Усилитель в классе d: Усилитель класса D 100 Вт

пятерка усилителей класса D, выбираем кто лучше — hifi-audio.ru

Сегодня многих людей увлеченных музыкой заинтересовало появление в продаже большого количества китайских цифровых усилителей в классе Д. Я не собираюсь делать противостояние между разными классами усиления, но понять хотя-бы, чего они стоят в плане звучания относительно друг друга — это под силу, потому что.
Достаточно большое количество новых цифровых усилителей, что попали в мои руки за последнее время дали возможность сделать какие-то выводы относительно их возможностей. На прослушивании у меня довольно долго были (и частично есть) такие аппараты, как FX-Audio D802, FX-Audio FX-502SPRO, I.AM.D v200, Popu D5N, SMSL A6, TPA3116D2, TPA3255, SMSL AD18.

В общем перебрал и послушал большинство популярных сейчас моделей усилителей в классе Д.
Основа данного обзора — это прошедшее сравнении нескольких моделей усилителей в классе Д (и не только), о звучании которых вкратце я и хочу рассказать.
Прежде всего ознакомьтесь с видео запечатлевшем сравнение:

Запись велась на стерео-рекордер ZOOM h2. На записи без проблем можно услышать характер звука, но ряд важных нюансов к сожалению не слышен, поэтому и возникла необходимость в обзоре, чтобы объяснить что же именно было слышно в этом сравнении.
В тесте участвовали усилители:

1. FX-Audio D802 (FDA, class D)
2. FX-Audio FX-502SPRO (class D)
3. Popu D5N +цап Inntak Sabre ES9018 +2x Muses8920 + 2x AD797 + 2 трансформатора (FDA, class D)
4. Popu D5N, как FDA по коаксиалу (class D)
5. I.AM.D v200 (class D )

Для контраста были использованы и классические усилители в классе AB Kenwood KA-7090 (class AB, транзисторы TRAITR) и Breeze Audio SA1969 (class A, современная реинкарнация схемы Худа), которые скорее всего вами будут оценены, как более благозвучные и воздушные (и это так и есть), но значительно более дорогие.

Итак, первый участник — FX-Audio D802.

Этот усилитель на чипе STA326 настоящий FDA (Full Digital Amplifier) -то есть ему не нужен ЦАП, он получает на вход только чистую цифру и после обработки выдает на колонки. Это кратчайший путь сигнала и это ощутимо.
FX-Audio D802 — один из самых продуманных по эргономике и приятных усилителей. Вы получаете намного больше, чем ожидаете от него. Многих непродвинутых слушателей просто шокирует его очень высокое музыкальное разрешение — многие слушатели бюджетных компонентов никогда ранее не слышали такой ясности, четкости звучания. Аудиофильный ли это звук — да, но для начинающего аудиофила. Продвинутый слушатель отметит упрощенную, чуть огрубленную структуру звука. Если не считать упрощенности (в сравнении с предтоповым и топовым Hi-Fi) вокал подается прекрасно, детально, но хочется больших после-ахов и продолжительных слабо затихающих вздохов. Коротковаты послезвучия. Что касается озвучивания жанра хэви или трэш-метал — то совершенно замечательно — сумасшедше быстрый звук.

Я считаю идеальная модель по сумме параметров звук/цена/эргономика. Главный конек — очень высокое, хоть внутри и выполненное широкими мазками, музыкальное разрешение. Изначально звук мне показался присветленным, с некоторым дефицитом низких частот, но позже, спустя пару-тройку недель аппарат разыгрался (как мне показалось) выровняв тональный баланс. Он не стал басить, но и на дефицит низких частот уже не жалуюсь. Например на усилителе Breeze Audio SA1969 количество низких частот примерно такое же.

Следующий в тесте на видео — усилитель FX-Audio FX-502SPRO.

Он построен на новом чипе TPA3250. Он не является FDA, ему требуется подавать на вход аналоговый звук, которым потом усилитель превращает по своим алгоритмам в цифру и усиливает. На видео совершенно не слышно его главной особенности — микродинамики. Аппарат с совершенно сумасшедшей отработкой микродинамики — вибрации внутри основного тона толкаются друг с другом, создают незабываемую музыкальную картину. Микродинамика реально шикарна. Второй момент — это музыкальное разрешение — оно просто безумное, высочайшее. Вы не поверите, но когда после довольно высокого класса аппарата (и достаточно дорогого) Yamaha A-S1000 я включил FX-Audio FX-502SPRO, то было совершенно ясно, что цифровой усилитель выигрывает как по музыкальному разрешению, так и по микродинамике.

Yamaha A-S1000 очень приятный мягкий усилитель, с гладкой подачей, который можно слушать не уставая довольно долго. FX-Audio FX-502SPRO по описанным параметрам (микродинамика, разрешение) кажется явно лучшим кандидатом, но у него есть ахилесова пята, а именно звук FX-Audio FX-502SPRO при всей своей крутости (явная заявка на предтоповый уровень звучания) резковат и от того не то, чтобы утомляет, но желание его долго слушать, после вау-эффекта, быстро исчезает. Этот аппарат я довольно часто включаю — проникаюсь его микродинамикой, изумительным разрешением, но в нем, к сожалению совершенно нет сладости и гладкости звучания.

Он такой какой он есть, очень крутой в звуке, но для повседневного прослушивания Yamaha A-S1000 подарит удовольствия больше, хотя и покажется после него несколько мутноватой.
Что касается точности вокала, инструментов — все очень хорошо. Метал, как и все, наверное, современные усилители класса Д играет отлично, по чумовому быстро. В качестве источника использовался компьютер + внешняя плата Amanero с SPDIF на WM8805 и цапом Inntak Sabre ES9018 +2x Muses8920 + 2x AD797 + 2 трансформатора. Акустика Diatone DS-1000.

Popu D5N может быть, как FDA, так и получать звук по аналогу.

Сперва использовался аналоговый вход с ЦАП Inntak Sabre ES9018 +2x Muses8920 + 2x AD797 + 2 трансформатора, потому что по нему звучание лучше, чем через FDA-алгоритмы этого усилителя. Усилитель использует чип Intersil и мосфет-транзисторы на выходе, работающие в ключевом режиме.

Главная особенность этого красивого усилителя (и это слышно на видео) — небольшая и колоритная сладость звучания ласкающая уши. Скажем так, я люблю еще послаже. Разрешение достаточно высокое, но не как у FX-Audio FX-502SPRO. Этот аппарат можно слушать долго, он приятный, но каких то выдающихся черт в нем все же нет.

Popu D5N, как FDA. Здесь к сожалению имеется потеря музыкального разрешения до некомфортного для аудиофила уровня. В таком режиме усилитель не очень интересно использовать, хотя если у вас нет внешнего ЦАП, то звучит достаточно все правильно, спокойно, но не эмоционально.

Небольшой налет сладости на звуке так же присутствует. С внешним цапом (хорошим) разрешение вырастает, т.е. это не ограничение возможностей усилителя, а просто возможности микросхемы Intersil D2-41051 не тянут в сравнении с используемым мной внешним цапом.

I.AM.D v200 — усилитель на чипе TAS5548 + TAS5614LA.

Усилитель по звучанию сразу тонально сбалансированный, довольно густые низкие частоты подчеркивают телесность всего звукового диапазона. Из перечисленных выше усилителей мне I.AM.D v200 понравился меньше всего из-за невысокого музыкального разрешения.

Так же не понравилась эргономика — ужасный пульт из 90х, громкость на пульте, которую надо прибавлять бесконечным числом тычков (нажать и держать не получится). Смотреть видео-аудио с ютуб — хорошее решение, мощное, полновесное, но для аудиофила не интересное.

Итак, отметим ключевые моменты прослушанных аппаратов, их плюсы и минусы:

FX-Audio D802
Плюсы:
довольно серьезное даже по меркам Hi-Fi музыкальное разрешение
Ясность, четкость звучания
Натуральность вокала, струнных и духовых инструментов

Очень быстрый и сочный для прослушивания хэви-трэш-метал
Прекрасная эргономика
Минусы
Немного скромное звучание в нижнем регистре
Немного примитивная фактура звука
Короткие послезвучия

FX-Audio FX-502SPRO (class D)
Плюсы:
Очень высокое аудиофильное музыкальное разрешение
Ярко выраженная микродинамика
Прекрасно звучит вокал, струнные и духовые инструменты
Минусы:
Резковат по звучанию
При долгом прослушивании утомляет
Ручка громкости прибавляет слишком быстро

Popu D5N
Плюсы:
Чуть сладковатое звучание
С внешним ЦАП достаточно хорошее (до среднего уровня Hi-Fi) музыкальное разрешение.
Минусы:
Внутренний алгоритм, как FDA не имеет высокого музыкального разрешения

I.AM.D v200
Плюсы:
Правильный тональный баланс
Минусы:
Низкое музыкальное разрешение

Итак, суммируем и резюмируем выводы.
Из 5 конфигураций я расставлю усилители по местам в следующей последовательности (1 — лучше, чем больше цифра, тем хуже).

1. FX-Audio FX-502SPRO
2. Popu D5N с внешним ЦАП
3. FX-Audio D802
4. Popu D5N, как FDA
5. I.AM.D v200

Если вас интересует мнение, что из прослушанных усилителей относится к категории Hi-Fi, то мое мнение следующее:
FX-Audio FX-502SPRO — безусловно Hi-Fi с предтоповыми амбициями.
Popu D5N с внешним ЦАП — это Hi-Fi
Popu D5N FDA — не Hi-Fi.
FX-Audio D802 — можно отнести к начальному Hi-Fi, а по музыкальному разрешению иногда достигает среднего Hi-Fi класса, но ему недостает элегантности, он страдает легким примитивизмом.

I.AM.D v200 — не Hi-Fi, просто хороший домашний усилитель, если вы используете в качестве усилителя какую-то старую советскую технику не нулевого класса с шаркающими ручками громкости и тд, то это станет достойной современной заменой.

Что касается звучания усилителей класса AB, оно очень похожее, но другое, вы это вполне можете оценить по видео. В видео эти аппараты были лакмусовой бумажкой. FX-Audio FX-502SPRO и SA1969 играли в одной лиге, но усилитель в чистом классе А (SA1969) был воздушнее, изящнее, деликатнее. Вокал был ближе к естественному по ряду аспектов послезвучий. А FX-Audio FX-502SPRO имел еще большее музыкальное разрешение вплоть до анатомических подробностей, но не импонировал долгому прослушиванию, может быть слишком много информации, или может он резковат, я так и не понял.

Мои личные ощущения от всей связки аппаратов, что меня впечатлило, что бы я выделил. Это в первую очередь FX-Audio FX-502SPRO — невероятный аппарат с ультрадетализацией, роскошной микродинамикой. При выборе из этих моделей на него внимание в первую очередь — он вырывается ощутимо вперед по сравнению со всеми остальными усилителями класса D из этого теста.

На второе место поставлю отточенный FX-Audio D802 за его идеальное отношение цена/качество звука/эргономика. Эргономика использования отличная, пульт удобный, множество режимов эквалайзера включая прямое включение (режим Hi-Fi), грубоватое, но реально высокое разрешение, четкость, ясность, скорость. Я слушал на нем Judas Priest с таким же ощущением восторга, как это было давным давно, когда я только познавал аудио. Очень быстро, барабаны, гитары жгучие, вокал суперчеткий, все сочно, звонко, молотушка лупит без тени замешательства.

В заключение пару слов скажу о всех моделях класса Д, что были у меня — как именно их стоит рассматривать, ранжировать относительно друг друга.
Я их расставляю в таком порядке, от лучшего к попроще (потому что в общем все аппараты звучат хорошо).

1. SMSL A6 (IcePower 50ASX2)- очень взрослый аппарат на уровне предтовых или некоторых топовых классических усилителей. Очень хороший по звучанию встроенный ЦАП. Претензия только к пульту, мой работал на небольшом расстоянии от аппарата, примерно 1,5-1,8 метра с новой батарейкой.

2. FX-Audio FX-502SPRO (TPA3250)
3. Плата усилителя TPA3255 — отличная микродинамика, разрешение, воздух, но едкие сибилянты в ряде записей, где есть хриплый вокал, который превращается в какой то шарж.
4. FX-Audio D-802 (STA326) — заслуженный любимец начинающих домашних слушателей стремящихся к Hi-Fi звучанию.
5. Popu D5N (Intersil D2-41051 + MOSFET) — в целом он послаже, получше при внешнем ЦАП, чем D802, но его более высокая цена делает его не таким привлекательным.
6. SMSL AD-18 — очень богатый функционально усилитель (блютуз, FDA, выход на наушники, эквалайзер), сбалансированный тонально, но музыкальное разрешение низкое.

7.I.AM.D v200 — сбалансированное тонально звучание, но низкое музыкальное разрешение, нет эквалайзера, эргономика не на 5 балов.
8. плата усилителя на TPA3116D2 — в ее цену, без вариантов, все очень хорошо — вокал, акустические инструменты и тд. Музыкальное разрешение низкое.
Это пока все, что я хотел сказать о данном сравнении.

Возможно вы отметили некоторое затишье в появлении новых материалов на сайте, но это затишье, надеюсь, перед бурей — готовиться огромный материал по компании Diatone. Из планируемого объема он давно вышел и разросся до титанических размеров. Поэтому оставайтесь в ожидании познавательной и очень редкой информации об японском аудио.

Как обычно, оставляйте комментарии и ваше мнение ниже, под статьей.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ УСИЛИТЕЛЯ Д КЛАССА ( Цифровые)

Импульсные усилители класса D (их, кстати, иногда называют цифровыми, хотя на самом деле технически это не очень корректно, в цифровую форму там ничего не переводится).  Первым делом аналоговый входной сигнал (то есть обычный непрерывный сигнал с изменяющейся амплитудой) преобразуется в импульсный (сигнал с постоянной амплитудой, но прерывающийся). Причем длительности следующих друг за другом импульсов и пауз между ними будут разными, но самое главное — они будут в строгой зависимости от входного сигнала. Например, выше амплитуда входного сигнала — импульсы длиннее, ниже амплитуда — импульсы короче. Это называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Теперь полученный импульсный сигнал нужно усилить, и делается это точно так же, как и в обычных усилителях. И тут может возникнуть вопрос: а зачем вообще было преобразовывать сигнал в импульсный, если его все равно приходится усиливать, как и в обычном усилителе? Оказывается, смысл есть. Дело в том, что транзисторы в этом случае будут работать совершенно по-другому — в ключевом режиме. То есть они будут либо полностью открытыми, либо полностью закрытыми, без промежуточных вариантов. А ведь для такой работы, во-первых, нет необходимости подбирать транзисторы с линейной ВАХ и стараться попасть на линейный участок этой характеристики. Во-вторых (а это, собственно, следствие из первого), КПД таких усилителей может запросто вплотную приблизиться к идеалу в 100%. А ведь это показатель, недостижимый для обычных усилителей в принципе. Так что усиливаем импульсный сигнал, и радуемся, как у нас это легко получается. Однако ж подавать такой усиленный импульсный сигнал на акустические системы, понятное дело, еще рано (как, позвольте спросить, под такой сигнал будет диффузор плясать?). Для этого нужно преобразовать его в обычную, аналоговую форму. Сделать это можно с помощью катушки индуктивности и конденсатора, которые вместе будут представлять собой LC-фильтр. Пропустив через них наш импульсный ШИМ-сигнал, на выходе мы получим усиленный сигнал, своей формой повторяющий входной. Основное достоинство усилителей D-класса — высокий КПД. Однако есть и серьезный недостаток — частотный диапазон усилителя чаще всего бывает серьезно ограничен сверху. Именно это долгое время и было причиной применения этой технологии только в басовых моноблоках, рассчитанных исключительно на сабвуферное применение. Впрочем, с ее развитием и обычные, широкополосные усилители D-класса уже давно перестали быть экзотикой. Задачей звуковых усилителей является передача входного звукового сигнала к системе воспроизведения звука с необходимыми громкостью и уровнем мощности — точно, эффективно и с малыми помехами. Звуковые частоты — это диапазон от 20 Гц до 20 кГц, соответственно усилитель должен обладать хорошей АЧХ во всем диапазоне (или же в более узкой области, если речь идет о динамике с ограниченной полосой воспроизведения, например о среднечастотном или высокочастотном динамике в многополосной системе). Мощности могут быть разными (в зависимости от конкретного устройства): милливатты в наушниках, ватты в звуковых телевизионных системах и аудио для ПК, десятки ватт в домашних и автомобильных звуковых системах, сотни и более ватт в мощных домашних и концертных звуковых системах. В обычных аналоговых звуковых усилителях транзисторы в линейном режиме применяются для генерации выходного напряжения, которое точно масштабирует входное. Коэффициент передачи по напряжению обычно достаточно велик (около 40 дБ). Если усиление в прямом направлении входит в цепь с обратной связью, то и коэффициент усиления всей цепи с обратной связью будет велик. Обратная связь в усилителях применяется часто, так как большой коэффициент передачи в сочетании с обратной связью улучшает качество усилителя: подавляет искажения, вызванные нелинейностями в прямой цепи, и снижает шумы от источника питания за счет того, что снижается коэффициент влияния источника питания (PSRR). В обычном транзисторном усилителе транзисторы выходного каскада обеспечивают непрерывный сигнал на выходе. Существует множество различных инженерных решений для аудиосистем: усилители классов A, AB и B. Во всех, даже в самых эффективных, линейных выходных каскадах рассеивание мощности больше, чем в усилителях класса D. Это свойство усилителей класса D обеспечивает им преимущество в различных системах, так как малое рассеивание мощности означает меньший нагрев схемы, позволяет экономить место на плате, снижает стоимость и продлевает срок автономной работы батарей в портативных устройствах. В общем что мы имеем, это не дорогой усилитель высокого класса, хотя как и во всем имеет значение его стоимость. Чем выше реализация усилителя в Д классе, тем он дороже.

Классы усилителей — ЗВУКОМАНИЯ

Левчук Александр Николаевич ©

В этой статье я постараюсь дать небольшие разъяснения по теме: «Классы усилителей, классификация усилителей».

Не все усилители одинаковые и существует четкое различие между тем, как их выходные каскады работают. Основные эксплуатационные характеристики идеального усилителя являются: линейность, усиление сигнала, эффективность и мощность, но в реальном мире усилителей всегда есть компромисс между этими различными характеристиками.

Как правило, высококачественные усилители используют сигнал аудио систем в выходных каскадах усилителя для управления нагрузкой громкоговорителя. Обычный громкоговоритель имеет сопротивление между 4Ω 8Ω и, таким образом, усилитель мощности должен быть в состоянии поставлять высокие пиковые токи, необходимые для управления низким импедансом акустики.

прослушивание Акустика B&W 704+клон Дартзил

Есть способ, используемый для различия электрических характеристик различных типов усилителей это «класс», а также усилители классифицируют в соответствии с их конфигурацией схемы и способа работы. Классы усилителей — это термин, используемый для дифференциации между различными типами усилителей.

Классы Усилители представляют собой сумму выходного сигнала, который варьируется в пределах от схемы усилителя течение одного цикла работы при возбуждении синусоидальным входным сигналом. Классификация усилителей в диапазоне от полностью линейного действия (для использования в амплификации сигнала высокой точностью) с очень низкой эффективностью, полностью нелинейные (где воспроизведение верного сигнала не столь важна) операции, но с гораздо более высокой эффективностью, в то время как другие представляют собой компромисс между ними.

Классы усилителей в основном сосредоточенных в двух основных группах. 

Первые в классическом исполнении усилители, образующие более общие классы усилителей A, B, AB и C, которые определяются длиной своей проводимости над некоторой частью выходного сигнала. В основном транзисторные, ламповые и гибридные.

