Kelas penguat audio

Pasti ramai yang pernah mendengar bahawa penguat moden boleh tergolong dalam kelas yang berbeza. Walau bagaimanapun, orang yang jauh dari sistem akustik dan ciri teknikal peralatan bunyi sukar membayangkan apa yang tersembunyi di sebalik sebutan huruf.

Dalam ulasan kami, kami akan bercakap dengan lebih terperinci tentang kelas penguat, apakah itu, dan cara memilih model yang optimum.

Kelas penguat ialah nilai isyarat keluaran di mana ia didorong oleh isyarat input sinusoidal dalam litar berfungsi semasa satu kitaran operasi dan berubah akibat pengaruh ini. Pengelasan penguat ke dalam kelas bergantung pada parameter lineariti mod yang digunakan untuk menguatkan isyarat masuk dari kategori dengan ketepatan yang meningkat dengan kecekapan yang agak berkurangan kepada tidak linear sepenuhnya. Dalam kes ini, ketepatan pembiakan bunyi isyarat tidak begitu hebat, tetapi kecekapannya agak tinggi. Semua kelas penguat lain ialah beberapa jenis model perantaraan antara kedua-dua kumpulan ini.

Semua kelas penguat boleh dibahagikan secara bersyarat kepada dua subkumpulan. Yang pertama termasuk model terkawal klasik kelas A, B, serta AB dan C. Kategori mereka ditentukan oleh parameter kekonduksian mereka dalam bahagian tertentu isyarat keluaran. Oleh itu, operasi transistor terbina dalam pada output terletak di tengah antara "mati" dan "hidup".

Kategori kedua peranti termasuk model yang lebih moden, yang dianggap sebagai kelas pensuisan yang dipanggil - ini adalah model D, E, F, serta G, S, H dan T.

Penguat ini menggunakan modulasi lebar nadi serta litar digital untuk terus menukar isyarat antara mati sepenuhnya dan hidup sepenuhnya. Akibatnya, terdapat jalan keluar yang kuat di kawasan tepu.

Kami akan bercakap tentang kelas penguat yang berbeza dengan lebih terperinci.

Model Kelas A paling banyak digunakan kerana kesederhanaan reka bentuknya. Ini disebabkan oleh beberapa parameter herotan isyarat input dan, oleh itu, kualiti bunyi yang tinggi berbanding dengan semua kategori penguat lain. Model dalam kategori ini dicirikan oleh lineariti yang tinggi berbanding dengan yang lain.

Biasanya, penguat kelas A menggunakan satu versi transistor dalam kerja mereka. Ia disambungkan kepada konfigurasi pemancar asas untuk dua bahagian isyarat supaya transistor germanium akan sentiasa melaluinya walaupun tiada isyarat fasa. Ini bermakna bahawa pada output, peringkat tidak akan masuk sepenuhnya ke dalam kawasan potong isyarat dan tepu. Ia mempunyai titik offset sendiri kira-kira di tengah garis beban. Struktur ini membawa kepada fakta bahawa transistor hanya tidak diaktifkan - ini dianggap sebagai salah satu kelemahan asasnya.

Memandangkan peranti kelas A adalah satu hujung dan beroperasi dalam zon linear semua lengkung yang ditentukan, satu peranti output melalui 360 darjah penuh, dalam hal ini peranti kategori A sepadan sepenuhnya dengan sumber semasa.

Oleh kerana penguat dalam kategori ini berfungsi, seperti yang telah kami katakan, di rantau ultra-linear, pincang DC mesti ditetapkan dengan betul. - ini akan memastikan operasi yang betul dan memberikan aliran bunyi dengan kuasa 24 watt. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh fakta bahawa peranti output sentiasa dalam keadaan mati, ia terus mengalirkan arus, dan ini mewujudkan keadaan untuk kehilangan kuasa yang berterusan dalam keseluruhan struktur. Ciri ini membawa kepada pembebasan sejumlah besar haba, manakala kecekapannya agak rendah - kurang daripada 40%, yang menjadikannya tidak praktikal apabila ia berkaitan dengan beberapa jenis sistem akustik yang berkuasa. selain itu, disebabkan oleh peningkatan arus tanpa beban pemasangan, bekalan kuasa mesti mempunyai dimensi yang sesuai dan ditapis sebanyak mungkin, jika tidak, bunyi penguat dan hum pihak ketiga tidak dapat dielakkan. Kelemahan inilah yang menyebabkan pengeluar terus mengusahakan penciptaan penguat dalam kategori yang lebih cekap.

