Классы аудио усилителей: Классы эквивалентной мощности A, AB, B, Max в Reference Audio Analyzer

Содержание

Классы эквивалентной мощности A, AB, B, Max в Reference Audio Analyzer

Для прямого сравнения усилителей мощностные характеристики определяются для нескольких режимов по аналогии с классами работы усилителей: A, AB, B и Max.

Обычно, на минимальном уровне громкости усилитель работает с минимальными искажениями, в чистом режиме, эквивалентном классу А. Численное значение искажений в классе А может быть большим, но мы их писхоакутически не слышим. При добавлении уровня громкости искажения растут и меняют свой характер. Мы выявляем пороги перехода изменения характера спектра и определеяем уровни мощности для разных характеров искажений.

Если мы будем сравнивать два усилителя при равной амплитуде, где у них для этой аплитуды будут определены разные типы характера спектров, то с большей долей вероятности качественнее будет звучать тот усилитель, у которого эквивалентный класс будет ближе к классу А.

Чистый режим – эквивалентный класс А

Это режим без гармоник высоких порядков. Это своего рода самый качественный «чистый режим». Для определения эквивалентного режима класса А используется маска, которая строго ограничивает амплитуды гармоник.

Эквивалентным классом А является такой режим, по спектру которого можно сказать, что усилитель работает как в классе А. Это отсутствие гармоник высокого порядка и значительное снижение амплитуд гармоник в сторону высоких порядков. В старых отчетах это был «чистый/clear» режим.

Исключением из этого правила могут быть устройства с собственным ЦАП и аналоговым регулятором громкости, где гармоники высших порядков производит не усилитель, а ЦАП.

У некоторых усилителей может не быть чистого режима или если с ЦАП во всем диапазоне амплитуд высокий уровень искажений. Такие искажения могут быть от ОС смартфонов. В этом случае фиксируются минимальные значения. Наша цель сравнивать усилители, а для общей стандартизации отчетов у усилителя должны быть определены все режимы.

За счет такой стандартизации стало возможным открыть разделы с прямыми сравнениями параметров:


Режим класса АБ

Этот режим является развитием оптимального режима, близкого к чистому режиму. В этом режиме значения гармоник небольшие и убывают по амплитуде в сторону высших порядков. Спектры при этом косвенно напоминают режим АБ.


Режим Б

Этот режим так же является развитием оптимального режима, но уже близкого к режиму клиппинга. Это более высокий уровень гармоник, но аналогично убывающих по амплитуде в сторону высшего порядка.


Максимальный режим

Это режим перед переходом усилителя в клиппирование. В этом режиме гармоники не убывают или достигают высокого уровня.


Так как тестируются не только просто усилители, а плееры, смартфоны, ноутбуки, комбайны и прочие устройства, то нередко случается ситуация, что при выставлении максимального уровня громкости схема усилителя могла бы дать и более высокий уровень сигнала, но этот уровень ограничен выходным уровнем с штатного ЦАП (или кодека). На максимальной амплидуте пороги для тока и напряжения для всех режимов могут быть одинаковыми. По порогам напряжения и тока определяется, в группы каких эквивалентных классов усилительная часть попадает. Это примерно как разделение машин по клиренсу, до 10 см, до 15 см, до 20 см вместо диапазонов от 0 до 10, от 10 до 15 и от 15 до 20 см.

Важной частью определения порогов для тока и напряжения является возможность более точного сравнения усилителей по громкости за счет пересчета напряжения к «музыкальной» мощности, учитывая поправку для тока по плотности музыкального сигнала.


Усилители звука | Виды усилителей, их особенности, описание

ТИПЫ УСИЛИТЕЛЕЙ

Усилители мощности звуковой частоты бывают разными в зависимости от используемых элементов для достижения необходимого результата.

  • Ламповые
  • Транзисторные
  • На интегральных схемах
  • Гибридные
  • Двухканальные/Стерео
  • Многоканальные

Давайте рассмотрим каждый из них и разберем их особенности.

Двухканальные либо Стерео усилители HI END класса

 

Преимущественно усилители рассчитаны на использование в звуковоспроизводящих стереосистемах, проще говоря, имеют два канала. Но многие среди таких стерео усилителей могут применяться как одноканальные за счет мостового режима подключения к нагрузке. Это дает практически удваивание выходной мощности усилителя. Одноканальные, или говоря иначе моноусилители, могут служить в качестве составляющих высококачественных стереосистем. Также для звучания отдельных сигналов моноусилители применяются и в многоканальных системах.

Еще важнее не только площадь, но и… архитектура. Ведь часть исторических сцен, театров или концертных площадок, создавались без современных знаний по акустике. Попытка вызвучить зал простой стереосистемой приведет к отражению от стен, потолка и многоярусных перекрытий и многократному наложению звука. При этом появляются пространства с неравномерностями звука, да еще и находящимися в зависимости от частот. И с подобными задачами можно справиться используя современные стерео системы.

Ламповые усилители

 

С целью улучшения качества воспроизводимого звучания усилители мощности прошли довольно длительный эволюционный путь. До последней четверти XX-го века бал правили ламповые, использующие в качестве усилительных элементов электровакуумные электронные лампы. Создавались усилители огромной мощности, в несколько десятков тысяч ватт. Выделялись они своим изрядным весом и размерами, выделением большого количества тепла и обладали низким КПД. Не смотря на это, в конце прошлого века, наступил «ламповый ренессанс» и среди поклонников звука сложилось мнение что лишь ламповый усилитель может передать настоящий чистый звук. До сих пор они продолжают выпускаться малыми сериями, и не взирая на чрезвычайно высокую цену, пользуются интересом у настоящих аудиофилов.

Многоканальные усилители

 

Для воспроизведения объемного звука высокого качества используются технологии многоканального звучания. С их помощью решаются как вопросы звучания домашних кинотеатров, так восприятия в многоканальном варианте и музыкальных записей. Дело в том, что звуковые картины различных сцен для выступлений складываются из тончайших деталей. И при создании подобных звуковых систем, передающих расположение источников звучания, возникают проблемы отличия воспринимаемых слушателем от реально локализованных инструментов во время записи.

Еще возникает вопрос расширения стереобазы. Если в случае с домашними кинотеатрами в месте отдыха и располагается центр зоны прослушивания, то с увеличением площади прослушивания и удалением слушателя от центра стереобазы нарастают искажения. При озвучке огромных площадей, вплоть до стадионов, важность точной многоканальной усилительной техники сложно переоценить.

Например, в указанном выше случае, используют деление всего сигнала на частотные полосы кроссоверами. Каждый полученный диапазон частот усиливается и воспроизводится раздельно. В дальнейшем устанавливается множество узкополосных акустических систем, которые воспроизводят с повышенным звуковым давлением соответствующие частотные диапазоны и создают ровное звуковое поле, существенно уменьшают искажения по фазе и отражения.

Огромнейшее внимание уделяется подборке и расположению акустических систем. Ведь ничтожная ошибка монтажа в направлении их работы «множит на ноль» все возможности даже качественной многоканальной системы. Обычно все элементы звукового массива снабжены собственными цифровыми усилителями, в которые порой встроены звуковые процессоры, вносящие в звукоряд требуемые временные или частотные предварительные искажения. И каждый усилитель настраивается для достижения лучшего звукового поля применимо к типам динамиков и характеристикам корпуса.

В случае единого управления звучанием нескольких отдельных зон в большом помещении (например в случае с развлекательными комплексами) тоже могут применяться многоканальные системы, обеспечивающие воспроизведение разных музыкальных программ в разных участках и залах комплекса без помех и перекрытий.

Горизонты усложнения усилительных комплексов продолжают удаляться за край по мере приближения к решению проблем. Тут во главу угла встает соотношение цена/качество. На базе блочного варианта Модели 6 Hi End стереоусилителя PAS-240 российская компания Profil Audio предлагает возможность сборки многоканальных комплексов.

Транзисторные усилители

 

На смену «теплым ламповым» пришли усилители с конструкцией оконечного каскада основанной на биполярных или же полевых транзисторах. Отличались они простотой и довольно весомой выходной мощностью. Но не так давно стали вытеснятся интегральными конструкциями, даже в мощных решениях, когда уменьшение габаритов усилителей не является решающим фактором.

 

На интегральных схемах

 

Но востребованность малых размеров усилителей, с наименьшим количеством структурных элементов, привела к широкому распространению решений на интегральных микросхемах. Такие схемы могут содержать на одном кристалле как предварительные, так и оконечные усилители. И они могут быть основаны на разных схемах и различаются в классах работ.

 

Гибридные усилители

 

В итоге «все смешалось» и пришло время гибридных усилителей. В них части каскадов собираются и на электронных лампах, и на основе полупроводниковых элементов. Порой гибридными считают усилители, которые наряду с транзисторами и лампами собраны и на интегральных микросхемах.

какой лучше для дома и автомобиля

Современные звуковые усилители относят к нескольким классам. Если у человека нет опыта в настройке аудиоаппаратуры и работе с акустикой, обозначения классов ни о чем не скажут. А между тем, эти буквенные маркировки скрывают в себе конкретные характеристики и показатели, влияющие на качество работы звукового оборудования. Ниже будет подробнее рассказано о том, что такое классы усилителей звука, а также о методах подбора аппаратуры для конкретных задач.

Что такое класс усилителя

Класс усилителя – уровень выходного сигнала, формирующийся из входного сигнала в процессе работы акустической установки. В одном цикле этот сигнал меняется в некотором диапазоне.

Преобразователи частоты разделяются на категории в зависимости от показателей линейности той технологии, которая используется для усиления. Встречаются модели с нужной точностью воспроизведения начального сигнала НЧ и УНЧ, а также нелинейные схемы. Во втором случае звуковой сигнал воспроизводится с меньшей точностью, однако КПД оказывается выше.

A

У всего есть свое начало, и, если мы говорим о режимах работы усилителя, у истоков стоит конечно же класс А. Именно с него началась история усилителей в частности и электронного аудио в целом.
Как работает усилитель класса «А», или Истинный High End и много тепла Статья


Теория и практика Усилители Octave как работает усилитель

naumov 28 июня 2021 в 09:10

98 9

Классификация усилителей

Классификация усилителей звука по классам предусматривает разделение на две группы. В первую группу входят устройства A, B, AB и C. Обладают сходными показателями проводимости. Транзистор устанавливается в положении между включением и выключением.

ТОП лучших усилителей по качеству звука

Вторая группа включает в себя устройства с маркировками D, E, F, G, S, H и T. Эти приборы также называются переключающимися. Для работы тут используется принцип импульсной модуляции, а также современные цифровые методики для непрерывного прохода сигнала между положениями выключено и включено. В результате получают нужный выходной сигнал в диапазоне насыщения.

Ниже представлена таблица сравнения характеристик усилителей первой группы, включающей в себя модели A, B, AB и C. Они чаще берутся для рассмотрения, тогда как усилители второй группы представляют собой различные вариации со средними показателями для использования в конкретных условиях.

ХарактеристикиАВАВС
Теоретический КПД50%78%Зависит от выбранного режима100%
Реальный КПД15-30%50-60%40-50%80-100%
Нелинейные искажениямалыевысокиесредниевысокие
Потребляемая мощностьпостояннаязависит от выходных параметровзависит от выходных параметровзависит от выходных параметров
Термическая стабильностьнизкаявысокаясредняявысокая

Выводы

Если подытожить вышесказанное, то независимо от класса, любой усилитель может быть как плохим, так и хорошим. Результат зависит не от класса, а от конкретной схемотехники. КПД – важный показатель усилителя, и самый высокий он у D-класса.

