Quanta Potência de Amplificador Preciso?

Estou tocando música folk em uma cafeteria. Quanta potência de amplificador preciso?
Nosso grupo de rock tocará em uma sala de concertos com 2000 lugares. Quantos watts precisaremos?
Acabei de comprar alguns alto-falantes para PA. Quero tocá-los tão alto quanto possível sem danificá-los. Qual amplificador devo comprar?

Na Crown, frequentemente recebemos perguntas semelhantes, e este artigo fornecerá algumas respostas.

Primeiro, defina seu objetivo. Você quer alimentar alguns alto-falantes para que toquem tão alto quanto possível sem queimar? Se sim, você só precisa ler a seção abaixo. Você quer atingir um certo nível de som em um local específico? Se sim, pule para a seção chamada Potência vs. Aplicação.

Quanta potência meus alto-falantes podem suportar?

Você pode determinar isso consultando a folha de dados do alto-falante. Procure pela especificação Impedância Nominal. Geralmente será 2, 4, 8 ou 16 ohms. A seguir, procure pela especificação do alto-falante chamada Potência Contínua ou Classificação de Potência Contínua. Pode ser chamada de classificação IEC ou capacidade de potência.

Se você puder evitar o recorte (clipping) do amplificador de potência usando um limitador, use um amplificador de potência que forneça 2 a 4 vezes a classificação de potência contínua do alto-falante por canal. Isso permite de 3 a 6 dB de headroom para picos no sinal de áudio. Os alto-falantes são construídos para suportar esses picos de curta duração. Se você não conseguir evitar o recorte do amplificador (digamos, você não tem um limitador e o sistema está sobreconduzido ou em realimentação), a potência do amplificador deve ser igual à classificação de potência contínua do alto-falante. Dessa forma, o alto-falante não será danificado se o amplificador recortar por superexcitação da entrada. Nesse caso, não há headroom para picos, então você terá que dirigir o alto-falante em menos de sua potência nominal total se quiser evitar distorção.

Se você estiver principalmente tocando música de dança leve ou voz, recomendamos que a potência do amplificador seja 1,6 vezes a classificação de Potência Contínua por canal. Se você está tocando heavy metal/grunge, tente 2,5 vezes a classificação de Potência Contínua por canal. A potência do amplificador deve ser classificada para a impedância do alto-falante (2, 4, 8 ou 16 ohms).

Aqui está um exemplo. Suponha que a impedância do seu alto-falante seja 4 ohms e sua Potência Contínua seja 100 W. Se você está tocando música de dança leve, a potência de 4 ohms do amplificador deve ser 1,6 × 100 W ou 160 W contínuos por canal. Para lidar com heavy metal/grunge, a potência de 4 ohms do amplificador deve ser 2,5 × 100 W ou 250 W contínuos por canal.

Se você usar muito mais potência, provavelmente danificará o alto-falante forçando o cone do alto-falante até seus limites. Se você usar muito menos potência, provavelmente aumentará o amplificador até recortar, tentando tornar o alto-falante alto o suficiente. O recorte pode danificar os alto-falantes devido ao superaquecimento. Portanto, mantenha-se entre 1,6 e 2,5 vezes a classificação de potência contínua do alto-falante.

Potência vs. Aplicação

Esta seção sugerirá o tamanho de amplificador de potência que você precisa para preencher um local com som alto e claro. Basicamente, quanto mais alto o sistema de som e quanto maior a sala, mais potência é necessária. Alto-falantes com alta sensibilidade precisam de menos potência do que alto-falantes com baixa sensibilidade.

A lista abaixo recomenda a potência total do amplificador necessária para várias aplicações. Cada aplicação tem uma faixa de potência com base no volume desejado e na sensibilidade típica do alto-falante.

