Zosilňovač zvukových frekvencií je všeobecný pojem používaný na opis obvodu, ktorý produkuje a zvyšuje verziu svojho vstupného signálu. Nie všetky technológie konverzie sú však rovnaké, pretože sú klasifikované podľa ich konfigurácií a prevádzkových režimov. V elektronike malej zosilňovača sa bežne používajú, pretože sa môže zvýšiť, že vstupný signál je pomerne malá, ako je napríklad senzor, ako je napríklad prehrávač, oveľa väčší výstup pre ovládanie relé, lampy alebo reproduktor, a tak ďalej. P.

Existuje mnoho foriem elektronických obvodov, ktoré sú klasifikované ako zosilňovače, od prevádzkových a malých prevodníkov signálu po veľké impulzné a výkonové prevodníky. Klasifikácia zariadenia závisí od veľkosti alebo veľkosti signálu, jeho fyzickej konfigurácie a spôsobu spracovania vstupného toku, to znamená vzťahu medzi vstupnou úrovňou a prúdom v prúde.

Anatómia zariadenia

zosilňovača zvukové frekvencie môžu byť považované za prosté krabici či blok obsahujúce zariadenia, ako je bipolárna, tranzistor riadený poľom alebo operačného senzor, ktorý má dve vstupné a dve výstupné svorky (uzemnenie je bežné). Okrem toho je výstupný signál oveľa väčší kvôli jeho konverzii na zariadení. Ideálny signálny zosilňovač bude mať tri hlavné vlastnosti:

Vstupná impedancia alebo (R IN).

Výstupná impedancia alebo (R OUT).

Zisk, alebo (A).

Bez ohľadu na to, koľkoKomplexná schéma zosilňovača, všeobecný blokový model, sa môže použiť na demonštráciu vzájomného prepojenia týchto troch vlastností.

Všeobecné pojmy

Vysokokvalitné zvukové zosilňovače sa môžu líšiť svojimi vlastnosťami. Každý typ má digitálnu alebo analógovú konverziu. Pre ich rozdelenie sú nastavené kódové značky.


Zvýšený rozdiel medzi vstupnými a výstupnými signálmi sa nazýva transformácia. Zisk je miera toho, koľko zosilňovač "konvertuje" vstupný signál. Napríklad, ak je vstupná úroveň 1 volt a výstup je 50 voltov, konverzia sa rovná 50. Inými slovami, vstupný signál bol vyvinutý 50 krát. Zosilňovač zvukových frekvencií práve splní túto úlohu. Výpočet prepočtu je jednoducho výstupný pomer vydelený vstupom. Tento systém nemá ako pomer jednotiek merania, ale v elektronike na zosilnenie bežne používaného symbolu A. Potom sa transformácia vypočíta jednoducho ako "výstup, delený vstupným signálom".

Napájacie meniče

Malý zosilňovač signálu sa zvyčajne nazýva zosilňovač "napätia", pretože zvyčajne konvertuje malý vstup na oveľa väčšie výstupné napätie. Niekedy pre ovládanie motora alebo výkonu reproduktora potrebujete obvod zariadenia a pre aplikácie tohto typu, kde sú zapojené vysoké spínacie prúdy, sú potrebné meniče výkonu. Ako naznačuje názov, hlavnou úlohou výkonového zosilňovača (tiež známy ako veľký signálny zosilňovač) jedať energiu na zaťaženie. Toto je výsledok napätia a prúdu aplikovaného na zaťaženie s výstupným výkonom, ktorý presahuje úroveň vstupného signálu. Inými slovami, menič zvyšuje výkonové dynamiku, pretože okruh bloky typu používaného vo vonkajších scén audyopreobrazovateley ovládať reproduktory.

