home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ HamCall (October 1991) / HamCall (Whitehall Publishing)(1991).bin / bcast / audvid / 70volt.txt < prev    next >
Text File  |  1990-10-14  |  10KB  |  154 lines

  1.              NOTES ON 70-VOLT AND DISTRIBUTED SYSTEM PRESENTATION
  2.                            NSCA, SEPTEMBER 10, 1985
  3.  
  4.      The so-called 70 volt line distributed loudspeaker system wiring scheme 
  5. offers a flexible means of operating multiple loudspeakers connected to 
  6. singular amplifier lines.
  7.      The definition of the "70 volt" system is one in which 70 volts (70.7 
  8. volts) represents the maximum operating VOLTAGE delivered from the driving 
  9. amplifier, regardless of the particular power level capability of that 
  10. amplifier.  A "70 volt" speaker transformer with power level taps of 1, 2, and 
  11. 4 watts, will draw 1, 2, or 4 watts, depending on the tap selection, when the 
  12. line voltage fed to the transformer's primary reaches 70.7 volts.
  13.      The 70 volt and other constant voltage (e.g. 25 volt, 50 volt, 140 volt) 
  14. systems were devised to provide an economical means of driving many speakers 
  15. over long signal lines with low loss.  Higher voltage on the line allows use 
  16. of less current in the wire, which in turn causes less voltage drop and power 
  17. loss in the wire itself and allows use of smaller less expensive wiring.
  18.      It is not necessary to achieve 70 volts in the speaker lines to 
  19. successfully operate a 70 volt system, but following the same logic that 
  20. applies to any amp and speaker combination, the square of the voltage divided 
  21. by the number of ohms representing the total system load will determine how 
  22. much power will actually be distributed through the system.  
  23.      An analogy of distributed system operation can be made from everyday 
  24. house wiring to illustrate how a distributed system works: in a house there is 
  25. an electrical conduit carrying 120 volts all over the house to wall outlets.  
  26. A 20-amp circuit breaker feeds the line.  At any outlet you can plug in a lamp 
  27. to give you as much light as you need in that particular location, however, 
  28. since the line is supplied by a 20 amp breaker, you can only plug in 2400 
  29. watts (120 volts X 20 amps) of total load before you run out of power and trip 
  30. the circuit breaker. You can use twenty-four 100-watt lamps or fourty-eight 
  31. 50-watt lamps or a hundred 24-watt lamps and so on, to use all of the 
  32. available power, but you might also only use one lamp in each room drawing 
  33. only a few hundred total watts, which will leave power to spare.  The 
  34. distributed system is a constant voltage system.
  35.      An amplifier capable of developing 70 volts into a load of 8 ohms can be 
  36. used to provide 600 watts in a 70 volt system.  This much power might be used 
  37. to drive 200 ceiling speakers each with their transformer taps set to 3 watts, 
  38. or half of all the speakers set to 4 watts and half set to 2 watts to create a 
  39. loud zone-quiet zone arrangement where the two zones differ in sound level by 
  40. 3 dB (3 dB is half/twice power and a just noticeable difference in speech 
  41. sound level).
  42.      Substituting an amplifier with a maximum 50-volt / 4-ohm (600 watts) load 
  43. capability rating and doing nothing else, would drop the available power to 
  44. this system to 300 watts and provide each speaker in the system with half the 
  45. power indicated by its transformer tap setting. Since this substitute 
  46. amplifier is rated to drive a 4-ohm load where the original amplifier was 
  47. rated at 8 ohms, another 200 speakers--a doubling of the original number--
  48. could be added to the system and would be driven at the same power level as 
  49. the original 200 units, or half the rated tap setting value, allowing the full 
  50. 600 watt potential of the substitute amplifier to be realized.
  51.      The Ohm's Law-based equations provide an easy way to determine just how 
  52. much voltage, current or power is involved in particular system designs or 
  53. what the total loading on a distributed line will be based on the wattage taps 
  54. used and number of speakers connected to the line.  JBL tech note, Volume 1, 
  55. Number 2: "70-volt Distribution Systems Using JBL Industrial Series 
  56. Loudspeakers," gives tables and other valuable information to aid in 
  57. distributed system design.
  58.      Loudspeaker sensitivity and impedance rating play a big part in overall 
  59. system efficiency.  Speakers of different impedances draw different amounts of 
  60. power from a constant voltage (e.g. the 70 volt system) source.  For example, 
  61. let's use two commercially available speakers, A and B.  The pertinent 
  62. specifications of the two devices are as follows:
  63. SPEAKER A: Sensitivity = 97 dB SPL, 1 W, 1 m and impedance = 8 ohms.
  64. SPEAKER B: Sensitivity = 86.5 dB SPL, 1W, 1m and impedance = 6 ohms.
  65.      Speaker transformers have insertion loss that is due mostly to resistive 
  66. losses in the transformer, so the transformer loss itself can be calculated as 
  67. if the loss element is a resistor.  If we know that some typical transformer 
  68. has one dB of insertion loss when working into its rated load impedance 
  69. (usually 8 ohms), then we can calculate backwards and find the transformer's 
  70. equivalent resistance to be 2 ohms.  We know this from the fact that a 
  71. transformer that has 1 dB of loss delivers 4 watts to a speaker when its 5-
  72. watt tap is used.