Penguat kelas B telah direka oleh pengeluar untuk menangani masalah kecekapan rendah dan terlalu panas yang berkaitan dengan kategori sebelumnya. Dalam kerja mereka, model kategori B menggunakan sepasang transistor tambahan, biasanya bipolar. Perbezaannya ialah untuk kedua-dua bahagian isyarat, hadapan keluaran dibina mengikut litar tolak-tarik, jadi setiap peranti transistor menyediakan penguatan hanya separuh daripada isyarat keluaran.

Tiada arus pincang aras DC asas dalam penguat kelas ini, kerana arus senyapnya adalah sifar, oleh itu parameter kuasa DC biasanya kecil. Sehubungan itu, kecekapannya jauh lebih tinggi daripada peranti A. Pada masa yang sama apabila isyarat positif, transistor berat sebelah positif memacunya, manakala negatif kekal mati. Begitu juga, pada masa ini apabila isyarat input menjadi negatif, yang positif dimatikan, dan transistor yang berat sebelah negatif, sebaliknya, diaktifkan dan menyediakan separuh negatif isyarat. Akibatnya, transistor, semasa operasinya, membelanjakan 1/2 kitaran hanya dalam separuh kitaran positif atau negatif isyarat masuk.

Reka bentuk tolak-tarik ini adalah kira-kira 45-60% lebih cekap daripada penguat Kelas A. Masalah dengan model jenis ini ialah mereka memberikan herotan yang ketara pada masa laluan isyarat audio disebabkan oleh "zon mati" transistor dalam koridor voltan input dengan nilai dari -0.7 V hingga +0.7 V .

Seperti yang semua orang tahu dari kursus fizik, pemancar asas mesti memberikan voltan kira-kira 0.7 V agar transistor bipolar memulakan pendawaian penuh. Selagi voltan ini tidak melebihi tanda ini, transistor keluaran tidak akan bergerak ke kedudukan hidup. Ini bermakna separuh daripada isyarat yang masuk ke koridor 0.7 V akan mula dihasilkan semula secara tidak tepat. Akibatnya, ini menjadikan peranti Kategori B hampir tidak sesuai untuk digunakan dalam pemasangan akustik ketepatan.

Untuk untuk mengatasi herotan ini, apa yang dipanggil peranti kompromi kelas AB telah dicipta.

Model ini adalah sejenis reka bentuk tandem kategori A dan kategori B. Hari ini, penguat jenis AB dianggap sebagai salah satu pilihan reka bentuk yang paling biasa. Mengikut prinsip operasinya, ia agak seperti produk kategori B, dengan satu-satunya pengecualian bahawa kedua-dua peranti transistor boleh menjalankan isyarat pada masa yang sama berhampiran titik persilangan osilogram. Ini menghapuskan sepenuhnya semua masalah herotan isyarat penguat Kumpulan B sebelumnya.Perbezaannya ialah sepasang transistor mempunyai voltan pincang yang agak rendah, biasanya 5 hingga 10% daripada arus senyap. Dalam kes ini, peranti pengalir kekal lebih lama daripada masa satu separuh kitaran, tetapi pada masa yang sama ia adalah lebih kurang daripada kitaran penuh isyarat input.

Ia adalah selamat untuk mengatakan bahawa peranti jenis AB dianggap sebagai kompromi yang sangat baik antara model Kelas A dan Kelas B dari segi kecekapan dan kelinearan.dan, manakala kecekapan penukaran isyarat audio adalah lebih kurang 50%.

Reka bentuk unit kelas C mempunyai kecekapan maksimum, tetapi pada masa yang sama lineariti agak lemah berbanding dengan semua kategori lain. Penguat kelas C agak berat sebelah, jadi arus masukan menjadi sifar dan kekal pada tahap ini untuk lebih daripada 1/2 kitaran isyarat masuk. Pada masa ini, transistor berada dalam mod siap sedia untuk mematikannya.

Ciri reka bentuk ini menjadikannya mustahil untuk menggunakan penguat dalam sistem pembesar suara. Sebagai peraturan, model ini telah menemui kawasan penggunaannya dalam penjana frekuensi tinggi, serta dalam versi penguat frekuensi radio tertentu, di mana denyutan arus yang dipancarkan pada output ditukar menjadi gelombang sinusoidal frekuensi tertentu.