Princíp účinku

zosilňovač zvukových frekvencií diela premenu jednosmerného prúdu spotrebovaného od zdroja energie, je signál striedavého napätia na záťaži. Aj keď je konverzia vysoká, jeho účinnosť od jednosmerného zdroja až po výstupné napätie striedavého napätia je zvyčajne nízka. Ideálna jednotka dáva prístroj 100% účinnosť alebo prinajmenšom výkon IN sa rovná výkonu OUT.

rozdelenie trieda

Ak je užívatelia sledovali aspoň raz v zosilňovača špecifikácie audio videli tried zariadení, zvyčajne označovaný písmenom alebo dva. Medzi najčastejšie typy blokov, ktoré sa používajú dnes v domácej audio spotrebiteľa - hodnota A, A /B, D, G a H. Tieto triedy nie sú jednoduché klasifikačný systém a popísať topológiu zosilňovače, to znamená, že pracujú na úrovni jadra. Zatiaľ čo každý typ zosilňovača má svoju vlastnú sadu silných a slabých stránok svojej práce (a ako sú odhadované konečné vlastnosti) zostáva nezmenený. Pozostáva z transformácie priebehu, odosielania predchádzajúceho bloku bez rušeniaalebo aspoň čo najmenšie skreslenie.

Trieda A

V porovnaní s inými triedami výkonových zosilňovačov, ktoré budú popísané nižšie, sú modely triedy A pomerne jednoduché. Rozhodujúcim princípom práce je, že všetky výstupné bloky konvertorov musia prejsť kompletnou 360-stupňovou signálnou slučkou.
Trieda A môže byť tiež rozdelená na jedno- a dvojtaktné zosilňovače. Push /pull sa líši od hlavného vysvetlenia pomocou výstupných párov. Zatiaľ čo obe zariadenia vykonávajú úplný 360-stupňový cyklus, jedno zariadenie bude niesť väčšinu záťaže nad pozitívnou časťou cyklu a druhé - viac negatívny cyklus. Hlavnou výhodou tejto schémy je zníženie skreslenia v porovnaní s jednokoncovými štruktúrami, pretože výkyvy párovaného poriadku sú vylúčené. Navyše, dvojtaktné triedy triedy A sú menej citlivé na hluk. Vzhľadom na pozitívne vlastnosti spojené s prácou triedy A je považovaný za zlatý štandard kvality zvuku v mnohých oblastiach výroby akustiky. Avšak tieto návrhy majú jednu dôležitú nevýhodu - účinnosť. Požiadavka sonických frekvenčných zosilňovačov na tranzistory triedy A je zabezpečiť nepretržité fungovanie všetkých výstupných zariadení. Táto akcia vedie k významným stratám energie, ktoré sa nakoniec zmení na teplo. Toto je ešte viac zhoršené skutočnosťou, že konštrukcie triedy A vyžadujú pomerne vysokú úroveň pokojového prúdu, čo je veľkosť prúdu pretekajúceho výstupnými zariadeniami, keď zosilňovač produkuje nuluout. Výkon v reálnom svete môže byť približne 15-35%, s možnosťou používať jednorazové číslice s použitím vysoko dynamického zdrojového materiálu.

Trieda B

Aj keď sú všetky mechanizmy, výstup do zosilňovača audio frekvencia tranzistora triedy A pri použití zaberajú 100% času v blokoch tried B používa push-pull obvod tak, že iba polovica zariadení Výstup prevádza prúd kedykoľvek. Jedna polovica pokrýva + 180-stupňovú časť priebehu, zatiaľ čo druhá pokrýva prierez -180 stupňov. V dôsledku toho, trieda B zosilňovače podstatne lepšie ako ich náprotivky triedy A, s teoretickým maximom 785%. Vzhľadom k relatívne vysokej účinnosti, trieda B bol použitý v niektorých transformátorov profesionálne ozvučenie a domov pre niektoré elektrónkových zosilňovačov. Napriek ich zjavnej sile sú šance na nákup domácnosti pre triedu triedy B prakticky nulové. Analýza frekvenčného zosilňovača ukázala túto príčinu, známu ako prekríženie prekríženia. Problém oneskorenie v odovzdanie medzi zariadeniami, spracovanie pozitívne a negatívne krivky je považovaná za významnú. Je samozrejmé, že toto skreslenie v dostatočnom množstve, aby počul, a hoci niektoré konštrukcie triedy B boli lepšie ako ostatné v tomto smere, trieda B neobdržali toľko uznania od fanúšikov z čistého zvuku.

