Усилвател на звукови честоти е общ термин, използван за описание на верига, която произвежда и увеличава версията на неговия входен сигнал. Въпреки това не всички технологии за преобразуване са еднакви, тъй като са класифицирани според техните конфигурации и режими на работа. В електрониката, малки усилватели обикновено се използват, защото те могат да увеличават относително малък входен сигнал, като например сензор, като плейър, много по-голям изход за управление на реле, лампа или високоговорител и др.
Анатомия на устройството
Общи понятия
Повишената разлика между входните и изходните сигнали се нарича трансформация. Усилването е мярка за това колко усилвател "преобразува" входния сигнал. Например, ако има входно ниво от 1 волта и изход от 50 волта, преобразуването е равно на 50. С други думи, входният сигнал е развит 50 пъти. Усилвателят на звуковите честоти просто изпълнява тази задача. Конверсионното изчисление е просто изходното съотношение, разделено на входа. Тази система не притежава единици за измерване като съотношение, а в електрониката за усилване на често използвания символ А. Тогава трансформацията се изчислява просто като "изход, разделен от входния сигнал".
Силови преобразуватели
Принцип на действие
Класово разделение
Клас А
Клас А също може да бъде разделен на единични и двутактови усилватели. Push /pull се различава от основното обяснение по-горе с помощта на изходните двойки. Докато и двете устройства провеждат пълен 360-градусов цикъл, едното устройство ще носи по-голямата част от натоварването върху положителната част от цикъла, а другото - с по-отрицателен цикъл. Основното предимство на тази схема е намаленото изкривяване в сравнение с едноконусните структури, тъй като флуктуациите на сдвоените поръчки са изключени. В допълнение, двутактовите А клас конструкции са по-малко чувствителни към шума. Поради положителните качества, свързани с работата на клас А, той се счита за златен стандарт за качество на звука в много области на производството на акустика. Тези проекти обаче имат един важен недостатък - ефективност. Изискването за усилватели на звукови честоти на транзистори от клас А е да се гарантира, че всички изходни устройства работят непрекъснато. Това действие води до значителни загуби на енергия, които в крайна сметка се превръщат в топлина. Това допълнително се изостря от факта, че конструкциите от клас А изискват относително високи нива на ток на покой, което е величината на тока, протичащ през изходните устройства, когато усилвателят произвежда нула.навън. Производителността в реалния свят може да бъде около 15-35%, с възможност за използване на едноцифрени цифри, използвайки високо динамичен изходен материал.
Клас В
Клас A /B
Решението всъщност е доста просто в концепцията си. Когато клас В използва двутактово устройство с всяка половина от 180-градусовия изход, механизмите от клас А /Б го увеличават до ~ 181-200 градуса. По този начин има много по-малка вероятност от "счупване" на цикъла и следователно изкривяването на кросоувера се намалява до такава степен, че няма значение. Усилвателите на силата на лампата могат да бъдат много по-бързо поглъщащи тези препятствия. Благодарение на тази функция, звукът идва от устройството много по-чисто. Модели с подобни характеристики често се използват за трансформиране на звука на акустични и електрически китари. Достатъчно е да се каже, че A /B класът изпълнява обещанията си, лесно надминавайки ефективността на чистите структури от клас А с поръчки от ~ 50-70%, постигнати в реалния свят. Действителните нива, разбира се, зависят от това колко е изместен усилвателя, както и от софтуера и други фактори. Заслужава да се отбележи също, че някои класни стаиA /B прави още една крачка напред в стремежа си да елиминира изкривяването на кросоувера, като работи в чист режим от клас А до няколко вата мощност. Това дава известна ефективност при ниски нива, но също така гарантира, че усилвателят не се превръща в фурна, когато захранва голямо количество енергия.