Клон Naim NAP 200 серебро

Второй набор усилителей это новые, так называемые усилители класса D, E, F, G, S, T и т.д., которые используют цифровые схемы и широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Наиболее часто и главным образом, в высококачественной «прослушке» используют класс A, B, AB и C, и, именно эти типы усилителей классов мы будем рассматривать более подробно.

Усилители класса А

Усилители в классе А — наиболее распространенный тип класса усилителя в основном благодаря своей простой  конструкции. Класс А, в буквальном смысле означает «лучший класс» усилителя, в основном благодаря их низкому уровню искажений сигнала, вероятно, наилучшее звучание всех классов усилителей, упомянутых здесь. Усилитель класса А имеет самую высокую линейность над другими классами усилителей и, таким образом работает в линейном участке кривой характеристик.

клон NHB-108

Вообще усилители класса А используют один тот же транзистор (биполярный FET, IGBT, и т.д.), соединенный общим эмиттером для обеих половин сигнала с транзистора всегда имея ток, протекающий через него, даже если он не имеет базового сигнала. Это означает, что выходной каскад с помощью биполярного, MOSFET или IGBT устройство, никогда не приводится полностью (не отсекается), но вместо того, чтобы есть база смещения Q-точки в середине ее линии нагрузки. Но транзистор никогда не выключается, это является одним из его основных недостатков.

Усилитель в Классе А 

Схема усилитель в Классе А

Для достижения высокой линейности и качественного усиления, выходной каскад усилителя класса А смещен в «ON» всё время. Тогда для усилителя, чтобы быть классифицирован как «класс А» холостой ток нулевого сигнала в выходном каскаде должен быть равен или больше, чем максимальный ток нагрузки (как правило, громкоговоритель), необходимого для получения большого выходного сигнала.

Усилитель класса А работает в линейном участке, кстати усилитель класса А очень требователен к источнику тока.

Усилитель в классе А работает в линейной области, на базе транзисторов постоянного напряжения смещения, или ламп, причем они должны быть отобраны (транзисторы и лампы) для правильного обеспечения работы и с низким уровнем искажений. Однако, устройства очень сильно нагреваются вследствие того что работают постоянно (не на холостом ходу и без отключения), усилитель в классе А постоянно проводит ток, который представляет собой непрерывную потерю мощности в усилителе.

Grande Maestro Acustica +клон NHB-108

Благодаря этой непрерывной потере усилители класса А создают огромный нагрев, выделяя много тепла, добавляя к их очень низкой эффективности около 30%, что делает их непрактичными для мощных инсталяций. Также в связи с большим током покоя усилителя, источник питания должен быть больших размеров соответственно и хорошо фильтроваться, чтобы избежать каких-либо гулов, помех и шумов от усилителя. Таким образом, из-за низкой эффективности и больших нагревательных проблем усилители класса А, не эффективны для использования простыми людьми (не аудиофилами), зато у них наиболее высококачественный звук!

Усилители класса B

Усилители в классе B были изобретены в качестве решения эффективности и проблем с нагревом, связанные спредыдущими усилителями класса A.  Усилитель класса В использует два транзистора биполярных либо ПТ для каждой половины сигнала с его выходным каскадом настроенным в режиме «Push-Pull», так что каждый транзистор устройство усиливает только половину выходного сигнала.

клон FM711 отзыв

В усилителе класса B, нет постоянного смещения базового тока, а его ток покоя равен нулю, так что мощность постоянного тока мала, и, следовательно, его эффективность значительно выше, чем в других классах усилителей. Тем не менее, цена, заплаченная за улучшение эффективности в небольшой нелинейности переключающего устройства.

Усилитель класса B

Схема усилителя в классе B

Когда входной сигнал идет положительный, то транзистор проводит его в отрицательный и в это время транзистор выключается «OFF». Аналогичным образом, когда входной сигнал становится отрицательным, положительным транзистор переключается в «OFF», а отрицательный транзистор «ON» и проводит отрицательную часть сигнала. Таким образом, транзистор проводит только половину, либо на положительный или отрицательный полупериод входного сигнала.

Тогда мы видим, что каждый транзистор устройство усилителя класса B проводит только через одну половину или 180 градусов выходного сигнала в строгом чередовании времени, но, выходной каскад сигнала эти две половинки объединяет вместе для получения полной линейной формы выходного сигнала.

ЦАП Audiophile V2 на 9038 и клон FM711

Усилитель класса B более эффективный, чем класс А, но может создать искажения в точке пересечения нулевого уровня осциллограммы из-за мертвой зоны транзисторов входного напряжения от базовых до 0,7 -0.7V.

Это означает, что часть сигнала, которая попадает в 0,7 вольт не будет воспроизведено точно, что делает усилитель класса B непригодным для высокой точности звука.

Чтобы преодолеть это искажение пересечения нуля (также известный как искажение ) были разработаны усилители класса AB.

Усилители класса АВ

Как и предполагает название, усилитель класса АВ сочетает класс «А» и класс «В» типов усилителей, который мы рассмотрели выше. Класс усилителей АВ в настоящее время является одними из наиболее распространенных типов используемых в аудио усилителях.

Усилитель класса АВ это измененный усилитель класса B, как описано выше, за исключением того, что оба устройства могут в то же время вокруг точки сигналов кроссовера устраняя проблемы искажения кроссовера предыдущего усилителя класса B.

Два транзистора имеют очень небольшое напряжение смещения, как правило, от 5 до 10% от тока покоя для смещения транзисторов чуть выше ее точки.

Усилитель в Классе АВСхема усилителя в классе АВ

Преимущество этого небольшого напряжения смещения, при условии, серии диодами или резисторов, что искажение кроссовера усилителя в классе В будет преодолено. Так усилитель класса АВ хороший компромисс между классом А и классом B с точки зрения эффективности и линейности, с эффективностью преобразования около 50% до 60%.

Усилитель Класса C

Усилители класса C имеет наибольшую эффективность, но и самую малую линейность. Предыдущие классы А, В и АВ считаются линейными усилителями, а выходные сигналы амплитуды и фазы линейности связаны с входом амплитуды которой даёт сигналы и фазы.

сетевой кабель Супра обзор

Тем не менее, усилитель в классе С, сильно смещен таким образом, что выходной ток равен нулю для более половины входного синусоидального сигнала цикла с транзистором на холостом. Другими словами, угол проводимости транзистора значительно меньше, чем 180 градусов, и, как правило, в районе 90 градусов.

В то время как эта форма транзистора смещения дает гораздо более высокую эффективность  около 80% на усилитель, он вводит очень большие искажения выходного сигнала. Таким образом, усилители в классе C не подходят для использования в качестве высококачественных звуковых усилителей.

Усилитель Класса C 

Из-за очень большие искажения звука, усилители в классе C обычно используются в высокочастотных генераторов синусоидального и некоторых видов частот усилителей для радио, где импульсы тока, создаваемые на выходе усилителей могут быть преобразованы, чтобы завершить синусоидальные волн определенной частоты путем Использование LC резонансных контуров в его цепи коллектора.

Схема усилителя в Классе C

Есть ряд высокоэффективных усилителей в разных классах, которые используют различные методы для снижения потерь мощности и повышения эффективности. Некоторые проекты усилителях, используют RLC резонаторы или несколько напряжений электропитания, чтобы уменьшить потери мощности, или цифровые DSP (цифровая обработка сигнала) усилители, которые используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

Другие классы усилителей

Усилитель класса D

аудио усилитель класса D в основном нелинейный усилитель или ШИМ

усилитель. Усилитель в классе D теоретически может достигать 100% эффективности, так как нет ни одного периода в течение цикла были напряжения и тока совпадают, так как ток обращается только через транзистор.

Усилитель класса F

усилители Класс F — повышенной эффективности и выход с помощью гармонических резонаторов в выходной цепи, чтобы сформировать форму выходного сигнала в квадратную волну. Усилители Класса F- способны на высокую эффективностью более 90%.

Усилитель класса G

усилители класса G предлагают усовершенствованный основной класс АВ усилителя. Усилители класс G использует несколько типов питания для различных напряжений и автоматически переключается между ними, как изменения входного сигнала. Эта константа коммутации снижает среднюю потребляемую мощность, и, следовательно, потери мощности, вызванные впустую тепла.

Усилитель Класса I

усилитель класса i —  имеет два набора дополнительных выходов переключающих

• устройств, расположенных в параллельной конфигурации двухтактный с обоих наборов переключения устройства той же входной волны. Одно устройствопереключает положительную половину волны, а другой переключает отрицательную полуволну, подобный усилителю класса B. При отсутствии входного сигнала выключается, или когда сигнал достигает точки пересечения нуля, коммутационные устройства включается и выключается одновременно с 50% рабочим циклом ШИМ перечеркивая тем самым любые высокочастотные сигналы.

Для получения положительной полуволны выходного сигнала, выходной сигнал положительного переключающего устройства увеличивается в рабочем цикле, а отрицательное устройство переключения уменьшается на ту же, и наоборот.

Клон Dartzeel NHB-108

Два сигнала переключения токов будут чередоваться на выходе, работая на частоте коммутации свыше 250 кГц.

Усилитель Класса S

усилители мощности класса S является нелинейный усилитель переключение режима похожа на операцию усилителя класса D. Усилитель Класс S преобразует аналоговые входные сигналы в цифровые прямоугольных импульсов с помощью дельта-сигма модулятора, и усиливает их увеличивает выходную мощность, прежде чем наконец-то демодулироваться в полосовой фильтр. Цифровой сигнал этого усилителя всегда либо полностью «ВКЛ» либо полностью «ВЫКЛ» (теоретически ноль рассеиваемой мощности), эффективность достигает 100%.

Усилители Класса Т

Усилитель класса Т это еще один тип цифровой схемы усилителя. Усилители в Классе T начинают становиться более популярными в наши дни, так как аудио схемы усилителя из-за существования цифровой обработки сигнала (DSP) чипов и объемного звука многоканальных усилителей, которых она преобразует аналоговые сигналы в цифровые ширины импульсной модуляцией (ШИМ) сигналы хороши для усиления + повышение эффективности усилителей. Усилители в Классе T объединяют низкие уровни сигнала искажения усилителей класса AB класса и энергоэффективность усилителей класса D.

Мы рассказали ряд классификации усилителей от линейных усилителей мощности для нелинейных коммутационных усилителей, и видели, как класс усилителя отличается по линиям нагрузки.

Советую покупать усилители в классе А или АВ для высококачественного прослушивания, а впрочем решать вам. 

 

Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники, Мой мир

Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.

Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске именно своего звука!

На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.

Аудио усилитель класса d

Когда мы тестируем в нашей акустической лаборатории усилители для автомобильных аудиосистем, то частенько упоминаем в материалах их классы, мол, этот работает в экономичном классе D, а тот чисто для аудиофилов — в классе Real АВ. И тут мне недавно задали вопрос: а что это за классы такие вообще? Ну что ж, разберемся.
Выбирая в магазине подходящий усилитель для аудиосистемы, обратите внимание на то, в каком классе они работают. Класс АВ можно назвать традиционным, в нем работает большинство усилителей. В последнее время все чаще встречаются усилки класса D, которые называют цифровыми, хотя это не совсем правильно, и скоро вы поймете почему. Что предпочесть? Какой лучше? Как обычно, однозначного ответа нет, поскольку у каждого есть свои преимущества и недостатки. Но для начала пару слов о том, что и как там вообще происходит внутри.

КАЧНЕМ ТОКУ
Основные элементы практически любого усилителя — это транзисторы. Не будем вдаваться в суть построения различных схем, тем более, что их на самом деле далеко не одна, а выделим основное — сам принцип работы. Для этого на время представим усилитель в виде, ну, скажем. водопровода. Неожиданно, правда? Тем не менее, аналогия налицо, и вы сейчас в этом убедитесь. Во-первых, в усилителе есть блок питания, преобразующий однополярное напряжение бортовой сети („плюс» и „масса») в двухполярное („плюс»,„масса» и „минус»). Мы уже говорили, зачем он необходим, когда рассматривали, как измеряются мощности усилителей. Так вот, в такой системе двухполярный блок питания будет представлять собой не что иное, как два насоса (насос со стороны „+» будет как бы накачивающим, а насос со стороны „-» как бы откачивающим ток относительно массы). Наша задача — пустить эти потоки через нагрузку усилителя (нагрузка — это как раз подключенный к усилителю динамик). Для этого, понятное дело, нужны краны, которые будут управлять этими потоками.
Вот как раз роль этих кранов и играют транзисторы. Они могут открываться, пропуская через себя большой поток, или закрываться, уменьшая его. „Краны» эти по отношению друг к другу обратные: когда один начнет закрываться, другой будет открываться. Соответственно, поток от „насосов» будет направляться через нагрузку то в одну, то в другую сторону. А управляет всем этим открытием-закрытием как раз входной сигнал.

УСИЛИТЕЛИ КЛАССА А. В, АВ, Н
Но на самом деле просто открывать и закрывать транзистор еще мало, ведь нам нужно, чтобы сигнал усиливался без искажений, то есть, чтобы выходной сигнал по форме в точности повторял входной. Значит нам необходимо, чтобы транзисторы (эти самые краны) открывались и закрывались по строго линейному закону, строго пропорционально входному сигналу.
Но вот незадача, на самом деле транзистор может так работать не во всем своем диапазоне. Например, если входной сигнал слишком маленький, то транзистор на него почти не реагирует, зато при достижении определенного уровня резко открывается. Какая уж тут линейность? А вот дальше этого момента реагирует на изменение управляющего сигнала вполне адекватно, почти что линейно. Значит, для того, чтобы искажений было как можно меньше, транзистор придется все время держать в приоткрытом состоянии. Это называется задать смещение транзистора или выбрать его рабочую точку.
В этом случае говорят, что усилитель работает в классе А. Такой класс усилителей по праву считается аудиофильским, поскольку обеспечивает очень маленькие искажения сигнала. Но самый главный его недостаток — высокий ток покоя. Ток покоя — это ток, который будет течь через транзисторы, даже когда входного сигнала нет (ведь нам же пришлось задать транзисторам некоторое смещение). Из-за этого они довольно сильно нагреваются, и значительная часть энергии от блока питания уходит в тепло, а КПД усилителя составляет в лучшем случае всего лишь около 20-30%.

Но поскольку автомобильные усилители на самом деле делаются не на одном транзисторе, а строятся по так называемым двухтактным схемам, т.е. с 2 транзисторами, то возникает одна заманчивая идея. Что, если не держать их постоянно приоткрытыми? Пусть они оба при отсутствии входного сигнала будут закрытыми? Поскольку транзисторы по отношению друг к другу обратные, то получится, что один из них будет открываться, когда сигнал положительный, а другой — когда сигнал отрицательный. Иными словами, получится, что первый будет усиливать положительную полуволну сигнала, а другой — отрицательную, на нагрузке же эти половинки благополучно сложатся. Когда усилитель работает в таком режиме, то говорят, что это класс В.
Решение, несомненно, хорошее, ведь через транзисторы в такой схеме не течет бесполезный ток, когда сигнала нет, а значит и КПД усилителя получается гораздо выше. Однако все бы замечательно, но дело в том, что какие бы мы хорошие и качественные транзисторы не поставили, у них все равно будет присутствовать нелинейность в самом начале их открытия. А это значит, что в тот момент, когда один транзистор только закрывается, а второй только открывается, неизбежно появится искажение в виде ступеньки.

Когда уровень сигнала высокий, эта ступенька не выглядит очень уж большой, и если особо не придираться, то на нее еще можно и не обращать особого внимания. А вот на небольших уровнях сигнала она будет уже слишком заметна. Поэтому класс В в чистом виде в автомобильных усилителях не используется из-за больших искажений.
Так какой же режим лучше всего выбрать для усилителя? В классе А — маленькие искажения, но и КПД низкий, львиная доля мощности блока питания уйдет в тепло (вот почему усилители, работающие в этом классе, греются как утюги). Класс В обеспечит хороший КПД, но искажения будут такими, что о высоком качестве воспроизведения особо говорить не придется. Компромиссное решение — это смешанный режим, когда транзисторам обеспечивается лишь небольшое смещение, гораздо меньшее, чем в чистом классе А, но уже достаточное для того, чтобы избежать заметной ступеньки в выходном сигнале. При этом так и говорят — усилитель работает в классе АВ.
Выбирая рабочую точку транзисторов (ну или иными словами, выбирая насколько транзисторы будут приоткрыты в режиме покоя, то есть при отсутствии входного сигнала), можно сделать усилитель класса АВ ближе к классу А или к В. Например, в первом случае наиболее заметен тот эффект, что до достижения определенной мощности усилитель работает в классе А, а на высоких уровнях как бы автоматически переходит в класс АВ — решение, довольно часто применяемое в усилителях высокого класса (иногда в описаниях к таким усилителям можно встретить обозначение их класса как Real АВ).
Справедливости ради, нужно отметить, что классы А, В и АВ не единственные. Есть и другие, которые можно назвать производными от них, они представляют собой попытки совместить экономичность АВ-класса с качеством А-класса. Например, класс А+ — симбиоз усилителей В-класса и А-класса (выход первого является средней точкой для второго). Или класс Super A (Non Switching) — в них специальная схема не дает транзисторам полностью запираться(ведь основные искажения, как вы уже знаете, как раз из-за нелинейности в самый начальный момент открытия транзисторов-„кранов»). А усилители класса G вообще представляют собой два каскада усиления, работающих каждый от своего источника питания разного напряжения (на небольшой мощности работает каскад, питающийся от источника с небольшим напряжением, а на пиках к нему подключается второй, питающийся от источника с большим напряжением). Впрочем, все это довольно сложные схемы, которые и в домашней то технике применяются все реже, а уж в автомобильных усилителях это, мягко говоря, и вовсе экзотика.
А вот усилители класса Н можно с уверенностью назвать чисто автомобильными. В этом классе делают усилители, встроенные в головное устройство. Понятное дело, в них нет никаких сложных блоков питания, преобразующих бортовые 12 Вольт в двухполярное питание с большим напряжением (впрочем, встроенный в ГУ усилитель все равно питается отдвухполярного напряжения, просто за среднюю точку для него принимается Uпит/2, то есть, условно говоря, 6 Вольт), поэтому мощность таких усилителей невелика. Класс Н — это попытка в какой-то мере нивелировать основной недостаток маломощных усилителей — зажатость звучания. Так как же он работает?
На самом деле, усилитель класса Н — это практически то же самое, что и обычный усилитель класса АВ. Только в нем есть так называемая схема удвоения напряжения питания, основной элемент которой — конденсатор, накапливающий заряд, когда входной сигнал не очень большой. Ну а поскольку реальный музыкальный сигнал — это вам не синус, на котором по стандарту измеряется мощность, то для него характерны кратковременные пики. Так вот, как раз в моменты таких пиков этот самый конденсатор специальной схемой добавляется последовательно к питающему напряжению, и оно как бы кратковременно удваивается, помогая усилителю воспроизвести эти пики с меньшими искажениями. Это, на самом деле, не особо сказывается на мощности усилителя, измеренной стандартно на синусоидальном сигнале, но на средних и высоких частотах звучание субъективно становится лучше.

КСТАТИ
Класс усилителя в первом приближении можно распознать по характеру зависимости КНИ от мощности. Смотрите, на малых уровнях сигнала класс А обеспечивает самые маленькие искажения. А вот класс В за счет „ступеньки» в сигнале на малых уровнях непременно будет иметь повышенные искажения (так называемая проблема первого Ватта). Класс АВ где-то между ними.

