Усилитель класса т что это. Усилитель класса Т: особенности, принцип работы, преимущества

Что такое усилитель класса Т. Как работает усилитель класса Т. Чем отличается усилитель класса Т от других типов усилителей. Каковы преимущества усилителей класса Т. В чем недостатки усилителей класса Т.

Что представляет собой усилитель класса T

Усилитель класса T — это разновидность цифрового усилителя мощности, разработанная компанией Tripath Technology в конце 1990-х годов. Данный тип усилителей сочетает в себе преимущества как аналоговых, так и цифровых технологий усиления звука.

Основные особенности усилителей класса T:

• Высокий КПД (до 90-95%)
• Низкий уровень искажений (менее 0,1%)
• Широкий динамический диапазон (более 100 дБ)
• Компактные размеры
• Низкое тепловыделение

Усилители класса T нашли широкое применение в портативной аудиотехнике, автомобильных аудиосистемах, домашних кинотеатрах и других областях, где требуются компактные и энергоэффективные решения с высоким качеством звука.

Принцип работы усилителя класса T

В основе работы усилителя класса T лежит запатентованная технология Digital Power Processing (DPP), разработанная Tripath Technology. Ключевые элементы этой технологии:

• Предсказывающая обработка сигнала (Predictive Processing)
• Адаптивное преобразование сигнала (Adaptive Signal Conditioning)
• Переменная частота дискретизации (до 1,5 МГц)
• Цифровая отрицательная обратная связь

Входной аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП. Далее специальный алгоритм анализирует и обрабатывает цифровой сигнал, предсказывая его изменения. На основе этого анализа формируются управляющие импульсы для выходного каскада.

Выходной каскад работает в ключевом режиме, переключаясь между положительным и отрицательным напряжением питания. Частота переключения непрерывно изменяется в диапазоне до 1,5 МГц в зависимости от входного сигнала.

Такой подход позволяет достичь высокой точности воспроизведения сигнала при очень высоком КПД, характерном для цифровых усилителей.

Чем усилитель класса T отличается от других типов усилителей

Ключевые отличия усилителей класса T от других типов:

От аналоговых усилителей (класс A, AB)

• Значительно более высокий КПД (90-95% против 50-60%)
• Меньшие габариты и вес
• Низкое тепловыделение

От цифровых усилителей класса D

• Более низкий уровень искажений (особенно на высоких частотах)
• Меньшая зависимость качества звука от нагрузки
• Отсутствие фиксированной частоты переключения

Таким образом, усилители класса T занимают промежуточное положение между аналоговыми и цифровыми усилителями, сочетая достоинства обоих подходов.

Преимущества усилителей класса T

Основные преимущества усилителей класса T:

• Высокое качество звука, сравнимое с лучшими аналоговыми усилителями
• Очень высокий КПД (до 90-95%)
• Низкое тепловыделение
• Компактные размеры и малый вес
• Широкий динамический диапазон (более 100 дБ)
• Низкий уровень интермодуляционных искажений
• Хорошая линейность во всем диапазоне мощностей

Эти преимущества делают усилители класса T отличным выбором для многих аудиоприложений, особенно там, где важны компактность и энергоэффективность.

Недостатки усилителей класса T

Несмотря на множество достоинств, у усилителей класса T есть и некоторые недостатки:

• Более высокая сложность схемотехники по сравнению с аналоговыми усилителями
• Необходимость использования специализированных микросхем
• Потенциальные проблемы с электромагнитной совместимостью из-за высокочастотного переключения
• Ограниченный выбор готовых микросхем на рынке

Однако эти недостатки не являются критичными и во многих случаях с лихвой компенсируются преимуществами усилителей класса T.

Применение усилителей класса T

Благодаря своим характеристикам усилители класса T нашли широкое применение в различных областях:

• Портативная аудиотехника (MP3-плееры, смартфоны)
• Автомобильные аудиосистемы
• Домашние кинотеатры и мультимедийные системы
• Активные акустические системы
• Профессиональное звуковое оборудование

Усилители класса T особенно хорошо подходят для применений, где требуется сочетание высокого качества звука, компактности и энергоэффективности.

Сравнение характеристик усилителей разных классов

Для наглядного сравнения характеристик усилителей разных классов приведем таблицу:

Параметр	Класс A	Класс AB	Класс D	Класс T
КПД	25-30%	50-60%	90-95%	90-95%
Искажения (THD)	0.1-0.5%	0.01-0.1%	0.1-1%	0.01-0.1%
Динамический диапазон	100-110 дБ	100-110 дБ	90-100 дБ	100-110 дБ
Тепловыделение	Высокое	Среднее	Низкое	Низкое

Как видно из таблицы, усилители класса T сочетают высокий КПД цифровых усилителей с низкими искажениями и широким динамическим диапазоном, характерными для лучших аналоговых усилителей.

Перспективы развития усилителей класса T

Несмотря на то, что технология усилителей класса T была разработана еще в конце 1990-х годов, она продолжает развиваться и совершенствоваться. Основные направления развития:

• Повышение рабочей частоты для улучшения качества звука
• Снижение уровня электромагнитных помех
• Интеграция дополнительных функций обработки звука
• Улучшение энергоэффективности
• Расширение линейки доступных микросхем

Можно ожидать, что в будущем усилители класса T и схожие гибридные технологии будут играть все более важную роль на рынке аудиотехники, постепенно вытесняя традиционные аналоговые решения в тех областях, где важны компактность и энергоэффективность.

Заключение

Усилители класса T представляют собой интересное технологическое решение, сочетающее преимущества аналоговых и цифровых усилителей. Благодаря высокому КПД, низким искажениям и компактности, они нашли широкое применение в различных областях аудиотехники.

Хотя усилители класса T не лишены недостатков, их преимущества во многих случаях перевешивают возможные проблемы. С развитием технологии можно ожидать дальнейшего улучшения характеристик и расширения сферы применения усилителей этого класса.

Для аудиофилов и профессионалов в области звука усилители класса T представляют интересную альтернативу традиционным решениям, особенно в тех случаях, когда важны компактность и энергоэффективность при сохранении высокого качества звука.

Усилители мощности класса T — audioGO

Ранее вы уже читали обзор интересного и достаточно качественного цифрового мини усилителя на чипе TA2020 .

НОВАЯ БУКВА В АЛФАВИТЕ

Борьба за экономичность усилителей и качество звучания до недавнего времени шла по двум направлениям. Аналоговые усилители обеспечивали улучшение качества звучания одновременно со снижением экономичности, цифровые – высокий КПД при невысоком качестве сигнала. Одновременно решить эти проблемы можно при совместном использовании цифровых и аналоговых методов обработки сигнала, и многолетние разработки увенчались успехом. Судя по материалам компании Tripath Technology, в созданных ей усилителях класса T высокая экономичность сочетается с аудиофильским качеством звучания.

Журнал уже писал об основных классах усилителей звуковых частот. Экономичным усилителям класса B свойственны значительные искажения сигнала малого уровня (“первый ватт”), аудиофильские усилители класса A невероятно прожорливы. Компромиссные решения класса AB не решают полностью ни одну из проблем.

Класс усилителя	Теоретический КПД	Реальный КПД	Минимум искажений наступает:
A	50%	15…30%	при малой мощности
AB	зависит от режима	40…50%	при средней мощности
B	78%	50…60%	при средней мощности

В лучшем случае только половина мощности, потребляемой усилителем, поступает в нагрузку. Остальная нагревает транзисторы выходного каскада. Для повышения экономичности аналоговых усилителей было предложено немало технических решений, которые можно свести в три группы:

• параллельная работа на общую нагрузку маломощного каскада класса A и мощного класса B (класс Super A)
• работа на общую нагрузку каскадов с различным напряжением питания (класс G)
• управление напряжением питания выходного каскада (класс H).

Однако сложность конструкции не оправдывала экономии и усилители этих типов не получили распространения даже в домашней технике. В автомобильной же положение еще усугубляется:

• низкое напряжение питания увеличивает потери в выходном каскаде встроенных усилителей головных аппаратов
• блоки питания внешних усилителей влияют практически на все его характеристики, особенно при невысокой частоте преобразования (характерно для бюджетных моделей).

Усилители класса D – достижение конструкторской мысли “цифровой” эпохи. Их главная особенность – использование вместо усиления широтно-импульсной модуляции (ШИМ, она же PWM – pulse width modulation)

. В отличие от аналоговых усилителей, где выходной сигнал представляет собой “увеличенную” копию входного, выходной сигнал усилителей класса D представляет собой импульсы прямоугольной формы. Их амплитуда постоянна, а длительность (“ширина”) изменяется в зависимости от амплитуды аналогового сигнала, поступающего на вход усилителя. Частота импульсов (частота дискретизации) постоянна и в зависимости от требований, предъявляемых к усилителю, составляет от нескольких десятков до сотен килогерц. После формирования импульсы усиливаются оконечными транзисторами, работающими в ключевом режиме. Преобразование импульсного сигнала в аналоговый происходит в фильтре низких частот на выходе усилителя или непосредственно в нагрузке.

Основное достоинство усилителей этого класса – высокий кпд (в лучших образцах – до 95%). Это объясняется тем, что амплитуда импульсов практически равна напряжению питания и потери мощности на выходных транзисторах минимальны. Искажения возрастают при увеличении частоты сигнала и снижении частоты дискретизации. Косвенным образом от частоты дискретизации зависит и выходная мощность – с ростом частоты уменьшаются индуктивность катушек и снижаются потери в выходном фильтре.

Подобно аналоговым усилителям, импульсные усилители разделяются на подклассы AD и BD, причем их достоинства и недостатки тоже подобны. В усилителях класса AD в отсутствие входного сигнала выходной каскад продолжает работу, выдавая в нагрузку разнополярные импульсы одинаковой длительности. Это позволяет улучшить качество передачи слабых сигналов, но значительно снижает экономичность и порождает ряд технических проблем. В частности, приходится бороться с так называемым сквозным током, который возникает при одновременном переключении выходных транзисторов. Для устранения сквозного тока в выходном каскаде вводится мертвое время между закрыванием одного транзистора и открыванием другого.

Практическое применение находят более простые по конструкции усилители класса BD, выходной каскад которых в отсутствие сигнала генерирует импульсы очень малой длительности или находится в состоянии покоя. Однако в усилителях этого типа наиболее сильно проявляются основной недостаток метода – зависимость уровня нелинейных искажений от частоты дискретизации и частоты сигнала. Кроме того, искажения возрастают при передаче сигналов малого уровня. Создание высококачественного широкополосного усилителя класса D требует значительного усложнения конструкции. Поэтому в автомобильных аудиосистемах такие усилители пока применяют только в сабвуферах – в этом случае вполне допустим уровень нелинейных искажений до нескольких процентов.

В усилителях класса T качество звучания повышено на порядок при сохранении высокой экономичности. Это особенно актуально при создании усилителей мощности головных аппаратов. Tripath Technology выпускает интегральные усилители мощностью 10 и 20 Вт для портативной аудиотехники и головных аппаратов, а также микросхемы для создания усилителей более высокой мощности – до 300 Вт.

На графиках видно, что усилители класса T по своим показателям не уступают лучшим образцам аналоговых усилителей. Уровень искажений минимален, а в спектре выходного сигнала практически отсутствуют высшие гармоники. В результате воспроизведение музыкального сигнала становится более естественным.

Главная отличие новых усилителей и от аналоговых, и от традиционных цифровых – низкий уровень интермодуляционных искажений, меньший, чем коэффициент гармоник. Для усилителей класса AB, например, коэффициент интермодуляционных искажений значительно (иногда в несколько десятков раз) превосходит коэффициент гармоник; для усилителей класса A эти величины одного порядка. Интегральные усилители по этому показателю несколько уступают своим “большим” собратьям класса T, но традиционные микросхемы вообще не выдерживают конкуренции. Поэтому не вызывает удивления тот факт, что на последней выставке в Лас-Вегасе было представлено большое количество магнитол и усилителей нового типа.

В чем же секрет метода? В использовании патентованной технологии Digital Power Processing (TM). В материалах фирмы этой технологии посвящено немало текста, но полезной информации там, по понятным причинам, совсем немного. В тайне содержатся не только детали, но и сам принцип обработки сигнала. Если отбросить риторику, то все сводится к двум взаимосвязанным процессам – “предсказанию”(Predictive processing) и “адаптивному преобразованию” (Adaptive Signal Conditioning Processing)

Попробуем разобраться, “как они тут крепют”.

Предсказаниями с незапамятных времен занимаются жрецы и гадалки, причем с переменным успехом. В нашем случае узнать уровень звукового сигнала можно двумя способами:

• Вычисление. Отслеживается скорость изменения сигнала (производная) и на основании этого рассчитывается значение сигнала в следующий момент времени. Реализовать можно как в аналоговом варианте, так и в цифровом. В звуковом процессоре можно использовать математические модели, построенные на статистических данных.
• Измерение. Сигнал поступает на обработку через цифровую линию задержки, что позволяет заранее измерить его амплитуду. Требуется высокоточный АЦП.

Судя по тому, что динамический диапазон даже интегральных усилителей превышает 100 дБ, амплитуда сигнала именно вычисляется. Для чего же нужно ее знать? В усилителях класса T нет фиксированной частоты дискретизации – она непрерывно изменяется в полосе до 1,5 мГц в соответствии с алгоритмом “адаптивного преобразования”. Исходными данными служит как раз амплитуда сигнала и скорость ее изменения. Повышение частоты дискретизации повышает качество звучания и позволяет упростить конструкцию выходного фильтра..

О сущности алгоритма обработки остается только гадать. Кроме перечисленного, адаптивное преобразование может включать в себя и внутреннюю отрицательную обратную связь – цифровую или аналоговую. Исходя из этого можно предположить, что в основу Digital Power Processing (TM) положена одна из разновидностей дельта – модуляции. От традиционной широтно-импульсной она отличается тем, что передается не абсолютная величина сигнала, а ее изменение относительно предыдущего состояния (отсюда и “дельта” в названии). Отрицательная обратная связь входит в него генетически, да и “предсказание” тоже имеет место быть…

Выпуском микросхем занимается непосредственно Tripath Technology. Производится значительное количество разнообразных компонентов, включая готовые усилительные модули. Все функции обработки сигнала сосредоточены в одной микросхеме с минимумом внешних компонентов. Усилители малой и средней мощности изготавливаются в интегральном исполнении. В усилителях большой мощности выходной каскад выполняется на дискретных компонентах. Выходной LC-фильтр во всех случаях монтируется отдельно.

И в качестве иллюстрации к сказанному – немного цифр:

Интегральные усилители	TA2020-020	TA2022
Максимальная мощность на нагрузке 4 Ом при заданном Кг, %	23 Вт (10%)	100 Вт (1%)
Номинальная мощность на нагрузке 4 Ом при Кг=0,1%	12 Вт	90 Вт
Коэффициент гармоник	0,03% (10 Вт)	0,015% (70 Вт)
Интермодуляционные искажения	0,18% (1 Вт)	0,1% (25 Вт)
К.П.Д.	81…88%	87…92%
Напряжение питания	+12…14,4 В	+/-31 В

Драйверы (+ внешние транзисторы)	TA0102A	TA0103A	TA0104A
Максимальная мощность на нагрузке 4 Ом при Кг=1%	170 Вт	300 Вт	750 Вт
Номинальная мощность на нагрузке 4 Ом при Кг=0,1%	150 Вт	250 Вт	500 Вт
Интермодуляционные искажения	0,03%	0,03%	0,02%
К.П.Д.	88-90%	90…92%	85-90%
Напряжение питания	+/-45 В	+/-54 В	+/-75 В

Автор: А.И.Шихатов 2002

Источник: “Мастер 12вольт” №33 (май-июнь 2001)

Усилители. Классификация усилителей

Усилители в каталоге

 

Классификация усилителей

По способу работы с входным сигналом и принципу построения усилительных каскадов усилители мощности звуковой частоты разделяются на:

1. Аналоговые, класс А
2. Аналоговые, класс В
3. Аналоговые, класс АВ
4. Аналоговые, класс H
5. Импульсные и цифровые, класс D

Необходимо отметить, что существует еще множество классов усилителей, таких как C, A+, SuperA, G, DLD и др. Некоторые из них, такие как C (угол отсечки менее 90 градусов) в УМЗЧ не применяются. Другие же оказались слишком сложными и дорогостоящими, поэтому «сошли со сцены» или были вытеснены более перспективными.

Аналоговые усилители, по сути, отличаются только углом отсечки входного сигнала, т.е. выбором так называемой «рабочей точки».

Класс А

Углы отсечки для усилительных каскадов классов А, В, АВ и С.

Усилители класса А работают без отсечки сигнала на наиболее линейном участке вольтамперной характеристики усилительных элементов. Это обеспечивает минимум нелинейных искажений (THD и IMD), причем как на номинальной мощности, так и на малых мощностях.

За этот минимум приходится расплачиваться внушительными потребляемой мощностью, размерами и массой. В среднем КПД усилителя класса А составляет 15-30%, а потребляемая мощность не зависит от величины выходной мощности. Мощность рассеяния максимальна при малых сигналах на выходе.

Интересными представителями усилителей класса А являются транзисторный Pass Labs XA 200.5 и ламповый Unison Research Sinfonia, сравнительные характеристики которых приведены в таблице:

Характеристики	Pass Labs XA 200.5	Unison Research Sinfonia
Номинальная мощность	200 Вт	25Вт
Коэффициент гармонических искажений	1% (400Вт)	не указывается
Диапазон воспроизводимых частот	1.5 – 100000 Гц	20 – 30000 Гц
Потребляемая мощность	700 Вт	500 Вт
Масса	81 кг	25 кг

Представитель усилителей класса А

Класс В

Принцип работы усилителей, классов А, В и С.