Penguat kategori D merujuk kepada model nadi bukan linear dua saluran, ia juga dipanggil penguat PWM.

Dalam kebanyakan sistem audio, peringkat keluaran beroperasi sama ada dalam kelas A atau AB. Dalam penguat bersepadu kumpulan D, pelesapan kuasa input talian adalah penting walaupun dalam kes pelaksanaan maksimum yang lengkap dan hampir ideal. Ini memberikan model kelas D kelebihan yang ketara dalam kebanyakan bidang aplikasi disebabkan penjanaan haba yang minimum, pengurangan berat dan dimensi peranti dan, oleh itu, pengurangan kos produk, manakala hayat bateri dalam model sedemikian meningkat berbanding dengan model reka bentuk lain.

Penguat Kelas F. Model-model ini memberikan peningkatan kecekapan, kecekapan mereka adalah kira-kira 90%.

Penguat Kelas G. Penguat ini, sebenarnya, reka bentuk lineariti tinggi termaju bagi unit asas TDA kelas AB. Model dalam kategori ini boleh bertukar secara automatik antara talian kuasa yang berbeza jika parameter isyarat masuk berubah. Pensuisan sedemikian sangat mengurangkan penggunaan kuasa dan, dengan itu, mengurangkan penggunaan kuasa yang disebabkan oleh kehilangan haba.

Penguat Kelas I. Model sedemikian mempunyai beberapa set peranti keluaran tambahan. Sebelum menghidupkan, ia terletak dalam konfigurasi tolak-tarik. Peranti pertama menukar bahagian positif isyarat, dan yang kedua bertanggungjawab untuk menukar bahagian negatif, serupa dengan penguat Kategori B. Jika tiada isyarat audio pada input, atau jika isyarat mencapai titik silang sifar, mekanisme pensuisan dihidupkan dan dimatikan pada masa yang sama dengan kitaran utama.

Penguat Kelas S. Kelas penguat ini dikelaskan sebagai mekanisme pensuisan bukan linear. Dengan mekanisme kerja mereka, mereka agak serupa dengan penguat kategori D. Penguat sedemikian menukar isyarat input analog kepada digital, menguatkannya berkali-kali. Oleh itu, untuk meningkatkan kuasa output, biasanya isyarat digital peranti pensuisan sama ada dihidupkan sepenuhnya atau dimatikan sepenuhnya, jadi kecekapan peranti sedemikian boleh menjadi 100%.

Penguat Kelas T. Pilihan lain untuk penguat digital. Hari ini, model sedemikian semakin popular kerana kehadiran litar mikro yang membolehkan pemprosesan digital isyarat masuk, serta penguat bunyi 3D berbilang saluran terbina dalam. Kesan ini disediakan oleh reka bentuk yang membolehkan isyarat analog ditukar kepada bunyi PWM jenis digital yang lebih tinggi. Reka bentuk peranti Kelas C menggabungkan ciri-ciri isyarat herotan rendah yang serupa dengan kategori AV, sambil mengekalkan kecekapan pada tahap model Kelas D.

Sebagai permulaan, mari kita fikirkan bagaimana penguat berfungsi pada dasarnya. Pasti anda akan terkejut, tetapi sebenarnya penguat kilang tidak menguatkan apa-apa. sebenarnya, mekanisme operasinya menyerupai operasi kren paling mudah: anda memutar pemegang dan air dari bekalan air mula mencurah, lebih kuat atau lebih lemah, dan jika anda memutarnya, aliran akan tersekat. Dalam penguat, semua proses berlaku dengan cara yang sama. Daripada modul bekalan kuasa berkuasa, arus mengalir melalui pembesar suara yang disambungkan ke peranti. Dalam kes ini, fungsi paip diambil alih oleh transistor - pada output, tahap penutupan dan pembukaannya dikawal oleh isyarat yang dihantar ke penguat. Daripada bagaimana tepatnya kren ini berfungsi, iaitu bagaimana transistor keluaran beroperasi, dan kelas penguat ditentukan.

Jika kita bercakap tentang peranti AB, maka transistor di dalamnya mungkin mempunyai sifat yang tidak menyenangkan untuk membuka dan menutup secara tidak seimbang dengan isyarat yang tiba padanya. Oleh itu, kerja mereka menjadi tidak berubah. Kembali ke analogi dengan keran - anda boleh memutarkan pemegang keran, tetapi air akan mengalir lemah pada mulanya, dan kemudian tiba-tiba aliran akan meningkat secara tiba-tiba.