УСИЛИТЕЛИ КЛАССА D
Классы А, В, АВ и прочие их производные — это все традиционные классы аналоговых усилителей, принципы построения у них схожие, разве что режимы работы транзисторов выбираются разные, да добавляются кое-какие примочки. Но есть и усилители, которые строятся изначально несколько иначе. Это импульсные усилители класса D (их, кстати, иногда называют цифровыми, хотя на самом деле технически это не очень корректно, в цифровую форму там ничего не переводится). Давайте в общих чертах разберем, как работает усилитель D-класса.
Первым делом аналоговый входной сигнал (то есть обычный непрерывный сигнал с изменяющейся амплитудой) преобразуется в импульсный (сигнал с постоянной амплитудой, но прерывающийся). Причем длительности следующих друг за другом импульсов и пауз между ними будут разными, но самое главное — они будут в строгой зависимости от входного сигнала. Например, выше амплитуда входного сигнала — импульсы длиннее, ниже амплитуда — импульсы короче. Это называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Теперь полученный импульсный сигнал нужно усилить, и делается это точно так же, как и в обычных усилителях. И тут может возникнуть вопрос: а зачем вообще было преобразовывать сигнал в импульсный, если его все равно приходится усиливать, как и в обычном усилителе? Оказывается, смысл есть. Дело в том, что транзисторы в этом случае будут работать совершенно по-другому — в ключевом режиме. То есть они будут либо полностью открытыми, либо полностью закрытыми, без промежуточных вариантов. А ведь для такой работы, во-первых, нет необходимости подбирать транзисторы с линейной ВАХ и стараться попасть на линейный участок этой характеристики. Во-вторых (а это, собственно, следствие из первого), КПД таких усилителей может запросто вплотную приблизиться к идеалу в 100%. А ведь это показатель, недостижимый для обычных усилителей в принципе. Так что усиливаем импульсный сигнал, и радуемся, как у нас это легко получается.
Однако ж подавать такой усиленный импульсный сигнал на акустические системы, понятное дело, еще рано (как, позвольте спросить, под такой сигнал будет диффузор плясать?). Для этого нужно преобразовать его в обычную, аналоговую форму. Сделать это можно с помощью катушки индуктивности и конденсатора, которые вместе будут представлять собой LC-фильтр. Пропустив через них наш импульсный ШИМ-сигнал, на выходе мы получим усиленный сигнал, своей формой повторяющий входной.

Основное достоинство усилителей D-класса — высокий КПД. Однако есть и серьезный недостаток — частотный диапазон усилителя чаще всего бывает серьезно ограничен сверху. Именно это долгое время и было причиной применения этой технологии только в басовых моноблоках, рассчитанных исключительно на сабвуферное применение. Впрочем, с ее развитием и обычные, широкополосные усилители D-класса уже давно перестали быть экзотикой.

Задачей звуковых усилителей является передача входного звукового сигнала к системе воспроизведения звука с необходимыми громкостью и уровнем мощности — точно, эффективно и с малыми помехами. Звуковые частоты — это диапазон от 20 Гц до 20 кГц, соответственно усилитель должен обладать хорошей АЧХ во всем диапазоне (или же в более узкой области, если речь идет о динамике с ограниченной полосой воспроизведения, например о среднечастотном или высокочастотном динамике в многополосной системе). Мощности могут быть разными (в зависимости от конкретного устройства): милливатты в наушниках, ватты в звуковых телевизионных системах и аудио для ПК, десятки ватт в домашних и автомобильных звуковых системах, сотни и более ватт в мощных домашних и концертных звуковых системах.
В обычных аналоговых звуковых усилителях транзисторы в линейном режиме применяются для генерации выходного напряжения, которое точно масштабирует входное. Коэффициент передачи по напряжению обычно достаточно велик (около 40 дБ). Если усиление в прямом направлении входит в цепь с обратной связью, то и коэффициент усиления всей цепи с обратной связью будет велик. Обратная связь в усилителях применяется часто, так как большой коэффициент передачи в сочетании с обратной связью улучшает качество усилителя: подавляет искажения, вызванные нелинейностями в прямой цепи, и снижает шумы от источника питания за счет того, что снижается коэффициент влияния источника питания (PSRR).
В обычном транзисторном усилителе транзисторы выходного каскада обеспечивают непрерывный сигнал на выходе. Существует множество различных инженерных решений для аудиосистем: усилители классов A, AB и B. Во всех, даже в самых эффективных, линейных выходных каскадах рассеивание мощности больше, чем в усилителях класса D. Это свойство усилителей класса D обеспечивает им преимущество в различных системах, так как малое рассеивание мощности означает меньший нагрев схемы, позволяет экономить место на плате, снижает стоимость и продлевает срок автономной работы батарей в портативных устройствах.

Когда мы тестируем в нашей акустической лаборатории усилители для автомобильных аудиосистем, то частенько упоминаем в материалах их классы, мол, этот работает в экономичном классе D, а тот чисто для аудиофилов — в классе Real АВ. И тут мне недавно задали вопрос: а что это за классы такие вообще? Ну что ж, разберемся.
Выбирая в магазине подходящий усилитель для аудиосистемы, обратите внимание на то, в каком классе они работают. Класс АВ можно назвать традиционным, в нем работает большинство усилителей. В последнее время все чаще встречаются усилки класса D, которые называют цифровыми, хотя это не совсем правильно, и скоро вы поймете почему. Что предпочесть? Какой лучше? Как обычно, однозначного ответа нет, поскольку у каждого есть свои преимущества и недостатки. Но для начала пару слов о том, что и как там вообще происходит внутри.

КАЧНЕМ ТОКУ
Основные элементы практически любого усилителя — это транзисторы. Не будем вдаваться в суть построения различных схем, тем более, что их на самом деле далеко не одна, а выделим основное — сам принцип работы. Для этого на время представим усилитель в виде, ну, скажем. водопровода. Неожиданно, правда? Тем не менее, аналогия налицо, и вы сейчас в этом убедитесь. Во-первых, в усилителе есть блок питания, преобразующий однополярное напряжение бортовой сети („плюс» и „масса») в двухполярное („плюс»,„масса» и „минус»). Мы уже говорили, зачем он необходим, когда рассматривали, как измеряются мощности усилителей. Так вот, в такой системе двухполярный блок питания будет представлять собой не что иное, как два насоса (насос со стороны „+» будет как бы накачивающим, а насос со стороны „-» как бы откачивающим ток относительно массы). Наша задача — пустить эти потоки через нагрузку усилителя (нагрузка — это как раз подключенный к усилителю динамик). Для этого, понятное дело, нужны краны, которые будут управлять этими потоками.
Вот как раз роль этих кранов и играют транзисторы. Они могут открываться, пропуская через себя большой поток, или закрываться, уменьшая его. „Краны» эти по отношению друг к другу обратные: когда один начнет закрываться, другой будет открываться. Соответственно, поток от „насосов» будет направляться через нагрузку то в одну, то в другую сторону. А управляет всем этим открытием-закрытием как раз входной сигнал.

УСИЛИТЕЛИ КЛАССА А. В, АВ, Н
Но на самом деле просто открывать и закрывать транзистор еще мало, ведь нам нужно, чтобы сигнал усиливался без искажений, то есть, чтобы выходной сигнал по форме в точности повторял входной. Значит нам необходимо, чтобы транзисторы (эти самые краны) открывались и закрывались по строго линейному закону, строго пропорционально входному сигналу.
Но вот незадача, на самом деле транзистор может так работать не во всем своем диапазоне. Например, если входной сигнал слишком маленький, то транзистор на него почти не реагирует, зато при достижении определенного уровня резко открывается. Какая уж тут линейность? А вот дальше этого момента реагирует на изменение управляющего сигнала вполне адекватно, почти что линейно. Значит, для того, чтобы искажений было как можно меньше, транзистор придется все время держать в приоткрытом состоянии. Это называется задать смещение транзистора или выбрать его рабочую точку.
В этом случае говорят, что усилитель работает в классе А. Такой класс усилителей по праву считается аудиофильским, поскольку обеспечивает очень маленькие искажения сигнала. Но самый главный его недостаток — высокий ток покоя. Ток покоя — это ток, который будет течь через транзисторы, даже когда входного сигнала нет (ведь нам же пришлось задать транзисторам некоторое смещение). Из-за этого они довольно сильно нагреваются, и значительная часть энергии от блока питания уходит в тепло, а КПД усилителя составляет в лучшем случае всего лишь около 20-30%.

Но поскольку автомобильные усилители на самом деле делаются не на одном транзисторе, а строятся по так называемым двухтактным схемам, т.е. с 2 транзисторами, то возникает одна заманчивая идея. Что, если не держать их постоянно приоткрытыми? Пусть они оба при отсутствии входного сигнала будут закрытыми? Поскольку транзисторы по отношению друг к другу обратные, то получится, что один из них будет открываться, когда сигнал положительный, а другой — когда сигнал отрицательный. Иными словами, получится, что первый будет усиливать положительную полуволну сигнала, а другой — отрицательную, на нагрузке же эти половинки благополучно сложатся. Когда усилитель работает в таком режиме, то говорят, что это класс В.
Решение, несомненно, хорошее, ведь через транзисторы в такой схеме не течет бесполезный ток, когда сигнала нет, а значит и КПД усилителя получается гораздо выше. Однако все бы замечательно, но дело в том, что какие бы мы хорошие и качественные транзисторы не поставили, у них все равно будет присутствовать нелинейность в самом начале их открытия. А это значит, что в тот момент, когда один транзистор только закрывается, а второй только открывается, неизбежно появится искажение в виде ступеньки.

Когда уровень сигнала высокий, эта ступенька не выглядит очень уж большой, и если особо не придираться, то на нее еще можно и не обращать особого внимания. А вот на небольших уровнях сигнала она будет уже слишком заметна. Поэтому класс В в чистом виде в автомобильных усилителях не используется из-за больших искажений.
Так какой же режим лучше всего выбрать для усилителя? В классе А — маленькие искажения, но и КПД низкий, львиная доля мощности блока питания уйдет в тепло (вот почему усилители, работающие в этом классе, греются как утюги). Класс В обеспечит хороший КПД, но искажения будут такими, что о высоком качестве воспроизведения особо говорить не придется. Компромиссное решение — это смешанный режим, когда транзисторам обеспечивается лишь небольшое смещение, гораздо меньшее, чем в чистом классе А, но уже достаточное для того, чтобы избежать заметной ступеньки в выходном сигнале. При этом так и говорят — усилитель работает в классе АВ.
Выбирая рабочую точку транзисторов (ну или иными словами, выбирая насколько транзисторы будут приоткрыты в режиме покоя, то есть при отсутствии входного сигнала), можно сделать усилитель класса АВ ближе к классу А или к В. Например, в первом случае наиболее заметен тот эффект, что до достижения определенной мощности усилитель работает в классе А, а на высоких уровнях как бы автоматически переходит в класс АВ — решение, довольно часто применяемое в усилителях высокого класса (иногда в описаниях к таким усилителям можно встретить обозначение их класса как Real АВ).
Справедливости ради, нужно отметить, что классы А, В и АВ не единственные. Есть и другие, которые можно назвать производными от них, они представляют собой попытки совместить экономичность АВ-класса с качеством А-класса. Например, класс А+ — симбиоз усилителей В-класса и А-класса (выход первого является средней точкой для второго). Или класс Super A (Non Switching) — в них специальная схема не дает транзисторам полностью запираться(ведь основные искажения, как вы уже знаете, как раз из-за нелинейности в самый начальный момент открытия транзисторов-„кранов»). А усилители класса G вообще представляют собой два каскада усиления, работающих каждый от своего источника питания разного напряжения (на небольшой мощности работает каскад, питающийся от источника с небольшим напряжением, а на пиках к нему подключается второй, питающийся от источника с большим напряжением). Впрочем, все это довольно сложные схемы, которые и в домашней то технике применяются все реже, а уж в автомобильных усилителях это, мягко говоря, и вовсе экзотика.
А вот усилители класса Н можно с уверенностью назвать чисто автомобильными. В этом классе делают усилители, встроенные в головное устройство. Понятное дело, в них нет никаких сложных блоков питания, преобразующих бортовые 12 Вольт в двухполярное питание с большим напряжением (впрочем, встроенный в ГУ усилитель все равно питается отдвухполярного напряжения, просто за среднюю точку для него принимается Uпит/2, то есть, условно говоря, 6 Вольт), поэтому мощность таких усилителей невелика. Класс Н — это попытка в какой-то мере нивелировать основной недостаток маломощных усилителей — зажатость звучания. Так как же он работает?
На самом деле, усилитель класса Н — это практически то же самое, что и обычный усилитель класса АВ. Только в нем есть так называемая схема удвоения напряжения питания, основной элемент которой — конденсатор, накапливающий заряд, когда входной сигнал не очень большой. Ну а поскольку реальный музыкальный сигнал — это вам не синус, на котором по стандарту измеряется мощность, то для него характерны кратковременные пики. Так вот, как раз в моменты таких пиков этот самый конденсатор специальной схемой добавляется последовательно к питающему напряжению, и оно как бы кратковременно удваивается, помогая усилителю воспроизвести эти пики с меньшими искажениями. Это, на самом деле, не особо сказывается на мощности усилителя, измеренной стандартно на синусоидальном сигнале, но на средних и высоких частотах звучание субъективно становится лучше.

КСТАТИ
Класс усилителя в первом приближении можно распознать по характеру зависимости КНИ от мощности. Смотрите, на малых уровнях сигнала класс А обеспечивает самые маленькие искажения. А вот класс В за счет „ступеньки» в сигнале на малых уровнях непременно будет иметь повышенные искажения (так называемая проблема первого Ватта). Класс АВ где-то между ними.

УСИЛИТЕЛИ КЛАССА D
Классы А, В, АВ и прочие их производные — это все традиционные классы аналоговых усилителей, принципы построения у них схожие, разве что режимы работы транзисторов выбираются разные, да добавляются кое-какие примочки. Но есть и усилители, которые строятся изначально несколько иначе. Это импульсные усилители класса D (их, кстати, иногда называют цифровыми, хотя на самом деле технически это не очень корректно, в цифровую форму там ничего не переводится). Давайте в общих чертах разберем, как работает усилитель D-класса.
Первым делом аналоговый входной сигнал (то есть обычный непрерывный сигнал с изменяющейся амплитудой) преобразуется в импульсный (сигнал с постоянной амплитудой, но прерывающийся). Причем длительности следующих друг за другом импульсов и пауз между ними будут разными, но самое главное — они будут в строгой зависимости от входного сигнала. Например, выше амплитуда входного сигнала — импульсы длиннее, ниже амплитуда — импульсы короче. Это называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Теперь полученный импульсный сигнал нужно усилить, и делается это точно так же, как и в обычных усилителях. И тут может возникнуть вопрос: а зачем вообще было преобразовывать сигнал в импульсный, если его все равно приходится усиливать, как и в обычном усилителе? Оказывается, смысл есть. Дело в том, что транзисторы в этом случае будут работать совершенно по-другому — в ключевом режиме. То есть они будут либо полностью открытыми, либо полностью закрытыми, без промежуточных вариантов. А ведь для такой работы, во-первых, нет необходимости подбирать транзисторы с линейной ВАХ и стараться попасть на линейный участок этой характеристики. Во-вторых (а это, собственно, следствие из первого), КПД таких усилителей может запросто вплотную приблизиться к идеалу в 100%. А ведь это показатель, недостижимый для обычных усилителей в принципе. Так что усиливаем импульсный сигнал, и радуемся, как у нас это легко получается.
Однако ж подавать такой усиленный импульсный сигнал на акустические системы, понятное дело, еще рано (как, позвольте спросить, под такой сигнал будет диффузор плясать?). Для этого нужно преобразовать его в обычную, аналоговую форму. Сделать это можно с помощью катушки индуктивности и конденсатора, которые вместе будут представлять собой LC-фильтр. Пропустив через них наш импульсный ШИМ-сигнал, на выходе мы получим усиленный сигнал, своей формой повторяющий входной.

Основное достоинство усилителей D-класса — высокий КПД. Однако есть и серьезный недостаток — частотный диапазон усилителя чаще всего бывает серьезно ограничен сверху. Именно это долгое время и было причиной применения этой технологии только в басовых моноблоках, рассчитанных исключительно на сабвуферное применение. Впрочем, с ее развитием и обычные, широкополосные усилители D-класса уже давно перестали быть экзотикой.

Задачей звуковых усилителей является передача входного звукового сигнала к системе воспроизведения звука с необходимыми громкостью и уровнем мощности — точно, эффективно и с малыми помехами. Звуковые частоты — это диапазон от 20 Гц до 20 кГц, соответственно усилитель должен обладать хорошей АЧХ во всем диапазоне (или же в более узкой области, если речь идет о динамике с ограниченной полосой воспроизведения, например о среднечастотном или высокочастотном динамике в многополосной системе). Мощности могут быть разными (в зависимости от конкретного устройства): милливатты в наушниках, ватты в звуковых телевизионных системах и аудио для ПК, десятки ватт в домашних и автомобильных звуковых системах, сотни и более ватт в мощных домашних и концертных звуковых системах.
В обычных аналоговых звуковых усилителях транзисторы в линейном режиме применяются для генерации выходного напряжения, которое точно масштабирует входное. Коэффициент передачи по напряжению обычно достаточно велик (около 40 дБ). Если усиление в прямом направлении входит в цепь с обратной связью, то и коэффициент усиления всей цепи с обратной связью будет велик. Обратная связь в усилителях применяется часто, так как большой коэффициент передачи в сочетании с обратной связью улучшает качество усилителя: подавляет искажения, вызванные нелинейностями в прямой цепи, и снижает шумы от источника питания за счет того, что снижается коэффициент влияния источника питания (PSRR).
В обычном транзисторном усилителе транзисторы выходного каскада обеспечивают непрерывный сигнал на выходе. Существует множество различных инженерных решений для аудиосистем: усилители классов A, AB и B. Во всех, даже в самых эффективных, линейных выходных каскадах рассеивание мощности больше, чем в усилителях класса D. Это свойство усилителей класса D обеспечивает им преимущество в различных системах, так как малое рассеивание мощности означает меньший нагрев схемы, позволяет экономить место на плате, снижает стоимость и продлевает срок автономной работы батарей в портативных устройствах.

Сохранить и прочитать потом —

При всем разнообразии схемотехнических решений, применяемых в усилителях звука, между ними можно без труда проследить преемственность и постепенное, эволюционное развитие. Сначала был класс А, потом В, потом АВ и все следующие за ним, которые по сути своей являются дальнейшим развитием класса АВ или А со всеми прилагающимися к этому достоинствами и недостатками. Но как же хорошо, что среди производителей Hi-Fi есть настоящие новаторы, которые не боятся внедрять смелые технологические решения! Иначе мы с вами никогда бы и не узнали о существовании усилителей класса D.

История

В мире Hi-Fi класс D имеет самую тяжелую судьбу, и его развитие происходило не благодаря объективным преимуществам, а скорее вопреки сложившемуся мнению. Началось все с того, что классу D буквально сразу повесили обидный, по мнению некоторых аудиофилов, ярлык «цифровой усилитель». И хотя некоторые принципы его работы действительно напоминают работу цифровых схем, по своей сути это абсолютно аналоговое устройство.

Еще одно заблуждение сопровождающее класс D — возраст. Есть мнение, что класс D был разработан совсем недавно и является побочным продуктом современных цифровых технологий. На самом деле, класс D имеет богатую историю, и его первые реализации проектировались еще в эпоху радиоламп. Использовать схемотехнику такого типа для усиления звука (класс D в ламповом исполнении) предложил наш соотечественник Дмитрий Агеев, и произошло это в 1951 году. Примерно в это же время над практической реализацией подобного устройства работал английский ученый Алекс Ривз, а в 1955 году их коллега Роже Шарбонье из Франции, создавая аналогичную схему, впервые применил термин «класс D».

В самом начале, когда велись главным образом теоретические изыскания, судьба класса D казалась безоблачной. Его расчетные характеристики в буквальном смысле достигали предела совершенства. Однако, первая коммерческая реализация 1964 года выявила массу слабых мест, главное из которых — невозможность добиться по-настоящему достойного качества звучания на элементной базе того времени.