Усилительные элементы работают с отсечкой 90 градусов. Для обеспечения такого режима работы усилителя используется двухтактная схема, когда каждая часть схемы усиливает свою «половинку» сигнала. Основная проблема усилителей в классе В — это наличие искажений из-за ступенчатого перехода от одной полуволны к другой. Поэтому, при малых уровнях входного сигнала нелинейные искажения достигают своего максимума.

Искажения типа ступенька в усилителях класса В.

Достоинством усилителя класса В можно считать высокий КПД, который теоретически может достигнуть 78%. Потребляемая мощность усилителя пропорциональна выходной мощности, и при отсутствии сигнала на входе она вообще равна нулю. Несмотря на высокий КПД, обнаружить среди современных моделей усилители класса В вряд ли кому-то удастся.

Класс АВ

Как следует из названия усилители класса АВ – это попытка объединить достоинства усилителей А и В класса, т.е. добиться высокого КПД и приемлемого уровня нелинейных искажений. Для того чтобы избавиться от ступенчатого перехода при переключении усилительных элементов используется угол отсечки более 90 градусов, т.е. рабочая точка выбирается в начале линейного участка вольтамперной характеристики. За счет этого при отсутствии сигнала на входе усилительные элементы не запираются, и через них протекает некоторый ток покоя, иногда значительный. Из-за этого уменьшается коэффициент полезного действия и возникает незначительная проблема стабилизации тока покоя, но зато существенно уменьшаются нелинейные искажения.

Среди аналоговых усилителей данный режим работы встречается чаще всего.

Графики зависимости коэффициентов нелинейных искажений от выходной мощности усилителя для классов А, В и АВ.

Минимизация искажения типа «ступенька» в усилителях класса АВ.

 

Сравнительная таблица усилителей, работающих в режимах А, В, АВ:

Характеристики	A	B	AB
Теоретический КПД	50%	78%	Зависит от режима
Реальный КПД	15-30%	50-60%	40-50%
Нелинейные искажения	малые	Высокие	средние)
Потребляемая мощность	постоянная	зависит от выходной	зависит от выходной
Термостабильность	низкая	высокая	средняя

Представитель усилителей класса АВ

Класс H

Данный класс усилителей был разработан специально для автомобилей, в которых имеется ограничение напряжения, питающего выходные каскады. Стимулом к созданию усилителей класса Н послужило то, что реальный звуковой сигнал имеет импульсный характер и его средняя мощность намного ниже пиковой. В основе схемы лежит обычный усилитель класса AB, включенный по мостовой схеме. Изюминка — применение специальной схемы удвоения напряжения питания. Основной элемент схемы удвоения — накопительный конденсатор большой емкости, который постоянно подзаряжается от основного источника питания. На пиках мощности этот конденсатор подключается схемой управления последовательно с основным источником питания. Напряжение питания выходного каскада усилителя на доли секунды удваивается, позволяя ему справиться с передачей пиков сигнала. Однако накопительный конденсатор должен быть достаточной емкости, иначе заявленная выходная мощность будет обеспечиваться только на средних и высоких частотах.

Идея коммутирования напряжения питания нашла применение не только в автомобильных усилителях мощности. Усилитель с двух- трехуровневым питанием фактически представляет собой импульсный усилитель с последовательным аналоговым каналом, который лишнюю энергию импульсов переводит в тепло. Чем больше ступенек у напряжения питания, тем более приближенная к синусоиде получается лестница на выходе импульсной части усилителя и тем меньше выделяется тепла на аналоговом канале.

Усилители, построенные по подобной схемотехнике, сочетают в себе дискретные методы усиления с аналоговыми и, соответственно, занимают промежуточное положение между аналоговыми и импульсными усилителями по КПД и тепловыделению. В данном усилителе для повышения КПД, и соответственно, снижения тепловыделения применено дискретное приближение уровня напряжения питания аналогового канала к его выходному напряжению. Повышение КПД происходит за счет уменьшения падения напряжения на активном плече по сравнению с усилителями с одноуровневым питанием. Отличительная особенность подобных усилителей состоит в том, что коммутация ключевых элементов происходит с частотой сигнала. Фильтрация высших гармоник осуществляется аналоговой частью усилителя путем преобразования энергии гармоник в тепло в усилителями с высокой тактовой частотой, когда частота коммутации ключевых элементов многократно выше верхней граничной частоты сигнала, а фильтрация осуществляется LC фильтром. Тепловые потери аналоговой части усилителя получаются довольно низкими, но их в достаточной мере восполняют коммутационные потери и потери в фильтре при высокой тактовой частоте. Существует оптимальное количество ступенек напряжения питания, при котором усложнение схемы оправдывается повышением КПД и удешевлением мощных транзисторов аналоговой части усилителя. КПД усилителей класса H достигает 83% при коэффициенте гармонических искажений 0,1%.

Класс D

Строго говоря, класс D — это не только схема построения или режим работы выходного каскада — это отдельный класс усилителей. Более логично было бы назвать их импульсными, но историческое название «цифровой» за ними уже прочно закрепилось. Рассмотрим общую структурную схему усилителя.

Блок схема цифрового усилителя

Оцифрованный сигнал поступает на аудио процессор, который в свою очередь с помощью широтно-импульсной модуляции (PWM — Pulse Width Modulation) управляет силовыми полупроводниковыми ключами. Можно добавить, что ШИМ-сигнал можно получить и без аналого-цифрового преобразования с помощью компаратора и генератора, например, пилообразного сигнала. Такой метод в усилителях класса D также широко применяется, но благодаря развитию цифровой техники постепенно уходит в прошлое. Аналого-цифровое преобразование обеспечивает дополнительные возможности по обработке звука: от регулировки уровня громкости и тембра до реализации цифровых эффектов, таких как реверберация, шумоподавление, подавление акустической обратной связи и др.

В отличие от аналоговых усилителей, выходной сигнал усилителей класса D представляет собой импульсы прямоугольной формы. Их амплитуда постоянна, а длительность («ширина») изменяется в зависимости от амплитуды аналогового сигнала, поступающего на вход усилителя. Частота импульсов (частота дискретизации) постоянна и в зависимости от требований, предъявляемых к усилителю, составляет от нескольких десятков до сотен килогерц. После формирования импульсы усиливаются оконечными транзисторами, работающими в ключевом режиме. Преобразование импульсного сигнала в аналоговый происходит в фильтре низких частот на выходе усилителя или непосредственно в нагрузке.

График зависимости КПД аналоговых и цифровых усилителей от выходной мощности.

В целом, принцип работы усилителя класса D очень напоминает принцип работы импульсного блока питания, но в отличие от него, на выходе, за счет широтно-импульсной модуляции, формируется не постоянное напряжение, а переменное, по форме соответствующее входному сигналу.

Теоретически, КПД подобных усилителей должен достигать 100%, но, к сожалению, сопротивление канала транзистора хоть и маленькое, но все же ненулевое. Но, тем не менее, в зависимости от сопротивления нагрузки, КПД усилителей этого типа может достигать 90%-95%. Разумеется, при такой эффективности нагрев выходных транзисторов практически отсутствует, что позволяет создавать очень маленькие и экономичные усилители. Коэффициент гармонических искажений при грамотном построении выходного фильтра можно довести до 0,01%, что является прекрасным результатом. Искажения возрастают при увеличении частоты сигнала и снижении частоты дискретизации. Косвенным образом от частоты дискретизации зависит и выходная мощность — с ростом частоты уменьшаются индуктивность катушек и снижаются потери в выходном фильтре.

Подобно аналоговым усилителям, импульсные усилители разделяются на подклассы AD и BD, причем их достоинства и недостатки тоже подобны. В усилителях класса AD в отсутствие входного сигнала выходной каскад продолжает работу, выдавая в нагрузку разнополярные импульсы одинаковой длительности. Это позволяет улучшить качество передачи слабых сигналов, но значительно снижает экономичность и порождает ряд технических проблем. В частности, приходится бороться с так называемым сквозным током, который возникает при одновременном переключении выходных транзисторов. Для устранения сквозного тока в выходном каскаде вводится мертвое время между закрыванием одного транзистора и открыванием другого.

Практическое применение находят более простые по конструкции: усилители класса BD, выходной каскад которых в отсутствие сигнала генерирует импульсы очень малой длительности или находится в состоянии покоя. Однако в усилителях этого типа наиболее сильно проявляется основной недостаток — зависимость уровня нелинейных искажений от частоты дискретизации и частоты сигнала. Кроме того, искажения возрастают при малых входных сигналах. Чаще всего, усилители класса D, как и класса АВ, выпускаются в интегральном исполнении.

Такие усилители применяются в системах оповещения и трансляции, в которых, как известно, не уделяется большого внимания вопросам достижения особенного качества звучания. В профессиональных системах звуковоспроизведения в классе D реализуются в основном усилители для сабвуферов, так как на низких частотах ухо наименее чувствительно к нелинейным искажениям сигнала.

Если раньше от усилителя требовалась просто надежная работа и гарантированное качество звука, то современные модели дополняются рядом сервисных функций, таких как компьютерное управление усилителем, программирование встроенного лимитера, а также наличие цифрового входа. С удешевлением цифровых интерфейсов для передачи аудиосигналов можно ожидать рост рынка усилителей с дистанционно управляемыми параметрами и автоматической диагностикой, что, безусловно, расширит возможности в создании звукоусилительных комплексов. Учитывая стремительное развитие цифровой техники и элементной базы сложно даже предположить, к каким вершинам приведет нас дальнейшее совершенствование принципов построения усилителей мощности.

Представитель усилителей класса D

Как работает усилитель класса «G» и «H», или На ступень выше • Stereo.ru

С усилителями классов G и H, как только они появились на свет, началась изрядная неразбериха. Эти технологии имеют куда больше общих черт, нежели отличий, поэтому их частенько путают между собой, а одну и ту же технологию в зависимости от страны могут обозначать разными буквами. Но как их ни назови, суть дела принципиально не меняется. И класс G, и класс H являются ближайшими родственниками класса АВ, но превосходят его по энергоэффективности. Иными словами — продолжают общую тенденцию развития усилителей, которая наметилась с появлением класса В.

История

Предпосылкой к созданию усилителей класса G был факт нелинейности уровня музыкального сигнала. Большую часть времени музыка звучит на малом и среднем уровне, когда от усилителя не требуется большая мощность. Но для того, чтобы без потерь отработать редко встречающиеся в музыке динамические всплески, требующие большой отдачи энергии, усилитель приходится держать в режиме высокой мощности постоянно. В то же время из соображений экономии было бы неплохо, если бы блок питания усилителя работал на полную лишь в те моменты, когда это требуется для отработки громких звуков, а все остальное время потреблял меньше энергии от сети.

Над этой задачей думало немало инженеров середины ХХ века, но первым решил ее в 1964 году сотрудник NASA Мануэль Крамер. Он разработал схемотехнику, в которой усилитель имеет несколько шин питания, и их переключение меняет мощность (и энергопотребление) усилителя в зависимости от того, какова величина громкости входящего сигнала.

Первое практическое применение схемотехнике класса G нашли инженеры Hitachi, наладившие серийный выпуск усилителей такого типа в 1977 году. Именно в тот момент и появилось само понятие «класс G». Аналогичную схему в 1981 году реализовал небезызвестный Боб Карвер и дал своему детищу другое маркетинговое название — «класс H», на некоторое время закрепившееся в американской прессе. Несколько позже схема пережила существенное усовершенствование и появился тот вариант, который сейчас и называют классом H, а все предыдущие вариации, включая то, что изначально делал Боб Карвер, были объединены под названием «класс G».

Принцип работы

Принцип работы усилителей класса G и класса H можно описать буквально в двух словах. Их сигнальная часть аналогична усилителям класса АВ и на малой громкости работает в точно таком же режиме (напомним, что на низких уровнях сигнала класс AB работает в классе А). Весь секрет кроется в блоке питания, который отслеживает уровень входящего сигнала. Как только уровень громкости поднимается, блок питания повышает напряжение питания, тем самым давая возможность усилителю работать с большей амплитудой, и понижает напряжение, как только уровень сигнала на входе падает.

Отличие класса G от класса H кроется в том, как именно происходит изменение уровня напряжения питания. В классе G блок питания имеет несколько обмоток трансформатора, формирующих питающие шины с разными уровнями напряжения. При повышении уровня входящего сигнала происходит дискретное повышение напряжения питания — либо путем перехода на более высоковольтную шину, либо путем суммирования напряжений основной и дополнительной шин питания.

Таких ступеней повышения питания может быть несколько. В упрощенном виде это происходит следующим образом: пока уровень сигнала находится на малом уровне, усилитель имеет максимальную мощность 10 Вт. Как только уровень громкости повышается, подключается дополнительное питание, и запас мощности увеличивается до 100 Вт, а на пиках подключается еще один каскад питания, и усилитель выдает 300 Вт. Поскольку даже в самой ритмичной и агрессивной музыке большие энергетические всплески непостоянны, фактическое энергопотребление усилителя класса G оказывается ближе к показателям его минимальной, а не максимальной мощности.

Появившийся спустя некоторое время класс H фактически является версий класса G с плавно изменяемым уровнем питающего напряжения. Схемы, отслеживающие уровень входящего сигнала, повышают и понижают напряжение питания не ступенчато, а плавно, сообразно величине нарастания и снижения уровня входного сигнала. В простых версиях повышение напряжения питания обеспечивается за счет конденсаторов вольт-добавки, в более сложных — дополнительная секция питания, по сути, представляет собой еще один усилитель мощности. Как и в классе G, на малых уровнях сигнала класс H работает без изменения уровня питающего напряжения аналогично обычному классу АВ.

Плюсы

Очевидный плюс усилителей классов G и H — лучшая энергоэффективность. При прочих равных они потребляют меньше энергии, чем усилители класса АВ. Кроме того, поскольку основную часть времени усилители классов G и H работают с пониженным напряжением питания, они рассеивают меньше тепла и требуют радиаторов меньшего размера, чем аналогичные усилители класса АВ. На фоне более современных усилителей класса D класс G и H имеют одно заметное отличие — сохранение привычного характера звучания, свойственного классу АВ. Если же сравнивать классы G и H между собой, можно отметить простоту конструкции последнего.

Минусы

Продолжая тему снижения энергопотребления, нельзя не отметить и тот факт, что переход от класса А к классу АВ дал куда более существенный прирост КПД усилителя, нежели переход от АВ к G или H. При этом класс D превосходит по энергоэффективности все предыдущие классы куда более существенно, и на его фоне разница между классом АВ и классами G/H начинает казаться совершенно незначительной. В свете этого на первый план выходит вопрос технически более сложной схемотехники классов G и H. Фактически, эта конструкция в полтора-два раза сложнее обычного класса АВ со всеми вытекающими из этого рисками снижения надежности и стабильности работы.

Особенности

Разберемся, что же мы получаем в лице класса G и H с пользовательской точки зрения. Первое — это сочетание компактности, энергоэффективности и классического характера звучания. Если хочется мускулистого, но не слишком прожорливого усилителя, а класс D не устраивает по идеологическим причинам, классы G и H — ваш выбор. Привычный характер класса АВ, дополненный динамикой и мощью класса D, к вашим услугам.

Второе преимущество не столь очевидно, но, в действительности, более значительно. Имея солидный запас энергии, усилители классов G и H лучше справляются со сложной нагрузкой. Такой аппарат куда спокойнее реагирует на акустику с низкой чувствительностью или модели, требующие высокой подводимой мощности. Это позволяет расширить выбор колонок и избежать нагромождения усилителей мощности в системе.

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%.

Звук

Скромный на вид Arcam HDA SA20 казался подходящим партнером разве что для полочной акустики, но это тот случай, когда внешность обманчива на все 100%. Усилитель не менял характер звучания и не упускал бас из-под контроля на акустике любой сложности. Самые мощные и требовательные модели подчинялись его воле беспрекословно, выдавая на удивление точный, быстрый и упругий бас, поражающий сочетанием плотности, динамики и тембральной полноты. С лучшими представителями классов А и АВ те же колонки выдавали низкие частоты куда менее сфокусированно, а порой норовили даже размазать ноты или слить их в общий гул без какой-либо конкретики.

Средние и верхние частоты звучали столь же собранно и четко, без всякой выраженной окрашенности и без искажений даже на высокой громкости. Живая музыка и вокал воспроизводились точно как тембрально, так и интонационно.

Каких-либо изменений характера звучания на разных уровнях громкости заметить не удалось. Усилитель играл детально и чисто как на малой, так и на большой громкости. Будучи исключительно сфокусированным, звук Arcam HDA SA20 не казался сухим или пустым. Усилитель просто не добавлял в музыку ничего лишнего. Те записи, которые должны были звучать тепло и выразительно, показывали именно такой характер, а сухие и жесткие миксы не подкрашивались и не смягчались.

Единственный момент, вызвавший некоторые вопросы — построение сцены. Она была достаточно широкой, но казалась плоской, без ощутимой глубины, хотя та же акустика с другими усилителями создавала куда более убедительное ощущение объема. Впрочем — это однозначно говорит лишь о том, что имеется поле для экспериментов. Основные же признаки схемотехники класса G были вполне очевидны и проявили себя наилучшим образом. Кстати, по ходу тестирования Arcam HDA SA20 нагрелся очень умеренно.