Друга двойка проекти, предназначени да подобрят ефективността. От техническа гледна точка официално не са признати нито усилватели от клас G, нито клас H. Вместо това, те представляват вариации на клас A /B, използвайки превключване на напрежението на шината и съответно модулиране на шината. Във всеки случай, при ниско потребление, системата използва по-ниско напрежение на шината от подобен A /B усилвател, което значително намалява консумацията на енергия. При възникване на високомощни условия, системата динамично увеличава напрежението в шината (т.е. превключва към шината с високо напрежение) за обработка на високочестотни преходни процеси.
Класове G и H
Недостатъците са също. Основната е високата цена. При оригиналните схеми на комутиращите мрежи биполярните транзистори са използвани за управление на изходните потоци, което увеличава сложността и разходите. Висококачествени лампови усилватели от този тип звукова честота са широко разпространени, въпреки че цената започва от 50 хиляди рубли. Блокът се счита за професионална техника за работа на сцената или запис в студиото. Има проблеми с транзистори. При продължително натоварване някои от тях може да се провалят. Днес цената често намалява до известна степен сИзползване на DCM транзистори с висока мощност за избор или смяна на водачите. Използването на полеви MDN транзистори не само повишава ефективността и намалява отоплението, но също така изисква по-малко детайли (обикновено едно устройство на поток). В допълнение към разходите за включване на шината, самата модулация, заслужава да се отбележи, че някои G-тип усилватели използват повече изходни устройства от типичния A /B дизайн. Една двойка устройства ще работи в типичен A /B режим, захранван от гуми с ниско напрежение. В същото време, другото е в резерв, за да действа като усилвател на напрежението, което се активира само в зависимост от ситуацията. Поддържайте високи натоварвания само на класове G и H, свързани с мощни усилватели, където повишената ефективност се оправдава. Компактните конструкции могат да използват топологията на G /H клас, за разлика от A /B, като се има предвид, че преминаването към режим на ниска мощност означава, че те могат да се справят с малко по-малък радиатор.
Този тип устройство ви позволява да създадете свои собствени модулни системи. С помощта на оборудване има висококачествена обработка на целия изходящ поток. Проектирането на усилватели за силата на звуковата честота ви позволява да създадете своя собствена мултимедийна система за работа или забавление. Но тук са неговите нюанси. Често погрешно наричани цифрово усилване, конверторите от клас D представляват гаранция за ефективност на единица, а при реални тестове се постигат коефициенти над 90%. Първо, трябва да разберете защо е такасе отнася за клас D, ако "цифровото усилване" е неправилно. Това беше само следващата буква в азбуката, с клас С, използвана в аудиосистемите. По-важното е, че 90% + ефикасност може да бъде постигната. Докато всички по-горе споменати класове усилватели имат едно или повече изходни устройства, които са винаги активни, дори когато преобразувателят всъщност е в режим на готовност, блоковете от клас D бързо ги превръщат в състояния "изключено" и "включено". Това е доста удобно и ви позволява да използвате модула само в подходящите моменти.
Например изчисляването на усилвателите на честотния клас Т, което е изпълнение на клас D, разработено от Tripath, за разлика от базовото устройство, използва честота на превключване от около 50 MHz. Изходните устройства обикновено се контролират чрез импулсно-широчинна модулация. Това е, когато от модулатора се генерират правоъгълни вълни с различна ширина, което представлява аналоговия сигнал за възпроизвеждане. В строгия контрол на изходните устройства по този начин теоретично е възможно 100% ефективност (макар че очевидно е недостижим в реалния свят). Задълбочавайки се в света на усилвателя клас D, можете да намерите и справка за аналогови и цифрови контролирани модули. Тези контролни устройства имат аналогов входен сигнал и аналогова система за управление, обикновено с известна степен на корекция на грешките на обратната връзка. От друга страна, цифровите преобразуватели от клас D използват цифров контрол, който променя нивото на мощност без контрол на грешките. Това решение също е намереноОдобрение, според прегледите на много купувачи. Ценовият сегмент обаче е много по-висок. Изследването на честотния усилвател показа, че аналогово контролираният клас