При выборе усилителя, по большому счету, стоит обращать внимание на две вещи: выдаваемую мощность на заданное сопротивление нагрузки и цену. Наиболее популярны сейчас усилители А/В класса, что объясняется наилучшим соотношением вышеназванных критериев: работают они хорошо при относительно невысокой стоимости. Аудиофилы остаются поклонниками А-класса за их чистый звук. Профессионалы с деньгами всё чаще смотрят на D-класс, всё-таки его КПД существенно выше, а также в большинстве своем они имеют на борту дополнительную динамическую обработку – кроссовер, эквалайзер, лимитер и даже настройку задержки аудио сигнала, необходимую для крупных инсталляций, где акустические системы могут находиться от сцены на расстоянии порядка сотни метров. Нет предела совершенству, как и поискам новых решений. Поэтому экспериментируйте и ищите лучшее решение для своих задач.

В чем отличие между классами усилителей

Для полного понимания классификации усилителей рекомендуется подробно изучить каждую категорию, рассмотрев особенности функционирования приборов, а также специфику применения в тех или иных случаях.

Класс А

Усилители категории А считаются распространенными и доступными для использования. Просты по конструкции, характеризуются линейностью, а также средними показателями искажения. Эти особенности помогают добиться нужного качества звучания при организации акустики.

Чаще в конструкции используется один вид транзисторов. Его подсоединяют так, чтобы ток на колонки шел даже тогда, когда основной входной сигнал не идет.

Отнести прибор к группе A можно в том случае, если ток нуля во время холостого хода будет идентичен току нагрузки во время работы.

Усилители категории A функционируют в ультралинейной частотной области, а значит, смещение требует правильной установки. Только так гарантируется работа с достижением необходимого звукового потока.


усилитель А класса

Так как оборудование на выходе отключено, оно проводит ток и вызывает мощностные потери. Выделяется тепло, а КПД снижается до 40%. Так что аппараты представляются непрактичными при организации высокомощных установок.

Чтобы оборудование могло правильно работать, блоку питания придаются необходимые габариты, а входной сигнал фильтруется перед подачей на усилитель. Иначе повышается вероятность появления постороннего гула во время работы.

Класс В

Для повышения КПД и уменьшения нагрева конструкции было решено разработать усилители группы B. Приборы оснащаются двумя дополнительными транзисторами, каждый из которых усиливает только половину сигнала. Специфика конструкции обуславливает осуществление 50% цикла в положительном или отрицательном периоде.

Тока смещения тут не будет, потому что ток покоя прибора нулевой. Это привело к тому, что мощность аппаратуры невысока. КПД же выше, чем у аппаратов категории А.

Оборудование вдвое эффективнее приборов группы А. Но есть и минус, который представлен искажениями во время работы.

Искажения обусловлены наличием некоторого коридора в транзисторах. Часть сигнала в этом коридоре будет видоизменяться, что вносит корректировки в выходной сигнал.

Класс АВ

Объединив свойства приборов категорий А и B инженерам удалось получить функциональный аппарат, объединяющий положительные качества этих приборов. По конструкции больше похожи на усилители группы В. Главное отличие в том, что транзисторы одновременно проводят сигнал в непосредственной близости с точками пересечения осциллограмм. Смещающее напряжение тут составит 5-10% соответствующих показателей тока покоя.

Описанный подход помогает устранить проблемы больших искажений сигнала, характерных для устройств категории В.

Оборудование AB представляется компромиссом между минимальными искажениями и КПД. Эффективность преобразования составляет 50%.

Класс С

Установки класса C характеризуются эффективностью, но при этом нелинейны. Входной ток равен нулю и сохраняется на данной отметке половину времени цикла обработки сигнала. Транзистор в этот момент переключен в ожидание.

Подобный подход гарантирует КПД около 80%, однако во время использования прибора в сигнал вносятся изменения. Из-за этого усилители редко используют в акустике. Гораздо чаще встречаются в различных генераторах, радиоприборах, а также других преобразователях сигнала.

Класс D

Усилители класса D принято относить к группе нелинейных импульсных приборов, которые также называются ШИМ-усилителями.

Интегральные схемы отличаются мощным рассеиванием даже при идеальной реализации. Подход дает некоторые преимущества приборам за счет малого теплового выделения, легкости и компактных размеров. Приборы обходятся дешевле, а время самостоятельной работы больше.

Для правильного функционирования приборов потребуется высоковольтная плата в 10000 ватт.

Другие классы

Отдельно принято рассматривать другие классы работы усилителей, применяемые для решения специфических задач:

  • Класс F. Прогрессивные модели, КПД которых достигает 90%.
  • Класс G. Усовершенствованная высоколинейная вариация прибора AB. Автоматически переключаются по линиям питания, оценивая необходимые параметры входного сигнала. Такой подход сокращает энергопотребление, а также уменьшает потери энергии на нагрев.
  • Класс I. Расположение в двухтактной конфигурации непосредственно перед включением помогает быстро переключать механизм даже при отсутствии нужного напряжения на входном разъеме.
  • Класс S. Усилители нелинейного типа, по принципу работы больше напоминающие аппараты класса D. С помощью оборудования преобразовывается входной аналоговый сигнал в цифровой с нужным усилением. Повышается мощность на выходе, а КПД достигает 100%.
  • Класс T. Цифровые усилители, включающие специальные микросхемы для обработки и повышения частот входящих сигналов. Специально предусмотренные многоканальные компоненты 3D звучания гарантируют эффективность оборудования при создании полноценного домашнего кинотеатра или центра для прослушивания музыки.

Практика

Проверить все вышеописанные тезисы на живом примере мы решили с помощью Arcam HDA SA20. Во-первых, этот аппарат отлично демонстрирует все преимущества класса G, а во-вторых, реальный выбор устройств с такой схемотехникой довольно скуден, особенно на российском рынке.

Имея выходную мощность 90 Вт на канал при импедансе нагрузки 8 Ом, Arcam HDA SA20 демонстрирует скромные габаритные размеры с высотой корпуса в половину типичного интегрированного усилителя такой мощности. Радиаторы установлены внутри и имеют размеры, сравнимые с усилителем класса АВ в полтора-два раза меньшей мощности, наглядно демонстрируя преимущества класса G. В блоке питания используется двухступенчатая схема. Две пары обмоток трансформатора и два набора конденсаторов разной емкости формируют две шины питания: основную и дополнительную, подключаемую при возрастании нагрузки. Весьма показательным является значение гармонических искажений. При нагрузке 80% они составляют 0,002%.

Какой класс усилителей звука лучше

В зависимости от сферы использования и особенностей окружающих условий подходящими вариантами становятся усилители всех групп. Отдельно стоит рассматривать оборудование для дома и авто.

Для дома

Подбирая усилитель для домашней акустики, лучше вперед рассмотреть устройства категорий АВ и D с маркировками «sound». Первый тип представляет собой аналоговый прибор, который гарантирующий качественное звучание со средними искажениями.

Устройства категории D – цифровые модели, которые способны обладать любыми характеристиками в зависимости от установленных на схеме компонентов.

Для автомобиля

На автомобилях используют классы автоусилителей А, В, АВ и D. Модели разновидности А на практике встречаются редко из-за дороговизны и низкого КПД.

Стереоусилитили класса В характеризуются большим КПД, но проигрывают в плане искажений звучания. В автоакустике также применяются редко.

Распространенными среди автолюбителей считаются устройства категории АВ. Характеризуются средним качеством звучания, нужными показателями мощности, чистым звуком и повышенным КПД. Подходит для сабвуферов мощностью от 500 до 600 Вт.

Оборудование категории D используют для обработки цифровых сигналов. Приборы компактны, а также характеризуются повышенными показателями мощности. КПД на уровне 90-98% сводит к минимуму вероятность перегрева прибора, а значит, тут не требуется специальный радиатор охлаждения. Среди автомобилистов такие модели не распространены по причине дороговизны.

XD/XA

Нулевая точка — это самое уязвимое место в музыкальном сигнале, и, несмотря на все ухищрения со смещением, производимые в классе АВ, все же куда лучше, когда нулевую точку сигнала воспроизводит один транзистор, и его затвор не балансирует на грани открытия или закрытия.

Как работает усилитель класса XD и XA, или Немного экзотики Статья


Теория и практика Усилители Cambridge Audio как работает усилитель

naumov 09 августа 2021 в 09:10

24 5

Особенности

С точки зрения качества и характера звучания каждый тип ламп и каждый режим включения имеет свои особенности, настолько очевидные на слух, что даже ультралинейный режим, по факту, не стал золотой серединой. Триоды в чистом виде и триодное включение пентодов обеспечивают наиболее чистый и объемный звук до тех пор, пока дело не дойдет до энергичной музыки с быстрыми и значительными по амплитуде перепадами громкости. Иными словами — для спокойного джаза триоды подходят куда лучше, чем для прослушивания рока.

Пентодный и ультралинейный режимы, напротив, больше подходят для энергичной музыки, но в ряде случаев звучат недостаточно чисто, точно и детально. Особенно часто эти претензии относятся к пентодному режиму, а в целом характер звучания и пентодного, и ультралинейного режимов нередко сравнивают с транзисторными усилителями.

История

Радиолампы, как и другие электронные компоненты, имеют богатую историю, в ходе которой произошла заметная эволюция. Началось все в нулевых годах прошлого века, а закатом ламповой эры можно считать шестидесятые годы, когда свет увидела последняя фундаментальная разработка — миниатюрные радиолампы нувисторы, а транзисторы уже начали активно завоевывать рынок. Но из всей истории нас интересует лишь ключевые этапы, когда были созданы основные типы радиоламп и разработаны основные схемы их включения.

Первый в мире триод изобретателя Ли де Фореста, 1908 год
Первой разновидностью радиоламп, разработанной для создания усилителей, были триоды. Цифра 3 слышится в названии не случайно — именно столько активных выводов имеет триод. Принцип работы триода предельно прост. Между анодом и катодом лампы последовательно включаются источник питания и первичная обмотка выходного трансформатора (ко вторичной обмотке которого подключается акустика). Полезный сигнал подается на сетку лампы. При подаче напряжения в схему усилителя между катодом и анодом протекает поток электронов, а расположенная между ними сетка модулирует этот поток соответственно изменениям уровня входящего сигнала.

В ходе использования триодов в различных отраслях промышленности потребовалось улучшить их характеристики. Одной из таких характеристик была проходная емкость, величина которой ограничивала максимальную рабочую частоту лампы. В процессе решения этой проблемы появились тетроды — радиолампы, имеющие внутри не три, а четыре электрода. Четвертым стала экранирующая сетка, установленная между управляющей сеткой и анодом. Задачу повышения рабочей частоты это решало в полной мере, что вполне удовлетворило создателей технологии, разрабатывавших тетроды для того, чтобы радиостанции и радиоприемники работали в коротковолновом диапазоне, имеющим более высокие несущие частоты нежели средне- и длинноволновый.


Строение триода

С точки зрения качества воспроизведения звука тетрод не превзошел триод принципиально, поэтому другая группа ученых, озадаченная вопросами воспроизведения звуковых частот, усовершенствовала тетрод, используя, по сути, тот же подход — просто добавив в конструкцию лампы еще одну дополнительную сетку, располагающуюся между экранирующей сеткой и анодом. Это было необходимо для того, чтобы подавить динатронный эффект — обратную эмиссию электронов от анода к экранирующей сетке. Подключение дополнительной сетки к катоду препятствовало этому процессу, делая выходную характеристику лампы более линейной и повышая выходную мощность. Так появился новый тип ламп: пентод.

ЛАМПА!

Классы усиления — вполне логичный и понятный способ отличить одну типовую схему от другой. Однако, применительно к ламповой схемотехнике такого подхода оказалось недостаточно.