Выводы

Если класс АВ имеет полное право называться решением практичным, класс G (и примкнувший к нему класс H) вполне может претендовать на титул с приставкой «супер» или «экстра». Он может все то же самое, что лучшие представители класса АВ, но делает это более легко и красиво. Для того, чтобы получить ту динамику звучания и ту степень контроля баса, которую выдал один скромный усилитель класса G, нам понадобились бы два огромных моноблока, работающих в классе А, один солидный мощник класса АВ или… всего лишь один миниатюрный усилитель класса D. Но это уже совсем другая история. А в мире классической схемотехники классы G и H совершенно однозначно находятся на высшей ступени эволюции.

Классы усилителей мощности — invask.ru

Классы усилителей мощности

В зависимости от режима работы выходного каскада различают несколько классов усилителей мощности. 

 

Класс A

 

Класс A — линейный, усиление происходит на линейном участке ВАХ (вольт-амперной характеристики), отсутствие переходных искажений, но низкий КПД (10-20%), т.е. данный класс неэкономичный в смысле расходования энергии и нагрева.

 

Класс В

Класс В — лампы или транзисторы работают в ключевом режиме, т.е. усиливают только свою полуволну сигнала в линейном режиме. Это как бы 2 отдельных класса А (для каждой полуволны свой). Высокая экономичность, но возрастают переходные искажения за счёт неидеальности «стыковки» верхней и нижней полуволн сигнала.

 

Класс С

Этот класс усиления применяется только в ВЧ технике, т.к. для звуковой техники он малопригоден из-за больших переходных искажений сигнала. Рабочая точка выходного каскада смещена далеко за пределы области отсечки так, что транзистор открывается только при максимумах входного сигнала. В ВЧ схемах правильная форма сигнала восстанавливается на нагрузке — резонансном контуре. Эффективность данного усилителя очень высока.

 

Класс AB

Класс AB — компромиссный: за счёт начального смещения уменьшаются переходные искажения сигнала («стыковка» ближе к идеальной), но теряется экономичность и возникает опасность сквозного тока, потому что транзистор (лампа) противоположного плеча полностью не закрывается.

 

Класс D

 класс D — это особый класс усилителей мощности на основе ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Выходные элементы работают полностью в ключевом режиме. Сигнал, полученный с помощью ШИМ, выделяется специальным фильтром нижних частот. Достоинства — очень высокая экономичность, недостатки – высокочастотные  импульсные помехи, которые необходимо подавлять.

 

Класс Е

Класс Е — если усилители класса D работают на основе ШИМ, то класс E — в ключевом режиме. В основном используется опять же в ВЧ аппаратуре.

 

Класс G

Класс G — более эффективная версия режима AB. Используется источник питания с разными напряжениями. Активный элемент подключается к источнику питания соответствующей величины, в зависимости от амплитуды сигнала. Таким образом, уменьшается напряжение на транзисторах, что приводит к снижению рассеиваемой мощности.

 

Класс Н

Класс Н — похож на класс G, за исключением способа реализации высоковольтной ступени источника питания. Напряжение питания отслеживает напряжение сигнала, оставляя на транзисторе небольшое напряжение, необходимое для работы. Для модуляции напряжения питания используется что-то вроде ключевого усилителя класса D.

 

Класс T

Класс T — похож на класс D, но с использованием цифровой коррекции сигнала. 

  

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Поворотный пункт в технике цифрового усиления
Основные задачи, стоящие перед разработчиками усилителей мощности для аудиоаппаратуры, – повышение экономичности при одновременном обеспечении высокого качества воспроизведения звука. Искажения аналоговых усилителей класса А достаточно низки, но их КПД мал (реальное значение 15–30%), тогда как у экономичных усилителей класса В, реальное значение КПД которых составляет 50–60%, искажения значительны. Качество воспроизведения и экономичность большинства систем на базе микросхем усилителей класса АВ оставляет желать лучшего. Цифровые усилители класса D, в которых вместо усиления сигнала используется ШИМ-техника, отличаются высокой экономичностью (КПД до 95%), но по качеству воспроизведения уступают усилителям двух предыдущих классов, причем с увеличением частоты сигнала и снижением частоты дискретизации искажения возрастают. Поэтому усилители класса D используются в основном в динамиках сверхнизких частот (сабвуферах – subwoofer). Таким образом, с помощью одного устройства до последнего времени не удавалось одновременно обеспечить высокие значения качества воспроизведения и экономичности. Задачу сумела решить компания Tripath Technology, предложив технологию цифровой обработки мощных сигналов – DPP. Эта технология объединяет как цифровые, так и аналоговые узлы, адаптивные/прогнозирующие алгоритмы обработки сигнала и традиционный НЧ-фильтр. Цифровые микросхемы усилителей мощности класса T характеризуются высокой эффективностью (от 80 до более 90%), сопоставимой или даже превышающей этот параметр усилителей класса D, крайне низким суммарным значением коэффициента нелинейных искажений (менее 0,08% в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц против 0,1% для обычных усилителей), низкими уровнями интермодуляционных искажений (0,04%), широким динамическим диапазоном (>102 дБ), высокой устойчивостью к шумам электропитания (>67 дБ). Из этого видно, что, усилители класса Т по своим характеристикам не уступают лучшим образцам традиционных аналоговых и цифровых усилителей классов A, AB и D (рис.1). В результате разработчик систем получает большую мощность при меньшем энергопотреблении и в корпусах с меньшими, чем у традиционных усилителей, габаритами. А по качеству воспроизведения системы на базе усилителей класса Т сопоставимы с системами, требующими массивных теплоотводов, мощных источников питания и высоких уровней входного сигнала. Сегодня изделия компании приобретают такие изготовители бытовой и вычислительной техники, как Sony, Aiwa, Panasonic, Denon, Hitachi, Blaupunkt и Apple Computer, а также Alcatel – поставщик DSL-систем связи.

Архитектура усилителей класса T
На входе усилителей класса T компании Tripath Technology предусмотрен каскад буферизации подаваемого аналогового сигнала. Выходной сигнал этого каскада поступает в DPP-блок, содержащий процессор адаптивного формирования сигнала, а также устройства цифрового преобразования, выключения базового блока, защиты от перегрузки, обнаружения неисправностей, предсказания и оценки (рис.2). Таким образом, в усилителе этого класса аналоговая обработка сигнала во входных блоках сочетается с цифровой его обработкой с использованием запатентованных компанией Tripath алгоритмов, модулирующих входной сигнал с помощью комбинации переключаемых с высокой частотой импульсов. Эти алгоритмы представляют собой производные алгоритмов адаптивного преобразования и предсказания, которые используются в процессорах телекоммуникационных систем. Модулированный сигнал поступает на выходные n-канальные МОП-транзисторы и затем на ФНЧ (внешний для усилителей), восстанавливающий форму усиленного входного аудиосигнала.
В традиционных ШИМ-усилителях класса D входной аудиосигнал преобразуется в импульсы прямоугольной формы с постоянной амплитудой и различной длительности, которая задается амплитудой входного аналогового сигнала. Частота дискретизации – от нескольких десятков до 100–200 кГц. Результирующий сигнал подается на оконечные мощные транзисторные ключи, работающие в двухтактном режиме. Внешний низкочастотный LC-фильтр преобразует импульсный сигнал в аналоговый, передаваемый на динамик. Высокая эффективность усилителей класса D объясняется тем, что амплитуда импульсов практически равна напряжению питания, и потери на выходных транзисторных ключах минимальны. Однако поскольку выходные транзисторы не являются идеальными ключами, а согласование их параметров также не идеально, искажение сигнала достаточно велико. При переключении транзисторов возникают так называемые «сквозные токи», вносящие дополнительный шум в полезный сигнал. Усилителям класса D присущи и искажения типа «ступеньки», вызываемые запаздыванием включения одного выходного транзистора при отключении другого (подобно усилителям класса AB). И, наконец, не вся энергия импульсного сигнала выходных транзисторов может быть поглощена обычным ФНЧ, что тоже вносит дополнительные искажения.
Выходной цифровой сигнал усилителя класса Т имеет сложную форму волны с непрерывно изменяемой в соответствии с алгоритмом адаптивного преобразования частотой (до 1,5 МГц). Повышение частоты дискретизации не только улучшает качество воспроизведения, но и позволяет реализовать выходной фильтр на более дешевых, чем в традиционных усилителях, элементах индуктивности и конденсаторах. Алгоритмы, используемые в усилителях компании Tripath Technology для модуляции сигнала, поступающего на транзисторные ключи, позволяют отслеживать характеристики каждого транзистора и учитывать отклонения их параметров от идеальных. В результате удалось отказаться от подбора согласованных пар силовых транзисторов и обеспечить высокую эффективность при высоком качестве воспроизведения аудиосигналов. И еще одно достоинство усилителей класса Т – более низкое, чем у устройств класса D, электромагнитное излучение, благодаря чему расширяются области их применения.
Рассмотрим реализацию новой DPP-технологии на примере микросхемы драйвера двухканального аудиоусилителя класса Т – TA3020.

Микросхема TA3020
Функционально TA3020 представляет собой DPP-драйвер аудиоусилителя класса Т с выходными n-канальными МОП-транзисторами. Микросхема обеспечивает высокое «любительское» качество воспроизведения звука: общие гармонические искажения плюс шум (THD + N) составляют 0,02% при мощности 50 Вт на 8-Ом нагрузке, а высокочастотные интермодуляционные искажения – 0,03% при 30 Вт. КПД достигает 95% при мощности 150 Вт и 90% при мощности 275 Вт и 4-Ом нагрузке. Выходная мощность усилителя при несимметричном выходе – 300 Вт на канал и 1000 Вт при шунтированном выходе. Диапазон рабочих температур – от -40 до 85°С. Микросхема поставляется в 48-выводном DIP-корпусе и предназначена для аудио- и видеоусилителей и приемников, профессиональных аудиоусилителей, автомобильных усилителей мощности и сабвуферов.

Основные принципы работы усилителя на базе ТА3020
При создании аудиоусилителя класса Т на основе микросхемы ТА3020 компания Tripath Technology рекомендует использовать пригодную для любых приложений топологию, приводимую в документе BRBTA3020-2 (www.tripath.com ) с полным описанием схемотехники и чертежами оценочной платы ЕВ-ТА3020. Пример подключения микросхемы ТА3020 к оконечным каскадам усилителя мощности приведен на рис.3. Монтаж и наладка усилителя не имеют специфических особенностей и выполняются в соответствии с требованиями к монтажу и наладке аналогичных устройств. Следует только уделять внимание выбору источников питания с достаточно низким выходным сопротивлением для избежания возможных помех и искажений. Применяемые в усилителе компоненты не критичны и могут быть заменены любыми аналогичными компонентами с близкими параметрами.
Для работы усилителя необходимы четыре источника питания – основные на напряжения VPP и VNN, составляющие ±70 В (рекомендуемые рабочие значения ±45 В), источник питания DPP-блока V5 (рекомендуемое значение 5 В) и источник питания задающего МОП-тразистора V10, напряжение которого должно на 10 В превышать уровень VNN. Специальной последовательности включения источников питания не требуется, но рекомендуется сначала включать источники V5 и VN10, затем VNN и только после этого – VPP. Отключение выполняется в обратном порядке. Значения положительного и отрицательного напряжения не должны быть абсолютно равны, но искажения усилителя определяются самым низким (по абсолютному значению) напряжением питания.
Как уже указывалось, при подаче сигнала на вход усилителя DPP-процессор генерирует комбинацию импульсов дискретизации. В зависимости от амплитуды и частоты входного сигнала частотный спектр этой комбинации изменяется в пределах от 200 кГц до 1,5 МГц (в отсутствие входного сигнала частота переключения равна ~ 700 кГц). Задающие выходные мощные МОП-транзисторы переключают полученный модулированный высокочастотный сигнал между значениями напряжения VPP и VNN и выводят его на затворы HO1 и LO1 внешних n-канальных МОП-транзисторов, соединенных по полумостовой схеме (рис.4). Выходной сигнал этих транзисторов поступает на ФНЧ для восстановления формы усиленного аналогового сигнала. Усиление ТА3020 равно произведению усиления входного каскада и усиления модулятора. Входной каскад выполнен в виде инвертирующего усилителя, что предоставляет разработчику достаточную свободу в выборе значения усиления и частотной характеристики. Оптимальное усиление модулятора, преобразующего выходной сигнал входного каскада в высоковольтный сигнал, определяется на основе максимально допустимой обратной связи максимального напряжения питания силового каскада.
Для обеспечения минимальных значений отношения сигнал-шум и искажений максимальное напряжение цепи обратной связи модулятора должно быть равно примерно 4VPP.

Нормальный рабочий диапазон
Чтобы гарантировать качественную и надежную работу усилителя, не следует выходить за пределы приводимых компанией допустимых условий эксплуатации. Для защиты от коротких замыканий в усилителе предусмотрена схема защиты от выбросов тока, возникновение которых определяется по напряжению на резисторе Rs, включенном последовательно с выходом каждого МОП-транзистора. Параметры защиты по току определяются номинальными значениями сопротивления резисторов Rs и ROCR. Значения сопротивления резисторов ROCR задают параметры защиты по току, позволяя увеличить или уменьшить выходную мощность усилителя. Однако для увеличения выходной мощности не рекомендуется сильно завышать значение тока срабатывания схемы защиты, поскольку это может снизить надежность усилителя. Чрезмерное увеличение выходной мощности также связано с дополнительной проблемой отвода тепла МОП-транзисторов. Если необходимо получить большую, чем это рекомендовано изготовителем, выходную мощность усилителя, следует провести перерасчет теплоотводов.
В микросхеме не предусмотрено автовосстановление работоспособности усилителя после срабатывания защиты по току. В случае, когда для управления усилителем используется внешний контроллер, он должен быть способен подавать определенную последовательность сигналов для автоматического восстановления работоспособности усилителя после того, как сработала защита по току. Если же усилитель работает в автономном режиме, автовосстановление его работоспособности возможно путем подключения внешней схемы защиты. При срабатывании защиты по току вывод HMUTE переходит в высокое состояние, и усилитель отключается до тех пор, пока на вход MUTE микросхемы не будут поданы сначала сигналы высокого, а затем низкого уровня, или же не будут отключены и затем снова включены источники питания. Время восстановления после перезагрузки составляет ~ 2,5 с.

Управление задержкой включения МОП-транзисторов полумоста
Для минимизации сквозных токов в силовых транзисторах в момент, когда один транзистор выключается, а другой должен включиться, необходима пауза в подаче сигнала управления (разрыв цепи перед подачей сигнала – Break-before-Make, BBM). Задержкой синхронизации выходных транзисторов микросхемы ТА3020 управляют сигналы, задаваемые на логических входах BBM0 и BBM1 в соответствии с табл.1.
Следует отметить, что при уменьшении времени задержки искажение сигнала сокращается, но возрастают сквозные токи и рассеиваемая мощность. Поэтому не рекомендуется задавать уровни, соответствующие нулевой и 40-нс задержке. Для большинства применений вывод ВВМ1 нужно заземлять. Но в целом значение требуемой задержки зависит от параметров компонентов микросхемы и топологии печатной платы.

Выбор внешних МОП-транзисторов
Ключевые параметры при выборе МОП-транзисторов, используемых с микросхемой ТА3020, – напряжение пробоя (BVdss), заряд затвора (Qg) и сопротивление во включенном состоянии (RDS(on)). При «хорошей» топологии печатной платы приемлемым считается транзистор, напряжение пробоя которого на 50% больше перепада напряжения питания VPP и VNN. Поскольку RDS(on) обратно пропорционально Qg, значения этих параметров выбираются исходя из соотношения стоимость – рабочие характеристики. Чем меньше RDS(on), тем меньше потребляемая мощность, но увеличение Qg приводит к росту потерь на переключение. К тому же с уменьшением сопротивления во включенном состоянии увеличивается площадь кристалла и растет стоимость устройства. В табл.2 приведены критичные параметры МОП-транзисторов, используемых фирмой Tripath в усилителях на основе микросхемы ТА3020.
Конструкция выходного фильтра
Одно из преимуществ усилителей класса Т перед ШИМ-конструкциями – возможность применять фильтры с более высокой частотой среза. Следовательно, зависимый от нагрузки выброс/падение сигнала в 20-кГц диапазоне будет пренебрежимо мал. Это особенно важно при работе с динамиком, внутреннее сопротивление которого составляет 4 или 8 Ом. Кроме того, динамики нельзя рассматривать как чисто резистивную нагрузку, их импеданс зависит от частоты сигнала и модели. Компания Tripath рекомендует применять фильтры второго порядка на частоту 100 кГц, выполненные на элементе индуктивности с LF = 11 мкГ и конденсаторе с СF = 0,22 мкФ. Чтобы снизить влияние фильтра на искажения усилителя, желательно использовать сердечники из порошкового железа с малой магнитной проницаемостью фирмы Micrometals.

Достоинства микросхемы TA3020
Применение усилителя TA3020 значительно снижает стоимость системы за счет сокращения числа внешних компонентов при значительно меньшем энергопотреблении, снижении тепловыделения на силовых элементах и обеспечении суммарной эффективности усилителя более 90%. По качеству воспроизведения сигнала усилители класса Т соответствуют устройствам класса AB. Благодаря широкому динамическому диапазону усилители этого класса совместимы с CD и DVD.

