Усилитель аудио: усилители звука, цены от 500 руб. в интернет-магазине Pult.ru

Abstract

В связи с постоянно меняющимися требованиями аудиорынка было достигнуто множество улучшений в топологиях аудиоусилителей. Знание типов доступных аудиоусилителей и связанных с ними характеристик необходимо для выбора лучшей ИС аудиоусилителя для вашего приложения.

Аналогичная версия этой статьи опубликована в EE Times от 24 апреля 2013 г.

Введение

Аудиоусилитель увеличивает амплитуду слабого сигнала до полезного уровня, сохраняя при этом детализацию более слабого сигнала. Это известно как линейность. Чем выше линейность усилителя, тем больше выходной сигнал соответствует входному.

В связи с постоянно меняющимися требованиями к характеристикам усилителей на аудиорынке было достигнуто много достижений в топологии аудиоусилителей. Следовательно, разработчики должны знать типы доступных аудиоусилителей и характеристики, связанные с каждым из них. Это единственный способ убедиться, что вы выбрали лучший аудиоусилитель для приложения. В этом руководстве мы рассмотрим наиболее важные характеристики каждого класса аудиоусилителей, доступных сегодня: класс A, класс B, класс AB, класс D, класс G, класс DG и класс H.

Усилители класса А

Самый простой тип аудиоусилителей относится к классу A. Усилители класса A имеют выходные транзисторы (рис. 1), которые проводят ток (т. е. не полностью отключаются) независимо от формы волны выходного сигнала. Класс А — это самый линейный тип аудиоусилителя, но он имеет низкий КПД. Следовательно, эти усилители используются в приложениях, которые требуют высокой линейности и имеют достаточную доступную мощность.

Рис. 1. Аудиоусилитель класса А обычно характеризуется высокой линейностью, но низкой эффективностью.

Усилители класса B

В усилителях класса B используется топология двухтактного усилителя. Выход усилителя класса B включает положительный и отрицательный транзисторы. Чтобы воспроизвести вход, каждый транзистор проводит ток только в течение половины (180°) формы волны сигнала (рис. 2). Это позволяет усилителю работать вхолостую с нулевым током, тем самым повышая эффективность по сравнению с усилителем класса А.

Есть компромисс, который приходит с усилителем класса B: повышенная эффективность ухудшает качество звука. Это происходит потому, что существует точка пересечения, в которой два транзистора переходят из состояния «включено» в состояние «выключено». Также известно, что аудиоусилители класса B имеют перекрестные искажения при обработке низкоуровневых сигналов. Они не являются хорошим выбором для маломощных приложений.

Рис. 2. В аудиоусилителе класса B выходные транзисторы проводят ток только в течение половины (180°) формы волны сигнала. Для усиления всего сигнала используются два транзистора, один проводящий для положительных выходных сигналов, а другой проводящий для отрицательных выходных сигналов.

Усилители класса AB

Компромиссом между топологиями усилителей класса A и класса B является аудиоусилитель класса AB. Усилитель класса AB обеспечивает качество звука топологии класса A с эффективностью класса B. Эти характеристики достигаются за счет смещения обоих транзисторов для проведения выходного сигнала, близкого к нулю, т. е. точки, в которой усилители класса B вносят нелинейность (рис. 3). . Для слабых сигналов оба транзистора активны, поэтому они работают как усилитель класса А. Для отклонений большого сигнала активен только один транзистор для каждой половины формы волны, таким образом, работая как усилитель класса B.

Усилители для динамиков класса AB обладают высоким отношением сигнал/шум (SNR), низким THD+N и, как правило, до 65% эффективности. Это делает их идеальным выбором в качестве высококачественных динамиков. Усилители класса AB, такие как MAX98309 и MAX98310, используются в портативных медиаплеерах, цифровых камерах, планшетах и ​​электронных книгах, где требуется высокая точность воспроизведения. Некоторые усилители для наушников используют топологию класса AB в конфигурации с мостовой нагрузкой. Например, усилитель для наушников MAX97220A обеспечивает исключительно низкий THD+N во всем звуковом диапазоне, обеспечивая при этом мощность до 125 мВт; MAX97220A — один из наиболее широко используемых в мире усилителей для наушников класса AB. Другие примеры см. в разделе усилители Maxim Class AB.