triedy A /B

Vakuové zosilňovač zvukových frekvencií, možno nájsť na mnohých miestach. On jeJe charakterizovaný vysokým výkonom a neprehrieva. Okrem toho sú modely oveľa lacnejšie ako mnohé digitálne bloky. Existuje však odchýlka. Tento modul nemusí fungovať so všetkými zvukovými formátmi. Preto je lepšie používať zariadenie ako súčasť celého systému spracovania signálu. Trieda A /B kombinuje to najlepšie z každého typu zariadenia na vytvorenie jednotky bez nedostatkov jednej alebo druhej. Vďaka tejto kombinácii dominujú prednosti zosilňovačov triedy A /B na spotrebiteľskom trhu. Rozhodnutie je v skutočnosti pomerne jednoduché. Tam, kde trieda B používa dvojtaktné zariadenie s každou polovicou stupňa výstupu 180 stupňov, mechanizmy triedy A /B ju zvyšujú na ~ 181-200 stupňov. Existuje teda oveľa menej pravdepodobnosti "prerušenia" v slučke a následne je deformácia kríženia znížená do takej miery, že nezáleží. Zosilňovače výkonu lampy môžu byť oveľa rýchlejšie absorbovať tieto prekážky. Vďaka tejto funkcii je zvuk prístroja oveľa čistejší. Modely podobných vlastností sa často používajú na transformáciu zvuku akustických a elektrických gitár. Stačí povedať, že trieda A /B spĺňa svoje sľuby, čo ľahko prekoná efektívnosť čistých štruktúr triedy A s poradím ~ 50-70% dosiahnutých v reálnom svete. Skutočné úrovne, samozrejme, závisia od toho, koľko je zosilňovač posunutý, rovnako ako softvér a ďalšie faktory. Je tiež potrebné poznamenať, že niektoré vývoj v triedeA /B urobí ďalší krok vpred vo svojej snahe odstrániť skreslenie crossover, pracovať v čistom režime triedy A na niekoľko wattov sily. To dáva určitú účinnosť na nízkych úrovniach, ale tiež zabezpečuje, aby sa zosilňovač pri podávaní veľkého množstva energie nezmenil na rúru.

Triedy G a H

Ďalší pár návrhov navrhnutých na zlepšenie účinnosti. Z technického hľadiska nebudú oficiálne uznané ani zosilňovače triedy G. ani triedy H. Namiesto toho predstavujú zmeny v triede A /B, pričom používajú prepínanie napätia na zbernici a modulujú zbernicu. V každom prípade s nízkymi nárokmi používa systém nižšie napätie zbernice než podobný zosilňovač triedy A /B, čo výrazne znižuje spotrebu energie. Keď vzniknú podmienky s vysokým výkonom, systém dynamicky zvyšuje napätie na zbernici (tj prepína na vysokonapäťovú zbernicu) na spracovanie vysokofrekvenčných prechodov. Nevýhody sú tiež. Hlavnou je vysoká cena. V pôvodnom obvode prepínacích sietí boli bipolárne tranzistory použité na riadenie výstupných prúdov, čo zvyšovalo zložitosť a náklady. Vysoko kvalitné zosilňovače žiariviek tohto typu zvukovej frekvencie sú rozšírené, aj keď cena začína od 50 tisíc rubľov. Blok je považovaný za profesionálnu techniku ​​pre prácu na scéne alebo nahrávanie v štúdiu. Existujú problémy s tranzistormi. Pri dlhšom zaťažení môžu niektoré zlyhať. Dnes sa cena do určitej miery znižujePoužitie vysokovýkonných DCM tranzistorov na výber alebo zmenu vodítok. Použitie tranzistorov MDN umiestnených na mieste nielen zvyšuje účinnosť a znižuje vykurovanie, ale vyžaduje aj menej detailov (zvyčajne jedno zariadenie na prúd). Okrem nákladov na zapnutie zbernice, samotnej modulácie, je tiež potrebné poznamenať, že niektoré zosilňovače typu G používajú viac výstupných zariadení než typický dizajn triedy A /B. Jeden pár zariadení bude fungovať v typickom režime A /B, napájanom pneumatikami nízkeho napätia. Zatiaľ je druhá v rezervnej pozícii, aby fungovala ako zosilňovač napätia, ktorý je aktivovaný iba v závislosti od situácie. Udržiavajte vysoké zat'aženie iba triedy G a H, ktoré sú spojené s výkonnými zosilňovačmi, kde sa zvýšená účinnosť odôvodňuje. Kompaktné konštrukcie môžu na rozdiel od A /B použiť aj topológiu triedy G /H, keďže prepínanie do režimu nízkej spotreby znamená, že dokážu spracovať trochu menšie radiátory.