D има предимство пред неговото представяне в сравнение с цифровия аналог, тъй като обикновено предлага по-нисък изходен импеданс (съпротивление) и подобрен профил на изкривяване. Това повишава изходните стойности на системата при максимално натоварване. Параметрите на усилвателите на звуковата честота са много по-високи, отколкото в базовите модели. Струва си да се разбере, че такива изчисления са необходими само за създаване на музика в студиото. За обикновените купувачи тези характеристики могат да бъдат пропуснати. Това обикновено е L-веригата (индуктор и кондензатор), поставена между усилвателя и високоговорителите за намаляване на шума, свързан с работата на клас D. Филтърът е от голямо значение. Лошият дизайн може да застраши ефективността, надеждността и качеството на звука. В допълнение, обратната връзка след филтъра на източника има своите предимства. Въпреки че проектите, които не използват обратна връзка на този етап, могат да коригират своя отговор към даден импеданс, когато такива усилватели имат сложен товар (т.е. високоговорител, а не резистор), честотният отговор може да варира значително в зависимост от натоварването на високоговорителя. Обратната връзка стабилизира този проблем, като осигурява гладък отговор на сложни натоварвания. В крайна сметка сложността на звуковите честоти на усилвателя клас D има своите предимства. Ефективност и следователно по-малко тегло. Защото тя е относителнаМалко енергия се изразходва за топлинна енергия, много по-малко енергия е необходима. Затова много усилватели от клас D се използват заедно с импулсни захранвания (SMPSs). Подобно на изходния етап, самият източник на захранване може бързо да се включва и изключва за регулиране на напрежението, което води до допълнителни подобрения на ефективността и способността да се намали теглото спрямо традиционните аналогови /линейни захранвания. В съвкупност дори мощните усилватели клас D могат да тежат само няколко килограма. Липсата на SMPS захранване в сравнение с традиционните линейни източници е, че първите обикновено нямат голям динамичен запас. Тестовете и многобройните изпитвания на DFE от клас D с линейни захранвания в сравнение с модулите SMPS показаха, че това наистина е така. Когато два усилвателя обработват номинална мощност, един с линеен източник на енергия може да създаде по-високи динамични нива на мощност. Независимо от това, дизайнът на SMPS става все по-разпространен и в магазините можете да очаквате да видите повече качествени блокове от клас D на следващото поколение, използвайки подобни форми.
Въпреки че ефективността на честотния усилвател на транзистори клас A /B се увеличава с приближаването към максималната изходна мощност, конструкциите от клас D поддържат висока ефективност на повечето работни диапазони. В резултат на това ефективността и качеството на звука все повече се накланя към последнотоблокът
С правилното прилагане на някой от горните блокове извън клас В може да се формира основата на усилвател с висока точност. В допълнение към потенциалните грешки в производителността (които произтичат главно от дизайнерски решения, които не са присъщи на класа), изборът на тип блок е до голяма степен въпрос на цена в сравнение с ефективността. На днешния пазар доминира простият усилвател за честота клас А /Б и има добра причина за това. Той работи много добре, сравнително евтино и неговите характеристики са доста адекватни за приложения с ниска мощност (> 200 вата). Разбира се, тъй като производителите на конвертори се опитват да разширят границите на доставка, например с моноблок Emotiva XPR-1 с мощност от 1000 W, те се обръщат към моделите от клас G /H и D, за да избегнат удвояване на усилвателите като системи, които могат бързо да загряват технологията. Междувременно, от другата страна на пазара има фенове от клас А, които могат да простят липсата на производителност на устройството с надеждата за по-чист звук.
В крайна сметка, класовете конвертори не са непременно толкова важни. Разбира се, съществуват реални различия, особено когато става въпрос за цена, ефективност на усилвателя и, следователно, тегло. Разбира се, технологията клас А с мощност от 500 W е лоша идея, освен ако, разбира се, потребителят има мощна охладителна система. От друга страна, различията между класовете не определят качеството на звука. В крайна сметка става дума за проектирането и изпълнението на техните собствени проекти. Важно е да се разбере, че потребителите са само единустройство, което е част от аудио системата.