Как работают ламповые усилители, или Особенности теплого звука Статья


Усилители Теория и практика Cayin как работает усилитель

naumov 06 сентября 2021 в 09:10

20 5

Подборка подготовлена при поддержке , тестирование усилителей проходило в залах прослушивания салона

Как и какой выбрать стерео аудио усилитель?

Усилители, как класс техники появились очень давно, сначала это были двух-канальные аппараты, и они работали только со звуком, 5.1 конфигурации еще не было. Такие аппараты существуют и по сей день.

 

Стереоусилители отличаются от ресиверов меньшим количеством функций, но звук, как правило, бывает лучше, основная задача усилителя, качественно воспроизвести запись, упор делается на качественное изготовление аудиотракта. Используются качественные детали, а схема делается достаточно простой, с минимум функций, хотя в дорогих аппаратах все же есть кое-какие функции, например, встроенный фонокорректор, выход для наушников, USB порт под флешку, как правило есть кнопка Pure Direct, может быть еще Bluetooth. Входов тоже бывает не много, обычно, присутствуют аналоговый линейный вход, коаксиальный цифровой и оптический входы и одна или две пары винтовых клемм.

 

Недорогой аппарат будет играть, примерно, как дорогой ресивер, модели подороже будут давать звук во многом превосходящий любые ресиверы. Ресиверы являются более популярными из-за своей универсальности, большим набором функций и с небольшим компромиссом в качестве звука.

Усилители бывают трех типов — предварительные, полные и оконечные, предварительный усилитель будет улучшать сигнал, оконечный просто усиливать, а полный или интегральный и усиливать сигнал, и улучшать его.

 

Интегральные стереоусилители тоже являются небольшим компромиссом, сочетают в себе две функции, если использовать два раздельных аппарата — предварительный и оконечный звук будет лучше. Раздельные компоненты всегда считаются лучше, чем скомбинированные.

 

Усилители также могут быть аналоговыми и цифровыми, чисто аналоговые усилители считаются, иногда, лучше цифровых, с правильным подходом к разработке и с качественными деталями можно добиться очень хорошего звука. Цифровые усилители должны обработать и улучшить цифровой сигнал, а потом преобразовать его в аналоговый, и вывести на АС. На DVD и медиаплеерах могут быть аналоговые выходы и цифровые, в усилителях есть аналоговые входы, то есть можно будет подключить плеер к усилителю полностью по аналогу. Если использовать цифровой канал, то лучше, чтобы это был коаксиальный или оптический, обычно в усилителях других и не бывает. К ресиверу можно будет подключить плеер по HDMI, но звук будет похуже, так как этот интерфейс еще передает и видеосигнал.

 

Классы усилителей

Есть несколько классов в которых работают усилители — это A, B, AB и D. Классы различаются по применяемым технологиям и деталям. Класс А имеет более точный и сбалансированный звук, но при этом по мощности уступает категории B и D, группа B будет помощнее, D является самым мощным, но в ущерб качеству, он будет хуже, чем у класса A или AB, последний является компромиссом между хорошим звуком и мощностью.

 

По элементной базе усилители бывают:

— Транзисторными — это самый популярный тип элементной базы, на транзисторах выполнена большая часть всех аппаратов. Такой подход дает точный и мощный звук, но конечно, он может отличаться в зависимости от качества деталей.

— На микросхемах — более дешевый и некачественный по звуку вариант, применяются готовые микросхемы, звук будет мощным, но менее чистым и объемным.

— Ламповый тип усилителей, очень ценится за мягкий, комфортный звук. Вместо транзисторов ставят лампы и цена у таких аппаратов намного выше, чем у остальных.

— Гибридный тип усилителей сочетает в себе лампы и транзисторы, сигнал улучшается лампами, а затем усиливается транзисторами, звук у таких усилителей мощный и точный.

 

 

Количество каналов

У усилителей, как правило, бывает два канала, для одной пары АС, но встречаются и аппараты с четырьмя каналами усиления, для четырех АС.

 

Мощность

Мощность нужно подбирать под колонки, оптимально эта величина должна быть в два раза больше мощности АС. Еще нужно обращать внимание на сопротивление колонок и их чувствительность, чем выше будет импеданс, тем труднее усилителю будет их раскачать. Обычно чувствительность бывает 90 -100 дБ, выше ста считается отличной характеристикой, сопротивление АС бывает 4, 6 и 8 Ом, лучше всего брать на 4 Ом, так акустика подойдет к любому усилителю. Также мощность усилителя бывает номинальной — то есть мощность на продолжительное время и максимальной — мощность которую усилитель развивает на короткие промежутки времени. У колонок также бывает номинальная мощность на которой они работают и максимальная мощность, которую они способны выдержать.

 

Коэффициент искажений

Бывают гармонический тип искажений и интермодуляционный, будет хорошо, если коэффициент гармонических уложится в предел 1 процента при значении частоты 50-14000 Гц, а интермодуляционные не будут превышать 3 процента при значении 300-10000 Гц.

 

Диапазон частот

Эта характеристика отвечает за ширину воспроизводимого диапазона частот, чем шире будет диапазон, тем качественнее нужны будут акустические системы, желательно, примерно, с таким же диапазоном, чтобы полностью раскрылся потенциал усилителя и колонок. Усилитель и колонки с более широким диапазоном воспроизведут все мельчайшие нюансы записи. Для усилителя эта характеристика должна быть примерно — 50-200 кГц.

 

Время отклика

Это величина имеет значение при перепадах звукового сигнала, при которых появляются искажения. Значение зависит от верхней границы частот — чем она выше, тем будет повыше время отклика и будет бол. Нормальное значение этой характеристики около 58 мс.

 

Сопротивление

Импеданс аппарата определяет, то на какую нагрузку он рассчитан, то есть на сопротивление колонок, желательно, чтобы их импедансы совпадали. Акустика бывает с импедансом 4, 6 и 8 Ом, Лучше будет, если усилитель будет рассчитан на работу от 4 Ом.

 

Сигнал — шум

Эта величина определяет сколько будет полезного сигнала и помех, шумов, в общем сигнале, чем выше этот показатель, тем лучше, будет хорошо, если этот параметр будет 90-100 дБ.

 

Демпфирование

На высоких уровнях громкости диффузоры совершают колебания, а усилитель уменьшает эти резонансы, за счет чего звук становится более точным. Значение этой характеристики должно быть около ста единиц.

 

Функции

У усилителей функций намного меньше, чем у ресиверов, но кое-что все-таки бывает. Например, почти у всех моделей присутствует функция Pure Direct, которая отключает все цифровые цепи, что положительно сказывается на звуке. Для винила будет полезным вход с фонокорректором. Для прослушивания в популярных форматах lossless, пригодится вход USB, а также будет нелишним выход на наушники. Также пригодится функция переключения и перенаправления источников сигналов. Некоторые аппараты имеют функцию Bluetooth. Из выходов — входов дополнительно может быть вход для усилителя мощности и выход с предварительного усилителя, а также дополнительная пара клемм для акустики.

 

Выбирая усилитель нужно обращать внимание на мощность и импеданс аппарата, чтобы он подошел к акустике. Усилитель нормально работает на половине своей мощности, обычно мощность у бюджетных аппаратов начинается от 50 Вт, желательно чтобы этот параметр был не меньше 70-100 Вт. Сопротивление нужно подбирать под акустику на 4 Ом, чтобы усилитель мог работать с любой акустикой. Клеммы уже, обычно, у всех аппаратов винтовые, желательно, чтобы их было под две пары акустических систем. Будет лучше, если все переключатели будут механическими, электронное управление хуже. Также будет лучше, если пульт управления будет системным, чтобы можно было управлять другими компонентами.

 

Из функций желательно, чтобы была тонкоррекция, выход на наушники, вход для винила и Bluetooth. Из входов, кроме линейного, желательно наличие коаксиального и оптического. У бюджетных аппаратов всех этих функций и входов может не быть, нужно прежде всего подбирать усилитель по мощности и сопротивлению.

Вам понравилось прочитанное? Поделитесь ссылкой с друзьями:

Цифровые усилители, Класс D. — AudioArt.ru

Усилители в классе D, в отличии от всех других классов, вызывают полярные и категоричные мнения. Есть группа свидетелей  выдающихся качеств усилителей класса D. Их замечательного настоящего и светлого будущего. А все усилители других классов эти люди почти презирают.

Такой классовой ненависти позавидует любой негр преклонных годов. С чем можно ознакомится в комментариях к нашей обзорной статье, – Бюджетные усилители. От класса D .. до класса А. Признанные мэтры схемотехники усилителей, например Н. Сухов, в свою очередь называют усилители в классе D, – “усилителями для глухих“. Кому интересно, могут посмотреть фрагмент из его интервью посвященный усилителям класса D.

Если кратко, то если в линейных усилителях существует классы А, АВ, В… то в цифровых усилителях разновидностей решений на порядки больше. В рамках популярной статьи нет никакой возможности анализировать их схемо-блоки. Да и вряд ли это кому то интересно кроме инженеров и разработчиков.

Поэтому сразу преходящим к выводам. Однозначно, для усиления НЧ полосы частот цифровые усилители имеют право на жизнь.

Основные чипы на которых производят усилители в классе D: TPA3255, TDA7498, TPA3116. Смысла выискивать какой то усилитель по чипу нет. Хорошо звучащие схемотехнические решения за вас уже отобрали. Специально для этого обученные люди.

Не следует думать, что существуют известные аудио бренды которые ставят в свои усилители какие то принципиально иные чипы, которые имеют более замечательные качества.

Аудио бренды свои чипы усилителей в классе D не разрабатывают, и все разработки пользуются теми чипами, которые есть в каталогах китайских фабрик.

Возможно существуют отдельные исключения о коих мне неизвестно. Но это будет заведомо, что бестолковое, типа “глобуса Украины”.

Цена чипа диктуется почти исключительно его тиражом. И если кто либо и изобретет более качественный схемотехнику D класса,  – то в тысячи раз выгоднее ее продать в тираже 100 млн., чем делать, что то ” на коленке” в тираже 1-10 тыс. шт.

При выборе усилителя скорее следует ориентироваться на то как он выглядит внутри. Само собой, важна общая культура производства. Но по мимо этого, – в классе D, на выходе всегда стоит LC фильтр, через который проходит сильноточный звуковой сигнал. Очень плохо, что такой фильтр неизбежен. Но совсем ужасно, когда сечение провода в этом фильтра очень низкое. Вплоть до уровня когда, этот фильтр и провод почти не просматриваются. Как на левой картинке ниже:

Требуйтекатушки с большим сечением и крупными конденсаторами!

А в остальном … все подобные усилители почти из «одной бочки», с очень разными названиями и вариантами внешнего вида.

В Китае их можно посмотреть здесь

К ним приделывают ЦАПы различного качества, картридеры, блютуз и т.д.  Бывают даже “ламповые” цифровые усилители (на входе усилителя стоит ламповый каскад).

Внутри же:

Несомненным преимуществом усилителей класса D является их цена.

Если конечно не брать в расчет стоимость блока питания. В качестве блока питания в большинстве случаев можно использовать типовой блок питания от ноутбука (смотрите все же совместимость).

По большому счету, цена класса D такова, что если он и не будет соответствовать вашему представлению о Hi-Fi качестве, его можно будет пристроить для каких то прикладных, бытовых целей или подарить. И можно не теоретизировать о качестве класса D, а практически попробовать на сколько вам лично этот класс D хорош или плох.

При этом существует приблизительная статистика, – около 90% людей ориентирных на качество и “настоящий HI-FI”, класс D недолюбливают. Можно проголосовать и посмотреть результаты.

Какие усилители вы считаете качественными?Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.