Дальнейшее развитие DPP-технологии
В сентябре 2005 года Tripath Technology объявила о разработке новой архитектуры цифрового аудиоусилителя, которая позволит укрепить позиции компании на рынке аудиотехники. Новая архитектура под кодовым наименованием Trivici объединяет четыре основных блока цифрового усилителя – цифровой процессор, процессор смешанного сигнала, усилитель мощности и выходной силовой блок. Такое объединение оказалось возможным благодаря высокой помехоустойчивости усилителей класса Т, а также новой конструкции и технологии изготовления выходного каскада, позволивших объединить его с процессором смешанного сигнала. Первые изделия с архитектурой Trivici, предназначенные для быстро развивающегося рынка плоских панельных устройств отображения, должны появиться в марте 2006 года. В первой половине того же года, согласно планам компании, должны появиться опытные образцы новой линии усилителей мощностью от 10 до 50 Вт. Помимо традиционных применений усилителей класса Т (в плоскопанельных телевизорах, домашних кинотеатрах, портативных электронных системах и средствах связи) новые микросхемы появятся на рынках компонентов, предназначенных для систем промышленной автоматизации, вычислительной и связной техники.

Как новейшие изменения в технологии повлияют на рынок встраиваемых компьютеров?
2 ноября 2005 года состоялся семинар «Встраиваемые компьютерные системы». Заслушанные на нем доклады были посвящены основным направлениям развития технологий встраиваемых компьютерных систем. Во многих из них отмечалось, что внесение изменений в производственные процессы для приведения их в соответствие с требованиями директивы Евросоюза RoHS может явиться причиной преждевременного прекращения выпуска многих существующих продуктов и что новые стандарты и форм-факторы заставят обратиться к новым технологиям. В частности, изменятся технологии производства трех основных продуктов: процессоров, системных шин, жестких дисков. Поэтому многие компании уже сейчас начинают внедрять новые технологии.
С полезной информацией о новых продуктах слушатели ознакомились на презентации компании Ampro Computers Inc. Ее представитель Джексон Сантьяно в докладе «Новейшие продукты Ampro Computers: встраиваемые одноплатные компьютеры и готовые полнофункциональные системы для промышленного применения» сообщил о двухъядерных процессорах, новом семействе процессоров, базирующихся на ядре Esther, переходе от PCI к ISA, о продукте будущего – PCI Express, а также об эволюции интерфейсов НЖМД.
Генеральный директор Micromax Computer Intelligence выступил с докладом «Компьютерные системы для экстремальных условий эксплуатации на базе ВКС Ampro», в котором рассматривались новые платформы MicroMax, системы M-Max 600 и M-Max 700, особенности их конструкции, характеристики, компоненты и области применения.
В семинаре приняли участие специалисты-разработчики встраиваемых систем для различных промышленных нужд.

Усилитель класса т что это

Большинство аудиолюбителей достаточно категорично и не готово к компромиссам при выборе аппаратуры, справедливо полагая, что воспринимаемый звук обязан быть чистым, сильным и впечатляющим. Как этого добиться?

Поиск данных по Вашему запросу:

Усилитель класса т что это

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Пожалуй, основную роль в решении этого вопроса сыграет выбор усилителя.
Функция
Усилитель отвечает за качество и мощь воспроизведения звука. При этом при покупке стоит обратить внимание на следующие обозначения, знаменующие внедрение высоких технологий в производство аудио — аппаратуры:

 

• Hi-fi. Обеспечивает максимальную чистоту и точность звука, освобождая его от посторонних шумов и искажений.
• Hi-end. Выбор перфекциониста, готового немало заплатить за удовольствие различать мельчайшие нюансы любимых музыкальных композиций. Нередко к этой категории относят аппаратуру ручной сборки.

 

Технические характеристики, на которые следует обратить внимание:

• Входная и выходная мощность. Решающее значение имеет номинальный показатель выходной мощности, т.к. краевые значения часто недостоверны.
• Частотный диапазон. Варьируется от 20 до 20000 Гц.
• Коэффициент нелинейных искажений. Здесь все просто — чем меньше, тем лучше. Идеальное значение, согласно мнению экспертов — 0,1%.
• Соотношение сигнала и шума. Современная техника предполагает значение этого показателя свыше 100 дБ, что сводит к минимуму посторонние шумы при прослушивании.
• Демпинг-фактор. Отражает выходное сопротивление усилителя в его соотношении с номинальным сопротивлением нагрузки. Иными словами, достаточный показатель демпинг-фактора (более 100) уменьшает возникновение ненужных вибраций аппаратуры и т.п.

Следует помнить: изготовление качественных усилителей — трудоемкий и высокотехнологичный процесс, соответственно, слишком низкая цена при достойных характеристиках должна Вас насторожить.

 
Классификация

Чтобы разобраться во всем многообразии предложений рынка, необходимо различать продукт по различным критериям. Усилители можно классифицировать:

• По мощности. Предварительный — своеобразное промежуточное звено между источником звука и конечным усилителем мощности. Усилитель мощности, в свою очередь, отвечает за силу и громкость сигнала на выходе. Вместе они образуют полный усилитель.

Важно: первичное преобразование и обработка сигнала происходит именно в предварительных усилителях.

• По элементной базе различают ламповые, транзисторные и интегральные УМ. Последние возникли с целью объединить достоинства и минимизировать недостатки первых двух, например, качество звука ламповых усилителей и компактность транзисторных.
• По режиму работы усилители подразделяются на классы. Основные классы — А, В, АВ. Если усилители класса А используют много энергии, но выдают высококачественный звук, класса B с точностью до наоборот, класс AB представляется оптимальным выбором, представляя собой компромиссное соотношение качества сигнала и достаточно высокого КПД. Также различают классы C, D, H и G, возникшие с применением цифровых технологий. Также различают однотактные и двухтактные режимы работы выходного каскада.
• По количеству каналов усилители могут быть одно-, двух- и многоканальными. Последние активно применяются в домашних кинотеатрах для формирования объемности и реалистичности звука. Чаще всего встречаются двухканальные соответственно для правой и левой аудиосистем.

Внимание: изучение технических составляющих покупки, конечно, необходимо, но зачастую решающим фактором является элементарное прослушивание аппаратуры по принципу звучит-не звучит.

 
Применение

Выбор усилителя в большей степени обоснован целями, для которых он приобретается. Перечислим основные сферы использования усилителей звуковой частоты:

1. В составе домашнего аудиокомплекса. Очевидно, что лучшим выбором является ламповый двухканальный однотакт в классе А, также оптимальный выбор может составить трехканальный класса АВ, где один канал определен для сабвуфера, с функцией Hi — fi.
2. Для акустической системы в автомобиле. Наиболее популярны четырехканальные усилители АВ или D класса, в соответствии с финансовыми возможностями покупателя. В автомобилях также востребована функция кроссовер для плавной регулировки частот, позволяющей по мере необходимости срезать частоты в высоком или низком диапазоне.
3. В концертной аппаратуре. К качеству и возможностям профессиональной аппаратуры обоснованно предъявляются более высокие требования в силу большого пространства распространения звуковых сигналов, а также высокой потребности в интенсивности и длительности использования. Таким образом, рекомендуется приобретение усилителя классом не ниже D, способного работать почти на пределе своей мощности (70-80% от заявленной), желательно в корпусе из высокотехнологичных материалов, защищающем от негативных погодных условий и механических воздействий.
4. В студийной аппаратуре. Все вышеизложенное справедливо и для студийной аппаратуры. Можно добавить о наибольшем диапазоне воспроизведения частот — от 10 Гц до 100 кГц в сравнении с таковым от 20 Гц до 20 кГц в бытовом усилителе. Примечательна также возможность раздельной регулировки громкости на различных каналах.

Таким образом, чтобы долгое время наслаждаться чистым и качественным звуком, целесообразно заранее изучить все многообразие предложений и подобрать вариант аудио аппаратуры, максимально отвечающий Вашим запросам.

 

Схема усилителя класса Т

   Недавно прочел небольшую статью про усилители нового рода, хотя это трудно назвать статьей, поскольку было всего пару строк написано про данный тип усилителя. В просторах интернета не так уж и много информации про эти усилители, вот я решил для обозрения написать такую статью, хотя много информации предоставить не могу. Итак тема сегодня пойдет про микросхему TDA2500 — УНЧ класса «Т». В последнее время фирма tripath стала выпускать эту микросхемы, она не похожа на другие ранее знакомые нам микросхемы, более похожа на процессор, но не смотря на свои не очень большие размеры способна выдавать сумасшедшую мощность в 2.200 ватт! Микросхема стереофоническая, по 1.100 ватт на канал. 

   По типу — это новый импульсный усилитель, выходные каскады которого работают в классе Т. Этот класс отделяется своими предшественниками относительно высокой мощностью, компактными размерами и высоким кпд, который достигает до 90%! В нем не так уж и много тепловых потерь, почти вся мощность источника питания превращается в полезную звуковую. 

   Схема включения такого чип-усилителя тоже достаточно проста, вопрос только в повышенном питании 200-240 вольт, но это нормально , поскольку выдаваемая усилителем мощность все-же не шуточная. Выход усилителя умощнен каскадом полевых транзисторов, при замене на более мощные, усилитель будет способен выдавать до 3.000 ватт на канал, представьте зверя на 6 квт.

   Взамен микросхема достаточно дешевая, можно сказать дешевле некуда! Стоит 100 долларов США, согласитесь, что для такой мощности это небольшие деньги. Хотя мощность усилителя позволяет давать концерты, но звуковые параметры не могут тягаться с усилителями класса АВ, но вот для сабвуфера в самый раз! Возможно найдутся меломаны, которые захотят увидеть такой усилитель у себя в машине, но пока думаю многие побояться схемы включения, поскольку ранее не публиковалась статья собранного усилителя.

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

«Цифровые» усилители класса D или класса T с коммутацией | HFA

Так называемые «цифровые» усилители вовсе не цифровые

У Bang and Olufsen был этот модуль, который звучал потрясающе. Вскоре после этого Джефф Роуленд более или менее начал ажиотаж с их красивой миниатюрной моделью моноблоков 201, в которой были эти так называемые модули ICE-Power внутри, и вскоре после этого PS Audio укрепила эту тенденцию с помощью патентованного усилителя. Но, конечно, были и другие, кто производил усилители класса D до того, как это сделал Роуленд, например Tact, теперь Lyngdorf Audio и Sharp.Продукты Tact были красивы, но почему-то так и не попали на большой рынок и долгое время оставались невидимыми для широкой публики. А комплекты для самостоятельного изготовления существовали задолго до этого. Большинство людей знают, что класс D более эффективен, чем класс A или даже класс A / B, и имеет огромные резервы мощности, оставаясь при этом прохладным на ощупь. Сейчас есть усилители класса D от B&O (Jeff Rowland), Hypex, PS Audio, Tact (теперь Lyngdorf Audio) Bel Canto и многих других. Усилители класса D теперь даже включены в ресиверы домашних кинотеатров.

Вверху: Джефф Роуленд, модель 201

Класс D или Класс T

Согласно Википедии, «усилитель класса T представляет собой конструкцию интегральной схемы усилителя звука. Класс T — это не отдельный «класс» усилителей, а зарегистрированная торговая марка усилительных технологий Tripath. Управляющие сигналы в усилителях класса T могут быть вычислены с использованием цифровой обработки сигналов или полностью аналоговых методов ». Затем страница переходит к деталям, но я не буду здесь все цитировать.Таким образом, похоже, что большинство коммутационных усилителей относятся к классу D, некоторые ошибочно называются классом T, а некоторые действительно относятся к классу T.

Вверху: Jeff Rowland Model 201 внутри

Но как насчет принципа работы?

Есть веские причины, по которым усилители класса D можно назвать аналоговыми, а не цифровыми.

Устройство, передающее мощность на динамик, по определению является аналоговым. Аналоговый входной сигнал модулируется, но не является цифровым. Преобразователей A-D и D-A нет.Аналоговый вход, аналоговый выход, аналоговый. Не правда ли?

Усилители

класса D называются переключающими усилителями, потому что они либо полностью включены, либо выключены. Между ними нет. Выход переключается на очень высокую частоту, модулируемую под музыку. Усилитель класса D выдает либо весь ток, доступный от источника питания, либо его нет. Напряжение не меняется, но меняется время, в течение которого оно есть. Чем длиннее пульс, тем громче его эквивалентная громкость в музыке. Это называется широтно-импульсной модуляцией, которая также используется в цифровом формате.Это объясняет, почему вы могли ошибочно назвать усилители класса D цифровыми. Класс D также может использовать сигма / дельта модуляцию, но пока я не буду этого делать. В классе D музыкальный сигнал модулируется на очень высокой несущей частоте, которая может быть легко отфильтрована, вместе с необходимым сглаживанием прерванного сигнала для воссоздания красивой плавной формы волны.

Этот метод сильно отличается от обычного класса A / B, где есть (объяснено в упрощенной форме) силовой транзистор, на который подается сигнал низкого напряжения на одной ножке, огромный запас мощности на второй ножке и динамик на второй ножке. третья нога.Входной сигнал просто усиливается. Выходное напряжение транзистора постоянно меняется.

Вверху: PS Audio HCA-2

Конечно, есть исключения из правил. Sharp, например, сделал интегрированный усилитель с цифровыми входами и цифровым регулятором громкости, а Tact, теперь Lyngdorf Audio, также имеет полностью цифровой усилитель, хотя на динамики, конечно же, подается аналоговый сигнал. Наконец, модули B&O также доступны с цифровыми входами.Но они по-прежнему работают аналогично.

Вверху: TacT Audio Millennium mk3

Вверху: TacT TDA2200

КПД

Вот некоторые показатели эффективности. Цифры являются ориентировочными, а не абсолютными, но вы получите картину.

Класс A = КПД 25%.
Класс AB = КПД 50%
Класс D = КПД более 90%

Class A всегда потребляет одинаковое количество энергии, и для вывода 40 Вт на «голодный» динамик он потребляет около 100 Вт от сети.Поскольку класс D потребляет меньший ток из сети, можно использовать трансформатор гораздо меньшего размера и выделять гораздо меньше тепла.

TacT Audio Millennium mk3 внутри

Качество звука

Усилители класса D, которые я слышал до сих пор (Jeff Rowland 201, 501 и Hypex, и некоторые другие бренды), звучат менее мощно, чем предполагает рейтинг, и им может не хватать басов по сравнению со многими усилителями класса AB. Бас, конечно, плотный, глубокий и быстрый, но ему не хватает мяса на костях.Он просто не такой бесстрашный и имеет меньше шума, чем обычные большие транзисторные усилители. Класс D — это очень открытое, подвижное, быстрое и детализированное звучание, и в то же время они могут звучать очень плавно, без какой-либо видимой зернистости. Хорошая новость заключается в том, что класс D может намного легче добиться очень хорошего звука при низких затратах, чем класс AB. Для меня обычные транзисторные усилители все еще в ходу, но похоже, что у класса D светлое будущее. Возможно, наши правительства даже зайдут так далеко, что запретят производство энергоемких усилителей.Если и когда это произойдет, я надеюсь, что производители нашли способ сделать звук класса D более мясистым и смелым. Мощность Bryston от упаковки меньше пачки сигарет. Разве это не было бы здорово?

Обновление 7 декабря 2009 г. — Усилители мощности Audio Physic Mono

На днях слушал цифровые мощные усилители Audio Physic Mono. Ну, цифровые, это коммутационные усилители класса ND, это техника, о которой я мало знаю, поэтому, действительно ли они цифровые, я оставлю посередине … Дело в том, что у этих усилителей нет того скудного звука, который я слышал в другие коммутационные усилители.Звук Audio Physics, ну физический. У них полноцветная палитра, с великолепным басом, не уступающим моим Rowlands. Кроме того, детализация довольно хороша, и они даже имеют теплый и уютный характер. Единственное, чего не хватает, так это утонченной тонкости и воздушности высоких частот, на которые способны Роулендс. Но я все же хотел упомянуть об этом, так как одна из моих самых больших проблем с переключаемыми усилителями, похоже, была преодолена. Правда, от усилителей 2004 года выпуска, которые стоили 15000 евро. Здесь мы можем увидеть больше событий и, возможно, в конечном итоге упадок класса A / B.Что меня устраивает, если результирующие усилители будут равны или, может быть, даже лучше традиционных конструкций.

Обновление 2011 г.

В 2011 году я проводил сравнение усилителей 3 класса D и усилителя 1 класса T.
Прочтите обзор здесь

Заключение

Боюсь, что пока нечего заключать … Технология коммутирующих усилителей все еще постоянно совершенствуется. Пока что я все еще предпочитаю класс A / B, но все больше склоняюсь к новому миру.Я не сомневаюсь, что довольно скоро дискуссия по классам сведется к обсуждению вкуса, а не абсолютного качества.

Обновление, декабрь 2017 г.

Теперь, услышав усилители NuPrime ST-10 и MolaMola Kaluga класса D (кратко рассмотренные здесь в рамках другого обзора), я должен сделать вывод, что будущее уже здесь. Класс D больше не должен стоять в тени дизайнов класса A или A / B. Конечно, качество звучания отличается от стереотипного усилителя класса A или класса A / B, но оно чисто, динамично, утонченно и, как только мы слышали вышеупомянутые конструкции, теперь также убедительно тембрально (особенно NuPrime) и с превосходным разрешением и высокими характеристиками ( Мола-Мола).

Читайте также

Wadia 151 по сравнению с Jeff Rowland 102, Trends TA_10.2 и OEM-модулем ICE
Wadia 151 внутри фото

Похожие сообщения

Усилитель

класса T — SoundBridge

Что такое усилитель класса T?

Усилитель класса T представляет собой микросхему аудиоусилителя. Класс T — это не отдельный «класс» усилителя, а зарегистрированная торговая марка усилительных технологий Tripath.Управляющие сигналы в усилителях класса T могут быть вычислены с использованием цифровой обработки сигналов или полностью аналоговых методов.