Trieda D

Tento typ zariadenia vám umožňuje vytvoriť si vlastný modulárny systém. Pomocou zariadenia je kvalitné spracovanie celého výstupného prúdu. Navrhovanie zosilňovačov na výkon frekvencie zvuku vám umožňuje vytvoriť si vlastný multimediálny systém pre prácu alebo zábavu. Ale tu sú jeho nuansy. Často mylne nazývané digitálne zosilnenie, prevodníky triedy D predstavujú záruku efektívnosti jednotiek a v reálnych testoch sa dosahujú koeficienty presahujúce 90%. Po prvé, musíte pochopiť, prečo to jesa vzťahuje na triedu D, ak je "digitálny zisk" nesprávny. Bol to len ďalší znak v abecede, s triedou C, používanou v audiosystémoch. Ešte dôležitejšie je, keď je možné dosiahnuť 90% + efektívnosť. Kým všetky vyššie spomenuté triedy zosilňovačov s jedným alebo viacerými výstupných zariadení, ktoré sú trvale aktívne, aj keď je menič je vlastne v pohotovostnom režime napájania triedy D rýchlo odvádza do štátneho "off" a "on". Je to docela pohodlné a umožňuje používať modul len v správnych chvíľach. Napríklad výpočet zosilňovač zvukových frekvencií triedy T, čo je implementačná trieda D, navrhnutý Tripathi, na rozdiel od základného zariadení pomocou spínacej frekvencii 50 MHz. Výstupné zariadenia sa zvyčajne riadia moduláciou šírky impulzov. Toto je, keď sa modulátorom generuje obdĺžnikové vlny rôznych šírok, čo predstavuje analógový signál pre reprodukciu. V prísnej kontrole výstupných zariadení týmto spôsobom je teoreticky možná 100% účinnosť (hoci je samozrejme v reálnom svete nedosiahnuteľná). Prehĺbenie do sveta zosilňovača triedy D nájdete tiež odkazy na analógové a digitálne riadené moduly. Tieto riadiace jednotky majú analógový vstupný signál a analógový riadiaci systém, zvyčajne s určitým stupňom korekcie chýb spätnej väzby. Na druhej strane zosilňovače digitálnej konverznej triedy D používajú digitálne ovládanie, ktoré mení úroveň výkonu bez kontroly chýb. Toto riešenie je tiež nájdenéSchválenie podľa recenzií mnohých kupujúcich. Cenový segment je však oveľa vyšší. Audio signál zosilňovače Výskum ukázal, že analógovo riadené Trieda D má výhodu vo výkone cez digitálnej podobe, ako sa zvyčajne ponúkajú nižšie výstupná impedancia (odpor) a lepšiu deformácie profilu. To zvyšuje výstupné hodnoty systému pri jeho maximálnom zaťažení. Voľby zosilňovače s zvukové frekvencie oveľa vyššia, než je základné modely. Stojí za to pochopiť, že takéto výpočty sú potrebné len na vytvorenie hudby v štúdiu. Pre bežných kupujúcich tieto vlastnosti môžu byť vynechané. Zvyčajne je táto L-reťazca (induktor a kondenzátor), umiestnená medzi zosilňovačom a reproduktormi pre zníženie šumu spojený s pracovným triedy D. Filter je dôležitá. Zlá konštrukcia môže ohroziť účinnosť, spoľahlivosť a kvalitu zvuku. Okrem toho má spätná väzba po zdrojovom filtri svoje výhody. Aj keď konštrukcie, ktoré nepoužívajú spätnú väzbu na tomto mieste, môže nastaviť ich reakcie na konkrétne impedancia, kedy tieto zosilňovače sú komplexné záťaže (tj, reproduktor, nie odpor), frekvenčná charakteristika sa môže významne meniť v závislosti na zaťažení na reproduktora. Spätná väzba stabilizuje tento problém a poskytuje hladkú reakciu na zložité zaťaženie. Nakoniec, zložitosť výkonu zosilňovača triedy D zvukové frekvencie má svoje výhody. Účinnosť a následne aj menšia váha. Pretože je to relatívneNa teplo sa spotrebuje málo energie, je potrebná oveľa menej energie. Preto sa veľa zosilňovačov triedy D používa v spojení s pulznými zdrojmi napájania (SMPS). Rovnako ako výstupná fáza môže byť samotný zdroj napájania rýchlo zapnutý a vypnutý kvôli regulácii napätia, čo vedie k ďalšiemu zlepšeniu účinnosti a schopnosti znížiť hmotnosť v porovnaní s tradičnými analógovými /lineárnymi napájacími zdrojmi. Súhrnne aj výkonné zosilňovače triedy D môžu vážiť iba niekoľko kilogramov. Nedostatok napájania SMPS v porovnaní s tradičnými lineárnymi zdrojmi spočíva v tom, že bývalí zvyčajne nemajú veľkú dynamickú zásobu. Testy a početné testy DFE triedy D s lineárnymi napájacími zdrojmi v porovnaní s modulmi SMPS ukázali, že to je naozaj prípad. Keď dva zosilňovače ovládali nominálny výkon, jeden s lineárnym zdrojom energie by mohol vytvoriť vyššie dynamické úrovne výkonu. Napriek tomu sa dizajn SMPS stáva čoraz rozšírenejším a v obchodoch môžete očakávať, že uvidíte viac kvalitných blokov triedy D ďalšej generácie s použitím podobných foriem.