Производители не оставляли надежд, и в семидесятых годах попытки вывести усилители класса D на рынок предпринимали такие гиганты Hi-Fi-индустрии, как Infinity и Sony. Обе затеи провалились по той же самой причине, что и в первый раз. Подходящие по быстродействию и классу точности транзисторы стали производиться серийно лишь в восьмидесятых годах, после чего качественная реализация усилителей класса D и стала реальностью. В наше время усилители класса D можно встретить в совершенно различных устройствах: от смартфонов и бытовой аппаратуры до студийного оборудования и High End-систем.

Принцип работы

В основе принципа работы усилителей класса D и любых его модификаций, в том числе имеющих самостоятельные буквенные обозначения (классы T, J, Z, TD и другие), лежит принцип Широтно-Импульсной Модуляции или, сокращенно, ШИМ. Модуляция сигнала как метод существует довольно давно и используется как способ хранения и передачи информации. Суть ее заключается в том, чтобы модулировать полезным сигналом некую несущую частоту. Частота выбирается таким образом, чтобы ее было удобно передавать или записывать на носитель. Процесс воспроизведения подразумевает обратную последовательность: выделение полезного сигнала из модулированной несущей частоты. По такому принципу работает и цифровая техника, и радиосвязь, и теле-радиовещание. Тонкость состоит в том, что в случае с ШИМ преследуется совершенно иная цель. Модуляция позволяет привести сигнал в такой вид, чтобы его усиление было максимально простым и эффективным процессом.

В основе схемотехники класса D лежит генератор СВЧ-импульсов (исчисляемых сотнями МГц) несущей частоты и компаратор — устройство, модулирующие эти импульсы, соответственно форме входящего аналогового сигнала. Далее все просто. Модулированный сигнал имеет форму импульсов равной амплитуды, но разной продолжительности, которые усиливаются с помощью пары симметрично включенных быстродействующих транзисторов типа MOSFET. Далее в схеме используется простейший LC-фильтр, демодулирующий усиленный сигнал, а также отсекающий несущую частоту и сопутствующий высокочастотный шум.

Упоминание транзисторов, используемых для усиления порождает резонный вопрос: «а не проще было бы сразу усилить аналоговый сигнал без всяких модуляций?». И именно этот вопрос раскрывает суть усилителей класса D. В обычных усилителях классов A, B, G и прочих их производных транзистор работает с широкополосным сигналом, постоянно меняющимся и по амплитуде, и по частоте. Поведение даже самого лучшего транзистора на разных амплитудах и частотах не 100% одинаково, что неизбежно приводит к искажениям, которые мы знаем как окрашенность или «характер» усилителя. Модулированный сигнал в усилителях класса D меняется дискретно и на полную амплитуду. Таким образом, режим работы транзисторов существенно упрощается и становится куда более прогнозируемым. По сути, они выступают в роли ключа, находясь либо в закрытом, либо в открытом состоянии без промежуточных значений.

Все, что требуется в таком режиме от транзистора — максимально быстро реагировать на изменение уровня сигнала, а поведение его на промежуточных значениях амплитуды не имеет значения. Кроме того, данный режим работы транзистора крайне положительно сказывается на энергоэффективности усилителя, доводя его теоретический КПД до 100%.

Второй наиболее очевидный вопрос касается сходства модулированного аналогового и цифрового сигналов. Обычно это даже не вопрос, а утверждение: «Усилитель класса D — цифровой, а значит правильно подавать на его вход цифровой сигнал, а не аналоговый». Процесс модуляции аналогового сигнала на входе усилителя класса D, действительно, очень напоминает то, что происходит в АЦП при оцифровке звука, однако принцип модуляции принципиально отличается от того, что используется в формате PCM.

Именно по этой причине цифровые входы интегрированных усилителей, работающих в классе D, используют вполне традиционную схему ЦАПа, с аналогового выхода которой сигнал и поступает на вход платы усилителя мощности. Таким образом, аналоговый сигнал является основным и естественным входящим сигналом для усилителей класса D.

Впрочем, существуют и исключения, которые, если разобраться более детально, ничего не меняют в общей картине, а лишь дополняют типовую схемотехнику класса D. Небезызвестный Питер Лингдорф, еще будучи разработчиком в компании NAD, успешно реализовал схему прямого преобразования PCM-потока напрямую в формат ШИМ без традиционной процедуры цифроаналогового преобразования. Эта технология получила название Direct Digital, или говоря по-русски: прямое усиление цифрового сигнала.

Таким образом удалось сократить протяженность и понизить сложность звукового тракта, а единственное цифроаналоговое преобразование в подобной схеме производится непосредственно перед акустическими клеммами. Однако стоит заметить, что для работы такого усилителя с аналоговым сигналом он должен также иметь и классический входной каскад, использующийся в традиционных усилителях класса D.

На текущий момент технология прямого усиления «цифры» еще не стала массовым явлением, вероятно, потому что г-н Лингдорф грамотно оформил патентные права на технологию или просто предпочитает не раскрывать коллегам всех секретов. Но не так давно подобная схема была успешно реализована в портативной технике, что позволяет надеяться на более широкое распространение технологии в будущем. Не исключено, что спустя некоторое время класс D действительно станет цифровым усилителем.

Плюсы

Главный плюс усилителей класса D, ради которого и затевалась история с модуляцией сигнала — энергоэффективность. Причем и в теоретических выкладках, и в реальных цифрах это дает такой прирост КПД, с которым хоть как-то может сравниться разве что переход от класса А к классам В и АВ, а все достижения класса G и прочих на его фоне кажутся довольно слабой попыткой.

Работая в импульсном режиме, половину времени транзистор проводит в полностью закрытом состоянии, а значит имеет нулевой ток покоя и не потребляет энергии. При этом в момент включения транзистор работает на полную мощность, перенаправляя всю энергию, поступающую от блока питания, на выход усилителя.

В итоге, эти самые теоретические 100% КПД при практической реализации дают действительно превосходные значения порядка 90–95%. А поскольку лишь единицы процента энергии расходуются на нагрев транзисторов, радиаторы можно использовать исчезающе малого размера. Для получения на выходе 100–200 Вт на канал усилитель класса АВ должен иметь радиаторы, занимающие одну или обе боковых стенки корпуса, а усилитель класса D обойдется кусочком алюминия размером в один-два спичечных коробка.

Кстати, то же самое можно сказать о размере платы усилителя мощности: в классе D она получается в разы компактнее, даже если собирается не на микросхемах, а на дискретных элементах. Ну и в завершение всего, усилители класса D имеют меньшую себестоимость, нежели сопоставимые по мощности модели других классов. Впрочем, последнее касается скорее DIY-проектов — производители же предпочитают вкладывать сэкономленные деньги в повышение качества звучания и прочие усовершенствования, тем более что в классе D и вправду есть что улучшать.

Минусы

Обладая совершенно убийственными преимуществами, класс D не завоевал рынок Hi-Fi целиком и полностью лишь потому, что имеет свои слабые места, которые для многих ценителей качественного звука выглядят куда более значительными, нежели энергоэффективность. Наличие в схеме высокочастотного генератора само по себе является потенциальным источником электромагнитных помех, негативно влияющих на звучание самого усилителя и на работу соседствующих с ним компонентов звукового тракта.

Неподготовленный слушатель, возможно, не заметит данного эффекта или не придаст ему значения, но в индустрии Hi-Fi и High End, когда всякая мелочь имеет значение, такое соседство не приветствуется и вынуждает инженеров совершенствовать фильтрующие схемы и идти на прочие ухищрения, чтобы исключить влияние вредоносного СВЧ-генератора несущей частоты на воспроизводимый аудиосигнал.

Высокий КПД усилителей класса D стал причиной одной специфической особенности: высокой зависимости качества и характера звучания от блока питания. Если производитель решит использовать импульсный источник питания и не озаботится достаточным количеством фильтрующих схем, часть шумов обязательно проникнет в колонки и подпортит впечатление от звучания. Плохой блок питания, конечно, и классу АВ на пользу не пойдет, но именно в классе D эта проблема проявляется наиболее остро.

Особенности

Описание плюсов и минусов схемотехники класса D дают совершенно недвусмысленные намеки на то, чем в первую очередь должны заниматься разработчики, которые стремятся добиться от усилителей максимального качественного звука.

Проблему питания усилителей класса D разработчики решают двумя способами. Одни идут проверенным путем, используя классические линейные блоки питания с огромными тороидальными трансформаторами и прочими классическими решениями. Но есть и другой путь, которым идет меньшая часть разработчиков. При должном умении вполне можно создать малошумящий импульсный блок питания, пригодный для установки в усилителях высшего класса качества. И именно они способны дать фору самым мощным и солидным линейным блокам питания за счет лучшего КПД и быстродействия, а как следствие — лучшей динамики звучания и мгновенной реакции усилителя на большие перепады уровней сигнала.

Что же касается специфики работы самого усилителя класса D, его схемотехника обеспечивает существенно более высокий коэффициент демпфирования в сравнении с классом АВ и другими схемотехническими решениями. Это гарантирует не только стабильную работу со сложной нагрузкой, быстрый, четкий бас и большой динамический диапазон, но также обеспечивает меньший уровень искажений, отсутствие каши, вялой атаки или смазывания фронтов и самое главное — способность усилителя одинаково справляться с совершенно разноплановой музыкой.

Практика

Почетная обязанность отстаивать честь усилителей класса D в нашем исследовании выпала усилителю Marantz PM-KI RUBY. Этот аппарат имеет образцово-показательную компоновку, демонстрирующую, как нужно создавать современные усилители. Два модуля Hypex NCore 500, работающие в классе D, питаются от специального малошумящего импульсного блока питания. При этом в конструкции усилителя присутствует классический предварительный каскад, выстроенный на дискретных элементах, согласно фирменной технологии HDAM от Marantz, которая использовалась и в традиционных усилителях класса АВ.

Предварительный каскад питается от линейного блока питания, тороидальный трансформатор которого, судя по размерам, имеет многократный запас мощности, чтобы никоим образом не повлиять на динамику и чистоту звучания. Другими словами, в одном корпусе сочетаются два подхода: классический для предварительного усилителя и современный для усилителя мощности.

Все это обильно приправлено типичным для High End-моделей вниманием к мелочам вроде омедненного шасси, улучшенной виброразвязки, сокращения путей сигнала, симметричной топологии плат, строгого отбора деталей по параметрам и т.п.

В результате, мы имеем едва ли не самый совершенный с технической точки зрения аппарат с коэффициентом демпфирования 500, искажениями менее 0,005% и энергопотреблением 130 Вт при выходной мощности до 200 Вт на канал при 4 Ом нагрузки. Впрочем, всякую претензию на совершенство в мире звука надлежит проверить практикой.

Усилитель выдает очень свободное красивое звучание с превосходной детализацией, богатыми тембрами и длинными естественными послезвучиями живых инструментов. Сцена выстраивается максимально точно и масштабно, с достоверной передачей пропорций и местоположения виртуальных источников звука в пространстве. Все вполне соответствует представлениям о том, как должен играть хороший усилитель категории High End. Никакой синтетики, жесткости или «дискретности», которую в звучании класса D обнаруживают некоторые адепты старой школы, не наблюдается. Напротив, Marantz PM-KI RUBY успешно сочетает лучшие объективные характеристики с фирменной утонченной и легкой подачей музыкального материала.

Это типично «марантцовское» звучание проявляется, в первую очередь, в излишней интеллигентности при воспроизведении металла и тяжелого рока. В то же время классика любых составов, джаз и вокал звучат очень живо и натурально. Весьма похожий, возможно, даже чуть более красивый и приторный характер звучания проявляли усилители Marantz прошлых лет, работающие в классе АВ, что позволяет сделать вывод о нейтральном характере звучания усилителей мощности класса D.

Подключение к усилителю Marantz PM-KI RUBY акустики разной мощности, с разной чувствительностью и разным импедансом дало вполне ожидаемый результат: отсутствие какой либо выраженной реакции на изменение этих параметров. С любой стереопарой усилитель справлялся одинаково уверенно.

Даже на самой сложной нагрузке и на высокой громкости на удивление стабильно воспроизводились нижние ноты контрабаса — они звучали абсолютно четко, без гула, с натуральной передачей ощущения вибрирующей струны и откликающейся на эту вибрацию деки инструмента. Одним словом, все происходило ровно так, как и должно происходить с усилителем, имеющим заявленное сочетание мощности и коэффициента демпфирования.

Выводы

Все основные преимущества класса D вполне подтверждаются практикой. Но если с точки зрения энергопотребления и других измеряемых характеристик ситуация абсолютно очевидная и бесспорная, звучание по-прежнему остается вопросом дискуссионным. Класс D в чистом виде дает максимально качественный и, как следствие, — нейтральный, не окрашенный звук. Такое придется по вкусу далеко не всем и с наименьшей степенью вероятности порадует тех, чьи предпочтения формировались через прослушивание ламповой и прочей ретро-техники. С этой точки зрения разработчики Marantz продемонстрировали житейскую мудрость, придав своему усилителю фирменный характер звучания путем установки оригинальных модулей предварительного усиления. Одновременно с этим существуют другие производители, в том числе адепты максимально точного и нейтрального звучания, которые используют потенциал класса D, согласно своим представлениям о прекрасном.

В целом же, вывод такой: если производитель не экономил на ключевых элементах схемы, в результате мы получаем усилитель максимально близкий к совершенству. Остальное — дело вкуса.

У истоков усиления в классе D

Датская компания ICEpower была основана в 1999 году как совместное предприятие с широко известным производителем элитной аудио- и видеотехники Bang & Olufsen. На сегодняшний день бренд ICEpower хорошо известен во всем мире, в том числе и в России. ICEpower — динамично развивающаяся компания, являющаяся лидером в создании современных усилителей, работающих в классе D. Рекордная производительность, высокая плотность передачи акустической энергии и энергоэффективность — три составляющих успеха ICEpower на рынке.

Основа усилителей ICEpower — аналого-цифровое ядро собственной разработки, выполненное в форм-факторе отдельной микросхемы. Компания имеет десятки патентов на оригинальные решения в области обработки аудиосигнала. Продукция ICEpower отлично зарекомендовала себя во множестве совместных с грандами индустрии проектов. Клиентами и партнерами ICEpower являются такие известные компании, как Bang & Olufsen, Asus, Bowers & Wilkins, Pioneer, Alpine, Samsung, Audi и др.

Технологии

Отличительная особенность компании ICEpower — новаторский подход к разработке усилителей класса D. В ее усилителях осуществляется обработка аналогового сигнала, отсюда и название технологии ICEpower — «аналоговый класс D» (analogue Class D) или «аналоговое переключение» (analogue switching). В отличие от обычной техники получения ШИМ-сигнала при помощи генератора треугольных импульсов, в технологии ICEpower используется автогенератор, охваченный множеством обратных связей, что обеспечивает стабильно высокое качество звука вне зависимости от характеристик нагрузки. Ключевые технологии ICEpower называются COM/MECC, НСОМ и DualLoop3. Включение в систему обратной связи сигнала непосредственно с выхода усилителя (после фильтра) позволяет добиться чрезвычайно низкого выходного импеданса и приводит, в частности, к очень точной проработке низкочастотного спектра, даже лучшей, чем достигается в классе AB.

В большинстве случаев усилители ICEpower интегрируются с высококачественным импульсным источником питания ZVS/ZCS собственной разработки. Тем самым для проектировщиков аудиосистем снимается ряд проблем, связанных с выбором или созданием подсистемы питания усилительной части.

Продукция

ICEpower выпускает законченные модули мощных высококачественных аудиоусилителей, выполненные в форм-факторе печатных плат. Типовая плата включает специализированный процессор в виде интегральной микросхемы ICEpower, силовые ключи, конденсаторы, фильтры и другие дискретные компоненты, а также сетевой источник питания. Компания делает усилители с различным числом каналов и широким диапазоном выходной мощности.

Усилители ICEpower характеризуются исключительным качеством и верностью звуковоспроизведения, высокими значениями удельной мощности и КПД, а также малыми габаритами и массой. Это определяет их повсеместное использование в области профессионального аудио и в потребительском сегменте Hi-Fi. Ассортимент выпускаемых усилителей позволяет разработчику или системному интегратору быстро получить конечное решение с необходимым числом каналов усиления и требуемой выходной мощностью, с мостовой или полумостовой конфигурацией выходных каскадов.

Семейства усилителей ICEpower оптимизированы для определенного круга конечных изделий. Серии A и ASP будут отличным выбором для построения мощных усилителей или активной акустики для концертных залов. Серия ASX2 оптимальна для стереофонических усилителей в потребительском сегменте аудиотехники Hi-Fi. Усилители серий 150ASH7 и ICEmatch прекрасно подойдут для домашнего кинотеатра и других многоканальных решений.

Серии A и ASP

Высокая надежность работы и отличная стойкость к механическим и вибрационным воздействиям в сочетании с большой выходной мощностью выгодно отличают это семейство на рынке профессионального звуковоспроизведения, в том числе и для автомобильного сегмента.

Серия A включает модули мощностью 250, 500 и 1000 Вт, которые требуют питания ±12 В и отдельного питания выходного каскада. На платах имеются логические входы выключения звука (MUTE) и переключения в режим ожидания (STANDBY), также возможно подключение монитора для контроля работы. Усилители оснащены балансным входом, оптимизированным для дифференциального сигнала.

Серию ASP образуют усилители мощностью 250, 500 и 1000 Вт со встроенным источником питания от сети 110 / 220 В, который может снабжать энергией дополнительные каналы усиления, построенные на модулях серии A или серии АС. Каналы усилителей серии ASP фактически аналогичны усилителям серии A соответствующей мощности. При этом каждый модуль ASP также обеспечивает питание ±12 В.

Сочетание серий A и ASP обеспечивает гибкий модульный подход к разработке конечного продукта. Это упрощает разработку целой линейки конечных изделий, начиная с обычного усилителя для сабвуфера и заканчивая трехканальной активной акустической системой. Основные области применения устройств серий А / ASP — активные колонки для студий и концертных залов, активные сабвуферы, стереофонические усилители большой мощности.

Серия ASC

Модули 200ASC, 200AS и 200SC представляют бюджетную серию компании ICEpower, имеющую сбалансированные характеристики по мощности и качеству звуковоспроизведения. Они предназначены для работы в сабвуферах, внешних усилителях для электромузыкальных инструментов (комбиков), в активных акустических системах широкого назначения, а также в системах озвучивания помещений и залов. Усилители семейства ASC имеют относительно низкую стоимость, что делает их привлекательными для построения оконечных высококачественных аудиосистем.

Модуль 200ASC содержит 200-ваттный усилитель и импульсный блок питания мощностью 310 Вт. Кроме основного выхода 47 В для снабжения энергией усилителя, блок питания обеспечивает дополнительное выходное напряжение 12 В, а также имеет выход для подключения дополнительных каналов усиления. 200AC — отдельная плата усилителя мощностью 200 Вт, такого же, как в модуле 200ASC. Она спроектирована специально для использования в качестве дополнительной при совместной работе с модулями 200ASC, 250ASP и 500ASP. Вход звукового сигнала дифференциальный, аналогичный серии A, диапазон напряжений питания от 22 до 50 В. 200SC — отдельный блок питания модуля 200ASC. Наличие раздельных блоков питания и усиления предоставляет разработчику дополнительные возможности по оптимизации устройства в тех случаях, когда имеются пространственные ограничения при компоновке конечной системы.

Серия ASX2

Серия ASX2 включает усилители с двумя полумостовыми каналами и встроенным сетевым источником питания. Два полумостовых выхода могут конфигурироваться в один мостовой выход. Исключение составляет усилитель 50ASX2 — для него выпускаются две версии: полумостовая 50ASX2SE и мостовая 50ASX2BTL.