Ao compilar esta lista, fizemos as seguintes suposições:

A sensibilidade típica do alto-falante é 85 dB SPL/W/m para aparelhos de som doméstico, 95 dB SPL/W/m para pequenos alto-falantes de PA, 100-105 dB para alto-falantes médios de PA e 110 dB para grandes alto-falantes de PA.
A potência recomendada permite picos de sinal de 10 dB para música folk, jazz e pop. Na verdade, os picos podem ser tão altos quanto 25 dB, mas estamos permitindo algum recorte de curta duração inaudível.
A potência recomendada permite picos de sinal de 6 dB para música rock que é altamente limitada ou comprimida.
De acordo com o engenheiro-chefe de amplificadores da Crown, Gerald Stanley, a potência contínua do amplificador e a potência de pico do amplificador são quase iguais. Normalmente, a potência de pico é apenas 1 dB superior à potência contínua e depende da duração do pico.

Potência total do amplificador necessária em várias aplicações

Monitoramento de campo próximo: 25 W para 85 dB SPL médio (com picos de 15 dB), 250 W para 95 dB SPL médio (com picos de 15 dB)
Aparelho de som doméstico: 150 W para 85 dB SPL médio (com picos de 15 dB), 1.500 W para 95 dB SPL médio (com picos de 15 dB)
Música folk em uma cafeteria com 50 lugares: 25 a 250 W
Música folk em auditório médio, clube ou casa de oração com 150 a 250 lugares: 95 a 250 W
Música folk em pequeno festival ao ar livre (50 pés do alto-falante para a plateia): 250 W
Música pop ou jazz em auditório médio, clube ou casa de oração com 150 a 250 lugares: 250 a 750 W
Música pop ou jazz em sala de concertos com 2000 lugares: 400 a 1.200 W
Música rock em auditório médio, clube ou casa de oração com 150 a 250 lugares: No mínimo 1.500 W
Música rock em pequeno festival ao ar livre (50 pés do alto-falante para a plateia): No mínimo 1.000 a 3.000 W
Música rock ou heavy metal em estádio, arena ou anfiteatro (100 a 300 pés do alto-falante para a plateia): No mínimo 4.000 a 15.000 W

Embora um show de rock em uma arena pudesse ser alimentado por 15.000 watts (permitindo apenas 6 dB de headroom para picos), você frequentemente verá grandes empresas de som itinerantes usando 80.000 a 400.000 watts no total. Tanta potência é necessária para lidar com picos de 20 a 24 dB sem nenhum recorte e para alimentar alto-falantes adicionais para cobertura uniforme de uma grande área.

Se um único alto-falante não puder lidar com a potência total necessária, você precisa dividir a potência total entre múltiplos alto-falantes e múltiplos canais de amplificador. Por exemplo, suponha que você precise de 1000 watts para atingir o volume médio desejado, mas o tratamento de potência de seus alto-falantes é 250 watts contínuos. Você pode usar um amplificador de potência de 500 watts por canal. Conecte dois alto-falantes em paralelo em cada canal. Dessa forma, cada alto-falante receberá 250 watts (não considerando a mudança na potência do amplificador em diferentes impedâncias e não considerando perdas de cabo).

Note que se você conectar dois alto-falantes em paralelo, sua impedância total é reduzida pela metade. Por exemplo, dois alto-falantes de 8 ohms em paralelo têm impedância de 4 ohms. Nesse caso, cada alto-falante receberia metade da potência de 4 ohms do amplificador.

Calculadora de Potência

No site da Crown há uma calculadora que determina a potência do amplificador necessária para atingir o SPL desejado a uma certa distância. Também leva em conta o número de dB de headroom do amplificador necessário para picos de áudio. O texto que acompanha a calculadora fornece as equações usadas. Clique no link a seguir para acessar a calculadora de potência da Crown: Calculadora

Para usar essa calculadora, você precisa conhecer a sensibilidade do alto-falante, o headroom de pico, a distância do ouvinte e o SPL desejado. Vamos examinar cada fator.