В рассматриваемых продуктах используется усилитель класса D в сочетании с запатентованными технологиями для управления широтно-импульсной модуляцией. Таким образом, они обеспечивают лучшую производительность, чем другие конструкции усилителей класса D. Среди публично раскрытых отличий — управление частотой переключения в реальном времени в зависимости от входного сигнала и усиленного выхода. Один из усилителей, TA2020, был назван журналом IEEE Spectrum одним из двадцати пяти чипов, потрясших мир.

Цифровой или аналоговый

Вы можете вычислить управляющие сигналы в усилителях класса T, используя цифровую обработку сигналов или полностью аналоговые методы. В настоящее время в доступных реализациях используется цикл, аналогичный дельта-сигма (ΔΣ) (или сигма-дельта) модуляторам более высокого порядка, с внутренними цифровыми часами для управления компаратором отсчетов. Двумя критическими аспектами этой топологии являются то, что (1) он принимает обратную связь непосредственно от коммутационного узла, а не отфильтрованного выхода, и (2) контур более высокого порядка обеспечивает гораздо более высокое усиление контура на высоких звуковых частотах, чем было бы возможно в обычный однополюсный усилитель.

Финансовые трудности заставили Tripath 8 февраля 2007 года подать заявление о защите от банкротства согласно главе 11. Позднее в том же году Cirrus Logic приобрела акции и интеллектуальную собственность Tripath.

Схема обработки сигналов

Схема обработки сигнала включает в себя частотно-избирательную сеть в контуре обратной связи для формирования шума. Кроме того, аналого-цифровой преобразователь дискретизации в контуре обратной связи работает с частотой дискретизации, существенно превышающей частоту Найквиста.Аналого-цифровой преобразователь выборки приводит в действие коммутационное устройство. Он производит непрерывный выходной сигнал, который возвращается в частотно-избирательную сеть для коррекции шума и искажений в контуре обратной связи. Это контрастирует с традиционными методами, в которых используется только обратная связь с состоянием. Вы также можете использовать обратную связь по состоянию (т.е. цифровую или дискретную) выхода аналого-цифрового преобразователя в сочетании с непрерывной обратной связью выхода переключающего устройства.

Исходный текст

https: // en.wikipedia.org/wiki/Class-T_amplifier

Amazon.com: Усилитель мощности HiFi класса T — 100 Вт двухканальный стереоресивер объемного звука с USB, RCA, адаптером 12 В — для сабвуфера, iPhone, домашнего кинотеатра, системы громкой связи

Компактный усилитель мощности

Этот универсальный Цифровой аудиоусилитель Hi-Fi с ЖК-дисплеем и беспроводным пультом дистанционного управления — отличный выбор. Его можно использовать в машине или дома, и пусть вас не вводит в заблуждение размер, он придаст вашей развлекательной системе серьезный импульс.В современном дизайне используются компоненты для поверхностного монтажа и передовые технологии, обеспечивающие проверенные характеристики, снижение помех сигнала и длительный срок службы. Это устройство гарантирует низкий уровень искажений и акустически точное воспроизведение звука. Усилитель PFA400U мощностью 100 Вт класса T со встроенными считывающими устройствами USB и SD выведет его на новый уровень.

Подключите

Подключайтесь к дополнительным устройствам (например, смартфонам, MP3-плеерам, планшетам, ПК и т. Д.) Через разъемы аудиовхода RCA.

Воспроизвести все

Вы также можете подключить флэш-накопитель USB и карту памяти SD для воспроизведения аудиофайлов. Подключите его и транслируйте музыку из любимой компьютерной медиатеки, например iTunes.

Party Machine

Создайте караоке и начните веселье. Используйте входы для микрофона и aux, чтобы оживить вечеринку. Вы будете управлять музыкой, а затем сможете настроить звук так, как хотите.

Настройте свой звук

Переключение тембра / прямого позволяет настраивать прослушивание с помощью отдельных регулировок низких и высоких частот — или оригинал можно передать без улучшения.

Встроенные функции безопасности

Защита от короткого замыкания, перегрузки и перегрева обеспечивает правильное и безопасное функционирование этого усилителя, а также других подключенных устройств. Встроенная схема защиты громкоговорителя срабатывает при включении усилителя, чтобы защитить ваши громкоговорители от громких всплесков звука. Защита от перегрузки отключает усилитель, если входное напряжение превышает 14,4 В.

Never Leave Home Without It

Этот усилитель Hi-Fi можно использовать в микрофонных системах автомобилей, автобусов и лодок.Компактный размер позволит установить его прямо под сиденье или любые другие небольшие отсеки. Используйте его везде, где вам нужно улучшить звук с помощью акустически точного воспроизведения музыки с низким уровнем искажений.

Дополнительные функции

• ЖК-дисплей управления
• Адаптер переменного / постоянного тока 12 В
• Совместимость с USB / SD
• Конструкция схемы класса T
• Входной разъем микрофона
• Сопротивление динамика: 2-8O
• Можно использовать вход RCA с плеером iPod / MP3
• Соотношение сигнал / шум:> 80 дБ
• Общая выходная мощность: 100 Вт
• Входная мощность: 9 ~ 14 постоянного тока.4V 2A
• Суммарные гармонические искажения:
• Частотная характеристика: 20 Гц — 20 кГц
• Защита от короткого замыкания, перегрузки и перегрева
• Беспроводной пульт дистанционного управления для конфигурации воспроизведения

Классы усилителей и классификация усилителей

Не все усилители одинаковы, и существует четкое различие между конфигурацией и работой их выходных каскадов. Основными рабочими характеристиками идеального усилителя являются линейность, коэффициент усиления сигнала, эффективность и выходная мощность, но в реальных усилителях всегда существует компромисс между этими различными характеристиками.

Обычно усилители большого сигнала или мощности используются в выходных каскадах систем звуковых усилителей для управления нагрузкой громкоговорителей. Типичный громкоговоритель имеет импеданс от 4 Ом до 8 Ом, поэтому усилитель мощности должен обеспечивать высокие пиковые токи, необходимые для управления громкоговорителем с низким сопротивлением.

Один из методов, используемых для различения электрических характеристик разных типов усилителей, — это «класс», и, как таковые, усилители классифицируются в соответствии с их схемной конфигурацией и методом работы.Тогда Классы усилителей — это термин, используемый для различения разных типов усилителей.

Классы усилителя представляют величину выходного сигнала, который изменяется в схеме усилителя в течение одного рабочего цикла при возбуждении синусоидальным входным сигналом. Классификация усилителей варьируется от полностью линейной работы (для использования в усилении сигнала высокой точности) с очень низкой эффективностью до полностью нелинейной (где точное воспроизведение сигнала не так важно) работы, но с гораздо более высокой эффективностью, в то время как другие компромисс между ними.

Классы усилителей в основном делятся на две основные группы. Первыми являются усилители угла проводимости с классическим управлением, образующие более распространенные классы усилителей A, B, AB и C, которые определяются длиной их состояния проводимости на некоторой части формы выходного сигнала, так что работа транзистора выходного каскада где-то между «полностью ВКЛЮЧЕНО» и «полностью ВЫКЛЮЧЕНО».

Второй набор усилителей — это новые так называемые «переключающие» усилители классов D, E, F, G, S, T и т. Д., В которых используются цифровые схемы и широтно-импульсная модуляция (PWM) для постоянного переключения сигнала между «полностью -ON »и« полностью выключен », что приводит к резкому переходу выходного сигнала в области насыщения и отсечки транзисторов.

Наиболее часто конструируемые классы усилителей — это те, которые используются в качестве усилителей звука, в основном классы A, B, AB и C, и для простоты, именно эти типы усилителей классов мы рассмотрим здесь более подробно.

Усилитель класса A

Класс A Усилители являются наиболее распространенным типом топологии усилителей, поскольку в конструкции усилителя используется только один переключающий транзистор (биполярный, полевой транзистор, IGBT и т. Д.). Этот единственный выходной транзистор смещен вокруг точки Q в середине своей линии нагрузки и поэтому никогда не попадает в области отсечки или насыщения, что позволяет ему проводить ток на всех 360 градусах входного цикла.Тогда выходной транзистор топологии класса A никогда не выключается, что является одним из его основных недостатков.

Усилители

класса «A» считаются лучшими в конструкции усилителей, главным образом благодаря их превосходной линейности, высокому усилению и низким уровням искажений сигнала при правильной конструкции. Хотя усилители класса A редко используются в приложениях с усилителями высокой мощности из-за соображений теплового источника питания, они, вероятно, имеют лучшее звучание из всех упомянутых здесь классов и как таковые используются в конструкциях высококачественных аудиоусилителей.

Усилитель класса A

Для достижения высокой линейности и усиления выходной каскад усилителя класса A постоянно смещен в положение «ON» (проводящий). Тогда для того, чтобы усилитель был классифицирован как «Класс A», ток холостого хода нулевого сигнала в выходном каскаде должен быть равен или превышать максимальный ток нагрузки (обычно громкоговорителя), необходимый для получения максимального выходного сигнала.

Поскольку усилитель класса A работает на линейной части своих характеристических кривых, одно выходное устройство проводит на всех 360 градусах формы выходного сигнала.Тогда усилитель класса А эквивалентен источнику тока.

Так как усилитель класса A работает в линейной области, напряжение смещения базы (или затвора) транзистора должно быть выбрано должным образом, чтобы гарантировать правильную работу и низкие искажения. Однако, поскольку выходное устройство постоянно находится в состоянии «ВКЛ», оно постоянно пропускает ток, что означает постоянную потерю мощности в усилителе.

Из-за этой непрерывной потери мощности усилители класса A выделяют огромное количество тепла, добавляя к их очень низкому КПД около 30%, что делает их непрактичными для усилителей большой мощности.Кроме того, из-за высокого холостого тока усилителя, источник питания должен иметь соответствующий размер и быть хорошо отфильтрован, чтобы избежать любого гула и шума усилителя. Поэтому из-за низкого КПД и проблем с перегревом усилителей класса A были разработаны более эффективные классы усилителей.

Усилитель класса B

Усилители класса B были изобретены как решение проблем эффективности и нагрева, связанных с предыдущим усилителем класса A. В базовом усилителе класса B используются два дополнительных транзистора, либо биполярные, либо полевые транзисторы для каждой половины формы волны с его выходным каскадом, сконфигурированным по схеме «двухтактный», так что каждое транзисторное устройство усиливает только половину выходного сигнала.

В усилителе класса B отсутствует постоянный ток смещения базы, так как его ток покоя равен нулю, поэтому мощность постоянного тока мала и, следовательно, его эффективность намного выше, чем у усилителя класса A. Однако цена, уплаченная за повышение эффективности, заключается в линейности переключающего устройства.

Усилитель класса B

Когда входной сигнал становится положительным, транзистор с положительным смещением ведет себя, в то время как отрицательный транзистор выключен.Аналогично, когда входной сигнал становится отрицательным, положительный транзистор переключается в положение «ВЫКЛ», в то время как транзистор с отрицательным смещением включается и проводит отрицательную часть сигнала. Таким образом, транзистор проводит только половину времени, будь то положительный или отрицательный полупериод входного сигнала.

Тогда мы можем видеть, что каждое транзисторное устройство усилителя класса B проводит только половину или 180 градусов формы выходного сигнала в строгом временном чередовании, но, поскольку выходной каскад имеет устройства для обеих половин формы сигнала, две половины объединены. вместе для получения полной линейной формы выходного сигнала.

Эта двухтактная конструкция усилителя, очевидно, более эффективна, чем усилитель класса A, примерно на 50%, но проблема с конструкцией усилителя класса B заключается в том, что он может создавать искажения в точке перехода через нуль формы волны из-за обесточивания транзисторов. диапазон входных базовых напряжений от -0,7В до +0,7.

Мы помним из руководства по транзисторам, что требуется напряжение база-эмиттер около 0,7 В, чтобы заставить биполярный транзистор начать проводить. Тогда в усилителе класса B выходной транзистор не «смещается» в рабочее состояние «включено» до тех пор, пока это напряжение не будет превышено.

Это означает, что часть формы волны, которая попадает в это окно 0,7 В, не будет воспроизводиться точно, что делает усилитель класса B непригодным для применения в прецизионных усилителях звука.

Для преодоления этого искажения перехода через нуль (также известного как искажение кроссовера) были разработаны усилители класса AB.

Усилитель класса AB

Как следует из названия, усилитель Class AB представляет собой комбинацию усилителей типа «Class A» и «Class B», которые мы рассмотрели выше.Классификация усилителей AB в настоящее время является одним из наиболее часто используемых типов конструкции усилителей мощности звука. Усилитель класса AB является разновидностью усилителя класса B, как описано выше, за исключением того, что обоим устройствам разрешено проводить одновременно вокруг точки кроссовера формы волны, что устраняет проблемы искажения кроссовера предыдущего усилителя класса B.

Два транзистора имеют очень маленькое напряжение смещения, обычно от 5 до 10% от тока покоя, чтобы смещать транзисторы чуть выше точки отсечки.Тогда проводящее устройство, будь то биполярный или полевой транзистор, будет находиться в состоянии «ВКЛ» более чем на половину цикла, но намного меньше, чем на один полный цикл входного сигнала. Следовательно, в конструкции усилителя класса AB каждый из двухтактных транзисторов имеет проводимость чуть больше, чем полупериод проводимости в классе B, но намного меньше, чем полный цикл проводимости класса A.

Другими словами, угол проводимости усилителя класса AB находится где-то между 180 ^o и 360 ^o в зависимости от выбранной точки смещения, как показано.

Усилитель класса AB

Преимущество этого небольшого напряжения смещения, обеспечиваемого последовательными диодами или резисторами, состоит в том, что перекрестные искажения, создаваемые характеристиками усилителя класса B, преодолеваются без неэффективности конструкции усилителя класса A. Таким образом, усилитель класса AB является хорошим компромиссом между классом A и классом B с точки зрения эффективности и линейности, с эффективностью преобразования, достигающей от 50% до 60%.

Усилитель класса C

Усилитель класса C Конструкция имеет самый высокий КПД, но самую низкую линейность среди упомянутых здесь классов усилителей.Предыдущие классы A, B и AB считаются линейными усилителями, поскольку амплитуда и фаза выходных сигналов линейно связаны с амплитудой и фазой входных сигналов.

Однако усилитель класса C сильно смещен, так что выходной ток равен нулю в течение более чем половины цикла входного синусоидального сигнала, когда транзистор находится на холостом ходу в точке отсечки. Другими словами, угол проводимости транзистора значительно меньше 180 градусов и обычно составляет около 90 градусов.

Хотя эта форма смещения транзистора дает значительно улучшенную эффективность усилителя примерно на 80%, она вносит очень сильные искажения в выходной сигнал. Поэтому усилители класса C не подходят для использования в качестве усилителей звука.

Усилитель класса C

Из-за сильного искажения звука усилители класса C обычно используются в высокочастотных синусоидальных генераторах и некоторых типах радиочастотных усилителей, где импульсы тока, генерируемые на выходе усилителя, могут быть преобразованы в полные синусоидальные волны определенной частоты с помощью использование LC-резонансных контуров в его коллекторном контуре.

Обзор классов усилителей

Затем мы увидели, что рабочая точка постоянного тока покоя (точка Q) усилителя определяет классификацию усилителя. Если установить положение точки Q на полпути на линии нагрузки характеристической кривой усилителя, усилитель будет работать как усилитель класса А. При перемещении точки Q ниже по линии нагрузки усилитель превращается в усилитель класса AB, B или C.

Тогда класс работы усилителя относительно его рабочей точки постоянного тока может быть задан как:

Классы усилителя и КПД

Помимо звуковых усилителей, существует ряд высокоэффективных усилителей классов , относящихся к конструкциям переключающих усилителей, в которых используются различные методы переключения для уменьшения потерь мощности и повышения эффективности.Некоторые конструкции классов усилителей, перечисленные ниже, используют резонаторы RLC или несколько напряжений источника питания для уменьшения потерь мощности или представляют собой усилители типа DSP (цифровая обработка сигналов), которые используют методы переключения с широтно-импульсной модуляцией (PWM).

Другие распространенные классы усилителей

• Усилитель класса D — аудиоусилитель класса D представляет собой усилитель с нелинейным переключением или ШИМ-усилитель. Усилители класса D теоретически могут достигать 100% эффективности, поскольку в течение цикла нет периода, в котором формы сигналов напряжения и тока перекрывались, поскольку ток протекает только через транзистор, который включен.

• Усилитель

  класса F — усилители класса F повышают как КПД, так и выходную мощность за счет использования гармонических резонаторов в выходной цепи для формирования формы выходного сигнала в виде прямоугольной волны. Усилители класса F могут иметь высокий КПД более 90% при использовании бесконечной настройки гармоник.

• Усилитель

  класса G — класс G предлагает усовершенствования базовой конструкции усилителя класса AB. Класс G использует несколько шин питания с различным напряжением и автоматически переключается между этими шинами питания при изменении входного сигнала.Это постоянное переключение снижает среднее энергопотребление и, следовательно, потери мощности из-за потерь тепла.

• Усилитель

  класса I — усилитель класса I имеет два набора дополнительных выходных переключающих устройств, расположенных в параллельной двухтактной конфигурации, причем оба набора переключающих устройств выбирают одну и ту же форму входного сигнала. Одно устройство переключает положительную половину сигнала, а другое переключает отрицательную половину аналогично усилителю класса B. При отсутствии входного сигнала или когда сигнал достигает точки пересечения нуля, переключающие устройства одновременно включаются и выключаются с рабочим циклом 50% PWM, отменяя любые высокочастотные сигналы.