Z porovnania účinnosti triedy AB a D

Aj keď je účinnosť výkonového zosilňovača zvuku frekvenčný tranzistory triedy zvyšuje A /B, ako sa blíži maximálny vzormi výstupný výkon triedy D udržanie vysokej účinnosti väčšiny pracovných skupín. Výsledkom je, že efektívnosť a kvalita zvuku sa čoraz viac približujebloku

Použitie jediného prevodníka

So správnou implementáciou ktoréhokoľvek z vyššie uvedených blokov mimo triedy B môže tvoriť základ zosilňovača s vysokou presnosťou. Okrem možných chýb výkonu (ktoré vyplývajú predovšetkým z návrhových rozhodnutí, ktoré nie sú vlastné triede), výber typu bloku je vo veľkej miere záležitosťou nákladov v porovnaní s efektívnosťou. Na dnešnom trhu dominuje jednoduchý frekvenčný zosilňovač triedy A /B a je to dobrý dôvod. Funguje to veľmi dobre, relatívne lacné a jeho výkon je celkom adekvátny pre aplikácie s nízkym výkonom (> 200 wattov). Samozrejme, ako výrobcovia sa snažia posunúť hranice meniče napájanie, napríklad za použitia monoblokové emotive XPR-1 výkon 1000 W, sa vzťahujú na štrukturálne triedy G /H a D, aby sa zamedzilo dvojitému ich použitie ako zosilňovače systémy, ktoré sa môžu rýchlo teplo techniky. Medzitým na druhej strane trhu sú fanúšikov triedy A, ktorí môžu odpustiť nedostatok výkonu zariadenia v nádeji, že čistší zvuk.

Výsledok

Nakoniec triedy konvertorov nie sú nevyhnutne také dôležité. Samozrejme existujú skutočné rozdiely, najmä pokiaľ ide o náklady, účinnosť zosilňovača a následne aj váhu. Samozrejme, technológia triedy A s výkonom 500 W je zlý nápad, pokiaľ užívateľ samozrejme nemá výkonný chladiaci systém. Na druhej strane, rozdiely medzi triedami neurčujú kvalitu zvuku. Nakoniec ide o návrh a realizáciu vlastných projektov. Je dôležité pochopiť, že spotrebitelia sú len jedenzariadenie, ktoré je súčasťou audio systému.