fielmente 01 ciclo de 60Hz somente. Para qualquer frequência abaixo de 60Hz, sempre haverá algum tipo de compressão.

Para 120Hz ele pode reproduzir fielmente 02 ciclos e assim por diante conforme aumenta a frequência.

– Suposto amp de 8,3mS: consegue reproduzir fielmente 01 ciclo de 120Hz somente. Para qualquer frequência abaixo de 120Hz, sempre haverá algum tipo de compressão.

Para 240Hz ele pode reproduzir fielmente 02 ciclos e assim por diante conforme aumenta a frequência.

E por aí vai.

Basta ir calculando os tempos com as frequências e seus ciclos.

Um amp com sustentação de 10mS consegue reproduzir fielmente apenas meio ciclo de 50Hz, por exemplo.

E a depender do tipo de intrumento ou sons utilizados em cada música, saberemos mais ou menos se estes tempos condizem com nossas necessidades.

Mas afinal de contas:

QUAL O TEMPO DE SUSTENTAÇÃO IDEAL PARA UM AMP SER FIEL E ATENDER À QUALQUER TIPO DE APLICAÇÃO MUSICAL?

Definindo o tempo ideal de sustentação de potência: 500 mS, UM CORINGA!

Hoje no mercado existem amps capazes de dar sua máxima potência especificada por períodos de tempo que vão dos milissegundos até os minutos.

Mas você sabe qual tempo de sustentação é o ideal ou melhor você ou para cada tipo de serviço?

Um amp que sustente a potência por apenas 1 segundo, por exemplo, já é suficiente para reproduzir fielmente todos os programas musicais?

Ou melhor, um com sustentação de 10 minutos?

Depende! Da música, da via do sistema, do subwoofer ou do driver se for o caso… Afê, quanta complicação!

Vou comprar então logo o amp com maior sustentação possível e assim não preciso me preocupar com isso, certo?

Errado!

Um amp profissional ideal deve sim amplificar com total fidelidade qualquer tipo de programa musical.

Entretanto, um amp ideal também deve proporcionar lucros ao profissional que o utiliza.

E para que isso seja possível não deve ter qualquer tipo de sobra em seu projeto que onere seu custo final sem trazer benefício prático.

E essas sobras nocivas podem ser de tamanho, peso, peças e… pasmem: potência e sustentação!

Como assim sobra de potência e sustentação podem ser ruins? Simples: imagine que você precisa matar uma mosca e vão te pagar R$ 30,00 pelo serviço.

Você tem como opção comprar um inseticida ou uma escopeta para realizar o serviço. Qual escolha permitirá que você se livre do inseto com maior eficiência e ainda sobre alguma grana no seu bolso?

Matar uma mosca com uma escopeta pode até ser divertido, mas quando se é um profissional o lucro vem primeiro e a diversão vem depois.

Então resolvido: vou comprar o inseticida e, além de tudo, o mais barato e lucrar muito! Errado mais uma vez… e se o inseticida for fraco demais? Você não recebe a grana ou na próxima chamam outro.

Então está claro: é vital definir um tempo mínimo de sustentação de potência que seja suficiente para dar cabo de qualquer música com 100% de fidelidade sem faltar nada e, principalmente, sem sobras inúteis que matem o seu lucro.

Mas que tempo é esse?

Sem mais delongas: no mínimo 500 milissegundos (mS)

Mas como se chegou a este número?

Pois bem, a questão é tão importante que fabricantes de sistemas do mundo todo andaram investido muito tempo, estudo, grana e suor realizando testes e pesquisas a fim de definir um tempo de sustentação de potência que permita os amps mais fiéis e úteis possíveis com a maior eficiência possível em todos os sentidos.

E quem melhor realizou este trabalho foi Mr. John Meyer, proprietário da Meyer Sound USA e reconhecidamente um dos maiores mestres do áudio mundial.

“Making Sense of Amplifier Power Ratings” (Dando sentido às especificações de potência de amplificadores) é o nome do artigo.

O título deste trabalho já mostra que a preocupação em se estabelecer um sentido nas especificações de potência de amps não é só da Studio R.

É uma questão importante dentro do áudio mundial.

E para os não familiarizados com o inglês, destacamos e traduzimos aqui os pontos mais importantes e comentamos o conteúdo geral:

“O sinal senoidal é o pilar central com o qual são construídos os sinais de áudio no mundo real, fazendo deste a fonte mais apropriada para medição de um sistema de áudio.”.

“Ter um amplificador que produz o dobro da potência senoidal é dificilmente necessário para a reprodução de músicas, mas as vezes alguns sinais musicais produzem ondas quadradas de curta duração ou longas senóides. Então, por quanto tempo deve um amplificador de potência ser capaz de manter uma onda quadrada ou sinal senoidal em total amplitude?”.

Os laboratórios Meyer começaram então medindo um amp especificado em 12.000 watts de pico seguido de gerenciamento de potência.

Ele foi medido com uma nota única de bumbo com apenas 40 milissegundos de duração.

Resultado: A saída do amp em questão pulou de 160V para 80V enquanto a nota ainda estava sendo tocada.

Notou-se que essa queda de 80V na saída agia como um compressor sobre o áudio e, como qualquer compressor, em alguns casos gerava altas distorções de segunda harmônicas em falantes pouco lineares.

Nas palavras do Sr. John Meyer:

“Essa combinação de saída variável do amplificador combinada a transdutores não lineares, impôs uma característica distintiva nos sinais que ela reproduz, impedindo uma reprodução precisa de alguns sinais. Isso apresenta uma severa limitação para usuários, já que falante só pode soar bem em sinais que são complementados por esse caráter sonoro (…)”.

Retraduzindo: perda de fidelidade e geração de timbre característico por distorção dinâmica.

Se com um sinal de apenas 40 milissegundos isso ocorre (um sinal de curtíssima duração), podemos ter uma boa ideia dos danos que representam distorções dinâmicas em um sistema de alta potência, principalmente.

Os estudos da Meyer Sound prosseguem e sugerem que para um amp ser fiel as situações encontradas normalmente em músicas, ele deve sustentar sua potência máxima por pelo menos 100 milissegundos (7 vezes mais tempo que o do amp testado), sendo que nas situações onde um sinal atinge o limite antes do clipamento de um amp, a sustentação deve ser de pelo menos 500 milissegundos (34 vezes mais tempo).

Por isso o amp ideal deve estar apto a dar sua máxima potência especificada por 500mS.

Menos que isso implicará em eventual compressão e distorção a depender do programa musical, via do sistema ou aplicação.

Mais que isso não trará problema nenhum para o som, mas pode trazer para o seu bolso, sua coluna…