Рис. 3. Усилитель класса AB смещает оба транзистора так, что они проводят, когда сигнал близок к нулю. Таким образом, эти усилители обеспечивают большую эффективность, чем класс A, с меньшими искажениями, чем класс B.

Усилители класса D

Популярность портативных мобильных аудиоустройств, таких как смартфоны, MP3-плееры и портативные док-станции, заставляет уделять больше внимания энергопотреблению. Теперь необходимо снизить энергопотребление, чтобы увеличить время автономной работы. В усилителях класса D используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) для создания цифрового выходного сигнала с диапазоном частот «rail-to-rail» с переменным рабочим циклом, приближенным к аналоговому входному сигналу (рис. 4). Эти усилители очень эффективны (часто до 90% и выше), потому что выходные транзисторы либо полностью открыты, либо полностью выключены во время работы. Такой подход полностью исключает использование линейной области транзистора, ответственной за неэффективность других типов усилителей. Современные усилители класса D также обеспечивают точность воспроизведения, сравнимую с усилителями класса AB. Импульсные усилители класса D, такие как MAX98304 и MAX98400A, благодаря высокой эффективности широко используются в портативных устройствах. Другие примеры см. в разделе усилители Maxim класса D.

Рис. 4. Аудиоусилитель класса D выдает сигнал переключения с частотой, намного превышающей самый высокий звуковой сигнал, который необходимо воспроизвести. Эти усилители очень эффективны, потому что выходные транзисторы либо полностью открыты, либо полностью выключены во время работы.

Усилители класса G

Усилители класса G аналогичны усилителям класса AB, за исключением того, что они используют два или более напряжения питания. При работе с низким уровнем сигнала усилители класса G выбирают низкое напряжение питания. По мере увеличения уровня сигнала эти усилители автоматически выбирают соответствующее напряжение питания (рис. 5). Усилители класса G более эффективны, чем усилители класса AB, поскольку они используют максимальное напряжение питания только при необходимости; напротив, усилители класса AB всегда используют максимальное напряжение питания.

В портативных аудиоприложениях есть общая проблема: ограниченное напряжение питания, доступное для усилителя динамика. Усилители мощности класса G решают эту проблему с напряжением питания, используя зарядный насос для повышения напряжения питания. Например, усилитель для динамиков MAX9730 оптимизирован для традиционных динамических динамиков, а усилитель для динамиков MAX9788 разработан для керамических динамиков. Другие примеры см. в разделе усилители Maxim класса G.

Рисунок 5. Усилитель класса G более эффективен, чем усилитель класса AB, поскольку он использует максимальное напряжение питания только тогда, когда это необходимо.

Усилители класса DG

Усилитель класса DG использует ШИМ для создания цифрового выходного сигнала с переменным рабочим циклом. В этом отношении усилитель класса DG идентичен усилителю класса D. Однако усилитель класса DG также использует многоуровневый выходной каскад для определения амплитуды выходного сигнала (рис. 6). Затем он переключает шины питания по мере необходимости для более эффективной подачи требуемой мощности сигнала. Усилитель класса DG, такой как MAX98308 использует ту же концепцию двойного питания, что и коммутационная топология класса D, для еще большей эффективности. Другие примеры см. в разделе усилители Maxim Class DG.

Рис. 6. Усилитель класса DG определяет амплитуду выходного сигнала, а затем при необходимости переключает шины питания для более эффективной подачи требуемой мощности сигнала.