  73.      A speaker with lower impedance will draw more power from a constant 
  74. voltage source, and if the source had negligible resistance itself, then the 4 
  75. watts available to the 8-ohm speaker A would become 5.3 watts but it's not 
  76. quite that simple.  If we place speaker A in a series circuit with our typical 
  77. transformer, we find that the speaker drops 4 watts and the transformer drops 
  78. 1 watt to make up the 5-watt total.  The current across this combination is 
  79. 0.707 ampere, which means the voltage drop across the 10-ohm load (8 ohms for 
  80. the speaker and 2 ohms for the transformer's resistive loss) is 7.07 volts.
  81.      Substituting speaker B across the same constant voltage produces 0.884 
  82. ampere of current through the load (now 8 ohms total), and causes 1.56 watts 
  83. to be lost in the transformer and 4.69 watts to be delivered to the speaker.  
  84.      The difference between the 4.69 watts for speaker B and the 4 watts for 
  85. speaker A is only a little over one-half dB.  What might have seemed to be a 
  86. potential advantage is eaten up by the transformer, and worse, the lower 
  87. impedance speaker B is now pulling 6.25 watts from the line, which is 25% more 
  88. power and will mean that you can only connect 80% of the number of of speaker 
  89. A's you would have been able to connect to the line before you exceed the 
  90. amplifier's available power.
  91.      The issue of speaker sensitivity is much more important when many 
  92. speakers are used and the "dB's for dollars" problem can eat up profits 
  93. quickly.  Speaker A offers 97 dB SPL for 1 watt at the standard 1 meter 
  94. distance.  Speaker B offers 86.5 dB SPL for the same watt.  This means that to 
  95. achieve the same sound level at the same distance, speaker B will require more 
  96. than 10 times more power than speaker A.  Another way to look at it might be 
  97. that it will require at least 3 times as many of speaker B to provide the same 
  98. sound level as speaker A, and in some physical situations up to 10 times as 
  99. many of speaker B.
  100.                         OHM'S LAW-DERIVED EQUATIONS
  101.                         ---------------------------
  102.    TO FIND WATTS:                        TO FIND AMPS:
  103. (volts squared) divided by ohms       volts divided by ohms
  104. (amps squared) X ohms                 watts divided by volts
  105. volts X amps                          square root of (watts divided by ohms)
  106.  
  107.    TO FIND OHMS:                         TO FIND VOLTS:
  108. volts divided by amps                 amps X ohms
  109. (volts squared) divided by watts      watts divided by amps
  110. watts divided by (amps squared)       square root of (watts X ohms)
  111.  
  112.               JBL AMPLIFIER / AUTOFORMER OUTPUT CHARACTERISTICS
  113.  
  114.        JBL        Stereo        Bridged       Maximum        Maximum
  115.     Amplifier     Voltage       Voltage       Power/         Power/
  116.       Model       Output        Output        Channel      Mono Bridge 
  117.     ---------     -------       -------       -------      -----------
  118.       6215        17 VAC        27 VAC         45 W           90 W
  119.       6230        25 VAC        50 VAC        150 W          300 W
  120.       6260        35 VAC        70 VAC        300 W          600 W
  121.       6290        50 VAC       100 VAC        600 W         1200 W
  122.  
  123. JBL 70 volt
  124. Autoformer/         Input        70 volt      Impedance     Impedance
  125. Transformer #     Impedance      Output       Matching *      Ratio
  126. ___________      _________      _______      __________    _________
  127.    9375            4 ohms         100 W        8-32 ohms       1:8
  128.    6217            4 ohms          45 W        111 ohms        1:28
  129.    6237            4 ohms         150 W        36 ohms         1:9
  130.    6267            4 ohms         300 W        16 ohms         1:4
  131.    6297            4 ohms         600 W         8 ohms         1:2
  132. * can be used for step up or down.
  133.  
  134.               JBL AUTOFORMER/TRANSFORMER SPECIFICATIONS
  135.              -------------------------------------------
  136.   Frequency Response : +,- 0.5 dB, 25 Hz to 20 kHz
  137.                  THD : Less than 0.5 % , 25 Hz-20 kHz at rated power.
  138.       Insertion Loss : Less than 0.75 dB
  139.          Connections : Screw/Solder Lugs
  140.             Mounting : Mounting Brackets Attached
  141.  
  142.  Model     Power     H   x   W   x  D      Weight     Shipping Weight
  143. -------    -----    ---    ----    ---     ------     ---------------
  144.  9375      100 W    3.5    4.13    3.0        6              7
  145.  6237AFMR  150 W       
  146.  6237XFMR  150 W    4.0    3.25    3.5        7              8
  147.  6267AFMR  300 W       
  148.  6267XFMR  300 W    4.5    3.5     3.75       9             10
  149.  6297AFMR  600 W       
  150.  6297XFMR  600 W    4.5    3.75    3.75      10             11
  151.  
  152. NOTE: Suffix AFMR denotes autoformer, XFMR denotes dual winding true
  153. transformer.
  154.