Можно давать несколько ответов

  • Класс АВ 33%, 284 голоса

    284 голоса 33%

    284 голоса — 33% из всех голосов

  • Класс А 29%, 249 голосов

    249 голосов 29%

    249 голосов — 29% из всех голосов

  • Класс D 20%, 173 голоса

    173 голоса 20%

    173 голоса — 20% из всех голосов

  • Ламповые 18%, 152 голоса

    152 голоса 18%

    152 голоса — 18% из всех голосов

Всего голосов: 858

Голосовало: 667

15/06/2021

×

Вы или с вашего IP уже голосовали. Далее просто предлагаем посмотреть какие варианты усилителей класса Д бывают.

Усилитель для сабвуфера 100 Вт TPA3116 моно, класс D

 

Усилитель для сабвуфера – ссылка

160Wx2 TDA7498E выход на сабвуфер, USB вход.

усилитель мощности 160Wx2 TDA7498E – ссылка

Если требуется высокая мощность то разумно брать усилитель со встроенным блоком питания.

TPA3255 Bluetooth, 600 Вт, Переключатель режима полная частота/сабвуф, блок питания.

TPA3255 усилитель – ссылка

Каждый может найти для себя то что ему хочется. Есть даже усилители класса D с вентиляторами.

ссылка

А те кто не являются поклонниками Карлосона, могут взять точно такой же, но без вентиляторов.

TPA3255 цифровой усилитель, 300 Вт

TPA3255 цифровой усилитель – Ссылка

Класс D с аналоговым блоком, TPA3255 150W

Класс D с аналоговым блоком – Ссылка

Как можно сообразить мощность в 150W ограничена именно аналоговым блоком. Так же можно заметить, что если использовать качественный корпус, питание и комплектующие, цена начинает переваливать за 20000 руб.

И в этом месте возникает вопрос, а вообще то он нам нужен этот класс D?

Может лучше, что то посмотреть в – Обзоре класса AB

Среди класса АВ есть многократно более дешевые варианты.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Классы усилителей


Усилители — класс эксплуатации

В большинстве мобильных усилителей для управления динамиками используются комплементарные пары транзисторов. В этой конфигурации есть транзистор (или группа транзисторов), который проводит ток от положительного напряжения источника питания для положительной половины звуковой волны, и другой транзистор (или группа транзисторов), который проводит ток от отрицательного напряжения питания для отрицательная половина сигнала.Есть некоторые усилители, которые используют один и тот же транзистор (транзисторы) для управления как положительной, так и отрицательной половинами сигнала.

ПРИМЕЧАНИЕ. Усилители
классов A, B и AB работают на своих выходных транзисторах в «линейном» режиме. Усилители класса «D» управляют своими выходами в режиме «переключателя».


Режимы работы усилителя

Линейный режим:
Представьте, что вы являетесь выходным устройством (устройствами) усилителя и должны выдерживать 10-фунтовый железный вес (нагрузка на динамик). Самый сложный метод (линейный режим) — держать вес прямо перед собой.Это очень грубо имитирует архитектуру линейного режима. Ваши мышцы начнут болеть через короткий промежуток времени. Думайте об этой боли как о рассеиваемой мощности на выходных транзисторах.

Режим переключения:
В этом примере вы можете поддерживать вес в одном из двух положений. В первом положении вы можете держать утюг прямо над головой, зафиксировав локти, так что вы не прилагаете особых усилий для поддержания веса. Во втором положении вы позволили бы весу свисать сбоку.Это также потребует очень мало усилий от ваших мышц. Если вы держите его прямо над головой половину времени, а другую половину времени рядом с собой, его положение будет «в среднем» таким же, как если бы вы держали его прямо перед собой, как в предыдущем примере. (линейный режим) пример. Это примерно имитирует режим переключения, который мы обсудим позже на этой странице. Вы можете видеть, что с этим методом (режим переключения) также будет небольшая боль (рассеивание мощности), связанная с поддержанием веса.


Классы усилителей

КЛАСС ‘A’:
Многие усилители класса A используют одни и те же транзисторы для воспроизведения верхней и нижней половин звуковой волны. В этой конфигурации через выходной транзистор (транзисторы) всегда протекает ток, даже если он не имеет звукового сигнала (выходные транзисторы никогда не «выключаются»). Ток, протекающий через него, является постоянным. Усилитель чистого класса «А» очень неэффективен и обычно сильно нагревается, даже когда нет аудиовыхода. Ток, протекающий через выходной транзистор(ы) (при отсутствии аудиосигнала), может быть таким же, как ток, который будет проходить через нагрузку динамика при ПОЛНОЙ выходной мощности аудио.Многие люди считают, что усилители класса «А» звучат лучше, чем другие конфигурации (и это могло быть правдой в какой-то момент времени), но хорошо спроектированный усилитель не будет иметь никакого «звука», и даже самый критичный «ухо» будет трудно отличить один дизайн от другого.

Примечание:
В некоторых усилителях класса A для выходного каскада используются дополнительные транзисторы (отдельные транзисторы для положительной и отрицательной половин сигнала).

КЛАСС «В»:
В усилителе класса «В» используются два транзистора (или две группы транзисторов).Один транзистор (или группа транзисторов) используется для воспроизведения верхней половины сигнала. Второй транзистор (или группа транзисторов) используется для воспроизведения нижней половины сигнала. В усилителе класса «В» через выходные транзисторы, как правило, не протекает ток холостого хода/смещения при отсутствии звука. В большинстве случаев, если усилитель не имеет потенциометров смещения и это не усилитель класса D, это усилитель класса «В».

КЛАСС «АВ»:
Усилители класса «АВ» используют две группы транзисторов, как и усилители класса «В».Во многих отношениях усилители классов «AB» и «B» очень похожи. Как мы уже говорили ранее, усилитель класса «А» очень неэффективен. Это не хорошо для автомобильного усилителя звука. Некоторые люди считают, что усилитель класса «В» никогда не сможет воспроизвести чистый звук, потому что его выходные транзисторы не включены. Усилитель класса «АВ» обычно считается лучшим компромиссом. Усилитель класса «AB» — это усилитель класса «B», который имеет небольшой

ток «смещения», протекающий через выходные транзисторы все время.Это устраняет практически все кроссоверные искажения, которые возможны с усилителями класса «В». Ток смещения течет, потому что выходные транзисторы всегда проводят ток (даже без звукового сигнала). Он отличается от усилителя чистого класса «А» величиной протекающего тока. Усилитель чистого класса «А», как правило, имеет огромное количество тока, протекающего через его выходные транзисторы при ОТСУТСТВИИ звукового сигнала. Усилитель чистого класса «В» не имеет тока, протекающего через его выходы без звукового сигнала.Усилитель класса «AB» намного эффективнее, чем усилитель класса «A», но без возможных искажений класса «B». МНОГИЕ автомобильные усилители, которые претендуют на звание усилителей класса «А», на самом деле являются усилителями класса «АВ» с большим смещением. Эти усилители относятся только к классу «А» при очень низком уровне выходной мощности. При более высоких уровнях мощности один из выходных транзисторов отключается, в то время как другой выходной транзистор работает. Я не хочу, чтобы вы думали, будто я говорю вам, что усилителей класса «А» не существует.Есть
несколько высококачественных мобильных усилителей
, которые представляют собой настоящий дизайн класса «А».

КЛАСС ‘D’:
Мы сказали, что усилители класса ‘А’ ОЧЕНЬ неэффективны. Усилители класса «AB» также неэффективны, но более эффективны, чем усилители класса «A». Мобильные усилители класса AB обычно имеют КПД 60% при нагрузке 4 Ом при максимальной мощности (непосредственно перед ограничением). Причина того, что эти конфигурации усилителя неэффективны, заключается в том, что существует разница потенциалов (напряжений) на выходных транзисторах и тока, протекающего через выходные транзисторы.Когда у вас есть напряжение на устройстве и ток, протекающий через устройство, будет рассеиваться мощность в виде тепла. Формула закона Ома P=I*E ясно выражает это. Энергия, необходимая для производства этого тепла, является потраченной впустую мощностью. Когда (практически) нет падения напряжения на устройстве (будь то большой кусок провода или транзистор), через устройство может протекать значительный ток без (практически) рассеиваемой мощности. Это означает, что тепло практически не выделяется (высокий КПД).Верно и обратное. Если у вас есть значительное количество НАПРЯЖЕНИЯ на устройстве (транзистор, провод …), но через устройство не протекает ток, опять же, не будет потерянной мощности. Если вы снова посмотрите на формулу P=I*E, то ясно увидите, что если вы уменьшите либо I, либо E (I — ток, E — напряжение) до значения, близкого к 0, рассеиваемая мощность будет очень низкой.

Хорошо, теперь к делу. Усилитель класса «D», который также может быть известен как импульсный усилитель или цифровой усилитель, использует выходные транзисторы, которые либо полностью включены, либо полностью выключены (они работают в режиме переключения).Это означает, что, когда транзисторы находятся в состоянии проводимости (включены), на транзисторе практически нет напряжения, а когда на транзисторе имеется значительное напряжение (выключен), ток через транзистор не течет. Это очень похоже на работу импульсного источника питания, который очень эффективен.

Переключение выходного транзистора:
На приведенной ниже диаграмме показаны 3 формы сигнала. Точка «X» — это точка, в которой транзистор будет полностью «включен», он будет проводить полное напряжение питания.Это то же самое, что взять кусок провода и подключить напряжение шины к выходу динамика усилителя. Точка «Y» показывает, что транзистор полностью «закрыт», а выходное напряжение фактически равно 0 вольт. Это то же самое, что полностью отключить динамик от усилителя. «Рабочий цикл» сигнала «А» составляет приблизительно 10%. Если вы усредните напряжение по времени, эффективное выходное напряжение будет составлять примерно 10% от напряжения источника питания. Форма сигнала «B» имеет рабочий цикл 50%.Форма сигнала «C» имеет рабочий цикл 90%.


Примечание:
На этой диаграмме (ниже) показан эффективный выходной сигнал постоянного тока соответствующей формы сигнала. Пожалуйста, имейте в виду, что эффективное выходное напряжение представлено таким, каким оно было бы при наличии «нагрузки» на выходных транзисторах усилителя. Если бы не было нагрузки, выходное напряжение оставалось бы на полном напряжении источника питания, потому что ничто не тянуло бы напряжение обратно к эталону (земле).

Среднее напряжение постоянного тока:
. Следует заметить, что чем дольше выходные транзисторы включены, тем выше эффективное выходное напряжение.С чисто математической точки зрения выходной сигнал верхней формы составляет 100 % выходного напряжения источника питания в течение 10 % времени и 0 % (0 вольт) в течение 90 % времени. Если предположить, что напряжение на шине усилителя составляет 40 вольт, выходное напряжение составляет 40 вольт в течение 10 % времени и 0 вольт в течение 90 % времени. Это даст вам ((10*40)+(90*0))/100 или 4 вольта среднего выходного напряжения.


На приведенной ниже диаграмме форма волны «A» представляет собой широтно-импульсную модуляцию аудиосигнала.Обратите внимание, что он переключается между желтой эталонной линией (земля) и напряжением на шине (белая линия).


Форма сигнала «B» показывает, как напряжение увеличивается по мере увеличения ширины (времени включения) импульса. Эта часть сигнала реально не присутствует ни в одной точке усилителя. Он просто включен для ясности. Вы должны заметить, как действующее напряжение увеличивается по мере увеличения ширины импульса.


Форма сигнала «C» представляет собой часть выходного синусоидального сигнала после прохождения через фильтр нижних частот.Имейте в виду, что импульсы представляют собой прямоугольную волну высокой частоты, она может достигать 500 000 герц. Фильтр нижних частот, пропускающий сигнал частотой 20 000 герц (самая высокая частота, необходимая для воспроизведения звукового спектра), практически не повлияет на выходной звуковой сигнал и полностью отфильтрует импульсы переключения.