  Для получения положительной половины выходного сигнала выходной сигнал положительного переключающего устройства увеличивается в рабочем цикле, а отрицательный переключающий модуль уменьшается на то же значение и наоборот. Говорят, что два тока коммутируемых сигналов чередуются на выходе, что дает усилителю класса I название «усилитель с чередованием ШИМ», работающий на частотах переключения выше 250 кГц.

• Усилитель

  класса S — усилитель мощности класса S представляет собой нелинейный переключаемый усилитель, аналогичный по работе усилителю класса D.Усилитель класса S преобразует аналоговые входные сигналы в цифровые прямоугольные импульсы с помощью дельта-сигма-модулятора и усиливает их, чтобы увеличить выходную мощность, прежде чем окончательно демодулировать полосовым фильтром. Поскольку цифровой сигнал этого переключающего усилителя всегда либо полностью «ВКЛ», либо «ВЫКЛ» (теоретически нулевое рассеивание мощности), возможен КПД, достигающий 100%.

• Усилитель

  класса T — усилитель класса T — это еще один тип конструкции цифрового переключающего усилителя.Усилители класса T становятся все более популярными в наши дни в качестве конструкции усилителя звука из-за существования микросхем цифровой обработки сигналов (DSP) и многоканальных усилителей объемного звука, поскольку они преобразуют аналоговые сигналы в сигналы с цифровой широтно-импульсной модуляцией (PWM) для усиление, повышающее эффективность усилителей. Конструкции усилителей класса T сочетают в себе низкий уровень сигнала искажения усилителя класса AB и энергоэффективность усилителя класса D.

Мы рассмотрели несколько классификаций усилителей, от линейных усилителей мощности до усилителей с нелинейной коммутацией, и увидели, как классы усилителей различаются по линии нагрузки усилителей.Усилители классов AB, B и C могут быть определены с точки зрения угла проводимости θ следующим образом:

Класс усилителя по углу проводимости

Класс усилителя	Описание	Угол проводимости
Класс-A	Полный цикл 360 o Проводимости	θ = 2π
Класс B	Половина цикла 180 o Проводимости	θ = π
Класс AB	Чуть больше 180 o проводимости	π <θ <2π
Класс-C	Чуть меньше 180 o проводимости	θ <π
Класс-D по T	Нелинейное переключение ВКЛ-ВЫКЛ	θ = 0

The Mighty T-Amp: You’ll Be Blown Away

В звуке происходит революция.Дни тяжелого, горячего, потребляющего энергию усиления звука быстро проходят, и на смену им приходит эра цифрового аудиоусилителя нового типа — Т-усилителя.

Эти усилители имеют КПД более 80 процентов, дешевы и, что самое главное, отлично звучат. Теперь они доступны в виде плат на таких местах, как eBay, Amazon, Parts Express и MCM Electronics. Некоторые аудиофильские аудиокомпании даже строят их.

Что такое «Т» усилитель? Буква T принадлежит компании Tripath Technology Inc.назван в честь своего генерального директора Адьи С. Трипати. Это была первая компания, которая произвела интегральные схемы, входящие в состав этих усилителей. Их первой микросхемой была Tripath TA-2020, микросхема усилителя мощностью 20 Вт на канал. Они использовались в очень маленьких усилителях звука с батарейным питанием (в частности, от компании Sonic Impact) и продавались в таких местах, как The Sharper Image, примерно за 30 долларов. Слухи быстро разошлись — эти дешевые маленькие пластиковые усилители с большим круглым регулятором громкости превзошли некоторые аудиофильские усилители, которые продавались по цене более чем в 10 раз.Обзор 2005 года на сайте BoingBoing.net был в восторге от качества усилителя Sonic Impact ( http://tinyurl.com/rwee-sonic ).

Рис. 1: Слева: усилитель мощностью 40 Вт Lepai 2020A. Справа — стереоусилитель мощностью два ватта на канал. Оба были куплены через eBay. КАК ЭТО ВОЗМОЖНО
Как такое могло быть? Факт в том, что было хорошим — и остается таковым до сих пор. Восстановление усилителей звука Sonic Impact путем замены (очень) дешевых микросхем резисторов и конденсаторов, используемых в них, деталями аудиофильского уровня, быстро превратилось в кустарную промышленность.Часто эти детали стоят во много раз дороже, чем сам усилитель, но, поскольку усилитель изначально был такой выгодной сделкой, никто не возражал. Люди даже таскали 12-вольтовые автомобильные аккумуляторы в свои жилые комнаты, чтобы питать эти маленькие усилители. У меня был один из первых усилителей Sonic Impact, и я обнаружил, что с правильными высокоэффективными динамиками он действительно звучит волшебно. Я также обнаружил, что это невероятно дешево.

Tripath начал производить микросхемы для усилителей побольше, но кот был готов.Вскоре многие компании-производители микросхем начали производить микросхемы цифровых усилителей, и, поскольку Tripath не могла конкурировать с такими компаниями, как Texas Instruments и азиатскими производителями микросхем, в 2008 году она объединилась с компанией Etelos, которая сама прекратила свою деятельность в 2013 году. Однако, Многие усилители Tripath Class-T все еще продаются. Один из моих любимых — Lepai 2020A. Это один из лучших вариантов по цене около 20 долларов. Усилитель доступен на Amazon (http: // tinyurl.com / rwee-LEPAI) и во многих других местах.

Большая проблема IC 2020 года заключается в ее выходной мощности — она ​​составляет всего около 8 RMS Вт на канал. Другим производителям не потребовалось много времени, чтобы предложить гораздо более мощные ИС, и гонка началась! В настоящее время я использую дома цифровую плату усилителя на своем телевизоре, которая рассчитана на 50 Вт на канал — на самом деле это больше похоже на 40 Вт RMS; но все же вдоволь на моих старых адвент-динамиках громко . Усилитель работает от старого блока питания ноутбука, и весь усилитель представляет собой плату примерно в 3 дюйма со стороны с небольшим радиатором.Поскольку цифровая ИС питания настолько эффективна (более 85 процентов от входа источника питания до выхода звука), выделяется очень мало тепла. На рис.1 показана плата, которую я купил на eBay ( http://tinyurl.com/rwee-TDA7492 ) — солидные 40 Вт на канал настоящего звука HiFi менее чем за 10 долларов, поставленная из Китая — с использованием старого ноутбука. адаптер питания для его блока питания. Справа от пенни находится небольшой Т-усилитель мощностью 2 Вт на канал, который также можно легко приобрести на eBay.

КАК РАБОТАЮТ ЦИФРОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ
Подумайте о передатчиках AM, таких как Harris MW5, MW50, Gates 5 или Continental Power Rock.Цифровые усилители работают по тому же принципу длительно-импульсной модуляции (PDM), что и эти передатчики. Как они звучат так хорошо? Это связано с использованием очень высокой частоты переключения / дискретизации — обычно выше 1 МГц. Использование высокой частоты обеспечивает выборку звука с очень высоким разрешением, а также означает, что фильтр, удаляющий материал выборки, может быть очень простым мягким фильтром, улучшающим частотную характеристику, искажения и эффективность.

Эти усилители также работают по так называемому принципу мостовой нагрузки (BTL).Их выходы представляют собой симметричные усилители «мостового» типа, мало чем отличающиеся от «симметричных» выходов операционных усилителей, обычно используемых в большей части современного вещательного оборудования. Это позволяет изменять напряжение на нагрузке в два раза больше, чем это может сделать несимметричный усилитель, что приводит к четырехкратному увеличению выходной мощности (мощность = V2 / R, поэтому удвоенное напряжение дает 22 или 4 раза выходную мощность). Ваша автомобильная стереосистема, вероятно, также работает таким же образом, как и ваш телевизор высокой четкости.

Фактически, микросхемы T-amp изначально были разработаны для использования внутри приемников HDTV из-за их небольшого размера, низкого тепловыделения, высокой мощности и высокой эффективности.

Хорошее описание того, как работает усилитель BTL, любезно предоставлено веб-сайтом сообщества Texas Instruments E2E ( http://tinyurl.com/rwee-BTL ), содержит следующее:

BTL — это аббревиатура от «бридж». -вязанный груз ». Конфигурация нагрузки с мостовой связью состоит из одного усилителя, управляющего одной стороной нагрузки, и другого усилителя (с инвертированным сигналом от первого усилителя), управляющего другой стороной нагрузки. Это приводит к увеличению размаха напряжения на нагрузке в 2 раза по сравнению с несимметричной конфигурацией, когда одна сторона нагрузки подключена к усилителю, а другая — к земле.Двойное колебание напряжения на нагрузке соответствует 4-кратному увеличению мощности нагрузки (P = V2 / R). Таким образом, конфигурация нагрузки BTL предлагает в 4 раза больше мощности для нагрузки, чем конфигурация с несимметричным выходом при том же напряжении питания. Имейте в виду, что усилители BTL рассеивают в 4 раза больше тепла, чем односторонний усилитель при одинаковом напряжении питания и условиях нагрузки. См. Детали серии TPA7x1 в разделе приложений для получения дополнительной информации о BTL. Также обратите внимание, что выходные конденсаторы блокировки постоянного тока НЕ ​​требуются в конфигурации BTL.Поскольку нагрузка связана между двумя усилителями с одинаковым смещением постоянного тока, а сигнал на нагрузке представляет собой разницу между выходами усилителя, смещение постоянного тока устраняется.

ПРИМЕНЕНИЯ
Как упоминалось выше, у BTL недостатком является то, что каждый выход обычно смещен на половину напряжения источника питания. На практике это не проблема при работе в режиме BTL, поскольку оба выходных терминала смещены при этом напряжении, поэтому разница между ними равна нулю вольт.Если вам нужно связать один выход с землей (как при использовании усилителя типа BTL для усилителя наушников или другой схемы, требующей несимметричного общего выхода заземления), вы можете просто подключить конденсатор 1000 микрофарад последовательно к каждому выходу, чтобы заблокировать Компонент постоянного тока (помещая + вывод конденсатора в сторону усилителя).

Будучи BTL, эти усилители обладают некоторыми другими интересными характеристиками, включая способность выводить монофонический аудиовыход через стереовход, просто подключив нагрузку от клеммы + одного канала к клемме — другого.Я делаю это в WGLS-FM, чтобы управлять потолочными колонками в холле и туалете. Усилители высокой мощности также могут напрямую управлять распределительной линией динамиков на 25 или 70 В.

Еще одна хитрость: поскольку это «балансные мостовые» выходы, вы можете использовать усилитель, такой как Lepai за 25 долларов, подключенный с двумя конденсаторами по 1000 мкФ на канал, как упомянуто выше, в качестве хорошо звучащего «спичечного коробки» между небалансным и балансным. преобразователь — или даже в качестве усилителя-распределителя, подключив резистор 100 Ом последовательно с ножкой каждого балансного выхода.Я уверен, что у вас появится еще больше возможностей.

Как звучат эти усилители?

Одним словом: Замечательно. Они практически ничего не добавляют к звуку, появляющемуся на их входах. Их выход гладкий, чистый, тихий и резкий, без значительной нагрузки на аналогичные (или в 10 раз превышающие) стоимость несимметричных аудиоусилителей класса AB. Они практически не излучают тепла; сердечные раковины остаются едва теплыми на ощупь даже при почти полной отдаче. Выходная мощность может достигать сотен ватт, но при этом плата стоит намного меньше 40 долларов.Собранные цифровые усилители также доступны повсюду — и предлагают такие же отличные цены.

Если вы хотите окунуться в мир высококачественного цифрового усиления, я рекомендую вам приобрести упомянутый усилитель Lepai — если вам не нужна часть истории; тогда вы можете купить клон Sonic Impact в Parts Express ( http://tinyurl.com/rwee-dayton ). В любом случае, я гарантирую, вы будете потрясены невероятным звуком мощного Т-усилителя!

Дана Пуополо — главный инженер WGLS (FM), Университет Роуэн в Глассборо, штат Нью-Йорк.J.

Подписаться

Чтобы получать больше подобных новостей и быть в курсе всех наших ведущих новостей, функций и аналитических материалов, подпишитесь на нашу рассылку новостей здесь.

Обзор усилителя

Class-T

Усилители класса T

SI T-AMP находит друзей …

[Итальянская версия]

Продукты: Sonic Impact T-AMP, Autocostruire 2020, DiyParadise «Charlize», 41 Гц AMP-3.
Рецензент: Ник Ветстон — TNT UK
Проверено: октябрь 2005 г.

Введение

Мой первый отзыв на ТНТ! Я мечтал добавить что-нибудь экзотическое в свою систему, сесть и наслаждаться музыкой.Но нет, моим первым заданием оказался обзор каких-то усилителей класса T. И не из тех, которые просто «бросают» в систему!

Честно говоря, если бы я осознавал, что это за работа, я бы вполне мог пропустить эту, но опять же, сколько людей имеют возможность сравнить несколько аналогичных продуктов в своей собственной системе дома?

После Sonic Impact T-amp и сопутствующих восторженных отзывов появилось еще несколько претендентов на класс T. Мне сказали, что класс T означает, что в усилителе используется микросхема Tripath! Довольно поздно днем ​​я купил один из усилителей SI, чтобы увидеть (или услышать) один для себя.И сначала я не могла понять, о чем идет речь! Я едва мог слушать больше нескольких минут, не желая вернуться к своим Gainclones! Но совет придерживаться этого и дать Т-усилителю достаточно времени для «приработки» оказался вполне правильным. Удивительно, как мое из «так себе» превратилось в «ВАУ». Но я слышал от нескольких других владельцев T-amp, у которых был очень похожий опыт.

К настоящему времени начали появляться другие кандидаты для этого обзора. Компания 41Hz поставила свой AMP-3 в виде комплекта, а Autocostruire отправила свой модуль усилителя на базе 2020 года.Затем DiyParadise представила свой усилитель класса T на базе чипа 2020 года и любезно согласилась предоставить один для этого обзора.

Если все это звучит так весело, то это так! Но с другой стороны, это работа! Усилитель SI поставляется «готовым к работе» в корпусе и требует только подходящего источника питания. Однако 41 HZ AMP-3 поставляется в виде комплекта, в котором используются в основном очень небольших SMD-компонентов. Я должен признать, что мне не удалось его завершить, и мне помог товарищ по мастерской, Лео Киркбрайд, который любезно пришел мне на помощь.Усилители Autocostruire и DiyParadise приходили в собранном виде, но все же требовали размещения в корпусах со всеми необходимыми разъемами.

Мне понадобилось несколько корпусов, а точнее четыре из них (так как я решил заново разместить усилитель SI), и я не мог позволить себе пойти и купить что-то готовое. Но в наши дни DIY стал для меня второй натурой, поэтому я осмотрелся вокруг, чтобы увидеть, какие возможности были. (Ах! Теперь я понимаю, почему меня взяли на работу TNT!) Раньше я делал ящики для своих клонов Gainclone из кусков пластиковых труб, которые используются в качестве грунтовых труб.Его диаметр составляет 110 мм, и его можно обрезать до нужной длины. Правда в том, что любой из усилителей класса T поместился бы в трубу гораздо меньшего диаметра, но тогда проблема состоит в том, чтобы найти достаточно места для установки клемм громкоговорителей, фонокорректоров, разъема питания и переключателя. Это скорее обзор, чем самодельная статья, поэтому вместо того, чтобы вдаваться в подробности конструкции корпусов, я позволю вам прочитать об этом здесь.

Я кратко упомянул источники питания, поэтому подробно остановлюсь на том, что я пробовал с этими усилителями класса T.Для всех примеров, представленных в этой статье, требуется питание от одной шины или около 12-13 вольт. Обычное «готовое» решение — это регулируемый источник питания от бородавок на стене, и это то, что я попробовал в первую очередь. У меня есть одно из этих устройств с возможностью выбора выходного напряжения, и оно обычно используется для питания моей цифровой камеры.

Затем я подключил свой собственный регулируемый источник питания с помощью регулятора LM338. Здесь нет ничего особенного, трансформатор на 120 ВА, конденсатор на 10 кОм перед регулятором и еще один на выходе.У выходного колпачка был демпфер, но только потому, что он так получился из одного моего клона Gainclone!

Затем нужно было опробовать небольшую батарею SLA с конденсатором 10K, подключенным параллельно к батарее, и без него.

Моим любимым источником питания для Gainclone был модуль SMPS (Skynet 8080), и, поскольку он имеет выходное напряжение 12 В, казалось естественным попробовать его и с усилителями класса T. Я пришел к выводу, что со всеми усилителями класса T SMPS (с ограничением 10K на выходе) был явно лучшим источником питания, и довольно скоро я больше ничего не использовал.Многие люди осуждают использование коммутируемых источников питания в аудио, но я знаю из чтения различных форумов, что не только я предпочитаю использовать SMPS с усилителем класса T.

Вот введение в четыре усилителя класса T, которые я тестировал:

SI T-AMP (модель 5066)

Цена варьируется (много), но рассчитывайте заплатить около 20 долларов США или 35 евро (+ доставка).

Это усилитель класса Т, который так широко обсуждается как здесь, на TNT, так и на многих других аудио сайтах.Если вы последние восемнадцать месяцев жили на другой планете, я должен вам сказать, что эта маленькая коробочка уловок была продана тысячами людей по всему миру! Он построен на чипе Tripath 2024 и продается за … ну, правда!

Усилитель SI поставляется в комплекте и готов к работе. На задней стороне небольшого пластикового корпуса есть разъемы, довольно дешевого и веселого вида, и горшок на входе, чтобы вы могли регулировать громкость. Для начала есть батарейный отсек, и все, что вам нужно сделать, это вставить несколько батареек АА, подключить их к источнику и нескольким динамикам и послушать!