Вход усилителей этой серии — однополярный, при включении в мостовом режиме он становится балансным. Во всех моделях имеется логический вход отключения усилителя, а также логические выходы мониторов перегрева и перегрузки по току. Кроме того, присутствуют выходы нестабилизированного напряжения ±24 В с нагрузочной способностью примерно 200 мА, достаточного для построения предварительного усилителя или ЦАПа.

Интересной особенностью усилителей ASX2 является возможность перераспределения мощности между каналами путем включения ассиметричной нагрузки. При включении симметричной нагрузки ее минимальное сопротивление должно быть не менее 3 Ом, однако если на одном из каналов сопротивление нагрузки не менее 6 Ом, то на другом можно включить нагрузку 2 Ом.

Усилители серии ASX2 обеспечивают качество звучания, достойное внимания настоящих аудиофилов, и перекрывают диапазон выходной мощности от 25 до 630 Вт. Показатели удельной мощности для усилителей этого семейства достигают значений свыше 1 Вт/см3, при этом не требуется применение дополнительного теплоотводящего радиатора и экранирования. Модули ASX2 будут отличным выбором при построении высококачественного стереоусилителя, активной акустики, студийных мониторов.

Серия ICEmatch

Серия ICEmatch состоит из сетевого блока питания 400SM мощностью 400 Вт и двухканального усилителя 80AM2. Один модуль 400SM может обслуживать до восьми модулей 80AM2, предоставляя, таким образом, широкие возможности для построения разнообразных конечных устройств, от высококачественного стереофонического усилителя до многоканального студийного монитора. 400SM обеспечивает основную шину питания и каналы вспомогательных выходных напряжений +5 В, ±12 В. Кроме того, у него имеется ряд дополнительных выводов для управления режимом работы блока питания и индикации его состояния. В режиме ожидания 400SM потребляет не более 0,2 Вт.

80AM2 — законченный компактный усилитель с выходной мощностью 2 x 80 Вт в полумостовом включении на нагрузке 4 Ом и до 160 Вт в мостовой схеме включения на нагрузке 8 Ом. Аппарат оснащен балансным входом, питание силового каскада до ±36 В.

Серия ICEmatch обеспечивает пользователю расширенные возможности управления и мониторинга. Для этого модуль 400SM имеет две дополнительные шины. Одна из них предназначена для модулей 80AM2, другая — для контроля предусилителей.

Область применения устройств серии ICEmatch — многоканальные усилители, включая оборудование для домашних кинотеатров, активные акустические системы, студийные мониторы.

ICEtheater7 — идеальное решение для домашнего кинотеатра

ICEtheater7 — одна из последних разработок высококачественной аудиотехники класса Hi-Fi для профессиональных и домашних аудиосистем. Новый семиканальный усилитель выполнен на базе третьего поколения микросхем ICEpower и имеет ряд уникальных для усилителей класса D технических характеристик, например, полосу пропускания шириной 120 кГц, включая 20 кГц на полной выходной мощности, в сочетании с чрезвычайно низкими искажениями и шумами. Новаторские технологии гарантируют исключительную реалистичность воспроизведения саундтреков. Встроенный сетевой источник питания обеспечивает выходную мощность до 120 Вт на канал (при одновременной загрузке всех каналов). Усилитель имеет балансные входы с дополнительной защитой от электростатики.

Компактный низкопрофильный дизайн модулей ICEtheater открывает новые возможности в области разработки малогабаритных домашних кинотеатров и многоканальных автомобильных аудиосистем класса Hi-Fi. Общий КПД встроенного источника питания и канальных усилителей превышает 80%, что снимает традиционные проблемы с отводом избыточного тепла.

Модуль управления питанием ICExtend

Современные нормы Европейского союза требуют, чтобы электрические устройства в режиме ожидания (Standby) потребляли не более 0,5 Вт. ICExtend является решением компании ICEpower®, которое удовлетворяет данному требованию.

Модуль ICExtend представляет собой силовой интерфейс, обеспечивающий управление питанием модулей усилителей ICEpower, включая выбор необходимого напряжения сети (110 или 220 В). Кроме того, он имеет вспомогательный источник питания 5 В с выходным током до 1 А. В состоянии ожидания модуль ICExtend потребляет не более 0,2 Вт, обеспечивая при этом дополнительный канал напряжением 5 В и током до 50 мА.

Управление осуществляется при помощи реле, служащих для коммутации сетевого входа с сетевыми выходами. Модуль ICExtend способен управлять питанием трех потребителей суммарной мощностью свыше киловатта. Для предотвращения повреждения реле при коммутации сетевого напряжения предусмотрено ограничение броска тока.

Имеются три канала управления включением / выключением модуля ICExtend: триггер 12 В, триггер 3—5 В, сенсор аудиосигнала. Триггеры включают модуль по логике «исключающее ИЛИ». При наличии высокого уровня одновременно на обоих входах триггеров модуль переходит в режим ожидания вне зависимости от наличия аудиосигнала. В том случае, если на обоих входах триггеров присутствует низкий уровень напряжения, управление передается сенсору аудиосигнала, состоящему из детектора сигнала и таймера. При отсутствии аудиосигнала в течение более 13 минут сенсор дает команду на переход модуля в режим ожидания. При появлении звукового сигнала происходит включение модуля ICExtend. Для индикации состояния ICExtend имеются два регулируемых выхода для подключения светодиодов.

ICExtend совместим с усилителями серий ASX2 и ASP, а также с модулем ICEtheater7. При этом необходимо учитывать, что функция автоматического выбора напряжения сети работает только с модулями усилителей ICEpower серий ASX2 и ICEtheater7. У модулей серии ASP выбор напряжения производится посредством ручной установки перемычки в нужное положение. Модули серий ASC и ICEmatch отличаются присутствием встроенных функций энергосбережения, поэтому их совместное использование с модулем ICExtend нецелесообразно.

Дополнительную информацию об усилителях ICEpower, включая документацию, руководство пользователя, а также новости фирмы, можно найти на сайте официального дистрибьютора продукции ICEpower в России — компании «ЭФО»: www.sound-power.ru.

Редакция Hi-Fi.ru

Усилитель класса D

Добрый день!
Обзор мощного усилителя Д класса, который не совсем оправдал ожидание.
Кому интересно, прошу под кат.

На волне растущей популярности цифровых усилителей – решил тоже купить, удовлетворить любопытство.
Плюсы по сравнению с усилителями класса АБ очень заманчивые – не нужны большие радиаторы, высокий кпд, меньше заморок с питанием, компактность.

Был выбран именно кит, точнее основная плата (main board) от готового усилителя. Выбирал что бы помощней и дешевле.
Вот готовый усилитель в корпусе и с блоком питания (14В/4А), в котором такая же плата.

Плата обходится в 3 раза дешевле, но требуется приложить руку.
Технические характеристики чипа.

Трек

Дополнительная информация

Посылка.

Несмотря на смятый в гармошку угол, все в целости.

Попросил продавца дополнительно кинуть в посылку штекер питания, чтобы сразу проверить работоспособность.


Крупный план.

Дополнительная информация

Регулятор громкости, который заявлен как «Original Japanese ALPS» скорее всего фейк.
Хорошо видна микросхема усилителя tpa3123d2 и операционного усилителя NE5532.

Тестовый запуск. Блок питания от древней магнитолы, 14,5 В около 2А. Акустика на 15ГДШ в корпусах от той же магнитолы.


Планируемый корпус. Глубина 120 мм, высота 60 мм, ширина 220 мм.

После прослушивания стало ясно, что звук не фонтан, искажения растут резко с ростом мощности, звук плоский и «дешевый».
Быстро и по колхозному (энтузиазм же потерян!) усилитель был упакован в корпус и подарен другу.


Кто будет брать отдельно плату нужно учесть что отверстий для крепления нет, в родном корпусе плата ставится в пазы.

Плюсы:
Высокая мощность в маленьком размере.
Однополярное питание.
Минусы:
Звук.
Извращение с креплением.

Если брать, то пожалуй усилитель с сборе с корпусом. Подойдет для непритязательных слушателей.
Спасибо за внимание!

4-канальный широкополосный усилитель класса D, 70 Вт х 4 @ 2 Ом / 50 Вт х 4 @ 4 Ом, 14.4 В

NexD™ Switching Technology

NexD™ Switching Technology

Summary:
NexD™ amplifier technologies produce exceptional audio quality, unsurpassed total efficiency and high power from very compact amplifier designs.

Detailed Information:
Beginning with the original ‘Slash’ subwoofer amplifiers, JL Audio has been at the forefront of Class D amplifier design. Today, our flagship Single-Cycle Control™ technology sets the ultimate standard for Class D amplifier performance. The NexD™ amplifiers may be a bit less complex, more compact and more affordable, but they flow from the same minds that have set the trend in mobile amplifier technology for over a decade.

Let’s get a little nerdy… A traditional PWM switching amp design uses a fixed switching frequency and varies the pulse width based solely on the audio input signal to the pulse modulator. This basic approach assumes some ideal conditions, like a rock-steady power supply, that do not necessarily occur in a real, in-car installation. Power supply sag with signal causes distortion at all power levels with these designs, even well below clipping. The cure for this is feedback (a corrective signal sent back to the input side), but this becomes impractical as the audio frequency increases, making it a good solution for band-limited (subwoofer) amps, but not for full-range amplifiers.

Taking the above into account when designing the NexD™ subwoofer amplifiers, we have taken the simple fixed PWM approach and enhanced it with a very high switching frequency: 240 kHz, which is about 4x higher than most Class D subwoofer amplifiers. This pushes the amplifier’s bandwidth to at least 500 Hz with minimal distortion and improves efficiency, while keeping typically bulky circuity more compact. Your subwoofers will reward you with tight, rock-solid bass performance.

For the full-range NexD™ amplifiers and channels we applied a variable, ultra-high speed version of the NexD™ technology (switching at well over 400 kHz). In these designs, a self-oscillating modulator with «feed-forward» sends information about the instantaneous power supply voltage to the modulator, combining this with the input signal to cancel out any distortion due to supply voltage fluctuation. This reduces distortion prior to applying feedback, simplifying the overall feedback loop design.

The bottom line is simply great audio: clean, powerful and reliable.

 

 

Differential-Balanced Inputs

Differential-Balanced Inputs

Summary:
JL Audio’s Differential-Balanced Inputs are engineered to combat induced cable noise, which is a common problem in car and marine audio installations. This technology allows for the use of conventional RCA cables, while delivering many of the benefits of a true balanced connection and accepting a wide range of input signal levels.

Detailed Information:
Today’s vehicles are equipped with sophisticated electronics capable of generating noise and interference that can intrude into the audio path, ruining the listening experience.

Most audio equipment uses single-ended, ground-referenced RCA jacks to receive audio signals. This means that the RCA shield is connected directly to signal ground. This is a simple, cost effective input design that works well for short runs in noise free environments. In noisier environments, this method cannot reject the common mode noise that could be on both RCA conductors (shield and center conductor).

By having more than one chassis-grounded RCA shield on a device, single-ended input designs are also more susceptible to ground loops. If noise is present on both conductors while the shield is connected to ground, the input amplifier will amplify the noise relative to the grounded RCA shield. When there are multiple RCA connections or any other conductors subjected to a magnetic field, this will cause a difference in potential across the RCA loop to be amplified at the grounded RCA as noise (a classic ground loop).

JL Audio’s Differential-Balanced Input circuits measure the center pin of the RCA connection relative to the RCA shield, even when the shield is not connected to ground, and even when the voltages at both conductors are moving relative to ground. Because both the center conductor and the shield see high impedance to ground at the input, a ground loop cannot be formed, as there is no current flow to induce a voltage as noise. This works equally well with differential-balanced, or unbalanced signal sources, making this input architecture compatible with all standard car and marine audio equipment, using standard, unshielded, twisted-pair RCA cables. No special cables are required, unlike the fully balanced connections used in professional audio.

Another benefit of the Differential-Balanced Input design is that it easily accepts low-level and high-level signals from a variety of factory head unit outputs and amplifiers, including single ended “ground referenced” sources, as well as Balanced or Unbalanced “Bridged or BTL” sources. This eliminates the need for Line Output Converters (LOCs) in most installation scenarios.

The obvious question is: “Why don’t all car audio amplifiers use Differential-Balanced Inputs?” The answer is simple: it costs more. Executing a proper differential-balanced input section requires more components and better quality components than a basic single-ended design, so you generally won’t find them on less expensive amplifiers.

Усилители

класса D — не просто аудио

Стив Сомерс, вице-президент по техническим вопросам

Да, я любитель видео. Вы, наверное, слышали, как один из нас (не я) неуважительно преуменьшал значение вездесущей области слуховой инженерии, говоря, что «это просто звук». Эта статья об аудио, но пока не заряжайте свои щиты. Я на вашей стороне … ветеран-менеджер проекта аудиосистемы с соотношением сигнал / шум качества CD и неизмеримыми гармоническими искажениями.Хотя я в основном запрограммирован на обновление моей памяти со скоростью 30 кадров в секунду (или пустых мыслей), я действительно иногда отправлялся в эту священную область в поисках большего динамического диапазона.

Сегодня звук — это нечто большее, чем просто динамический диапазон или полное гармоническое искажение (THD). Это еще и сила … больше за меньшие деньги. Аудиосистемы класса D стали самостоятельным выбором, независимо от того, нужна ли вам большая мощность звука от небольшой системы или больше мощности звука от небольшой батареи.

Классы усилителей

Есть пять «классов» усилителей: A, B, AB, C и D. Полезно знать, где мы были, чтобы понять, куда мы идем. Давайте рассмотрим. Усилитель класса A — это традиционный полностью линейный усилитель с активными элементами схемы, смещенными в их линейную рабочую область. Это означает, что в этой области должен быть достаточный диапазон напряжений, чтобы охватить весь динамический скачок — амплитуду — входящего сигнала, чтобы воспроизвести его без ограничения или сжатия в любом крайнем случае.По этой причине выходное напряжение источника питания усилителя должно составлять примерно 200% от максимального ожидаемого размаха выходного сигнала. Амплитуды сигналов, достигающих нелинейной области, искажаются. Этот метод работы чист, но неэффективен. Усилители класса A редко превышают КПД 20% с точки зрения потребляемой мощности (преобразованной в тепло) по сравнению с мощностью, подаваемой на нагрузку.

Усилители

класса B несколько более эффективны за счет использования двух приводных элементов, работающих в двухтактной конфигурации.При положительном отклонении сигнала верхний элемент подает питание на нагрузку, а нижний выключен. Во время отрицательного отклонения сигнала происходит обратная операция. Это увеличивает эффективность работы, но страдает от нелинейной области включения и выключения, создаваемой, когда элементы драйвера переключаются из своего состояния включения в состояние выключения. Эта ошибка переключения создает состояние, обычно называемое перекрестным искажением.

Усилители

класса AB в значительной степени устраняют перекрестные искажения, сочетая в себе лучшие характеристики обоих классов.Двухтактные драйверы осторожно смещены чуть выше их полностью выключенного состояния, чтобы переход между драйверами был более плавным. Следовательно, каждый драйвер никогда не выключается полностью. Это снижает большую часть перекрестных искажений за счет эффективности. В непосредственной близости от выходных устройств требуется цепь смещения с температурной компенсацией. Усилитель AB по-прежнему более эффективен (60–65%), чем усилитель класса A. Однако показатели эффективности усилителя обычно получаются при применении устойчивых синусоидальных тонов с низким коэффициентом амплитуды.Если принять во внимание пик-фактор (отношение пикового сигнала к среднеквадратичному сигналу) реальных сигналов, эффективность либо класса A, либо AB падает в лучшем случае до 20%.

Усилители

класса C, смещенные на уровне отсечки или ниже, обычно используются для определенных типов радиочастотной передачи, но не используются в звуковых приложениях. Поэтому в данной статье мы не будем останавливаться на классе C.

.
Рисунок 1. Усилитель класса D сравнивает аналоговый звук с треугольной волной для создания широтно-импульсной модуляции.

D НЕ равно цифровому

Усилители

класса D не являются цифровыми в полном смысле этого слова.Они не управляются напрямую связными двоичными данными. Они действуют в цифровом виде, поскольку выходные драйверы работают либо в полностью включенной области, либо в полностью выключенной области. Думайте об усилителях класса D как об импульсных источниках питания, но со звуковыми сигналами, модулирующими действие переключения.

Импульсный источник питания использует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления рабочим циклом включения / выключения транзисторов переключения мощности, обеспечивающих питание нагрузки. Эффективность высока, потому что на переключающем транзисторе мало падения напряжения во время проводимости.Это означает очень низкое рассеивание мощности в коммутаторе, в то время как практически вся мощность передается нагрузке. Во время периода выключения ток практически равен нулю. Качество и быстродействие устройств MOSFET (металл-оксидный полупроводниковый полевой транзистор) привело к созданию компактных, эффективных высокочастотных источников питания. Импульсные источники питания более эффективны на высоких частотах. На более высоких рабочих частотах компоненты могут стать меньше, и источник питания станет очень компактным для передаваемой мощности.Кроме того, компоненты выходного фильтра могут быть намного меньше. Сегодня переключение частот выше 1 МГц не редкость. Но, как вы, наверное, знаете, импульсные источники питания создают значительный шум.

При чем здесь звук? Аудиосигналы могут использоваться для модуляции системы ШИМ для создания мощного аудиоусилителя при номинальном напряжении с использованием небольших компонентов. Аудио класса D использует фиксированную высокочастотную несущую, имеющую импульсы, ширина которых изменяется в зависимости от амплитуды сигнала. Усилители класса D достигают КПД до 90%.Это очень важно для портативных приложений, работающих от батареи. Портативная аудиосистема класса D с батарейным питанием может иметь срок службы батареи в 2,5 и более раз.

Экономия электроэнергии становится проблемой. Оборудование, использующее системы класса D, значительно экономит электроэнергию. Для оборудования с ограниченным бюджетом мощности или доступным диапазоном напряжений класс D может выполнять свою работу без перепроектирования источников питания для получения большего запаса сигнала. Звучит как система с плохой производительностью? Думаю, качество вас приятно удивит.Давайте подробнее рассмотрим, как это работает.

Время проверить под капотом

В наиболее распространенной реализации амплитуда входящего аудиосигнала сравнивается с треугольной формой волны, работающей на заданной частоте переключения. Схема компаратора переключает свой выходной сигнал на высокий или низкий уровень в зависимости от порога входящего аудиосигнала относительно опорной амплитуды и частоты треугольной волны. Когда аудиосигнал превышает пороговое значение компаратора, компаратор включается и остается включенным в течение времени, когда аудиосигнал превышает опорный уровень, создавая, таким образом, широкую положительную ширину импульса.И наоборот, в то время как аудиосигнал ниже опорного уровня компаратора, отрицательная часть рабочего цикла выходного импульса шире. Обратитесь к Рисунку 1, чтобы увидеть эту взаимосвязь.

Некоторые описывают этот метод преобразования как 1-битный аналого-цифровой преобразователь. Большим преимуществом этого метода преобразования является линейность. Отношение амплитуды звука к импульсам переменной ширины в этой системе совершенно линейно. Эта последовательность импульсов с фиксированной частотой становится несущей для звука.

Выходы компаратора подключаются к схеме управления затвором выходных транзисторов MOSFET.Как правило, компаратор имеет дополнительные выходы и управляет двумя наборами транзисторных ключей с тотемной полярностью. Эта конфигурация вместе с точкой подключения для громкоговорителя описывает топологию выходного привода, известную как конфигурация «H» или «мостовая нагрузка». См. Рисунок 2, где представлена ​​более упрощенная схема топологии класса D.

Рисунок 2. Топология класса D

Последняя и не менее важная секция — выходной фильтр. В большинстве конструкций класса D используется схема фильтра Баттерворта для простоты и низкой стоимости.Выходной фильтр необходим для фильтрации нижних частот или интеграции изменяющегося рабочего цикла импульса несущей в исходный аудиоконтент при ослаблении (поглощении) частоты переключения несущей. Выбор значений компонентов фильтра очень важен и необходим для достижения максимальной эффективности.