На приведенной ниже диаграмме обратите внимание на кружок на синусоиде в нижней части рисунка. Он показывает часть синусоиды, которая воспроизводится в примере.


Следующая анимация показывает, как ширина импульса сравнивается с синусоидальным эквивалентом и угловым эквивалентом (обсуждается на странице подключения усилителя). Следует отметить, что горизонтальная шкала прямоугольных импульсов неточна. В действительности может быть 1000-10000 импульсов для одного полного цикла синусоиды (в зависимости от частоты коммутации усилителя и частоты синусоиды). Вы можете видеть, что ширина импульса имеет большую длительность, чтобы создать часть сигнала с более высоким напряжением, и малую длительность, когда напряжение находится в самой низкой точке.

Темно-синие переключающие транзисторы показаны в полупрозрачном усилителе. Они производят прямоугольные импульсы. Затем импульсы отправляются на фильтр нижних частот, который позволяет только демодулированному звуковому сигналу проходить к разъемам динамика усилителя.


Важное замечание о Flash-демонстрациях/графике на этом сайте… Власть считает, что Flash-контент на веб-страницах слишком опасен для использования обычным интернет-пользователем, и вскоре ВСЯ его поддержка будет прекращена. устранено (большая часть доступа к Flash была устранена 1 января 2021 г.).Это означает, что ни один современный браузер не будет отображать ни одну из этих демонстраций по умолчанию. На данный момент исправление заключается в загрузке расширения Ruffle для вашего браузера. Веб-сайт Ruffle. Пожалуйста, напишите мне ([email protected]), чтобы сообщить, хорошо ли работает Ruffle и какой браузер вы используете.

Альтернативой Ruffle является другой браузер Maxthon 4.9.5.1000. Для получения дополнительной информации о проблеме с Flash и Maxthon (стандартном и портативном) нажмите ЗДЕСЬ.

Усилители классов A — краткий начальный курс

Усилители классов A — краткий начальный курс

 

Усилитель мощности клапана Leak TL50Plus

Транзисторный предусилитель напряжения Radford ZD22

 

Quad 405 Транзисторный усилитель мощности

 

 

Введение

Итак, они нужны нам всем, какие они? Это усилители.Они бывают двух основных типов для аудио:

  1. Усилитель напряжения:
    • Предварительный усилитель для сигналов очень низкого уровня, присутствующих в картриджах с подвижной катушкой – типичное входное напряжение 0,001 В, усиление x25
    • Фоноусилитель для сигналов низкого уровня, обнаруженных в картриджах с подвижным магнитом и с переменным магнитным сопротивлением — типичное входное напряжение 0,005 В, усиление x25
    • Предусилитель для проигрывателей компакт-дисков и DVD линейного уровня и микрофонов более низкого уровня — типичное входное напряжение CD/DVD 0.1 вольт, микрофон 0,01 вольт – усиление x100
  2. Усилитель мощности. — типичный входной уровень 1,0 вольт, усиление x30.

Оба типа увеличивают или усиливают уровень сигнала  напряжения , поступающего от источника, например, проигрывателя DVD/CD, звукоснимателя, микрофона и т. д. При этом усилители напряжения обычно имеют значительно более высокое усиление по напряжению (до x1000). чем усилитель мощности (до х100). Однако усилитель мощности звука специально разработан для подачи большого количества тока (ампер) на динамики.

Типовая сигнальная цепь аудиоусилителя

Первые два типа усилителей напряжения относятся к картриджам и не подлежат дальнейшему обсуждению. См. здесь техническую информацию и полную информацию о схеме предварительного усилителя с подвижной катушкой Lentek.

Общие классы усилителей.

Существует множество классов усилителей, которые можно включить:

  • Класс А
  • Класс Б
  • Класс АВ
  • Класс С
  • Класс D
  • Класс Е
  • Класс F
  • Класс G
  • Класс Н
  • Класс I
  • Класс S
  • Класс Т

Классы усилителя определяют количество выходного сигнала, которое изменяется в пределах схемы усилителя в течение одного периода (360 градусов) входящего синусоидального сигнала .Классификация усилителей варьируется от полностью линейных с очень низкой эффективностью до полностью нелинейных с гораздо более высокой эффективностью.

Эти классы разделены на две основные группы. Первые — это исходные более распространенные классы усилителей A, B, AB и C, которые определяются длительностью их состояния проводимости на некоторой части формы выходного сигнала, так что устройство работает 90 108 где-то между 90 109, будучи «полностью включенным». ” и “полностью ВЫКЛ”. Классы G и H определяют методы, используемые для управления источниками питания, питающими классы A и AB.

Второй набор представляет собой более новые «переключающие» усилители классов D, E, F, I, S, T. В них используются цифровые схемы и широтно-импульсная модуляция (ШИМ) для постоянного переключения сигнала между «полностью включенным» и «полностью включенным». -OFF», как переключатель, приводящий устройство вывода полностью в либо его области насыщения (полностью включено) и отсечки (полностью выключено).

Классы усилителей звука.

Наиболее часто используемые классы усилителей — это классы аудиоусилителей, перечисленные ниже.Именно эти типы классов усилителей мы и рассмотрим здесь подробнее.

  • Класс А
  • Класс Б
  • Класс АВ
  • Класс D
  • Классы G&H
  • Классы I&T

Различные методы схемотехники, используемые усилителем каждого аудиокласса, влияют как на его искажения, так и, в частности, на его эффективность. Термин эффективность относится к способности усилителя не выделять много тепла при создании усиленного сигнала.Усилители класса A имеют наихудшую тепловую эффективность, тогда как усилители класса D имеют лучшую тепловую эффективность. Усилители класса А имеют самые низкие характеристики искажения, а усилители класса В имеют наихудшие характеристики искажения.

Обратите внимание, что все классы могут быть созданы всеми типами активных устройств, включая:

  1. Биполярные переходные транзисторы – BJT
  2. Полевые транзисторы – FET (MOSFET/JFET)
  3. Лампы – Триод, Тетрод, Пентод

Все вышеперечисленные классы усилителей используются в конструкции усилителей мощности.Для усиления напряжения используются только усилители класса А, поскольку эти конструкции потребляют небольшой ток и, следовательно, выделяют мало тепла. Они имеют превосходную линейность и, следовательно, крайне низкий уровень искажений.

Класс А

Самым простым из всех усилителей напряжения и тока является несимметричный усилитель класса A. Он использует одно устройство и всегда включен, независимо от входного сигнала. Эти усилители имеют выдающуюся линейность и, следовательно, очень низкий уровень искажений, но очень низкую энергоэффективность, как было замечено ранее.Это объясняет, почему этот класс используется почти исключительно для предварительных усилителей или входных каскадов усиления напряжения в усилителях мощности как в однотактных, так и в двухтактных конструкциях.

Усилитель класса А

МОНО-100-ваттный усилитель мощности класса А будет выделять не менее 200 ватт тепла, даже если он не работает. Вот почему усилители мощности класса А обычно имеют меньшую мощность, до 50 Вт, и очень дороги.

Класс Б

Эти усилители ведут себя прямо противоположно классу А.Они спроектированы как двухтактная пара, и каждое устройство включается только на свою половину входящего сигнала или на 180 градусов. Нет входа, нет выхода и, следовательно, ток не потребляется, поэтому они довольно эффективны и производят намного меньше тепла.

Усилитель класса B (двухтактный)

В показанной очень упрощенной конструкции верхний NPN-транзистор проводит только во время положительной части сигнала, а нижний PNP-транзистор проводит только во время отрицательной половины входящего сигнала. Проблема с этой простой конструкцией заключается в том, что когда входящий сигнал приближается к переключению с одного устройства на другое, эти очень низкие уровни напряжения приводят устройства к очень нелинейным частям их характеристик.Это приводит к очень высокому уровню искажения, известному как кроссоверное искажение, и звучит ужасно.

Поэтому усилители

Pure Class B никогда не используются в коммерческих аудиоприложениях. Тем не менее, с очень небольшим изменением конструкции искажения кроссовера могут быть практически устранены. Это класс АВ.

Класс АВ
Усилители класса AB

— это усилители класса B, в которых через оба устройства постоянно протекает небольшой непрерывный ток. Это фактически 90 108 смещает 90 109 их в класс A.Таким образом, для низких уровней сигнала усилитель отображается как класс A, но по мере увеличения уровня сигнала только каждая половина обрабатывает сигнал более высокого уровня. Регулируя постоянный ток смещения через два устройства, можно выбрать оптимальный уровень, который сводит к минимуму перекрестные искажения и не создает слишком много тепла. Однако искажение кроссовера никогда не может быть полностью устранено, а только уменьшено до неслышимого уровня.

Усилитель класса AB (двухтактный)

Типичные токи смещения составляют 50–100 мА, поэтому в приведенном выше примере усилитель класса AB не будет выделять больше 4–8 Вт тепла.Несмотря на это низкое тепловыделение в состоянии покоя, эти усилители по-прежнему требуют интенсивного охлаждения при работе на максимальном расчетном уровне мощности из-за высоких токов и сопутствующих падений напряжения на каждом устройстве вывода (или наборе устройств вывода). Многие коммерческие аудиофильские усилители мощности используют этот класс.

Точка смещения для усилителя класса AB весьма критична для минимизации кроссоверных искажений. К сожалению, устройства и компоненты, используемые для достижения этой цели, меняют свои характеристики и становятся теплыми.Это приводит к тому, что смещение становится неоптимальным и приводит к повышенным искажениям кроссовера. Существует много умных способов минимизировать этот эффект, используя различные устройства с отрицательными и положительными коэффициентами, а также типы отрицательной и положительной обратной связи для постоянного контроля и регулировки уровня смещения.

В печально известном усилителе мощности Quad 405, разработанном в 1975 году, использовалась технология под названием Current Dumping. В этой конструкции используется маломощный усилитель напряжения чистого класса А для создания формы волны напряжения, в то время как высокие требования по току передаются паре комплиментарных мощных транзисторов класса В.

Этот метод устраняет проблемы кроссоверных искажений, регулировки тока смещения, теплового слежения и согласования транзисторов. В конструкции нет внутренних регулировок или регулировок, а выбор типов силовых транзисторов менее ограничен. Поистине инновационный дизайн усилителя мощности!

Упрощенная схема усилителя мощности с демпфером тока

Для энтузиастов электроники и аудиофилов вот схема хорошо зарекомендовавшего себя лампового усилителя мощности Leak TL50 Plus.Он работает в ультралинейном режиме класса AB.

 

Усилитель мощности клапана Leak TL50 Plus — полная схема

 

 

V1 — Малошумящий предусилитель напряжения — пентод

V2 — Двойной триодный фазовращатель для управления пентодами верхней и нижней мощности

V3/V4 — Пентоды усилителя мощности класса AB в ультралинейном режиме. (Сверхлинейный режим предполагает подключение экранной сетки пентода к отводам выходного трансформатора. Его цель — улучшить линейность лампы и, следовательно, уменьшить искажения на выходе.)

 

 

 

Класс D

Эти усилители имеют совершенно другую конструкцию по сравнению с классами A и B. Их иногда ошибочно называют цифровыми усилителями. Более правильный термин — импульсный усилитель, но это все же аналоговые усилители с очень высоким КПД, почти 100 %. Почему? Поскольку выходные устройства либо полностью включены, либо полностью выключены и не имеют большого тока и связанного с этим высокого падения напряжения на них, поэтому они рассеивают очень мало энергии и, следовательно, выделяют очень мало тепла.