Усилители класса H

Усилители класса H модулируют напряжение питания, чтобы свести к минимуму падение напряжения на выходном каскаде. Реализации варьируются от использования нескольких дискретных напряжений до плавно регулируемого источника питания. Несмотря на то, что топология класса H похожа на технику класса G по уменьшению рассеяния на выходных устройствах, она не требует нескольких источников питания (рис. 7).

Усилители класса H, как правило, более сложны, чем другие конструкции аудиоусилителей. Эти усилители требуют дополнительной схемы управления для прогнозирования и управления напряжением питания. Микросхемы аудиокодеков, такие как MAX98090 и MAX98091, объединяют усилитель для наушников класса AB с силовой структурой класса H, чтобы обеспечить законченное звуковое решение с очень низким энергопотреблением. Другие примеры см. в разделе усилители Maxim класса H.

Рис. 7. Аудиоусилитель класса H уменьшает рассеяние на выходных устройствах, подключенных к этому источнику питания. Это позволяет усилителю работать с оптимизированной эффективностью класса AB независимо от уровня выходной мощности.

Резюме

Это был краткий обзор многих типов аудиоусилителей, обычно используемых в современных конструкциях. Ясно, что при проектировании аудиосхемы для любого типа устройства следует уделить внимание определению топологии аудиоусилителя, наиболее подходящей для приложения. Хорошее понимание этих различных классов аудиоусилителей поможет вам выбрать лучший аудиоусилитель для вашего проекта.

Домашние аудиосистемы для музыки и домашнего кинотеатра

НОВИНКА: двойной монофонический усилитель MC451

Потрясающий звук

НОВИНКА: цифро-аналоговый преобразователь MDA200

Цифровая производительность премиум-класса

НОВИНКА: цифро-аналоговый преобразователь MDA200

Цифровое исполнение премиум-класса

MI502 2-канальный усилитель

Добро пожаловать в пользовательскую аудиосистему или систему домашнего кинотеатра

Громкоговоритель центрального канала XCS1.

Центр непревзойденного домашнего кинотеатра

Просмотреть все Новые продукты

Подарки и аксессуары

Купите любимые подарки и аксессуары McIntosh в нашем интернет-магазине.

В МАГАЗИНЕ

Ознакомьтесь с нашими продуктами

Новые продукты

Discover

Hybrid Drive

Discover

Amplifiers

Discover

Предобожжения

Discover

Интегрированные усилители

Discover

.0124 Discover

Audio/Video -процессоры домашнего кино Плееры

DISCOVER

Медиастримеры

DISCOVER

Тюнеры

DISCOVER

Проигрыватели Blu-ray

DISCOVER

Custom Install

DISCOVER

Specialty Products

DISCOVER

Headphone Amplifiers

DISCOVER

Cables

DISCOVER

Furniture

DISCOVER

Gifts and Accessories

DISCOVER

Системы

ДОМАШНИЙ ТЕАТР WESTCHESTER II

Все возможности, чтобы воплотить в жизнь мечты любителей кино.

Не знаете, что удовлетворит ваши потребности в прослушивании и окружающую среду?

Изучите наши системные идеи для вдохновения.

УЗНАТЬ

Новости и события

LB200

Световой короб

Со встроенным отсеком для хранения.

RS250

Беспроводная акустическая система

Для всех ваших потребностей в потоковой передаче музыки.

RS150

Беспроводной динамик

Усиление музыки повсюду.

Дилеры McIntosh

Где начинается ваш легендарный опыт. Найдите местного дилера или выберите его из нашего списка авторизованных онлайн-реселлеров.

НАЙТИ ДИЛЕРА

Компания McIntosh, основанная в 1949 году, известна тем, что предлагает выдающиеся домашние аудиосистемы, обеспечивающие максимальное качество музыки и фильмов. Предлагая продукты для двухканальных стереофонических звуковых систем и многоканальных домашних кинотеатров с объемным звуком, McIntosh продолжает определять непревзойденные возможности домашних аудиоразвлечений для взыскательных слушателей по всему миру.