Динамический диапазон достигается выбором несущей частоты переключения. Рекомендуется коэффициент, по крайней мере, в 12 раз превышающий верхнюю частоту среза звука. Это означает, что минимальная частота переключения будет около 250 кГц.В состоянии покоя (без сигнала) рабочий цикл частоты переключения составляет 50% или равномерно разделен между ВКЛ и ВЫКЛ. Интересно, что состояние отсутствия входного сигнала является наиболее стрессовым для конструкции класса D. Положительные пики сигнала управляют рабочим циклом в одном направлении, а отрицательные пики — в противоположном. Таким образом, чем выше частота переключения, тем больше «битов» разрешения доступно для воспроизведения сигнала.

Интересно … А как насчет качества?

Усилители

класса D подвергались критике как более низкое качество, чем системы класса AB, и их использование ограничивалось приложениями с более низкой производительностью, такими как системы громкой связи.Благодаря недавним достижениям в области силовых полупроводниковых устройств и необходимости повышения эффективности при питании от батарей, к классу D теперь наблюдается возрождение интереса. Теперь возможно разработать дизайн класса D, который конкурирует с большинством усилителей AB. Например, посмотрите на частотную характеристику системы Extron класса D на Рисунке 3. Теперь сравните ее соотношение сигнал-шум с характеристиками типичного усилителя класса AB (Рисунки 4 и 5). Обратите внимание на близость характеристик между двумя классами, в то время как конструкция Extron обеспечивает на 67% больше мощности при той же нагрузке.Наконец, на рис. 6 показаны очень достойные характеристики полного гармонического искажения (THD), которые не уступают классу AB. Также интересно отметить, что при полной выходной мощности радиатор выходного переключающего транзистора класса D просто теплый на ощупь. Напряжение источника питания составляет половину уровня, необходимого для устройства класса AB.

Преимущество класса D

Самое большое преимущество — эффективность. Повышенная эффективность означает более низкую стоимость системы, более низкие рабочие температуры, более низкое напряжение источника питания и более низкое энергопотребление.Кроме того, легко доступны строительные блоки класса D, а также значительная поддержка дизайна для быстрого внедрения в новые разработки продуктов. В то время как реальный КПД усилителей класса AB составляет около 20%, системы класса D достигают КПД 75% без значительных усилий. Более высокий КПД возможен в зависимости от деталей конструкции с усилителями более высокой мощности (около 100 Вт или более), которые на самом деле достигают более высокого КПД, чем их родственники с низким энергопотреблением.

Рисунок 3.Полоса пропускания на уровне 25 Вт на 8 Ом.
Рис. 4. Характеристики отношения сигнал / шум класса AB при 15 Вт на 8 Ом.
Рис. 5. Характеристики отношения сигнал / шум Extron класса D при 25 Вт на нагрузке 8 Ом.
Рисунок 6. Полный коэффициент гармонических искажений (THD) при 25 Вт на 8 Ом. Обратите внимание, что полоса пропускания усилителя ниже 49 Гц должна спадать.

Хорошо, в чем уловка?

Конкуренция с конструкциями класса AB во имя эффективности несет в себе несколько предостережений. Из трех важнейших конструктивных особенностей выходной фильтр занимает первое место.Выходной фильтр восстанавливает исходный аудиосигнал и ослабляет несущую частоту переключения. Он также устанавливает полосу пропускания усилителя -3 дБ. При разработке выходного фильтра важно выбрать топологию фильтра и значения компонентов так, чтобы частота переключения была достаточно ослаблена, а полоса звукового сигнала не подвергалась значительному влиянию. После фильтра всегда присутствует остаточный носитель. Новичок в классе D не увидит тихого состояния отсутствия сигнала на клеммах громкоговорителей.Некоторая потеря эффективности в классе D является результатом конструкции выходного фильтра.

Из-за высокочастотной работы очень важна развязка источника питания. Коммутационная несущая должна быть отключена от всех напряжений питания, чтобы предотвратить ухудшение работы схемы. Наконец, для минимизации генерации электромагнитных помех важна правильная разводка высокочастотной печатной платы. По мере увеличения уровня мощности коммутационные токи, проходящие по дорожкам платы с высоким импедансом, будут создавать значительный электрический шум.

Дивный новый класс

Достижения в области электронного искусства стали более междисциплинарными, чем когда-либо прежде. Аудиоприложения класса D требуют обширных знаний в области дизайна и техники. Поддержание чистоты аудиосигнала — это Святой Грааль во время этой оркестровки высокоскоростной энергии из хаоса в царство упорядоченного и эффективного воспроизведения сигнала. Аудиосистемы класса D быстро приближаются к ожиданиям аудиофилов и получают похвалы как экспертов по энергоэффективности.Должен ли сегодня любой инженер-конструктор отвергать аудиосистему как несомненную? Думаю, нет.

Основы усилителей класса D

Введение Большинство инженеров-проектировщиков аудиосистем хорошо осведомлены о преимуществах энергоэффективности усилителей класса D по сравнению с линейными аудиоусилителями классов, таких как классы A, B и AB. В линейных усилителях, таких как класс AB, значительное количество мощности теряется из-за элементов смещения и линейной работы выходных транзисторов.Поскольку транзисторы усилителя класса D используются просто как переключатели для управления током через нагрузку, минимальная мощность теряется из-за выходного каскада. Любые потери мощности, связанные с усилителем класса D, в первую очередь связаны с активным сопротивлением выходного транзистора, коммутационными потерями и накладными расходами по току покоя. Большая часть мощности, теряемой усилителем, рассеивается в виде тепла. Поскольку в усилителях класса D требования к радиатору могут быть значительно уменьшены или полностью устранены, они идеально подходят для компактных мощных приложений. В прошлом преимущество классических усилителей класса D на основе ШИМ в энергоэффективности затмевалась стоимостью компонентов внешнего фильтра, совместимостью с электромагнитными помехами и электромагнитной совместимостью и низкими характеристиками THD + N по сравнению с линейными усилителями. Однако в большинстве усилителей класса D нынешнего поколения используются передовые методы модуляции и обратной связи для смягчения этих проблем. Основы усилителей класса D Хотя в современных усилителях класса D используется множество топологий модулятора, в самой базовой топологии используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с треугольным (или пилообразным) генератором. На рисунке 1 показана упрощенная блок-схема полумостового усилителя класса D на основе ШИМ. Он состоит из широтно-импульсного модулятора, двух выходных полевых МОП-транзисторов и внешнего фильтра нижних частот (L F и C F ) для восстановления усиленного аудиосигнала. Как показано на рисунке, полевые МОП-транзисторы с p-каналом и n-каналом работают как переключатели управления током, поочередно подключая выходной узел к V DD и земле. Поскольку выходные транзисторы переключают выход либо на V DD , либо на землю, результирующий выход усилителя класса D представляет собой высокочастотную прямоугольную волну.Частота переключения (f SW ) для большинства усилителей класса D обычно составляет от 250 кГц до 1,5 МГц. Выходной прямоугольный сигнал имеет широтно-импульсную модуляцию входного аудиосигнала. ШИМ достигается путем сравнения входного аудиосигнала с внутренне генерируемым треугольным (или пилообразным) генератором. Этот тип модуляции также часто называют «естественной дискретизацией», когда треугольный генератор действует как тактовая частота дискретизации. Результирующий рабочий цикл прямоугольной волны пропорционален уровню входного сигнала.Когда входной сигнал отсутствует, рабочий цикл выходного сигнала равен 50%. Рисунок 2 иллюстрирует результирующую форму выходного сигнала ШИМ из-за переменного уровня входного сигнала. Рис. 1. На этой упрощенной функциональной блок-схеме показан базовый полумостовой усилитель класса D. Рис. 2. Ширина импульса выходного сигнала изменяется пропорционально величине входного сигнала. Чтобы извлечь усиленный аудиосигнал из этого сигнала ШИМ, выходной сигнал усилителя класса D подается на фильтр нижних частот.LC-фильтр нижних частот, показанный на рисунке 1, действует как пассивный интегратор (при условии, что частота среза фильтра по крайней мере на порядок ниже, чем частота переключения выходного каскада), выходной сигнал которого равен среднему значению прямоугольной волны. . Кроме того, фильтр нижних частот предотвращает рассеяние высокочастотной коммутационной энергии в резистивной нагрузке. Предположим, что отфильтрованные выходное напряжение (V O_AVG ) и ток (I AVG ) остаются постоянными в течение одного периода переключения.Это предположение является довольно точным, потому что f SW намного больше, чем самая высокая входная звуковая частота. Следовательно, взаимосвязь между рабочим циклом и результирующим отфильтрованным выходным напряжением может быть получена с помощью простого анализа во временной области напряжения и тока катушки индуктивности. Мгновенный ток, протекающий через катушку индуктивности, равен: , где V L (t) — мгновенное напряжение на катушке индуктивности с использованием знака, показанного на рисунке 1. Поскольку средний ток (I AVG ), протекающий в нагрузку, предполагается постоянным в течение одного периода переключения, ток катушки индуктивности в начале периода переключения (T SW ) должен быть равен току катушки индуктивности в конце. периода переключения, как показано на Рисунок 3 . С математической точки зрения это означает, что: Рис. 3. Кривые тока и напряжения фильтра индуктивности показаны для базового полумостового усилителя класса D. Уравнение 2 показывает, что интеграл напряжения индуктора за один период переключения должен быть равен 0. Используя уравнение 2 и исследуя форму сигнала V L (t), показанную на рисунке 3, становится ясно, что абсолютные значения области (A ON и A OFF ) должны быть равны друг другу, чтобы уравнение 2 было истинным. Обладая этой информацией, мы можем теперь вывести выражение для отфильтрованного выходного напряжения через коэффициент заполнения формы волны переключения: Подставив уравнения 4 и 5 в уравнение 3, мы получим новое уравнение: Наконец, решение для V O дает: где D — скважность сигнала переключения выхода. Использование обратной связи для повышения производительности Многие усилители класса D используют отрицательную обратную связь от выхода ШИМ до входа устройства. Подход с обратной связью не только улучшает линейность устройства, но также позволяет устройству иметь отказ от источника питания. Это контрастирует с усилителем с разомкнутым контуром, который по своей сути имеет минимальное (если есть) подавление подачи питания. Поскольку форма выходного сигнала воспринимается и возвращается на вход усилителя в топологии с замкнутым контуром, отклонения в шине питания обнаруживаются на выходе и корректируются контуром управления.Преимущества конструкции с обратной связью достигаются ценой возможных проблем со стабильностью, как и в случае со всеми системами, использующими обратную связь. Следовательно, контур управления должен быть тщательно спроектирован и скомпенсирован для обеспечения стабильности во всех рабочих условиях. Типовые усилители класса D работают с контуром обратной связи с формированием шума, что значительно снижает внутриполосный шум из-за нелинейностей широтно-импульсного модулятора, выходного каскада и отклонений напряжения питания. Эта топология аналогична формированию шума, используемому в сигма-дельта модуляторах.Чтобы проиллюстрировать эту функцию формирования шума, Рис. 4 показывает упрощенную блок-схему формирователя шума 1-го порядка. Сеть обратной связи обычно состоит из цепи резистивного делителя, но для простоты в примере, показанном на рисунке 4, используется коэффициент обратной связи, равный 1. Кроме того, передаточная функция для интегратора была упрощена до 1 / с, поскольку коэффициент усиления идеальный интегратор обратно пропорционален частоте. Также предполагается, что блок ШИМ имеет вклад в единичное усиление и нулевой фазовый сдвиг в контур управления.Используя базовый анализ блока управления, для выходного сигнала можно получить следующее выражение: Рисунок 4. Контур управления с формированием шума 1-го порядка для усилителя класса D выталкивает большую часть шума за пределы диапазона. Уравнение 8 показывает, что шумовой член E n (s) умножается на функцию фильтра верхних частот (функция передачи шума), в то время как входной член, V IN (s), умножается на фильтр нижних частот. функция фильтра (функция передачи сигнала).Отклик фильтра верхних частот функции передачи шума формирует шум усилителя класса D. Если частота среза выходного фильтра выбрана правильно, большая часть шума выталкивается за пределы полосы (рисунок 4). В то время как предыдущий пример имел дело с формирователем шума 1-го порядка, многие современные усилители класса D используют топологии формирования шума нескольких порядков для дальнейшей оптимизации линейности и подавления подачи питания. Топологии класса D — полумост против полного моста Многие усилители класса D также реализованы с использованием полного мостового выходного каскада.Полный мост использует две ступени полумоста для дифференцированного управления нагрузкой. Этот тип подключения нагрузки часто называют мостовой нагрузкой (BTL). Как показано на рис. 5 , полная мостовая конфигурация работает, чередуя путь проводимости через нагрузку. Это позволяет двунаправленному току проходить через нагрузку без необходимости в отрицательном источнике питания или блокирующем конденсаторе постоянного тока. Рис. 5. Традиционный полумостовой выходной каскад класса D использует два полумостовых каскада для дифференцированного управления нагрузкой. На рисунке 6 показаны формы выходных сигналов традиционных усилителей класса D на основе BTL и ШИМ. На рисунке 6 формы выходных сигналов дополняют друг друга, что создает дифференциальный сигнал ШИМ через нагрузку. Как и в случае с полумостовой топологией, на выходе необходим внешний LC-фильтр для извлечения низкочастотных аудиосигналов и предотвращения рассеивания высокочастотной энергии в нагрузке. Рис. 6. Традиционные формы выходных сигналов полного моста класса D дополняют друг друга, создавая таким образом дифференциальный сигнал ШИМ в нагрузке. Полномостовой усилитель класса D обладает теми же преимуществами, что и BTL-усилитель класса AB, но при этом имеет высокий КПД по мощности. Первое преимущество усилителей BTL заключается в том, что им не требуются конденсаторы блокировки по постоянному току на выходах при работе от одного источника питания. То же самое не относится к полумостовому усилителю, поскольку его выход колеблется между V DD и землей и холостым ходом при рабочем цикле 50%. Это означает, что его выход имеет смещение постоянного тока, равное V DD /2. В полномостовом усилителе это смещение появляется на каждой стороне нагрузки, что означает, что на выходе протекает нулевой постоянный ток.Второе преимущество, которое они разделяют, заключается в том, что они могут достигать двукратного увеличения размаха выходного сигнала по сравнению с полумостовым усилителем с тем же напряжением питания, поскольку нагрузка управляется дифференциально. Это приводит к теоретическому увеличению максимальной выходной мощности в 4 раза по сравнению с полумостовым усилителем, работающим от того же источника питания. Полномостовой усилитель класса D требует вдвое больше переключателей MOSFET, чем полумостовая топология. Некоторые считают это недостатком, поскольку большее количество переключателей обычно означает больше потерь проводимости и переключения.Однако, как правило, это справедливо только для усилителей мощности с высокой выходной мощностью (> 10 Вт) из-за более высоких выходных токов и напряжений питания. По этой причине полумостовые усилители обычно используются для приложений большой мощности из-за их небольшого повышения эффективности. Большинство мощных полномостовых усилителей демонстрируют КПД в диапазоне от 80% до 88% при нагрузке 8 Ом. Однако полумостовые усилители, такие как MAX9742, достигают КПД более 90%, обеспечивая при этом более 14 Вт на канал при сопротивлении 8 Ом. Устранение выходного фильтра — модуляция без фильтра Одним из основных недостатков традиционных усилителей класса D является необходимость внешнего LC-фильтра. Это не только увеличивает стоимость решения и требования к пространству на плате, но также вносит возможность дополнительных искажений из-за нелинейностей компонентов фильтра. К счастью, во многих современных усилителях класса D используются усовершенствованные схемы модуляции «без фильтров» для устранения или, по крайней мере, минимизации требований к внешним фильтрам. На рисунке 7 показана упрощенная функциональная схема топологии безфильтрового модулятора MAX9700. В отличие от традиционного усилителя PWM BTL, каждый полумост имеет собственный выделенный компаратор, который позволяет управлять каждым выходом независимо. Модулятор управляется дифференциальным звуковым сигналом и высокочастотной пилообразной формой волны. Когда на обоих выходах компаратора низкий уровень, на каждом выходе усилителя класса D высокий уровень. В то же время выход логического элемента ИЛИ-НЕ становится высоким, но задерживается RC-цепью, сформированной R ON и C ON .Как только задержанный выход логического элемента ИЛИ-НЕ превышает заданный порог, переключатели SW1 и SW2 замыкаются. Это приводит к тому, что OUT + и OUT- становятся низкими и остаются такими до начала следующего периода выборки. Эта схема вызывает включение обоих выходов на минимальное время (t ON (MIN) ), которое устанавливается значениями R ON и C ON . Как показано на рис. 8 , при нулевом входе выходы находятся в фазе с шириной импульса, равной t ON (MIN) . По мере увеличения или уменьшения входных аудиосигналов один компаратор срабатывает раньше другого.Такое поведение, наряду с минимальным временем включения схемы, заставляет один выход изменять ширину импульса, в то время как ширина другого выходного импульса остается на уровне t ВКЛ (МИН) (рисунок 8). Это означает, что среднее значение каждого выхода содержит версию выходного аудиосигнала с полуволновым выпрямлением. Если взять разницу средних значений выходных сигналов, получится полная форма выходного аудиосигнала. Рис. 7. На этой упрощенной функциональной схеме показана топография безфильтрового модулятора класса D. MAX9700. Рис. 8. Формы входных и выходных сигналов показаны для топографии безфильтрового модулятора MAX9700. Поскольку выходы MAX9700 находятся в состоянии покоя с синфазными сигналами, на нагрузку не подается дифференциальное напряжение, что сводит к минимуму энергопотребление в режиме покоя без необходимости во внешнем фильтре. Вместо того, чтобы полагаться на внешний LC-фильтр для извлечения аудиосигнала из выхода, усилители Maxim без фильтров класса D полагаются на внутреннюю индуктивность нагрузки динамика и человеческого уха для восстановления аудиосигнала.Сопротивление динамика (R E ) и индуктивность (L E ) образуют фильтр нижних частот 1-го порядка, частота среза которого равна: Для большинства динамиков этого спада 1-го порядка достаточно для восстановления звуковой сигнал и предотвращает рассеивание чрезмерного количества высокочастотной энергии переключения в сопротивлении динамика. Даже если остаточная энергия переключения приводит к движению динамика, эти частоты не слышны человеческому уху и не повлияют отрицательно на качество прослушивания.При использовании усилителей класса D без фильтра нагрузка динамика должна оставаться индуктивной на частоте переключения усилителя для достижения максимальной выходной мощности. Минимизация электромагнитных помех с помощью модуляции с расширенным спектром Одним из недостатков работы без фильтра является возможность излучения электромагнитных помех от кабелей громкоговорителей. Поскольку выходные сигналы усилителя класса D представляют собой высокочастотные прямоугольные волны с быстро движущимися краями перехода, выходной спектр содержит большое количество спектральной энергии на частоте переключения и целые числа, кратные частоте переключения.Без внешнего выходного фильтра, расположенного в непосредственной близости от устройства, эта высокочастотная энергия может излучаться кабелями динамика. Безфильтровые усилители класса D компании Maxim помогают смягчить возможные проблемы с электромагнитными помехами за счет схемы модуляции, известной как модуляция с расширенным спектром. Модуляция с расширенным спектром достигается путем сглаживания или рандомизации частоты переключения усилителя класса D. Частота коммутации обычно изменяется до ± 10% от номинальной частоты коммутации.В то время как период формы волны переключения изменяется случайным образом от цикла к циклу, рабочий цикл не изменяется, тем самым сохраняя аудиосодержание формы волны переключения. На рисунках 9a, и , 9b, показан широкополосный выходной спектр MAX9700, чтобы проиллюстрировать эффекты модуляции с расширенным спектром. Вместо того, чтобы концентрировать спектральную энергию на частоте переключения и ее гармониках, модуляция с расширенным спектром эффективно расширяет спектральную энергию выходного сигнала.Другими словами, общее количество энергии, присутствующей в выходном спектре, остается прежним, но общая энергия перераспределяется по более широкой полосе пропускания. Это уменьшает пики высокочастотной энергии на выходах, тем самым сводя к минимуму вероятность излучения электромагнитных помех кабелями громкоговорителей. Хотя возможно, что некоторый спектральный шум может перераспределяться в звуковой диапазон с модуляцией с расширенным спектром, этот шум подавляется функцией формирования шума контура обратной связи. Рисунок 9а.Широкополосный выходной спектр показан для MAX9700 с фиксированной частотой переключения. Рисунок 9б. Модуляция с расширенным спектром перераспределяет спектральную энергию MAX9700 по более широкой полосе пропускания. Многие безфильтровые усилители Maxim класса D также позволяют синхронизировать частоту коммутации с внешним тактовым сигналом. Это позволяет пользователю вручную установить частоту переключения усилителя в менее чувствительный частотный диапазон. Хотя модуляция с расширенным спектром значительно улучшает характеристики электромагнитных помех безфильтрованных усилителей класса D, обычно существует практическое ограничение на длину кабелей громкоговорителей, которые могут быть использованы до того, как устройство перестанет соответствовать нормам FCC или CE по излучаемым излучениям.Если устройство не проходит испытания на излучение из-за длинных кабелей громкоговорителей, может потребоваться внешний выходной фильтр для обеспечения дополнительного ослабления высокочастотных компонентов выходного сигнала. Во многих приложениях с умеренной длиной кабеля динамика достаточно использовать ферритовые фильтры / конденсаторные фильтры на выходах. Характеристики электромагнитных помех также очень чувствительны к компоновке, поэтому необходимо строго соблюдать соответствующие инструкции по компоновке печатных плат, чтобы гарантировать соответствие применимым нормам FCC и CE. Заключение Последние достижения в методах модуляции класса D позволили усилителям класса D процветать в приложениях, где когда-то доминировали линейные усилители.Современные усилители класса D обладают всеми преимуществами усилителей класса AB (т. Е. Хорошей линейностью и минимальными требованиями к месту на плате) с дополнительным бонусом в виде высокой энергоэффективности. В настоящее время доступно большое количество усилителей класса D, что делает их пригодными для множества приложений. Эти приложения варьируются от портативных приложений с низким энергопотреблением (например, сотовых телефонов, ноутбуков), в которых время автономной работы, требования к пространству на плате и соответствие требованиям к электромагнитным помехам имеют первостепенное значение, до приложений с высоким энергопотреблением (например.g., автомобильные звуковые системы или плоские дисплеи), где минимизация требований к теплоотводу и тепловыделению жизненно важна. Фундаментальное понимание усилителей класса D и их последних технологических достижений поможет разработчикам выбрать правильный усилитель для своего применения и позволит им успешно взвесить преимущества и недостатки конкретных характеристик.