Усилители

класса D обычно используют полевые МОП-транзисторы для основного каскада усиления мощности и используют метод, называемый широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Входящий сигнал используется для быстрого включения и выключения выходных устройств со скоростью, намного превышающей самую высокую звуковую частоту, на продолжительность, которая зависит от громкости сигнала. Это создает последовательность импульсов прямоугольной формы, которая затем фильтруется фильтром нижних частот для воссоздания аналогового сигнала мощности.

Очень упрощенный импульсный усилитель мощности класса D

Эти усилители обеспечивают качество звука, почти неотличимое от хорошо спроектированных усилителей класса AB, и используются практически для всех сабвуферов и многих профессиональных студийных активных колонок.Их основным недостатком является сложность и стоимость фильтров нижних частот, а также широкое экранирование, которое необходимо использовать для предотвращения проникновения высокочастотного электромагнитного излучения/помех из усилителя в другие аудиокомпоненты.

Классы G и H

Методы класса G&H можно применять к усилителям как класса A, так и класса AB. Оба класса регулируют напряжение на шине питания в соответствии с уровнем входящего сигнала. Эффект заключается в уменьшении нагрева и повышении эффективности усилителей.Однако наблюдается заметное увеличение сложности конструкции источника питания и управления им, что увеличивает стоимость. Это может быть компенсировано уменьшением размера усилителя и связанных с ним радиаторов и т. д.

Усилители

класса G обеспечивают выходным устройствам две или более пар источников питания, которые можно дискретно переключать и/или модулировать вверх и вниз в зависимости от уровня входящего сигнала.

Очень упрощенный усилитель мощности класса G

В усилителях

класса H используется только один сдвоенный источник питания, напряжение которого изменяется либо дискретно, либо модулируется вверх и вниз в зависимости от уровня входящего сигнала.

Очень упрощенный усилитель мощности класса H

Эффект обоих методов заключается в значительном повышении эффективности и, в зависимости от конструкции, может улучшить максимальный ток, подаваемый на динамик.

Другие классы усилителей

Класс С

Усилитель напряжения или мощности класса C — это усилитель, в котором активное устройство проводит менее одного полупериода входного сигнала. Вы можете подумать, что это бесполезно, но это не так. Проведение в течение менее полупериода или менее 180 градусов обеспечивает очень высокую эффективность, обычно 90%+, но приводит к огромным искажениям.Вот почему класс нельзя использовать для аудио.

Усилители класса C

чаще всего используются в ВЧ (радиочастотных) конструкциях, где они действуют как генераторы, умножители частоты или усилители настроенной частоты. Искаженное усиление входящего сигнала создает множество высокочастотных гармоник вместе с входной основной частотой. Использование настроенной схемы L / C в выходном каскаде позволяет извлекать идеальную форму волны или кратную ей.

РЧ-усилитель класса C и соответствующий угол проводимости (включение)

Класс Е и F

Классы E и F аналогичны классу C и имеют топологию ВЧ-усилителя, в которой используются настроенные схемы LC.Усилители этого класса, как правило, используются на радиочастотах ОВЧ и микроволновых частотах, тогда как класс C обычно используется на радиочастотах ниже 100 МГц. Разница между усилителями класса E и класса C заключается в том, что активное устройство становится переключателем, а не работает на линейной части своей передаточной характеристики.

Усилители

класса F аналогичны по конструкции усилителям класса E, но используют более сложную схему нагрузки, которая помогает улучшить согласование импеданса между нагрузкой и коммутатором.Эта топология конструкции также помогает устранить четные гармоники входного сигнала, поэтому сигнал переключения больше похож на прямоугольную волну, что повышает эффективность, поскольку переключатель работает в режиме насыщения или отсечки в течение более длительных периодов времени.

Эти усилители обеспечивают высокий КПД более 90 %.

Класс I

Класс I, также известный как BCA (симметричный усилитель тока) или (I) чередующийся ШИМ-усилитель, аналогичен по работе усилителю с переключающим режимом (класс D). Это запатентованная технология Crown, позволяющая получить от усилителя больше мощности при меньшем рассеивании тепла.

Этот аудиоусилитель имеет два набора взаимодополняющих выходных переключающих устройств, расположенных в параллельной двухтактной конфигурации, при этом оба набора переключающих устройств управляются одной и той же формой входного сигнала. Одно устройство переключает положительную половину сигнала, а другое переключает отрицательную половину подобно усилителю класса B. Сигналы переключения ШИМ, частота которых может превышать 250 кГц, называются чередующимися на выходе, что и дало название усилителю: «ШИМ-усилитель с чередованием».

Класс S

Усилитель мощности класса S представляет собой усилитель с нелинейным переключением, аналогичный по принципу работы усилителю класса D. Этот усилитель преобразует аналоговые входные сигналы в цифровые прямоугольные импульсы с помощью дельта-сигма модулятора и усиливает их для увеличения выходной мощности перед окончательной демодуляцией с помощью фильтрации. Поскольку цифровой сигнал этого коммутационного усилителя всегда либо полностью включен, либо выключен, возможна почти 100-процентная эффективность.

Эти усилители обычно используются для усиления звуковых частот, где требуется высокая эффективность и мощность для амплитудной модуляции радиопередатчиков, чтобы эффективно генерировать мощные двухполосные АМ-радиосигналы.

Класс Т

Класс T — зарегистрированная торговая марка переключаемого (класса D) аудиоусилителя, используемого для усилителей Tripath.

В настоящее время эти усилители становятся все более популярными в качестве усилителей звука. Отчасти это связано с наличием микросхем цифровой обработки сигналов (DSP) и увеличением количества многоканальных усилителей объемного звука, поскольку они преобразуют аналоговые сигналы в цифровые сигналы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для усиления, повышая эффективность усилителей.Конструкции усилителей класса T сочетают в себе низкий уровень искажений усилителей класса AB и энергоэффективность усилителей класса D.

В этих конструкциях используется усилитель класса D в сочетании с запатентованными методами управления частотой широтно-импульсной модуляции в реальном времени в зависимости от входных и выходных сигналов. Утверждается, что это обеспечивает более высокую эффективность и лучшую производительность, чем другие конструкции усилителей класса D.

Технические характеристики аудиоусилителя

Существует несколько основных и не очень основных технических характеристик, которые помогают определить характеристики усилителя.

Основные параметры включают;

  1. Усиление или усиление.
  2. Чувствительность уровня входного напряжения.
  3. Предел перегрузки.
  4. Выходное напряжение.
  5. Выходная мощность.
  6. Частотная характеристика. (пропускная способность)
  7. Гул и шум.
  8. Разделение каналов.
  9. Искажение:
    • Гармоника (THD)
    • Интермодуляция (IMD)
    • Переходный процесс (TIMD)
  10. Коэффициент затухания.(только усилители мощности)

Дополнительные параметры включают:

  1. Входное и выходное сопротивление. (сопротивление и емкость)
  2. Фазовая характеристика.
  3. Групповая задержка.
  4. Стабильность.
  5. Тип входа/выхода (симметричный или несимметричный)
  6. Скорость нарастания
  7. Время нарастания.
  8. Время установления.
  9. Смещение выхода постоянного тока.
  10. Динамический запас

Подробное и содержательное обсуждение приведенных выше спецификаций потребует нескольких учебников, которых существует множество.Так что в интересах краткости я оставлю это исследование читателю.

У аудиофильских усилителей многие из вышеперечисленных параметров будут равны друг другу или, по крайней мере, очень близки. К сожалению, эти параметры являются лишь отправной точкой для аудиофилов. Благодаря современным современным конструкциям, обеспечивающим рабочие параметры, которые расширяют возможности измерительного оборудования, они сами по себе уже не полностью определяют, как будет звучать усилитель. Так что нет ничего лучше прослушивания усилителя в выбранной вами системе, чтобы определить, звучит ли он так, как вы хотите.

Усилители или предварительные усилители напряжения аудиосигнала

Усилители напряжения звука предназначены для повышения уровня напряжения входящего сигнала без учета его способности отдавать большой ток. Его основная цель состоит в том, чтобы усилить уровень напряжения входящего сигнала до уровня, необходимого для управления усилителем мощности. Предусилители не могут подавать значительный ток на устройство, которое они питают. Обычно они питают усилители мощности, входное сопротивление которых может составлять от 600 Ом до 100 кОм.В любом случае величина входного тока, требуемая усилителем мощности, очень мала, обычно меньше нескольких миллиампер. Даже при пиковом уровне сигнала 60 вольт и входном сопротивлении 600 Ом усилитель напряжения не должен выдавать более 100 миллиампер (0,1 ампер). Поскольку большинству усилителей мощности для обеспечения максимальной выходной мощности требуется не более нескольких вольт, от реамперного усилителя требуется ток всего в несколько миллиампер даже при входном сопротивлении 600 Ом. К счастью, большинство входов усилителей мощности имеют чисто резистивную нагрузку с небольшими емкостными или индуктивными характеристиками.Входные импедансы , меняющиеся в зависимости от частоты, могут повлиять на технические характеристики усилителя, управляющего ими. Это сложная тема, и мы не будем ее здесь затрагивать.

Все звуковые напряжения или предварительные усилители предназначены для обеспечения минимально возможных искажений. Как правило, для этого требуется исключительное использование усилителей класса А  , которые могут обеспечить гармонические искажения значительно ниже 0,001 % при выходном линейном напряжении, значительно превышающем среднеквадратичное значение 1 В, в диапазоне от 5 Гц до 50 кГц.

Radford ZD22 Линейный усилитель класса А

 

Типичная частотная характеристика аудиофильского усилителя напряжения

Предусилитель Audiophile THD при среднеквадратичном выходном напряжении 1 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В некоторых усилителях, таких как Radford ZD22 и Lentek, используется двухтактная конструкция класса А, обеспечивающая очень низкий уровень искажений и обеспечивающая большие колебания выходного напряжения для увеличения запаса по перегрузке, что можно найти в их конструкциях предусилителей картриджей.В двухтактной конструкции каждая половина выходного каскада обрабатывает верхнюю и нижнюю половины входящего сигнала соответственно. Он использует два устройства противоположного типа и обычно называется дополнительной парой. Оба имеют одинаковые характеристики, но используют источники напряжения противоположной полярности. Несмотря на то, что все еще класс A, его очень низкие требования к току не выделяют никакого тепла, и при этом он не страдает от проблем искажения, описанных выше в двухтактных усилителях класса B или AB.

Упрощенный предварительный усилитель Radford ZD22 RIAA

Усилитель с подвижной катушкой Lentek — полная схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ранняя разработка усилителей напряжения с использованием дискретных компонентов и доступных полупроводников была сложной задачей. Однако с современными интегральными схемами и их интеграцией с современными дискретными компонентами конструкция усилителей напряжения стала современной.Несомненно, существуют слышимые различия между конфигурациями и реализациями схем различных дизайнеров, но на уровне аудиофилов эти различия становятся все более тонкими.