Многие пользователи сообщают о предполагаемом отсутствии басов из-за крошечных блокирующих конденсаторов постоянного тока на входе T-AMP.Я обнаружил, что при прослушивании усилителя в моей «второй» системе, которая находится в небольшой комнате (примерно 3 метра на 3 метра), и при воспроизведении через мои рефлекторные динамики IPL A2, басы были адекватными. Однако в моей комнате для прослушивания большего размера я заметил, что бас уходит. Итак, при повторном размещении T-AMP я изменил входную секцию и заменил крошечные стандартные конденсаторы на несколько полипропиленов 2,2 мкФ (по иронии судьбы почти таких же больших, как все внутренние компоненты T-AMP), и это немного улучшило качество низких частот. .

У меня были сомнения по поводу модификации T-AMP для этого обзора. Не следует ли рассматривать товар в том виде, в каком он поступил от производителя? Обычно я бы сказал да! Но учитывая, что остальные три усилителя в этом обзоре требуют некоторой степени самостоятельной работы, я утверждал, что тип человека, заинтересованного в обзоре, вероятно, захочет узнать, как эти четыре примера сравниваются «на равных условиях». Итак, я пошел дальше и модифицировал T-AMP. Помимо входных конденсаторов, я добавил пару конденсаторов емкостью 1600 мкФ, чтобы разъединить шины питания, где они подключаются к микросхеме.А потом усилитель переоборудовали в новый корпус с приличными разъемами.

Autocostruire 2020-m

Цена — 120 долларов США или 95 евро (+ доставка)

Изображение предоставлено Autocostruire.

Этот усилитель класса Т доступен в комплекте или в готовом виде. Обычно я предпочитаю создавать такие элементы самостоятельно, но, учитывая объем работ по сборке и т. Д., Я принял очень любезное предложение Autocostruire о поставке готового модуля.

В этом усилителе используются компоненты со сквозным отверстием, в отличие от усилителя SMD, который можно найти в других модулях в этом обзоре.Печатная плата очень хорошего качества, особенно по сравнению с платой в SI T-AMP (которая, честно говоря, намного дешевле). Горшок Alps хорошего качества включен в цену, что означает, что для модуля требуется только чехол и несколько разъемов, и он готов к игре.

Я также должен упомянуть, что 2020-m можно точно настроить на ваши динамики, поиграв с двумя конденсаторами в выходной секции. В 2020-m используются выходные индукторы с воздушным сердечником, которые, по утверждению Autocostruire, звучат лучше, чем типы с ферритовыми сердечниками.Это кажется обоснованным заявлением, поскольку некоторые люди заказывали эти индукторы и устанавливали их на другие усилители класса T с хорошими результатами.

Для этого обзора я сначала снял горшок. Я также заменил резисторы обратной связи, чтобы снизить коэффициент усиления до тех же уровней, что и у других усилителей. Модуль Autocostruire имеет довольно высокое усиление, почти вдвое превышающее усиление других примеров в этом обзоре. Очевидно, имеет смысл иметь одинаковый уровень усиления для каждого усилителя.

41 Гц AMP-3

Цена — 30 долларов США или 25 евро (+ доставка)

Изображение предоставлено 41 Гц.

41 Гц были достаточно любезны, чтобы предоставить на рассмотрение несколько своих комплектов AMP-3. Это оказалось удачным решением, так как мои попытки построить один из них закончились катастрофой! Я должен сказать, что, несмотря на большой опыт в создании таких элементов, как Gainclones, я обнаружил, что пайка таких небольших SMD-компонентов очень сложна, и у меня возникли проблемы с 41 Гц из-за заявления на их веб-сайте:

AMP3 на базе микросхемы Tripath TA2021B это крошечный и простой для сборки 2x25W в Усилитель на 4 Ом с мощным звуком, который всех удивит.Компоненты для поверхностного монтажа.

Правда, я слышал о людях, создающих эти комплекты, и даже об одном парне, который утверждал, что это его первый проект и успешно построил его, но это, конечно, непросто! Как бы то ни было, как было сказано выше, моему другу удалось собрать для меня второй комплект. Когда он отправил его обратно, я положил его в футляр, подключил все и проверил смещение постоянного тока, прежде чем опробовать его. Один канал имел очень высокое 110 мВ, а другой был более приемлемым 20 мВ. После того, как мы спросили об этой проблеме как на форуме 41 Гц, так и на форуме DiyAudio класса D, выяснилось, что еще один или два человека получили аналогичные результаты.У кого-то был канал с напряжением 130 мВ, и он без проблем попробовал свой AMP-3, поэтому я решил попробовать свой пример. К счастью, это не вызывает проблем ни в одной из двух моих систем!

Несмотря на мои опасения по поводу сложности сборки AMP-3, необходимо отметить, что этот модуль стоит намного меньше, чем Charlize или 2002-m. И что касается 41 Гц, они теперь выпустили версию AMP-3 (названную AMP-6), в которой используются компоненты со сквозным отверстием, и ее будет намного проще собрать для тех из нас, кто не привык использовать детали SMD.

DiyParadise Шарлиз

Цена — 80 долларов США или 65 евро (+ доставка)

Изображение предоставлено DiyParadise.

Charlize — еще один модуль усилителя класса T на базе микросхемы Tripath T A2020. Он прибыл из Малайзии в собранном виде, и его нужно было только положить в футляр. В отличие от усилителя Autocostruire, в этом усилителе используются компоненты сквозного монтажа и SMD.

DiyParadise рассматривала возможность предложения комплекта, но в конце концов решила, что лучше предложить готовый модуль из-за дополнительной сложности сборки компонентов SMD.Как и итальянская версия 2020 года, печатная плата очень высокого качества, и в стандартной комплектации есть некоторые «аудиофильские» детали.

Для тех из вас, кто никогда не пробовал DIY Hi-Fi, один из этих собранных модулей станет отличным введением в хобби и предоставит вам качество усиления, которое будет стоить вам намного дороже, чтобы купить коммерческий усилитель. Вставить один в корпус и подключить разъемы и т. Д. На самом деле не так уж и сложно!

Как они звучат?

Все усилители класса Т в этом обзоре звучат очень хорошо.Когда я впервые услышал Gainclone, я был поражен уровнем детализации, а усилители класса T — это еще один шаг вперед. У них также есть возможность жестко управлять сложными музыкальными произведениями так, как раньше позволяли только очень дорогие и мощные усилители!

Эта способность так четко контролировать и раскрывать детали означает, что записи плохого качества безжалостно разоблачаются. На некоторых альбомах я заметил (впервые), насколько плохо была сведена запись.Каждая часть смеси была четко идентифицирована, а не смешивалась плавно с окончательной смесью. Кто-то на одном из форумов предположил, что звукозаписывающим инженерам действительно придется объединить свои усилия в будущем, и я полностью согласен с этим мнением. И, как и в случае с любой хорошей аппаратурой Hi-Fi, недостатки в работе проявляются более отчетливо.

Но вы, вероятно, прочитали достаточно положительных отзывов об усилителях класса T и хотите знать, как разные примеры сравниваются друг с другом, поэтому вот мои выводы.Тесты прослушивания проводились с использованием обеих моих текущих систем:

ВТОРАЯ СИСТЕМА	ГЛАВНАЯ СИСТЕМА
Cambridge Audio CD5 слегка модифицированный	Philips CD723 модифицированный
	Scott Nixon DacKit DAC
Пассивный предусилитель с ступенчатым аттенюатором	Пассивный предусилитель с ступенчатым аттенюатором
АС с фазоинвертором IPL A2	Goodmans 201 Громкоговорители с открытой перегородкой (с сабвуферами)

Четыре усилителя класса T собраны и готовы к тестированию.

Как указывалось ранее, усилители питались от SMPS Skynet 8080, и комментарии ниже относятся к использованию усилителей с этим блоком питания.

Звуковой удар SI T-AMP

Я не уверен, что мои впечатления от T-AMP полностью совпадают с отзывами, которые я прочитал. Это очень хороший аппарат Hi-Fi, тем более, что он стоит дорого. В обеих моих системах это создавало массивную звуковую сцену. В тональном плане это было очень точно. Голоса звучали естественно, почти без шипения.Ясность была очень хорошей, а низкие частоты хорошо контролировались. Глубина басов была хорошей, но учтите, что я заменил стандартные входные конденсаторы на полипропиленовые 2,2 мкФ.

С другой стороны, у меня иногда создавалось впечатление, что ноты обрезаны. Кажется, не было обычной (естественной?) Задержки. Это может сделать гитарные струны (например) менее «плавными» или слегка отрывистыми. Это было более заметно на динамиках IPL с их кроссоверами, но не на открытых перегородках с их (без кроссовера) полнодиапазонными динамиками.

Я также обнаружил, что T-AMP утомительно слушать во время длительных сеансов. Однако я не хочу слишком критически относиться к этому усилителю. Для своей цены это очень хорошо , лучше с несколькими простыми модификациями и много удовольствия. На мой взгляд, это просто не долгосрочное решение для получения удовольствия от прослушивания!

В качестве эксперимента я попробовал T-AMP с активным предусилителем (дискретный транзистор класса А с единичным усилением). Я обнаружил, что это сделало T-AMP менее утомительным, но за счет добавления одной из удаленных вуалей.Другими словами, я променял прозрачность на более «мягкую» презентацию. Я не уверен, каким путем я бы пошел с T-AMP, если бы использовал его постоянно, но, к счастью, есть альтернативы, которые не требуют активной стадии. Но если у вас есть T-AMP, и он вас утомляет, возможно, стоит попробовать активный предусилитель.

AMP-3 41 Гц

Учитывая стресс, который он вызвал у меня при попытке создать его, я должен был напомнить себе, что у меня не должно быть никаких предубеждений перед прослушиванием AMP-3.Но я не волновался и был приятно удивлен, как только подключил его и услышал первые такты музыки, выходящие из динамиков. AMP-3, безусловно, впечатляет с самого начала! Это было явное улучшение по сравнению с SI T-AMP (даже с модами), и я был счастлив просмотреть несколько компакт-дисков, прежде чем оставить его для записи в течение нескольких дней перед серьезной оценкой.

AMP-3 имеет много хороших качеств. Детализация, тайминг, четкость и контроль — все очень хорошо. Как и SI T-AMP, он довольно нейтрален, имеет большую звуковую сцену и разделяет инструменты и певцов, оставляя между ними много «воздуха».И у этого усилителя класса Т есть еще одна хитрость в рукаве. У него есть возможность воссоздать атмосферу места записи, особенно «живых» площадок, вероятно, лучше, чем все, что я слышал раньше. На некоторых записях можно было закрыть глаза и поверить в то, что я был в концертном зале и смотрел выступление откуда-то из партера.

Как я уже сказал, AMP-3 впечатляет с самого начала, но для меня эта впечатляющая мощь имеет свою цену. Он не может поддерживать мое удовольствие от прослушивания в течение длительного сеанса прослушивания.Временами я находил AMP-3 немного резким, и через некоторое время он вызывал у меня такую ​​же утомляемость от прослушивания, как и при использовании SI T-AMP. Опять же, я считаю справедливым отметить, что этот усилитель почти ничего не стоит с точки зрения цены компонентов Hi-Fi. Но это обзор, и я должен говорить то, что нахожу!

Autocostruire 2020

В этом усилителе была «правота» с первого раза, когда я его включил. Я оставил его на несколько дней, но, по правде говоря, я обнаружил, что хочу послушать его одновременно.

Как и у других усилителей класса T, детализация и четкость очень хороши, но в модели Autocostruire эта детализация и ясность сочетаются с презентацией, которая не является «слишком большой» и слишком «чрезмерной». Это в целом более мягкая презентация! Я не имею в виду, что он не является фронтальным и захватывающим одновременно, но у меня нет проблем с прослушиванием этого усилителя весь вечер и, следовательно, я предпочитаю его T-AMP и AMP-3.

И снова звуковая сцена большая: широкая и глубокая. Когда я впервые послушал эти усилители класса T в своей второй системе, я обнаружил, что звуковая сцена была более мелкой, чем у Gainclones.Но, несмотря на мои открытые перегородки, глубина явно присутствует (со всеми четырьмя усилителями класса Т). На самом деле он довольно голографический! Различные элементы музыки также четко расположены и разделены с промежутком между ними.

Бас у Autocostruire хороший, хорошо контролируемый, но не такой глубокий, как у Charlize. Когда у меня будет время, я намерен попробовать некоторые альтернативные входные конденсаторы, поскольку подозреваю, что это может улучшить ситуацию.

DiyParadise Шарлиз

Возможно, неудивительно, поскольку они оба используют чип Tripath 2020, я обнаружил, что звук Charlize очень похож на звук Autocostruire.Он делает почти все очень хорошо, и мне очень сложно выбрать между этими двумя. Однако со временем я обнаружил, что слушаю Шарлиз все больше и больше. Совершенно очевидно, что у него немного больше басов, чем у усилителя Autocostruire, но я нашел звук тарелок более металлическим на последнем (хотя, возможно, немного менее контролируемым). Но помимо этого, я не могу честно сказать, что это какой-то конкретный аспект Шарлиз, который делает ее «лучше», просто в целом это тот, который я предпочитаю.

Charlize, как и другие усилители класса Т, великолепно воспроизводит инструменты так, чтобы они звучали если не по-настоящему, то довольно близко. В Hi-Fi всегда было трудно добиться правильного звучания пианино. Я давно использовал запись фортепиано при прослушивании нового оборудования, чтобы оценить его качество. С усилителями класса Т, особенно с моделями Charlize и Autocostruire, фортепиано звучит так близко к «настоящему», как я слышал. Могут быть усилители, которые работают лучше, но не по цене, которую может позволить себе средний энтузиаст Hi-Fi!

В заключение

Мне очень понравился этот обзор, хотя он потребовал много времени и усилий.Усиление класса D существует уже некоторое время, но теперь оно доступно практически любому энтузиасту Hi-Fi. Все четыре сэмпла, которые я прослушал, находятся на «входном» конце рынка и очень хорошо себя зарекомендовали. Я использую Gainclones для усиления последние пару лет, и они очень хороши. Я чувствовал, что все четыре усилителя класса Т в некотором роде являются улучшением по сравнению с клонами Gainclones. Итак, я почти наверняка сохраню в своей основной системе усилитель класса Т, но у меня есть одно небольшое замечание! В течение пяти или шести недель прослушивания этих усилителей я довольно часто говорил «ВАУ», но у меня никогда не было дыр на шее.Понимаете, на мой взгляд, люди класса T не совсем выражают такое количество эмоций, как Gainclones. И это очень важный фактор для получения удовольствия от любой музыки!

Этот обзор заставил меня захотеть услышать более «элитные» усилители класса D и поверить в то, что это путь вперед для hi-fi усилителей в будущем. Хотя то, что я слышал до сих пор, очень хорошее, всегда есть возможности для улучшения, и я, со своей стороны, буду искать, куда мы пойдем дальше!

В заключение я настоятельно рекомендую прослушать любой из усилителей класса Т, особенно модули Autocostruire и DiyParadise.Многие аудиофилы годами совершенствуют свои системы, внося небольшие улучшения. Если у вас уже нет очень дорогого усилителя, вы, вероятно, сочтете класс T значительным обновлением! И по ценам даже самого дорогого экземпляра здесь это действительно доступный апгрейд. И с самой дешевой стоимостью не намного больше, чем компакт-диск, нет оправдания не делать этого!

© Авторские права 2005 Ник Уэтстон — www.tnt-audio.com

Какие существуют типы классов аудиоусилителей?

Первоначально опубликовано: 20 апреля 2014 г.

Если вы когда-нибудь заглядывали в спецификации усилителя, вы могли заметить, что это класс усилителя.Обычно обозначаемые одной или двумя буквами, наиболее распространенными классами усилителей, используемыми в настоящее время в домашних аудиосистемах, являются классы A, A / B, D, G и H. Эти классы не являются простыми системами оценки, а описывают топологию усилителя, т.е. как они функционируют на базовом уровне. В то время как каждый класс усилителей имеет свой собственный набор сильных и слабых сторон, их работа (и то, как оценивается конечная производительность) остается прежней: усилить форму волны, отправляемую на него предусилителем, без внесения искажений или, по крайней мере, с минимальными искажениями. .Так что же означает наш алфавитный набор классов усилителей? Продолжайте читать, чтобы узнать, но сначала посмотрите наше недавно добавленное видео-обсуждение на YouTube!

Классы усилителя Обсуждение на YouTube

Мы собираемся обсудить, как усилители проводят через сигналы, поэтому ниже показана базовая диаграмма синусоидального сигнала.

Sinewave — полная длина волны представляет 360 градусов

класс A

По сравнению с другими классами усилителей, которые мы рассмотрим, усилители класса A являются относительно простыми устройствами.Определяющий принцип работы класса A заключается в том, что все выходные устройства усилителя должны проводить полный цикл сигнала в 360 градусов. Класс A также можно разделить на усилители с несимметричным выходом и двухтактные усилители. Двухтактное отклонение от основного объяснения выше за счет использования выходных устройств попарно. В то время как оба устройства проводят полный цикл в 360 градусов, одно устройство будет брать на себя большую часть нагрузки в течение положительной части цикла, а другое обрабатывает большую часть отрицательного цикла; Основным преимуществом такой схемы является уменьшение искажений по сравнению с несимметричными схемами, поскольку гармоники четного порядка подавляются.Кроме того, конструкции класса А «толкают / вытягивают» менее восприимчивы к гудению; односторонние конструкции, как правило, требуют особого внимания к источнику питания, чтобы смягчить эту проблему.

Простая диаграмма класса A (слева; любезно предоставлено sound.westhost.com) и мощный усилитель класса A Pass Labs XS150 (справа).