Что делать с классом D?

Не могли бы вы рассказать нам немного больше об усилении класса D?

Первое, что нужно знать: буква D была выбрана только потому, что это следующая буква в алфавите…

Вы имеете в виду, что это не значит цифровое?

Нет, это не так! Класс D не является цифровым. Класс D появился несколько десятилетий назад как способ повысить эффективность усилителей. Традиционные усилители класса AB не очень эффективны с точки зрения тепла и мощности. Класс D был решением для улучшения этого, однако производительность не была идеальной.

Но технологии пошли дальше, появились улучшенные полупроводники и были разработаны новые технологии, поэтому в настоящее время мы можем иметь усилители класса D, сопоставимые с классом AB с точки зрения технических характеристик.Очевидно, мы заботимся не только о технических характеристиках, но и о звуке, поэтому мы выслушали несколько решений и выбрали то, которое мы сочли лучшим.

Evo использует модуль Hypex Ncore — чем он выделяется?

Hypex разработали собственный способ дальнейшего улучшения класса D, работая в основном над контуром обратной связи. Это то, что отличает Hypex от других производителей, потому что это их собственная технология.

Это означает, что они достигли очень низкого выходного сопротивления, отсутствия резонанса на высоких частотах, как и во многих других усилителях класса D — это означает, что в высокочастотном диапазоне отсутствуют артефакты.Он также обеспечивает чрезвычайно низкий уровень искажений, сопоставимый с лучшими усилителями класса AB.

Сеансы прослушивания подтвердили, что мы предпочитаем это решение другим.

Расскажите подробнее об этих сеансах прослушивания, как вы убедились, что класс D может работать с широким диапазоном динамиков?

У нас есть ряд динамиков других производителей, которые мы можем использовать для сеансов прослушивания, а также для различных треков и различных типов музыки. Это [дает нам] несколько условий, которые должны охватывать практически все способы, которыми клиент будет прислушиваться.

Спасибо за уделенное время, Франческо!

Evo уже в продаже. Закажите онлайн или найдите местного дилера через наш веб-сайт .

продуктов, рекомендуемых для использования с усилителями класса D (шумоподавляющие фильтры, индукторы для LPF, режекторные фильтры ESD) | Примечание по применению

Эффективность этих продуктов в отдельных приложениях подробно описана ниже.

Эффективность фильтров подавления шума серии MAF в линиях громкоговорителей с выходной мощностью от 100 мВт до 2 Вт

Высокочастотный шум, вызванный переключением усилителей класса D, становится радиационным шумом, исходящим от линий громкоговорителей.
Самый простой способ противодействовать этому — вставить микросхемы в линию громкоговорителей. Однако, несмотря на то, что микросхемы эффективно подавляют радиационный шум, они также создают проблему искажения формы сигнала, что вызывает искажение звука. С помощью микрочипов очень сложно как подавить шум, так и обеспечить высокое качество звука.

Фильтры шумоподавления не влияют на сигналы

Серии MAF и VAF были разработаны как продукты с фильтрами шумоподавления для использования в аудиолиниях, чтобы решить эту проблему за счет использования запатентованного феррита с низким уровнем искажений.
Оба они могут обеспечивать низкое сопротивление постоянному току (сопротивление постоянному току) и высокий номинальный ток, что делает их идеальными для линий громкоговорителей с высокими требованиями к току. Их установка не вызовет таких эффектов, как искажение звука, что позволяет им продемонстрировать выдающуюся эффективность в подавлении радиационного шума.

Ясные различия между чипами и фильтрами подавления шума в отношении локализации звукового изображения и впечатления звукового поля

Уровень звуковых искажений, возникающих в звуковых линиях, обычно выражается в числовой форме как THD + N (общее гармоническое искажение + шум), причем более низкие значения указывают на лучшее качество звука.
На рисунке 5 показаны характеристики THD + N в зависимости от выходного сигнала для микросхем и фильтров подавления шума MAF в линиях громкоговорителей для усилителей класса D (без LPF), а также примеры измерения частотных спектров их выходных сигналов.

Рисунок 5: Характеристики THD + N в зависимости от выходного сигнала для чипов и MAF, а также примеры измерения частотных спектров.

Когда используются микросхемы, увеличение выходного сигнала приводит к увеличению значения THD + N, но с MAF характеристики THD + N эквивалентны случаю без фильтра.Это указывает на то, что даже если выходная мощность увеличена, на сигналы не будет воздействовать и искажение звука не будет. Если это проверено с использованием частотного спектра для выходного сигнала (1 кГц), уровень гармоник будет значительно высоким при использовании микросхем, и эта гармоническая составляющая является тем, что слышится как искажение. Напротив, с MAF уровень высоких частот эквивалентен случаю без фильтра, поэтому можно услышать только истинный сигнал 1 кГц.
Несмотря на то, что добавление гармоник эффективно для подавления радиационного шума, оно также является причиной искажения сигнала, приводящего к ухудшению качества звука.

В реальном сравнительном тесте прослушивания высококачественных источников звука для случаев использования микросхем и корпусов с фильтрами подавления шума серии MAF можно обнаружить явные различия в локализации звукового образа и впечатлении от звукового поля. Поэтому применение серии MAF в линиях громкоговорителей для смартфонов и других устройств является выгодным решением для подавления шума при обеспечении высокого качества звука.

Эффективность подавления радиационного шума с помощью MAF показана на рисунке 6.Интенсивность шума для корпуса без фильтра подавляется за счет использования MAF до уровня, эквивалентного тому, который возникает, когда усилитель класса D выключен.

Рисунок 6: Эффективность подавления радиационного шума с помощью MAF

[Связанная страница] Руководство по решениям для аудиоканалов с использованием шумоподавляющих фильтров

Эффективность индукторов серии VLS-AF для LPF в линиях громкоговорителей с выходной мощностью от 2 до 20 Вт

Катушки индуктивности

серии VLS-AF для LPF могут обеспечивать высокое качество звука благодаря своим низким характеристикам THD + N.

Поскольку индукторы, используемые в LPF, вставляются в линии громкоговорителей, важно, чтобы они не влияли на сигналы в этих линиях.Продукты VLS6045AF представляют собой индукторы для LPF с проволочной магнитной экранированной структурой с использованием феррита, которая обеспечивает такие преимущества, как низкое сопротивление постоянного тока (сопротивление постоянному току) и способность выдерживать большие токи.

На рисунке 7 показаны характеристики THD + N в зависимости от выхода для VLS6045AF и металлических катушек индуктивности, а также примеры измерения частотных спектров их выходных сигналов.
Металлические индукторы имеют сердечники из металлических магнитных материалов. Их особенности включают способность выдерживать большие токи, и они предпочтительны для использования в качестве силовых индукторов для цепей питания.Однако, хотя значение THD + N металлической катушки индуктивности увеличивается по мере увеличения выходной мощности, это значение изменяется незначительно с VLS6045AF, поэтому их вставка практически не влияет на эффекты.

Кроме того, частотные спектры показывают, что с металлическими индукторами уровень гармоник в их выходных сигналах (1 кГц) значительно высок, но с VLS6045AF уровень гармоник низкий, близкий к таковому в случае без фильтра.

Рисунок 7: Характеристики THD + N в зависимости от выхода VLS6045AF и металлических катушек индуктивности, а также примеры измерения частотных спектров

Эффективность VLS6045AF по подавлению радиационного шума показана на рисунке 8.Радиационный шум значительно подавляется в широком диапазоне частот, что соответствует предельным значениям, указанным в стандарте CISPR класса B.

Рисунок 8: Пример эффективности подавления радиационного шума с помощью VLS6045AF

・ Катушки индуктивности серии VLS-AF для LPF

Эффективность фильтров шумоподавления серии VAF в линиях громкоговорителей с выходной мощностью от 2 до 20 Вт

Серия VAF состоит из продуктов с шумоподавляющими фильтрами, разработанными для использования в аудиолиниях с выходной мощностью от 2 до 20 Вт.
На рисунке 9 показаны характеристики THD + N в зависимости от выхода микросхем и VAF201610FA, а также примеры измерения их частотных спектров.
Когда используются микросхемы, увеличение выходного сигнала также приводит к увеличению значения THD + N, но с VAF характеристики почти эквивалентны характеристикам случая без фильтра, что указывает на то, что их вставка не создает искажений.
Если исследовать частотные спектры выходного сигнала (1 кГц), то уровень гармоник у микросхем чрезвычайно высок, но с VAF он почти такой же, как и в случае без фильтра.Эти результаты ясно показывают, что замена микросхем на VAF, служащую фильтром в линии громкоговорителей, исключительно эффективна для уменьшения искажений и улучшения качества звука.

Рисунок 9: Характеристики THD + N в зависимости от выходного сигнала VAF201610FA и примеры измерения частотных спектров Комбинации VLS-AF и VAF могут продемонстрировать выдающуюся эффективность в подавлении радиационного шума.

На рисунке 10 показаны частотно-импедансные характеристики серии VAF201610FA и эффективность подавления шума при комбинированном использовании VLS-AF и VAF.
График зависимости интенсивности шума от частотных характеристик показывает примеры измерения интенсивности радиационного шума в линиях громкоговорителей для усилителей класса D для случаев, когда используются только VLS-AF, а также VLS-AF и VAF вместе взятые. С одним только VLS-AF результаты немного недостаточны для соответствия стандарту CISPR класса B (красная пунктирная линия), но можно ясно увидеть, что при объединении VLS-AF и VAF интенсивность шума в диапазоне от 100 до 400 МГц значительно снижается.
Это указывает на то, что высокий импеданс VAF в диапазоне от 100 МГц до 400 МГц делает его идеальным средством противодействия шуму для усилителей класса D.

Рисунок 10: Частотно-импедансные характеристики VLS2016FA и эффективность подавления шума при комбинированном использовании VLS-AF и VAF

・ Шумоподавляющие фильтры серии VAF

Эффективность комбинаций режекторных фильтров VLS-AF, VAF и AVRF ESD в линиях громкоговорителей с выходной мощностью от 2 до 20 Вт

Хотя было показано, что комбинации VLS-AF и VAF в линиях громкоговорителей с выходной мощностью от 2 до 20 Вт эффективны для подавления радиационного шума, эту эффективность можно еще больше повысить, если также использовать режекторные фильтры ESD.

Даже если установлены Notch-фильтры ESD, они не окажут негативного влияния на качество звука.

Notch-фильтры с функцией ESD-защиты очень эффективны при подавлении шума, а также служат в качестве меры противодействия ESD (электростатическому разряду) для схемы. Они представлены с помощью эквивалентных схем, в которых двунаправленные TVS-диоды (стабилитроны) и конденсаторы включены параллельно. Потому что они работают как конденсаторы в случаях, отличных от электростатических разрядов и т. Д.шунтируется на землю, их использование в сочетании с продуктами VLS-AF и VAF в линиях громкоговорителей может еще больше повысить эффективность шумоподавления.

На рисунке 11 показаны характеристики THD + N в зависимости от выхода схемы с VLS-AF (для LPF) в сочетании с режекторными фильтрами ESD VAF и AVRF; и сравнение эффективности подавления радиационного шума для случаев отсутствия фильтра и различных комбинаций, состоящих из VLS-AF, VLS-AF + AVRF и VLS-AF + VAF + AVRF.
Из сравнительного графика эффективности шумоподавления на рисунке 11 видно, что, когда режекторные фильтры VAF или AVRF ESD по отдельности используются вместе с VLS-AF, между ними почти нет различий в результирующих характеристиках THD + N. , без отрицательного влияния на качество звука. Однако, если режекторные фильтры AVRF ESD используются в сочетании с VLS-AF и VAR вместе, шум излучения значительно снижается.
Поскольку режекторные фильтры AVRF ESD могут таким образом повысить эффективность подавления радиационного шума, а также выступать в качестве меры противодействия электростатическому разряду, комбинированное использование VLS-AF + VAF + AVRF является оптимальным решением, которое может предложить различные преимущества.

Рисунок 11: Эффективность подавления шума при комбинированном использовании режекторных фильтров VAF, LPF и ESD.

Аудио

класса D — Почему именно сейчас?

Усилители класса D были впервые предложены в 1950-х годах. Почему они только недавно стали набирать все большую популярность? Ответ заключается в нескольких факторах: до 1980-х годов не существовало переключающих транзисторов, которые отвечали бы требованиям к характеристикам усилителей класса D.И только в середине 1990-х годов стали доступны интегральные схемы класса D. Типичный усилитель класса D будет работать на частоте переключения 250 кГц или выше. В течение 1990-х годов сочетание специализированных ИС и постоянных улучшений в кремниевых силовых полевых МОП-транзисторах способствовало ускорению принятия класса D в аудиосистемах высокого класса.

Еще недавно в высокоэффективных усилителях класса D были разработаны силовые транзисторы на основе GaN. А усилители класса D без фильтров были разработаны для более чувствительных к стоимости приложений с низким энергопотреблением, где приемлемо более низкое качество звука.Эти конструкции без фильтра позволяют сэкономить на стоимости и занимают место на плате за счет исключения секции выходного LC-фильтра.

Аудиоусилитель класса D 40 Вт Шляпа Raspberry Pi (Изображение: Infineon)

Уменьшение компромиссов класса D

В то время как усилители класса D по своей природе более эффективны, чем усилители класса AB, приемлемый уровень общих гармонических искажений + шум (THD + N) для усилителей класса D не всегда было легко достичь. В усилителях класса D используется комбинация жесткого переключения и переключения при нулевом напряжении, а также специфические требования к коммутационным устройствам.При реализации с использованием кремниевых МОП-транзисторов производительность усилителей класса D ограничивается характеристиками, присущими устройству.

Например, основной диод в кремниевом МОП-транзисторе является источником шума переключения, который отрицательно влияет на коэффициент THD + N усилителя. Потери проводимости кремниевого МОП-транзистора можно уменьшить, используя кристалл большего размера. Но более крупный кристалл приводит к увеличению емкости затвора и выхода, увеличению коммутационных потерь и снижению эффективности усилителя.Это также может потребовать использования радиатора, увеличения размера и увеличения стоимости.

Отсутствие внутреннего диода в силовых переключателях на основе GaN устраняет значительный источник шума переключения, что приводит к более чистому переключению. Транзисторы на основе GaN исключают Qrr и значительно снижают Coss, что позволяет использовать более высокие частоты переключения, обеспечивая при этом превосходные результаты THD + N. По своей сути низкий RDS (on) (max) в небольшом корпусе (в отличие от кремния, с GaN RDS (on) может быть уменьшен при уменьшении размера кристалла), гарантирует, что усилители на основе GaN класса D в конечном итоге обеспечат высокую точность воспроизведения звука. в объемах меньше, чем их эквиваленты из Si, и без необходимости в громоздких и тяжелых теплоотводящих решениях.

Как параметры устройства питания влияют на качество звука в усилителях класса D (Изображение: Infineon) Как параметры устройства питания влияют на качество звука в усилителях класса D (Изображение: Infineon)

Устранение искажений

Проблемой первых усилителей класса D были высокие переходные интермодуляционные искажения (TIM). Использование кремниевых полевых МОП-транзисторов с шумом переключения, относительно высоким RDS (включено) и высоким накопленным зарядом затвора затрудняло снижение TIM. Усилители класса D использовали большие уровни обратной связи, чтобы компенсировать эти недостатки в переключателях питания.Однако использование чрезмерной обратной связи может снизить качество выходного сигнала и привести к ухудшению качества звука.

Как описано выше, использование переключателей на основе GaN решает большинство проблем, связанных с производительностью переключения кремниевых МОП-транзисторов, и приводит к гораздо более низким уровням TIM. Однако устройства на основе GaN по-прежнему дороже своих кремниевых аналогов. В настоящее время это ограничивает использование GaN в основном высокопроизводительными конструкциями.

Более сложная для адресация стоимость связана с выходным фильтром или фильтром «восстановления».Этот фильтр нижних частот является важным элементом дизайна. Качество звука усилителя зависит от качества и линейности фильтра. Фильтр выполняет две важные функции: он восстанавливает звуковую информацию для динамика и должен ослаблять высокочастотную коммутационную составляющую выходного сигнала класса D.

Усилители

без фильтров класса D были разработаны для приложений с более низкими характеристиками, которые зависят от собственной индуктивности нагрузки динамика для восстановления аудиосигнала.Сопротивление и индуктивность динамика образуют фильтр нижних частот 1-го порядка. Для многих динамиков этой присущей низкочастотной фильтрации достаточно для восстановления аудиосигнала и предотвращения рассеивания чрезмерного количества высокочастотной энергии переключения в сопротивлении динамика.

Управление электромагнитными помехами и другие аспекты проектирования и спецификации усилителей класса D будут обсуждаться более подробно в третьем и последнем выпуске этой серии часто задаваемых вопросов «Соображения звукового дизайна для усилителей класса D.”