Усилители мощности звука

Усилители мощности звука

предназначены для управления громкоговорителями с низким импедансом (сопротивлением) в широком диапазоне частот, обычно от 10 Гц до 50 кГц, при чрезвычайно низких искажениях, обычно 0,005%. Это требует, чтобы усилитель одновременно выдавал большие колебания напряжения и большой ток.Если мы предположим, что типичный усилитель мощности 100 Вт управляет чисто резистивным 8-омным динамиком (очень редко) с чистой волной знака (также очень редко), его пиковое выходное напряжение должно превышать +/- 40 вольт при +/- 5 ампер пик. . Настоящие динамики не имеют фиксированного импеданса в 8 Ом и могут варьироваться от 2 до 20 Ом. НАМНОГО хуже того, динамик НЕ является чисто резистивным, и говорят, что он имеет импеданс. Импеданс — это переменный эквивалент сопротивления постоянному току. К сожалению, это означает, что динамик заставляет усилитель мощности обеспечивать пики напряжения и мощности, которые не совпадают по фазе, поскольку динамик «ведет себя» как емкостная и/или индуктивная нагрузка.Этот тип нелинейного потребления мощности может отрицательно сказаться на технических характеристиках усилителя мощности. Это одна из причин, по которой то, что на бумаге кажется двумя технически идентичными усилителями мощности, может звучать по-разному. Для того, чтобы поддерживать эти различные условия нагрузки, современные 100-ваттные усилители мощности должны обеспечивать напряжение до +/- 50 вольт с пиковыми токами до +/- 12 ампер.

В зависимости от класса усилителя тепло, выделяемое этими усилителями, может быть очень высоким и требует огромных радиаторов, вентиляторов и больших массивов активных устройств.Чистый усилитель мощности класса А мощностью 100 Вт должен потреблять 2,5 ампера при 80 вольтах, даже если он не управляет 8-омным динамиком. Это потребует рассеивания более 200 Вт тепла. Из этого ясно, что эти вспомогательные усилители мощностью 1, 2 и 3 кВт, следовательно, не относятся к классу A, поскольку они разработаны для класса D.

Базовая схема усилителя мощности класса AB

Очевидно, что эффективность усилителя мощности очень важна и является одной из основных характеристик, которую разработчик должен учитывать при выборе класса для конкретного приложения и рынка.


Мои 2 цента

Итак, в заключение, что мы покупаем? Это вопрос на миллион долларов, и мы даже не коснулись того, звучат ли усилители BJT, FET или ламповые лучше (по-разному) по сравнению друг с другом. У меня были усилители мощности всех классов, и многие из них я собирал вручную. Даже на аудиофильском уровне существуют реальные слышимые различия между различными конструкциями и типами устройств вывода. Это верно как для напряжения (предварительные усилители/ресиверы), так и для усилителей мощности.

Чтобы усложнить ситуацию, в большинстве современных многоканальных предусилителей используются огромные объемы цифровой обработки сигналов, как и в некоторых усилителях мощности. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые и обратно не прозрачно , и этот процесс может легко скрыть тонкости между аналоговыми конструкциями, придавая усилителю характерный «цифровой» звук.

По моему опыту, а также с современными конструкциями усилителей мощности, эти слышимые различия часто сводятся к тому, как усилители взаимодействуют со сложными импедансами нагрузки динамиков, и насколько хорошо усилитель может поддерживать свою пиковую и полную мощность без увеличения искажения и потеря коэффициента демпфирования.Методы, типы и количество обратной связи, используемой в усилителе, и общая топология конструкции оказывают реальное влияние на поведение усилителей при управлении этими сложными нагрузками. Экономичные все аналоговые усилители мощности, которые отлично звучали для меня; Quad 405, Leak TL50 Plus и Denon AVR5803. Недавно я перешел на использование всех активных студийных колонок Genelec. Будучи установленными внутри динамиков, они, как и мои сабвуферы SVS, используют усилители мощности класса D из-за их эффективности и низкого тепловыделения.Однако они, как правило, имеют более клинический и «жесткий» звук, чем моя оригинальная полностью классическая линейная аналоговая система, использующая Quad 405 и двухканальное усиление Leak TL50 с пассивными динамиками.

В течение десятилетий, вплоть до моего перехода на многоканальный звук для поддержки фильмов, я использовал снятую с производства стереосистему Radford ZD22. Я прослушивал различные другие аудиофильские предусилители, но всегда обнаруживал, что Radford удовлетворяет мои потребности. Наряду с Radford, сейчас снят с производства Denon AVP A1 HDCI с его полностью сбалансированной, полностью аналоговой аудиоцепью.Это выдающаяся интеграция аналоговых и цифровых технологий как для стереофонического, так и для многоканального прослушивания, и в настоящее время он является центральным элементом моей аудио/видео комнаты.

Так чем же мы все занимаемся? Я сказал это раньше. Если вы можете получить одобрение усилителя, сделайте это и послушайте его в вашей системе .


Для тех, кто ищет более подробное техническое введение во многие аспекты проектирования усилителей, нажмите здесь, чтобы просмотреть учебные пособия по электронике.

усилителей класса A и класса B — в чем разница? — Суп из хамбакеров

Сравнение усилителей класса A и класса B

Давайте обсудим усилители классов A и B и их отличия.Мы надеемся, что после прочтения этой статьи вы сможете выбрать лучший тип усилителя для каждой игровой ситуации, с которой вы сталкиваетесь.

Мы начнем с более широкого обсуждения ламповых усилителей и различий между их классами. Хотя существует довольно много разных классов, лишь немногие из них традиционно используются с гитарами.

Усиление может быть довольно научным, с большим количеством математики и графиков. Мы не будем усложнять и обсудим, что важно для гитаристов, чтобы вы могли принять наилучшее решение о том, какой усилитель будет соответствовать вашим потребностям.

Класс A против Класса B

Давайте посмотрим на разные классы.

Усилители класса А

Ли Де Форест изобрел первый усилитель в 1906 году, когда он создал триодную лампу. Он подключил лампу к динамику, и примерно в 1912 году стали доступны первые гитарные усилители. С тех пор популярность и сложность усилителей неуклонно росли.

Сначала все усилители относились к классу А. Класс А означает, что одна лампа усиливает весь сигнал. Дополнительные трубки увеличивают выходную мощность.Если вы посмотрите на рисунок 1, вы увидите простую синусоиду.

Рис. 1



Усилитель класса А будет усиливать всю синусоидальную волну, показанную на рисунке 1. Ваша гитара будет воспроизводить волну, которая значительно сложнее, чем эта, но идея та же.

Класс A Преимущества
  • Усилители класса А обеспечивают очень высокий коэффициент усиления. 10-ваттный усилитель класса A будет громче, чем 10-ваттный усилитель класса B.
  • Лампа класса А усиливает весь сигнал, что делает его самым чистым и точным усилителем всех классов.
  • Лампочка всегда включена, поэтому она очень чувствительна к вашей игре. Он готов к работе и мгновенно реагирует в любое время.
Класс А Недостатки
  • Усилители класса А потребляют много энергии, чтобы поддерживать лампу в постоянно включенном состоянии. Помимо увеличения счета за электроэнергию, лампы будут очень сильно нагреваться и перегорят намного быстрее, чем лампы других классов усилителей.
  • Когда лампы всегда включены, они будут усиливать звук, даже когда вы не играете.
  • Класс А считается наименее эффективным из классов на уровне 30%.
Примеры усилителя класса А
  • Фендер Твид
  • Голос AC4TV
  • Клапан Epiphone Jr

Усилители класса B

Вскоре для решения некоторых проблем, присущих классу А, потребовалась небольшая переработка схемы усилителя, и именно тогда родился усилитель класса В.

В усилителе класса B для усиления сигнала используется пара ламп, но, в отличие от усилителей класса A, каждая лампа усиливает только половину сигнала.

Взгляните еще раз на рисунок 1.

Рис. 1


В классе B первая трубка будет усиливать любую часть сигнала, которая находится выше синей линии, а вторая трубка усиливает любую часть, которая находится ниже нее. Когда две трубки работают как одна команда, это называется двухтактной конфигурацией.

Преимущества класса B
  • Поскольку каждая лампа усиливает только половину сигнала, вторую половину она может проводить в выключенном состоянии.Это позволяет трубке охлаждаться и потреблять меньше энергии.
  • Лампы служат намного дольше, чем лампы в усилителе класса А.
  • Лампы «бездействуют», когда вы не играете, экономя энергию.
  • Так как лампы работают намного холоднее, мы можем поставить больше их в усилитель, что приведет к увеличению мощности усилителя.
  • Усилитель класса B на 50 % эффективнее усилителя класса A.
Класс B Недостатки

Несмотря на значительные преимущества усилителя класса B, у него есть один заметный недостаток.Чтобы включить лампу и начать усиливать сигнал, требуется небольшое напряжение. Если мы еще раз взглянем на рисунок 1, вы заметите, что синяя линия на изображении представляет ноль вольт.

Рис. 1


Что происходит, так это то, что для включения трубки требуется небольшое напряжение (0,7 вольта). Если мы посмотрим на рисунок 2, то увидим, что зеленые линии представляют величину напряжения, необходимого для включения лампы и начала усиления сигнала.

Рис. 2


Половина того, что находится между двумя зелеными линиями, будет потеряно.На изображении наша волна начинается с подъема. Он должен будет достичь зеленой линии до того, как первая трубка включится и начнет усиливать сигнал. Как только волна достигнет нуля, первая трубка выключится, но вторая трубка не включится, пока волна не достигнет зеленой линии ниже нуля.

Линии на изображении преувеличены, но идея состоит в том, чтобы показать, что любой потерянный сигнал приведет к нежелательным и неконтролируемым искажениям и окраске вашего звука.

Примеры усилителя класса B

Усилитель класса AB

Из-за недостатков класса B класс AB был разработан как компромисс между двумя классами.Схема очень похожа на усилитель класса B с двумя лампами, работающими как двухтактная команда, но на этот раз лампы остаются включенными немного дольше, поэтому в усилении нет разрыва. Взгляните на рисунок 3.

Рис. 3


Наша волна начинается с подъема. Ему все еще нужно достичь зеленой линии, прежде чем трубка включится, но на этот раз он останется включенным после того, как достигнет нуля, пока не достигнет красной линии. Поскольку красная линия находится за зеленой линией, вторая лампа подключится к сети и может взять на себя управление, пока первая лампа отключается без прерывания усиления.

Преимущества класса AB
  • Преимущества и недостатки усилителей класса AB не так уж отличаются от усилителей класса B. Класс AB обладает всеми преимуществами класса B по сравнению с классом A, включая более холодный ход и более длительный срок службы ламп. Он имеет преимущество перед классом B, потому что в схеме отсутствуют искажения.
Класс AB Недостатки
  • Основным недостатком по сравнению с классом AB является более низкая эффективность, так как трубки работают дольше.Больше времени означает, что лампы перегорают быстрее, чем лампы класса B, но не так быстро, как лампы класса A.
Примеры усилителя класса AB
  • Маршалл JCM 800
  • ЭВХ 5150
  • Оранжевый Rockverb

Резюме

Итак, изучая усилители класса A и класса B, мы видим, что обсуждение класса A и класса B на самом деле превращается в сравнение класса A и класса AB. Существует множество замечательных применений усилителей класса А.Большинство ламповых комплектов, сделанных своими руками, относятся к классу А и звучат великолепно. Они идеально подходят для занятий и записи. Класс B — это то, что вам нужно, когда вы хотите получить громкий звук для живых выступлений, а также для записи определенных типов музыки.

Итак, мы надеемся, что помогли прояснить любые ваши вопросы о различных типах ламповых усилителей (о других типах нам придется рассказать вам в другой раз). Если вы узнали что-то об усилителях класса A и класса B, поделитесь этой статьей в Facebook и Twitter.И обязательно посетите нас на humbuckersoup.com, чтобы ознакомиться с другими статьями о гитарной электронике.

Войны классов усилителей — AudioTechnology

Я выпил слишком много пейота и скоро умру. В тумане моего сна я вижу видения джунглей с вишнево-красным небом и лимонным солнцем, сверкающим сквозь каждую опушку. Я отталкиваю ветку и выхожу на поляну, где толпа людей смешивается, пожимает руки и обменивается визитками. Вытирая пот, я беру из-под мышки тяжелую коробку и осторожно ставлю ее на стол перед собой.Внутри этой коробки находится лучший усилитель, когда-либо созданный в истории всего. Его дал мне электрический змей в начале времен, и я пронес его много миль. Миссис Технический Бенч появляется у моего столика и говорит, что пришла за усилителем. Она говорит, что видела это во сне бесчисленное количество раз. Ее протянутая рука искушает меня пачкой наличных, но когда я тянусь к ней, она подозрительно отстраняется, смотрит мне в глаза и спрашивает: «Это класс А?»