Atas sebab ini transistor kategori AB perlu disimpan dalam keadaan terbuka sedikit walaupun tiada isyarat. Ini adalah perlu supaya mereka mula bekerja dengan segera, dan tidak menunggu sehingga isyarat mencapai tahap tertentu - hanya dalam kes ini penguat akan dapat menghasilkan semula bunyi dengan herotan yang minimum. Dalam amalan, ini bermakna bahawa sebahagian daripada tenaga yang berguna dibazirkan. Bayangkan anda menghidupkan semua paip air di apartmen, dan titisan kecil air akan terus mengalir keluar daripadanya. Akibatnya, kecekapan model sedemikian tidak melebihi 50-70%, ia adalah kecekapan rendah yang merupakan kelemahan utama penguat kelas AV.

Jika kita bercakap tentang peranti kelas D, maka prinsip operasinya sama sekali: mereka mempunyai transistor keluaran mereka sendiri yang boleh menghidupkan dan mematikan. Oleh itu, laluan arus melalui pembesar suara yang disambungkan kepada mereka dikawal, tetapi isyarat sudah mengawal pembukaannya, yang dengan konfigurasinya sangat jauh dari yang masuk.

Beginilah cara isyarat disalurkan kepada transistor keluaran peranti Kelas D. Dalam kes ini, ia akan berfungsi sepenuhnya berbeza: sama ada tutup sepenuhnya atau terbuka tanpa sebarang nilai perantaraan. Ini bermakna kecekapan model sedemikian boleh hampir 100%.

Sudah tentu, masih terlalu awal untuk menghantar isyarat sedemikian kepada sistem audio, mula-mula ia harus kembali kepada konfigurasi standard. Ini boleh dilakukan dengan menggunakan induktor keluaran, serta kapasitor - selepas memprosesnya, isyarat yang diperkuatkan terbentuk pada output, yang dalam bentuknya mengulangi sepenuhnya isyarat input. Dialah yang dihantar kepada pembesar suara.

Kelebihan utama peranti kelas D ialah peningkatan kecekapan. dan, oleh itu, penggunaan tenaga yang lebih lembut

Untuk masa yang lama ia dipercayai bahawa untuk menyambungkan sistem pembesar suara berkualiti tinggi, penguat AB akan menjadi penyelesaian yang optimum... Model kategori D memberikan penukaran isyarat masuk kepada isyarat berdenyut dengan frekuensi yang dikurangkan, akibatnya, ia memberikan bunyi yang baik hanya dalam mod subwufer.Pada masa kini, teknologi telah mengambil langkah besar ke hadapan, dan hari ini sudah ada transistor berkelajuan tinggi yang boleh membuka dan juga menutup hampir serta-merta, terdapat cukup banyak peranti jalur lebar kelas D di kedai.

Model ini bertujuan untuk digunakan bukan sahaja dengan subwufer, tetapi juga dengan sistem pembesar suara moden dari semua jenis. Bagi pilihan yang tidak memerlukan kuasa tinggi, masuk akal untuk membeli penguat yang agak padat.

Oleh itu, jika anda mempunyai ruang yang cukup untuk menyambungkan pembesar suara, maka anda boleh memilih model kelas AV. Selama beberapa dekad kewujudan, litar model ini telah dibangunkan dengan baik, mereka memberikan kualiti bunyi yang agak baik, dan sekiranya berlaku kerosakan, anda boleh membaikinya dengan mudah di pusat servis terdekat.

Jika kawasan untuk pemasangan bunyi adalah terhad, maka anda harus melihat dengan lebih dekat model jalur lebar kumpulan D. Dengan parameter kuasa yang sama seperti produk kelas AV, ia jauh lebih kecil dan ringan, lebih-lebih lagi, ia kurang panas, malah sesetengah model membenarkannya dipasang secara rahsia dengan gangguan yang paling sedikit.

Untuk menyambungkan subwufer, kelas D menetapkan kelebihan maksimum, kerana blok nada bass adalah julat frekuensi yang paling memakan tenaga - dalam kes ini, kecekapan produk adalah penting, dan dalam hal ini tiada pesaing kepada produk kelas D.

Dalam video ini, anda boleh membiasakan diri dengan lebih jelas dengan kelas penguat bunyi.