Из-за положительных характеристик, связанных с работой класса A, он считается золотым стандартом качества звука во многих кругах аудиофилов.Однако у этих конструкций есть один важный недостаток: эффективность. Требование к проектам класса A иметь все выходные устройства всегда проводящими приводит к значительным потерям мощности, которая в конечном итоге преобразуется в тепло. Это еще больше усугубляется тем фактом, что конструкции класса A требуют относительно высоких уровней тока покоя, который представляет собой величину тока, протекающего через выходные устройства, когда усилитель производит нулевой выходной сигнал. Реальные показатели эффективности могут составлять порядка 15-35% с вероятностью падения до однозначных цифр при использовании высокодинамичного исходного материала.

класс B

В то время как все выходные устройства в усилителе класса A проводят 100% времени, в усилителях класса B используется двухтактная компоновка таким образом, что только половина выходных устройств проводит ток в любой момент времени: одна половина покрывает Часть сигнала на 180 градусов, а другая — на 180 градусов. Как следствие, усилители класса B значительно более эффективны, чем их аналоги класса A, с теоретическим максимумом 78,5%.Учитывая относительно высокую эффективность, класс B использовался в некоторых профессиональных усилителях звука, а также в некоторых домашних ламповых усилителях.

Несмотря на их очевидную силу, велика вероятность, что вы не увидите слишком много чистых усилителей класса B, плавающих вокруг. Причина этого известна как искажение кроссовера.

Переходное искажение, влияющее на простую синусоидальную волну; изображение любезно предоставлено sound.westhost.com.

Как видно на изображении выше, кроссоверное искажение представляет собой проблему / задержку при передаче обслуживания между устройствами, обрабатывающими положительную и отрицательную части формы волны.Излишне говорить, что такие искажения в достаточной степени слышны, и хотя некоторые конструкции класса B были лучше других в этом отношении, класс B не получил особой любви со стороны аудиофилов.

Класс A / B

Class A / B, как можно догадаться, сочетает в себе лучшее из класса A и класса B, чтобы создать усилитель без недостатков ни того, ни другого. Благодаря такому сочетанию сильных сторон усилители класса A / B в значительной степени доминируют на потребительском рынке. Так как же им это удалось? Решение на самом деле довольно простое по своей концепции: там, где в классе B используется двухтактная схема, при которой каждая половина выходного каскада имеет проводимость на 180 градусов, усилители класса A / B увеличивают это до ~ 181-200 градусов.Таким образом, вероятность возникновения «разрыва» в цикле значительно снижается, и, следовательно, кроссоверное искажение снижается до точки, в которой оно не имеет никакого значения.

Так что насчет этого небольшого вопроса эффективности? Достаточно сказать, что класс A / B выполняет свои обещания, легко превосходя по эффективности чистые конструкции класса A со скоростью порядка ~ 50-70%, достигаемой в реальном мире. Фактические уровни, конечно, зависят от смещения усилителя и программного материала среди других факторов.Также стоит отметить, что некоторые конструкции класса A / B делают шаг вперед в своем стремлении избавиться от кроссоверных искажений, работая в чистом режиме класса A с мощностью до нескольких ватт. Это действительно снижает эффективность при работе на низких уровнях, но все же гарантирует, что усилитель не превратится в печь при выдаче большого количества энергии.

Пример схемы класса A / B (слева; взято из Википедии) и усилителя Emotiva XPA-1L класса A / B, который работает в чистом режиме класса A до первых 35 Вт (справа).

Класс G и H

Еще одна пара конструкций, разработанных с целью повышения эффективности, технически говоря, усилители класса G и H официально не признаны. Вместо этого они представляют собой вариации на тему класса A / B, в которых используется переключение шины напряжения и модуляция шины соответственно. В любом случае, в условиях низкой нагрузки, система использует более низкое напряжение на шине, чем усилитель класса A / B сравнимо номинальным номиналом, что значительно снижает энергопотребление; по мере возникновения условий высокой мощности система динамически увеличивает напряжение на шине (т.е. переключается на шину высокого напряжения) для обработки переходных процессов большой амплитуды.

Сравнение топологий классов B и G (слева; изображение взято с сайта sound.westhost.com) и Outlaw Model 2200, компактного, круто работающего усилителя класса G мощностью 200 Вт (справа).

Так в чем же здесь недостаток? Одним словом: стоимость. В оригинальных схемах переключения шин использовались биполярные транзисторы для управления выходными шинами, что увеличивало сложность и стоимость. В наши дни это часто сокращается за счет использования сильноточных полевых МОП-транзисторов для выбора / изменения шин.Использование полевых МОП-транзисторов не только дополнительно повышает эффективность и снижает нагрев, но и требует меньшего количества деталей (обычно по одному устройству на рельс). Помимо затрат на коммутацию шины / модуляцию шины, также стоит отметить, что в некоторых усилителях класса G используется больше устройств вывода, чем в типичной конструкции класса A / B. Одна пара устройств будет работать в обычном режиме A / B, питаясь от низковольтных шин; Между тем другая пара остается в резерве, чтобы действовать как усилитель напряжения, и активируется только по мере необходимости.В конце концов, из-за этих дополнительных затрат вы обычно увидите только усилители класса G и H, связанные с мощными усилителями, где повышенная эффективность делает это оправданным. Компактные конструкции могут также использовать топологии класса G / H в отличие от класса A / B, учитывая, что возможность переключения в режим низкого энергопотребления означает, что они могут обойтись немного меньшим радиатором.

класс D

Усилители класса D, часто ошибочно называемые «цифровым усилением», представляют собой зенит эффективности усилителей, причем в реальных условиях достигаются коэффициенты, превышающие 90%.Перво-наперво: почему его относят к классу D, если «цифровое усиление» неправильно? Это была просто следующая буква в алфавите, причем класс C использовался в неаудио приложениях. Что еще более важно, как возможна эффективность более 90%? В то время как все упомянутые выше классы усилителей имеют одно или несколько постоянно активных устройств вывода, даже когда усилитель фактически находится в режиме ожидания, усилители класса D быстро переключают устройства вывода между выключенным и включенным состоянием; Например, конструкции класса T, которые представляют собой реализацию класса D, разработанного Tripath, в отличие от формального класса, используют частоты переключения порядка 50 МГц.Устройства вывода обычно управляются широтно-импульсной модуляцией: прямоугольные волны различной ширины генерируются модулятором, который представляет аналоговый сигнал, который необходимо воспроизвести. При таком жестком управлении выходными устройствами теоретически возможен 100% -ный КПД (хотя, очевидно, недостижимый в реальном мире).

Пример полной мостовой схемы класса D (слева; получено с сайта sound.westhost.com) и усилителя IQ M300 класса D, чудо мощностью 300 Вт (справа).

Углубляясь в мир класса D, вы также найдете упоминания об усилителях с аналоговым и цифровым управлением. Усилители класса D с аналоговым управлением имеют аналоговый входной сигнал и аналоговую систему управления, обычно с некоторой степенью коррекции ошибок обратной связи. С другой стороны, усилители класса D с цифровым управлением используют сгенерированное цифровым образом управление, которое переключает силовой каскад без контроля ошибок (можно показать, что те, у которых есть контроль ошибок, топологически эквивалентны аналоговому управлению класса D с ЦАП впереди. ).В целом, стоит отметить, что класс D с аналоговым управлением имеет тенденцию иметь преимущество в производительности по сравнению с цифровым аналогом, поскольку они, как правило, предлагают более низкий выходной импеданс и улучшенный профиль искажений.

Далее, есть (не очень) мелочь, связанная с выходным фильтром: обычно это L-C цепь (катушка индуктивности и конденсатор), помещенная между усилителем и динамиками, чтобы уменьшить шум, связанный с работой класса D. Фильтр имеет большое значение: некачественный дизайн может поставить под угрозу эффективность, надежность и качество звука.Кроме того, обратная связь после выходного фильтра имеет свои преимущества. Хотя в конструкциях, в которых на этом этапе не используется обратная связь, отклик может быть настроен на определенный импеданс, но когда такие усилители работают со сложной нагрузкой (например, реальный громкоговоритель, а не резистор), частотная характеристика может значительно варьироваться в зависимости от нагрузку на громкоговоритель он видит. Обратная связь стабилизирует эту проблему, обеспечивая плавную реакцию на сложные нагрузки.

В конечном счете, сложность класса D имеет свои плюсы: эффективность и, как хорошее следствие, меньший вес.Поскольку относительно мало энергии расходуется в виде тепла, требуется гораздо меньший отвод тепла. Более того, многие усилители класса D используются в сочетании с импульсными источниками питания (SMPS). Как и выходной каскад, сам источник питания можно быстро включать и выключать для регулирования напряжения, что приводит к дальнейшему повышению эффективности и возможности снижения веса по сравнению с традиционными аналоговыми / линейными источниками питания. Взятые вместе, даже мощные усилители класса D могут весить всего несколько фунтов.Недостатком источников питания SMPS перед традиционными линейными источниками является то, что первые обычно не имеют большого динамического запаса. Наше ограниченное тестирование усилителей класса D с линейными источниками питания по сравнению с источниками SMPS показало, что это правда, где два сопоставимых по номиналу усилителя мощности оба выдавали номинальную мощность, но один с линейным источником питания мог обеспечивать более высокие динамические уровни мощности. Тем не менее, конструкции SMPS становятся все более обычным явлением, и вы можете ожидать увидеть более мощные усилители класса D следующего поколения, использующие их.

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

Одним словом: чрезвычайно. В то время как эффективность усилителя класса A / B повышается по мере приближения к максимальной выходной мощности, конструкции класса D поддерживают высокий рейтинг эффективности в большей части своего рабочего диапазона; в результате эффективность в реальном мире еще больше склоняется в их пользу. Изображение любезно предоставлено sound.westhost.com.

Один усилитель, чтобы править всеми?

При правильной реализации любой из вышеперечисленных элементов, не относящихся к чистому классу B, может стать основой высококачественного усилителя.Вам недостаточно? Затем давайте посмотрим на относительные сильные и слабые стороны каждого дизайна:

Класс усилителя	Типичный КПД	Плюсы	Минусы
А	~ 15-35%	Нет возможности кроссоверного искажения.	Неэффективность = нагрев Несимметричные конструкции, склонные к гудению и более высоким уровням искажений.
B	~ 70%	Относительно высокий КПД.	Возможность значительного кроссоверного искажения и снижения качества воспроизведения
А / Б	~ 50-70%	Более эффективен, чем класс A. Относительно недорого. Кроссоверное искажение может быть спорным.	КПД хороший, но не большой.
G&H	~ 50-70%	Повышенная эффективность по сравнению с классом A / B.	Дороже, чем класс A / B, но более высокие уровни мощности достигаются при меньшем форм-факторе.
D	> 90%	Максимально возможная эффективность Легкий вес.	Широтно-импульсные модуляторы, работающие на относительно низких частотах, могут нарушить воспроизведение высокочастотного звука. Некоторые конструкции воспроизводят различное качество звука в зависимости от нагрузки на динамик.

Помимо потенциальных проблем с производительностью (которые в первую очередь являются следствием проектных решений, а не присущи классу), выбор класса усилителя в значительной степени является вопросом стоимости или эффективности.На сегодняшнем рынке доминирует класс A / B, и не зря: они работают очень хорошо, относительно дешевы, а их эффективность вполне достаточна для приложений с низким энергопотреблением (> 200 Вт). Конечно, поскольку производители усилителей пытаются раздвинуть границы подачи мощности с помощью таких усилителей, как 1000-ваттный моноблок Emotiva XPR-1, они обращаются к конструкциям класса G / H и класса D, чтобы их усилители не использовались в качестве обогревателей. Между тем, на другом конце рынка находятся поклонники класса A, которые могут простить неэффективность в надежде на более чистый звук.

Сводка

В конце концов, классы усилителей не обязательно так важны, как некоторые могут приписать. Да, есть важные различия, особенно когда дело касается стоимости, эффективности усилителя и, следовательно, веса. Конечно, усилитель класса A мощностью 500 Вт — плохая идея, если только идея использования вашего усилителя в качестве духовки не нравится вам. С другой стороны, различия между классами сами по себе не определяют качество звука. В конце концов, все сводится к проектированию и внедрению; в Audioholics нам посчастливилось услышать (и измерить) отличные примеры усилителей всех классов.Есть любимый? Обязательно озвучивайте свое мнение на наших форумах.

Verdinut сообщений Сентябрь 19, 2018 21:20

Одним из примеров успешных усилителей классов A / B и A / B / H, использующих SMPS, является серия усилителей DCA, которые QSC Audio производит с 1998 года. Они доказали, что хорошо спроектированный усилитель может использовать импульсный источник питания и работать с ним. работа также, если не лучше, чем обычное линейное питание:

https://www.qsc.com/cinema/products/power-amplifiers/dca-series/

Я использую три DCA 1222 и один DCA 1824 в моем Система HT.

Matthew J Poes Сообщений: Сентябрь 19, 2018 20:28

Не скажу, что у меня есть фаворит, я тоже слышал отличные примеры всех типов. Однако как рецензент и настройщик, постоянно перемещающий усилители, я могу с уверенностью сказать, что мне нравятся усилители класса D с источниками питания SMPS. Просто ими легче управлять.

Я довольно часто делал усилители своими руками, собирая их либо из модулей, комплектов, либо даже из моих собственных разработок. Я построил множество линейных источников питания, включая умножители емкости и источники CLC с катушками индуктивности размером с тороидальный трансформатор 1 кВА.Я измерил их поведение с помощью компьютерного моделирования.

Есть качество SMPS, которое, я думаю, заслуживает упоминания и обсуждения. Им нужно немного любви.

Питание SMPS регулируется по своей природе. Это означает, что напряжение не падает с нагрузкой. Вместо этого он регулирует напряжение, пока оно не достигнет своего предела. Это хорошо для поддержания выходной мощности при различных условиях нагрузки и в очень динамичных условиях. Это также гарантирует, что искажения усилителя и шум не вырастут внезапно на пределе.Линейные источники питания без регулирования не могут этого сделать, и поэтому они должны быть либо очень большими с огромной емкостью, либо использовать сложный метод CLC, как это сделал я, который действительно дорог и очень тяжел.

Ограничение SMPS заключается в том, что вы не можете рассматривать их максимальный номинальный ток выдачи или номинальную мощность так же, как линейные. Если рассматривать его как усилитель, то линейные софт-клипсы там, где SMPS-клипы жесткие. Когда линейный источник питания приближается к своему пределу, он просто постепенно понижает напряжение по мере увеличения тока (что на самом деле нормально для нагрузок с низким импедансом), пока не достигнет предела.Также увеличивается пульсация, поэтому рекомендуется использовать большую емкость, чтобы этого избежать. SMPS не снижает напряжение, он просто достигает своего предела, и срабатывает ограничитель тока. Это приводит к меньшему запасу мощности. Я построил усилитель мощностью 300 Вт на канал (класс A / B) и включил источник SMPS мощностью 1200 Вт, предназначенный для использования в аудио. Он не мог даже достичь 300 Вт (среднеквадратичное значение) до срабатывания ограничителя. Тем не менее, тороидального трансформатора 1,2 кВА и емкости 40 000 мкФ было бы достаточно, если бы линейный источник питания превысил этот рейтинг. Вместо этого усилителю требовалось вдвое больше источника питания, чтобы достичь ожидаемой мощности.Другими словами, SMPS не обязательно должен делать усилитель менее динамичным, производителям просто нужно начать использовать гораздо более мощные усилители. Вроде вдвое больше.

Еще одним приятным свойством SMPS является то, что их пульсации напряжения находятся на одном уровне с лучшими возможными линейными источниками питания с расширенной фильтрацией. Никакой базовый линейный источник питания RC не может даже сравниться. Хотя многие могут указывать на шум переключения в SMPS, на самом деле в современных, хорошо спроектированных SMPS звукового уровня нет значимого шума переключения на выходе.У них действительно высокое радиочастотное излучение, но оно легко отфильтровывается. В конце концов, я думаю, нам всем нужны SMPS во всех усилителях.

ski2xblack сообщений Декабрь 28, 2017 14:04

JRoss, пост: 1226221, участник: 84460
Привет, Стив, это, наверное, странный вопрос для вас, ребята, потому что это 12 вольт. Усилитель класса A, AB и т. Д. Вы когда-нибудь слышали о классе A / G? Может оно существует? В моей коллекции есть предположения середины и конца 80-х с нанесенной по трафарету схемой A / G.Не могу найти на нем ничего. Так вопрос, может ли это быть? Дай мне знать. Thx

Это можно интерпретировать как излюбленную топологию TLS — Quad current dumpers. Усилитель класса A довольно умно сочетался с классом B. Не уверен, был ли он когда-либо реализован в мобильном аудио. Или это могло быть так, как сказал Стив.

Anywho, у меня есть усилители классов a / b и g (h?), А также пара ламп SE, которые не особенно хорошо усиливаются, но они точно обеспечивают шоколадные средние частоты.

Verdinut сообщений Декабрь 28, 2017 12:20

Самые мощные усилители QSC Audio работают в классе AB при более низких уровнях выходного сигнала, а затем переключаются на шину с более высоким напряжением для работы класса H.

Steve81 сообщений 28 декабря, 2017 11:31

JRoss, пост: 1226221, участник: 84460
Итак, вопрос, может ли это быть? Дай мне знать. Thx

Может. Лучше всего предположить, что это, вероятно, усилитель A / B, который работает в классе A до определенного уровня, а затем использует дополнительную эффективность переключения шины A / B + (G) для более высоких уровней выходного сигнала.