«Какое тебе дело, если это класс А?»

«Класс А — лучший», — говорит она.

Я спрашиваю дальше: «Ты хоть знаешь, что такое Класс А?»

Она смотрит на меня как на идиота.

Пришпоренный, я взбираюсь на своего высокого коня и бормочу с нарастающей интенсивностью: «Класс А — это не знак достижений. Хорошие усилители не начинаются с класса A, а затем снижаются по качеству до класса Z. Усилители классифицируются с точки зрения их архитектуры и рабочих характеристик, и в этом контексте термин «класс усилителя» взаимозаменяем с «типом усилителя».Качество прослушивания, которое можно ожидать, гораздо меньше зависит от рабочего класса, чем от конкретного дизайна, и можно создавать хорошие и плохие дизайны в любом классе. Знаете ли вы, что некоторые из самых дрянных музыкальных поздравительных открыток используют усилители класса A, а многие элитные студийные мониторы используют класс D. Дизайнер выберет соответствующий класс в зависимости от того, чего пытается достичь их усилитель…»

К тому времени, как я перевел дух, миссис Технический стол превратилась в афазию, дух вомбата, и зарылась глубоко в землю джунглей, где она больше не слышит моего грохота.Я потерял продажу.

КЛАСС А

Так что же такое класс А, если не зенит всех классов? Ну, это просто самый старый. До транзисторов были вентили, а до вентилей — механические угольные усилители — [ диаграмма-1 ], соединенные в классе А. На диаграмме показана схема повторителей телефонных линий, использовавшихся Bell Telephone еще в 1901 году.

Чем хорош аудиоусилитель класса D?

Раскрытие информации об аффилированных лицах. Будучи партнером Amazon, Speaker Champion может получать комиссионные за соответствующие покупки в Amazon.ком и другие поставщики.

Класс усилителя — это одна из важных вещей, которую необходимо проверить при проверке технических характеристик любого усилителя. Буквы A, A/B, D, G и H обозначают не только класс усилителя. Они различают топологии усилителей, то есть то, как усилитель работает на уровне ядра. Все усилители в основном предназначены для воспроизведения аудиосигналов с требуемыми уровнями мощности и громкости и с низким уровнем искажений. Существуют значительные различия в том, как каждый класс выполняет эту функцию усиления.Следовательно, каждый класс имеет свои сильные и слабые стороны. В этой статье речь пойдет о преимуществах усилителей класса D.

Чем хороши аудиоусилители класса D?

Почему стоит выбрать усилитель с топологией класса D, а не другой класс усилителей?

Основная цель статьи – найти полезные ответы на поставленные вопросы. Наше обсуждение начнется с краткого описания конкурирующих классов A, B и A/B. Мы сравним и сопоставим усилители класса D с другими классами, чтобы понять, чем их характеристики отличаются от других классов.Такой подход поможет понять преимущества добавления усилителя класса D в аудиосистему.

Car Audio и linght вокруг динамика.

Усилители класса D по сравнению с усилителями других классов

Топология класса A: Усилители класса A используют транзисторы в качестве источника постоянного тока. Транзистор может обеспечить максимальный звуковой ток, который требуется динамику. Вы получаете хорошее качество звука от выходного каскада класса А. Однако наблюдается чрезмерное рассеивание мощности. Это связано с тем, что значительный постоянный ток смещения протекает в транзисторах выходного каскада, где это нежелательно.Ток не поступает на динамики.

Топология класса B: Топология класса B легко устраняет постоянный ток смещения. Этот класс также рассеивает меньше энергии благодаря другой работе транзисторов. Выходные транзисторы в усилителе класса B управляются индивидуально по принципу «тяни-толкай». Эта операция позволяет положительным токам достигать динамика, в то время как отрицательные токи опускаются. В результате меньше рассеиваемая мощность выходного каскада. Однако нелинейное поведение (кроссоверные искажения) в схемах класса B приводит к тому, что этот класс аудиоусилителей обеспечивает более низкое качество звука по сравнению с усилителями класса A.

Топология класса A/B: Усилители класса A/B представляют собой гибрид топологий класса A и класса B. В усилителе класса A/B используется постоянный ток смещения, меньший, чем в чистом усилителе класса A. Меньший постоянный ток смещения предотвращает перекрестные искажения, что означает хорошее качество звука. Рассеиваемая мощность в этом гибридном классе ближе к уровню рассеивания цепи класса B. Кроме того, некоторый контроль над транзисторами позволяет схеме класса A/B подавать положительные выходные токи на динамик и отводить отрицательные выходные токи.

Одним из основных недостатков топологии класса A/B является то, что независимо от того, насколько хорошо спроектирован усилитель, он будет иметь значительное рассеивание мощности. Его средние выходные напряжения значительно далеки от отрицательных или положительных шин питания. Большое падение напряжения сток-исток приводит к значительным мгновенным потерям мощности.

Топология класса D

Что означает класс D?

Важно понимать, что означает класс D и отделять его от ошибочных ссылок на него.Во-первых, термин «цифровое усиление» не следует понимать как обозначающий класс D. Буква D представляет собой следующую букву в алфавите после C. Усилители класса C существуют, но используются не в аудиотехнике.

Оставив в стороне эту ошибочную ссылку, теперь мы можем глубже изучить два разных типа усилителей класса D: усилители класса D с аналоговым и цифровым управлением.

С аналоговым управлением класса D Ампер имеют аналоговую систему управления и аналоговый входной сигнал.Система управления имеет некоторую степень коррекции ошибок с обратной связью.

С другой стороны, усилители класса D с цифровым управлением используют цифровые элементы управления. Эти элементы управления переключают силовой каскад в основном без контроля ошибок. Усилители класса D с цифровым управлением и контролем погрешности топологически эквивалентны версии усилителя с аналоговым управлением.

Какой из усилителей класса D с аналоговым или цифровым управлением лучше?

Примечательно, что усилители класса D с аналоговым управлением работают лучше, чем их цифровые аналоги.Они предлагают более низкий выходной импеданс и лучший профиль искажений.

черный аудиодинамик для автомобиля

Преимущества аудиоусилителей класса D

С точки зрения производительности усилители класса D лучше, чем другие классы, в отношении рассеиваемой мощности, места на печатной плате и времени автономной работы. Даже самые эффективные линейные выходные каскады (класс A) имеют более высокую рассеиваемую мощность, чем конструкции класса D. Выходной каскад усилителя класса D переключается между отрицательным и положительным источниками питания, создавая серию импульсов напряжения.Выходные транзисторы имеют нулевой ток в выключенном состоянии. Также они имеют низкий VDS при проведении тока. Результирующая форма волны имеет приемлемую рассеиваемую мощность. Меньшее рассеивание мощности означает меньшее выделение тепла, что приводит к более высокой долговечности аудиокомпонентов.

Ниже приведены основные преимущества аудиоусилителя класса D.

1. Класс D представляет собой зенит эффективности усилителя
Аудиоусилители класса D

обычно имеют коэффициент полезного действия 90% и выше.В то время как усилители классов A, B и A/B постоянно имеют одно или несколько активных выходных устройств, усилители класса D быстро переключают выходные устройства между состояниями «включено» и «выключено». Выходная мощность строго отсутствует, когда транзисторы выключены.

Обычно широтно-импульсная модуляция применяется для жесткого управления устройствами вывода. Эта модуляция теоретически может обеспечить 100% эффективность. Хотя это недостижимо в реальном мире, факт заключается в том, что топология класса D намного эффективнее, чем усилители других сопоставимых классов.

Насколько эффективен типичный усилитель класса D по сравнению с усилителем класса A/B?

Разница между эффективностью этих двух классов очевидна. В типичном усилителе класса A/B эффективность повышается по мере того, как усилитель приближается к максимальной выходной мощности. С другой стороны, усилитель класса D поддерживает высокий уровень эффективности в большей части своего рабочего диапазона. Таким образом, реальная эффективность падает в пользу конструкций класса D.

ii. Экономия пространства и затрат

Стоимость усилителя звука класса D определяется его активными компонентами – импульсным выходным каскадом и модулятором.Модулятор облегчает преобразование входного аудиосигнала в импульсы, поскольку большинство аудиосигналов не являются последовательностями импульсов.

Низкое рассеивание мощности схем класса D обеспечивает значительную экономию места и средств. Усилитель нуждается в меньшем количестве охлаждающих устройств, таких как вентиляторы и радиаторы. Таким образом, усилитель может использовать меньший и более дешевый корпус по сравнению с тем, что может использовать линейный усилитель.

Однако у усилителей класса D есть один потенциальный недостаток стоимости и места, связанный с LC-фильтром.Фильтр занимает место на плате и увеличивает стоимость усилителя.

Некоторые производители обходят этот недостаток, устраняя LC-фильтр, чтобы у вас был усилитель без фильтра. Следствием этого является дополнительная экономия средств и места за счет преимуществ фильтра нижних частот. Кроме того, могут значительно увеличиться электромагнитные помехи и рассеяние мощности на высоких частотах. Некоторые пользователи нашли умный способ уменьшить эти эффекты. Они следят за тем, чтобы динамик был индуктивным и располагался очень близко к усилителю.Поддержание низкого уровня мощности также снижает рассеиваемую мощность.

Чтение между строками выше говорит об одном – усилитель класса D без фильтра полезен для маломощных приложений, но не подходит для мощных установок. Системы высокой мощности, такие как домашние стереосистемы, нуждаются в усилителе с фильтром нижних частот. Фильтр должен быть без потерь, чтобы позволить усилителю сохранить преимущества рассеиваемой мощности импульсного выходного каскада.

III. Улучшено качество звука

Вы не хотите слышать щелчки, хлопки и шипение вашей аудиосистемы.Выбор хорошего усилителя класса D может помочь вам избежать этих компромиссов в качестве звука. Выбирайте усилители с высоким отношением сигнал/шум (SNR). Он должен быть выше 90 дБ для усилителей малой мощности, выше 100 дБ для конфигураций средней мощности и не менее 110 дБ для усилителей высокой мощности.

Кроме того, конструкция фильтра имеет решающее значение для звуковых характеристик усилителя. Некачественный дизайн фильтра может поставить под угрозу эффективность, качество звука и надежность вашего усилителя. Кроме того, очень полезна обратная связь после выходного фильтра.Обратная связь обеспечивает плавную реакцию на сложные нагрузки.

Топология класса D довольно сложна: окупаются ли сложности

Сложность дизайна класса D имеет свои преимущества. Хорошая сторона аудиоусилителя класса D — более высокая эффективность, меньшее выделение тепла и меньший вес. Очень мало энергии теряется в виде тепла. Таким образом, усилитель требует меньшего отвода тепла. Чтобы поднять эту эффективность на ступеньку выше, многие усилители класса D используются с импульсными источниками питания (SMPS). Как и выходной каскад, SMPS можно быстро включать и выключать для регулирования напряжения.Результатом является дальнейшая выгода в возможности уменьшить вес усилителя и повысить его энергоэффективность.

По мере того, как на горизонте появляются новые усовершенствования, усилители класса D становятся обычным явлением во многих мощных приложениях. Преимущества большей эффективности, лучшего качества звука, а также экономии места и затрат будут по-прежнему оставаться основными факторами увеличения использования этих усилителей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.