Sensibilidade

A especificação de sensibilidade pode ser encontrada na folha de dados do alto-falante. A sensibilidade típica para um alto-falante de PA é 95 a 110 dB-SPL/watt/metro. Alto-falantes maiores geralmente têm sensibilidade mais alta do que alto-falantes menores, e drivers de alta frequência têm sensibilidade mais alta do que drivers de baixa frequência.

Headroom de pico

Como a música possui picos transitórios de 6 a 25 dB acima do nível médio, o amplificador de potência precisa produzir potência suficiente para lidar com esses picos sem distorção.

Por exemplo, se você precisar de 100 watts de potência contínua para atingir o SPL médio desejado, precisa de 1.000 watts contínuos para lidar com picos de 10 dB, 3.162 watts para lidar com picos de 15 dB e 10.000 watts para lidar com picos de 20 dB. Claramente, os picos exigem muito mais potência do que os níveis médios. No campo Peak Headroom da calculadora, insira 6 dB para música rock comprimida ou limitada, ou insira 20 a 25 dB para música ao vivo não comprimida. Se você puder aceitar algum recorte de curta duração que pode ser inaudível, insira 10 a 15 dB.

Distância do ouvinte da fonte

Esta é a distância do alto-falante ao ouvinte mais distante. Se você estiver usando vários alto-falantes que se estendem pela plateia, essa distância é do alto-falante mais próximo. Por exemplo, se a plateia tem 100 pés de profundidade e você tem alto-falantes a 0 pés e 50 pés, a distância do ouvinte é 50 pés.

Se você não conhecer essa distância, pode fazer uma estimativa aproximada dos valores típicos abaixo. Certifique-se de inserir a distância em metros (m).

Cafeteria: 16 a 32 pés (4,8 a 9,8 m)
Pequeno clube ou auditório: 32 pés (9,8 m)
Clube médio, auditório ou casa de oração: 45 pés (13,7 m)
Sala de concertos com 2000 lugares: 110 pés (33,5 m)
Pequeno festival ao ar livre: 50 pés (15,2 m)
Estádio ou arena: 100 a 300 pés (30,5 a 91,4 m)

SPL Desejado

Abaixo estão listados os níveis de pressão sonora (SPLs) típicos para vários tipos de música. O medidor de SPL foi configurado para ponderação C, resposta lenta. Você pode desejar que seu sistema esteja pelo menos 10 dB acima do nível de ruído de fundo para atingir uma boa relação sinal-ruído.

New age: 60-70 dB
Folk: 75-90 dB
Jazz: 80-95 dB
Clássica: 100 dB
Pop: 90-95 dB
Rock: 95-110 dB
Heavy metal: 110 dB.

Outras Considerações

Os cálculos discutidos aqui se aplicam a condições anecoicas ou ao ar livre. Se o sistema de som estiver dentro de um local, a reverberação da sala aumentará o SPL normalmente em 6 dB. Você pode usar esse ganho de sala como headroom extra.

Suponha que você precise fornecer 1000 watts para picos e o tratamento de potência contínua de seu alto-falante seja 250 watts. O tratamento de potência de pico de um alto-falante é normalmente 4 vezes seu tratamento de potência contínua. Portanto, o alto-falante provavelmente pode lidar com 1000 watts de pico. Isso significa que você pode usar um amplificador de 1000 watts para conduzir esse alto-falante -- desde que você use essa potência para picos e não conduza o alto-falante continuamente com 1000 watts. Em outras palavras, não aumente o amplificador tão alto que ele recorte.

E se seu sistema de som usar um crossover ativo e um canal de amplificador de potência separado para cada driver? Aplique a calculadora a cada tipo de driver. Digamos que você tenha um sistema 3-vias. Determine a potência separadamente para os subwoofers, drivers de médias frequências e drivers de altas frequências. Todos os três tipos de driver devem produzir o mesmo SPL na mesma distância. Note que drivers carregados em corneta tendem a ter sensibilidade muito mais alta do que subwoofers, portanto as cornetas precisam de menos potência para produzir o mesmo SPL que os subwoofers.

Suponha que seu sistema de som tenha múltiplos alto-falantes