Список литературы

Аудиоусилители класса D: что, почему и как, Analog Devices
Аудиоусилители класса D, Эффективное преобразование мощности
Аудиоусилитель класса D с использованием PE29102, pSemi
Аудиоусилитель класса D 40 Вт Raspberry Pi hat, Infineon
Основы усилителей класса D, Maxim Integrated Products
Усилитель класса D , Википедия

Class-D Audio: The Power and the Glory

Second Life пережила свой расцвет в конце 2000-х, и его элементы управления с помощью клавиатуры и мыши, а также блочная графика далеки от безупречного видения иммерсивных миров, транслируемых через гарнитуры виртуальной реальности, которые компании как рекламируют Facebook и Microsoft.Но у Second Life все еще есть выделенная группа постоянных пользователей, и это, вероятно, самый продолжительный эксперимент в области возможностей подобного метавселенной.

Ее главный архитектор Филип Роуздейл покинул Linden Lab в 2009 году и теперь управляет новым стартапом под названием High Fidelity , который начал разрабатывать программное обеспечение, которое позволяет людям проектировать и развертывать свои собственные миры виртуальной реальности . Но, несмотря на некоторый многообещающий прогресс, Rosedale говорит, что гарнитуры VR все еще слишком незрелы для массового внедрения, и теперь компания отложила эту идею на второй план и переключилась на технологию пространственного звука.

Как создатель раннего опыта, подобного метавселенной, и кто-то хорошо разбирающийся в ограничениях технологии виртуальной реальности, Роуздейл предлагает множество идей для последних претендентов на корону метавселенной. IEEE Spectrum поговорил с ним, чтобы выяснить проблемы, связанные с построением иммерсивного виртуального мира. Разговор отредактирован для большей ясности.

Спектр IEEE: Вы давно говорили о метавселенной.Как вы думаете, почему эта идея внезапно стала настолько популярной?

Филип Роуздейл: На самом деле есть две вещи, внешние по отношению к самому развитию технологий, которые произошли в последнее время. Один из них — это, очевидно, COVID, где были опасения, что, возможно, нам придется перенести некоторые социальные и развлекательные мероприятия в онлайн. Я думаю, что многие крупные компании пытаются понять, как они могут на этом заработать. А вторая — просто заявление Facebook о том, что это важная вещь, и переименование себя, чтобы попытаться согласоваться с этим.

Philip Rosedale Tim Wegner / laif / Redux

Spectrum: Second Life была почти как протометавселенная. Как вы думаете, почему он не стал популярным?

Rosedale: Интересно отметить, что «Вторая жизнь», на мой взгляд, по-прежнему самая большая и самая близкая к метавселенной, которая у нас есть в отношении взрослых. Среды, которые используются детьми, такие как Roblox, тоже очень интересны, но сильно отличаются по тому, что они предлагают.Если вы говорите о людях, желающих пойти на живой концерт или по магазинам, или что-то в этом роде, я думаю, что Second Life по-прежнему приносит 650 миллионов долларов США в год на транзакции и миллион людей используют его. Но Second Life не превысила миллиона человек. С COVID он все больше растет, но, как вы говорите, он не вспыхнул, не стал миллиардом людей. И у Facebook есть надежда на то, что миллиард людей будут использовать метавселенную.

Итак, я думаю, что причина, по которой этого не произошло, и эта причина все еще актуальна сегодня, заключается просто в том, что большинству взрослых еще не комфортно общаться с новыми людьми или социально участвовать в многопользовательском онлайн-контексте.Я много работал над этим, и это было невероятно полезно для людей, для которых это работало. И даже работа, которую мы недавно проделали с High Fidelity, которая была очень похожей — полная среда VR, но с гарнитурами, а не с настольным компьютером — есть небольшие группы людей, которые получили огромное удовольствие или возможность зарабатывать деньги, и такие вещи, как что из этих сред.

Но они еще не для всех. Люди пока что не могут общаться с помощью мимики и языка тела, что является хоть сколько-нибудь адекватным.И я считаю, что это очень крутой обрыв. Если у вас есть альтернатива, чтобы ваша социальная жизнь происходила в реальном мире, я думаю, что подавляющее большинство людей делает этот выбор, и это бинарный выбор. Они не разделяют свою социальную жизнь частично между реальным миром и частично онлайн. Я думаю, что именно по этой причине мы еще не видим прорыва, и ничто из того, что Facebook сказал или продемонстрировало, не меняет того, что я только что сказал.

Спектр: Как вы думаете, отчасти поэтому многие из этих компаний, включая Facebook, нацелены на работу, прежде чем на социальную сторону?

Rosedale: Да, я думаю, что общение на работе более утилитарно.Это не должно быть очень приятным. Но я бы добавил, что вызовы для работы не менее существенны. В первую очередь, в гибридной рабочей среде. Все привыкли к равным условиям использования Zoom в течение всего дня, и, хотя это работает, становится намного хуже, если у вас есть несколько человек в реальном конференц-зале, пытающихся поговорить с другими людьми в Интернете. Другая проблема — это равные условия игры. Если у вас есть реальный человек в реальной комнате, на которого нужно обратить внимание, вы собираетесь посвятить все свое внимание этому человеку, а не экрану.Для этого пока нет хорошего решения.

Мастерская Horizons, которую недавно продемонстрировал Facebook, безусловно, очаровательна как демонстрация идей. Но пока нет доказательств и, по сути, отрицательных доказательств из работы, которую мы проделали с людьми, использующими на работе дисплеи на голове. Эти дисплеи пока не удобны. Другая проблема с такими вещами, как работа, заключается в том, что если вы используете очки VR, вы не можете использовать свой телефон и не можете печатать. Это действительно ужасно плохо.

Я думаю, что мы видим некоторые узкие рыночные возможности, которые возникают вокруг, например, совместного мозгового штурма и дизайна. У людей есть творческие возможности использовать VR для успешных встреч на расстоянии. Но опять же, как и в случае с обычными развлечениями и общением, я не думаю, что какое-то время это будет у большинства людей.

Спектр: Забавно слышать тон, в котором вы говорите об этом, потому что вы всегда были сторонником технологии VR.Что-то изменилось в том, как вы думаете об этом?

Rosedale: Я как никогда хорошо чувствую опыт, полученный людьми в таком месте, как Second Life. Но я думаю, что после работы над гарнитурами VR, в частности, в течение последних пяти или шести лет с High Fidelity, мы обнаружили, насколько сложно на самом деле попытаться сделать последний прыжок, чтобы все использовали эти вещи.

И затем, я думаю, второе: я действительно обеспокоен тем (и я говорил это все вместе с Second Life, так что мой тон не изменился по этому поводу) любой отдельной компании, основанной на рекламе, внимании … основанная на стратегии создания виртуальных пространств потенциально может нанести огромный вред людям.Я стал обеспокоен гораздо больше, чем раньше. Я думаю, что мы просто не думали обо всем, что могло пойти не так 20 лет назад. Но теперь, оглядываясь назад, становится более очевидно, о чем нам следует беспокоиться.

Спектр: На более практическом уровне, в Second Life вы использовали большие виртуальные социальные сети, аналогичные тому, что сейчас предлагают другие компании. Какие были самые большие проблемы?

Rosedale: Один из них — сколько людей могут находиться в одном месте в одно и то же время.Многие интересные человеческие опыты часто требуют, чтобы более 100 человек находились в пределах слышимости и видимости друг друга. Это по-прежнему в значительной степени нерешенная техническая проблема. Независимо от того, говорите ли вы о Fortnite, Second Life или Roblox, пока невозможно собрать такое количество людей в одном месте. Знаменитые концерты Fortnite, которые мы видели, все они собрали менее 100 человек в копиях концертного пространства. И это совсем другой опыт, чем мы ожидаем, если пойдем на концерт с живой музыкой.

Другой будет пользовательский контент . Для реализации любой из этих идей метавселенной контент, аватары, здания, впечатления, игры должны быть полностью построены действительно большим количеством людей почти так же, как веб-сайты создавались параллельно. сразу много людей. Мы должны сделать то же самое с метавселенной, и пока нет наборов инструментов и систем, которые позволили бы это сделать.

Это определенно кажется непростым требованием, чтобы получить что-нибудь, приближающееся к масштабу Интернета.Если вы действительно хотите построить многомиллиардный виртуальный мир, всем придется как-то работать параллельно. Идея о том, что все это будет делать одна компания, такая как Facebook, Google или Apple, кажется совершенно непрактичной.

Еще нам нужна цифровая валюта, чтобы люди могли заниматься торговлей. Чтобы получить системы метавселенной, в которых один человек может сделать машину и продать ее множеству других людей, требуется некоторая валютная система, охватывающая несколько местных валют.В некоторой степени это есть в криптовалютах, но у них есть другие проблемы.

Спектр: Что вы делаете с вашей нынешней компанией High Fidelity? Вы видите продукты, которые вы производите, как компоненты будущей метавселенной или это что-то другое?

Rosedale: Сейчас мы полностью сосредоточены на пространственном аудио, потому что это хороший бизнес, и он быстро растет. Возможность создавать хороший 3D-звук для целой группы людей одновременно — критически важный компонент в этом деле.Мы также думаем, что это прогрессивно, это разумная вещь, над которой мы можем работать. Мы с энтузиазмом относились к каждому компоненту этого, но мы действительно чувствуем, что звук — лучший базовый компонент, который может понадобиться всем. Мы, как мыслители и лидеры, продолжаем смотреть на это и думать о том, что будет дальше и как мы можем помочь. Я имею в виду, я люблю эти вещи. Я всегда буду работать над этим так или иначе.

Спектр: Принятие VR всегда отставало от ожиданий.Видите ли вы причину, по которой на этот раз все может быть иначе?

Rosedale: Одним словом, нет. Я не вижу волшебства, обновки. Я надеялся, что гарнитуры VR будут такими. Вот почему мы собрали так много денег, наняли так много людей и так много поработали над этим на первом этапе High Fidelity. Но я действительно думаю, что технические проблемы, стоящие перед нами, связанные с комфортом, скоростью набора текста, а затем комфортным общением с другими, по-прежнему очень пугающие. Так что я не думаю, что есть что-то новое.

Статьи с вашего сайта

Статьи по теме в Интернете

Лучший бюджетный усилитель класса D

Почему вы хотите получить лучший бюджетный усилитель класса D? По правде говоря, вы поймете, насколько важны мощные усилители, когда вы отправитесь в мир музыки, если вы новичок, и один факт об усилителях заключается в том, что они использовались в течение стольких лет.

На рынке представлены различные усилители класса D; купить надежный очень сложно, но у вас есть это руководство, к которому вы можете обратиться, когда поиск станет очень трудным.

Это руководство направлено на то, чтобы помочь вам найти доступный по цене усилитель класса D, который будет иметь хороший бюджет, а это означает, что вам не придется тратить так много на покупку достаточного количества мощности. Часто задают вопрос: почему люди выбирают усилители класса D?

Есть ли другие типы усилителей? Можно ли доверять этим усилителям и считать их надежными? Почему всем нужна мощность, которую производит усилитель класса D?

Вот наш лучший выбор?

Цены на продукты и их наличие действительны на указанную дату / время и могут быть изменены.Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

Цены взяты из Amazon Product Advertising API на:

Почему усилители класса D?

Цифровые усилители или усилители класса D являются новым дополнением к семейству усилителей, и усилители считались аналоговыми решениями только до того, как транзисторная технология достигла практического уровня.

Неэффективность — одна из проблем, с которыми всегда сталкиваются аналоговые усилители, и это означает, что мощность аналогового усилителя недостаточна для достижения желаемых характеристик.Таким образом, вместо того, чтобы производить энергию, она тратится на тепло.

Производство усилителей класса D стало огромным облегчением, поскольку оно решило эту давнюю проблему, и даже бюджетные усилители класса D, о которых мы хотим поговорить в этом руководстве, разработаны для идеального решения этой проблемы.

Благодаря высокоэффективной конструкции усилитель класса D не нуждается в постоянном охлаждении, что делает усилители класса D портативными и компактными.

В дополнение ко всему, что мы сказали о том, почему всем нужна мощность усилителя класса D, низкая цена транзисторов позволила легко разработать прочный и мощный усилитель класса D.Если вы новичок в мире музыки, вам может быть интересно, что такое усилители класса D.

Возможно, вы впервые слышите об усилителях класса D, так что не торопитесь, пока мы разберемся, что это за усилители класса D в следующем разделе этой статьи.

Что такое усилители класса D Усилители

класса D — это инструменты, предназначенные для усиления или улучшения качества звука музыкальных инструментов и динамиков. Если вы хотите улучшить качество звука динамика, вам следует подумать о переходе на усилитель класса D.

Поскольку известно, что большинству производимых сегодня динамиков не хватает отличного качества звука и четкости. Следовательно, усилитель класса D пригодится для улучшения звука.

Многие люди начинают осознавать важность наличия усилителя класса D, но покупка такого усилителя не так проста, как думает большинство людей. Для любого человека будет сложно посетить рынок, чтобы купить усилитель класса D без надлежащих знаний и идей.

Это сделает поиск надежного и подходящего очень сложным, так как многие модели и бренды должны выбирать.

Обладая твердыми знаниями об этих усилителях, вы окажетесь в нужном месте, чтобы сделать идеальный инвестиционный выбор, и это объясняет, почему знание основ об усилителях класса D имеет решающее значение.

Работа в качестве электронного переключателя и усилителя — вот что такое усилитель класса D. Тем не менее, вы должны знать несколько важных факторов об усилителях класса D, если вы собираетесь уйти с рынка с надежным продуктом.

Лучший бюджетный усилитель класса D — Руководство по покупке и рекомендации

Помогает обычным динамикам воспроизводить захватывающий и чистый звук. Поверьте мне, когда я говорю, что звук, производимый усилителем класса D, будет приятным для ушей. Известно, что за кулисами усилители класса D играют решающую роль, и они предназначены для обеспечения выдающегося звука домашних стереосистем.

Однако, если вы задумывались о приобретении усилителя класса D, то есть несколько функций, которые вам необходимо рассмотреть, прежде чем сделать выбор.Мы обсудим эти функции в следующем разделе.

Основные особенности, которые следует учитывать при покупке усилителей класса D

Вес и размер

Размер и вес усилителя класса D, который вы хотите приобрести, зависит от пользователя, потому что потребности каждого пользователя различаются.

Есть разные области, где пользователю может понадобиться портативный усилитель класса D. Но в то же время есть и другие причины или ситуации, по которым пользователь выбирает усилитель, который не является портативным.

Причины также могут различаться, если пользователю нужен усилитель для тяжелых условий эксплуатации, и другие причины будут определять, почему пользователю не нужен усилитель для тяжелых условий эксплуатации.

Бюджет

Это еще один важный аспект, на который следует обратить внимание при покупке лучшего бюджетного усилителя класса D. Важно отметить, что сумма, которую вы потратите на усилитель, будет зависеть от его технических характеристик.

Это также не означает, что вам нужно много тратить на покупку усилителя класса D.Конечно, есть доступные усилители класса D, которые будут предлагать лучшее качество звука, как и другие дорогие усилители класса D.

Вот почему покупка недорогого усилителя класса D с нужными вам характеристиками очень важна.

Тип ввода

Пользователю придется решать, хочет ли он проводной или беспроводной усилитель класса D. Оба варианта хороши, но у них есть свои проблемы. Многих людей устраивает проводной усилитель класса D, потому что они считают, что он старый и надежный, в то время как беспроводной усилитель класса D будет работать нормально, если он находится в пределах досягаемости.

Мощность

Мощность, производимая усилителем, является ключевой характеристикой, на которую должен обратить внимание пользователь, прежде чем платить за усилитель класса D.

Обеспечивает четкое и качественное звучание усилителя класса D, и он будет обеспечивать такие характеристики только при наличии соответствующей мощности. Однако усилитель класса D не будет продаваться, если его качество звука недостаточно чистое.

Лучший бюджетный усилитель класса D Обзоры

1.BT20A Bluetooth 5.0 Стерео аудио 2-канальный усилитель

Цены взяты из Amazon Product Advertising API на:

Цены на продукты и их наличие действительны на указанную дату / время и могут быть изменены.Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

Пользователи, которым нужен усилитель класса D с компактным дизайном и отличным качеством звука, извлекут выгоду из этого продукта. Технология, использованная для обеспечения такой производительности, заставила пользователей полюбить этот продукт.

Этот усилитель класса D оказался достойным выбором для всех, кому нужна мощность, а наличие конструкции Bluetooth делает этот усилитель класса D выше, чем другие усилители класса D на рынке.

Технология Bluetooth упростит управление этим усилителем класса D на расстоянии, а отсутствие помех и отсутствие белого шума гарантируют получение звука, который вы хотите слышать.

Технические характеристики

• Название продукта — BT20A Bluetooth 5.0 стерео аудио 2-канальный усилитель
Марка
• — Fosi Audio
• Вес изделия — 1,96 фунта

Основные характеристики

• Источник питания 24 В
• 320 Вт, Ом, дизайн

Что нам нравится

• Лучшее для домашнего использования
• В комплекте шнур питания
• Обладает впечатляющим звуковым диапазоном

Что нам не нравится

• Он работает не с активными динамиками, а только с пассивными динамиками.

2. 1-канальный усилитель Rockford Fosgate R500X1D Prime класса D

Есть проблемы с перегревом со многими усилителями класса D на рынке, но это не относится к этому усилителю класса D от бренда Rockford Fosgate. Вместо этого он выделяет изрядное количество тепла и может похвастаться защитным механизмом за счет использования алюминиевого корпуса для управления панелью класса D.

Эта алюминиевая панель гарантирует, что этот усилитель класса D не имеет проблем, связанных с нагревом, и эти защитные механизмы защищают от коротких замыканий.

Интересно, что этот усилитель класса D поставляется с тепловым датчиком, который гарантирует, что этот усилитель прослужит долгое время.

Цены взяты из Amazon Product Advertising API на:

Цены на продукты и их наличие действительны на указанную дату / время и могут быть изменены.Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

Технические характеристики

• Наименование продукта — 1-канальный усилитель класса D Rockford Fosgate R500X1D Prime
Марка
• — Rockford Fosgate
• Вес изделия — 6 фунтов

Основные характеристики

• Поставляется с инфразвуковым фильтром
• Поставляется с пультом дистанционного управления

Что нам нравится

• Обеспечивает защиту от короткого замыкания
• Его пульт дистанционного управления идеально подходит для баса
• Поставляется с эффективными термодатчиками

Что нам не нравится

• Не работает от батареи

3.S.M.S.L AD18 HiFi аудио стереоусилитель

Сочетание старых и современных технологий — вот что делает этот усилитель уникальным во всех сферах его применения. Кроме того, он предназначен для работы с Bluetooth, а аналоговые функции делают его более высоким, чем некоторые другие усилители класса D.

Передача цифровых файлов на расстоянии делает технологию Bluetooth очень эффективной, а ее технология позволяет быстро и легко конвертировать MP3 в MP4. Его тон также звучит качественно.

Цены взяты из Amazon Product Advertising API на:

Цены на продукты и их наличие действительны на указанную дату / время и могут быть изменены. Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

Технические характеристики

• Наименование продукта — Усилитель звука HiFi Audio Stereo S.M.S.L AD18
Бренд
• — SMSL Магазин
• Вес изделия — 1,3 фунта

Основные характеристики

• Источник питания 2 В
• Алюминиевая конструкция снижает помехи сигнала

Что нам нравится

• Он может похвастаться запатентованной звуковой технологией
• Он может похвастаться Bluetooth и аналоговой системой
• Поставляется с маленьким светодиодным экраном

Что нам не нравится

4.Skar Audio RP-350.1D Моноблок класса D

Music больше говорит о низких частотах, в то время как другие больше говорят о высоких частотах, но объединение этих двух элементов даст лучший звук. Тем не менее, это лучший усилитель класса D, поскольку он ориентирован на регулировку и контроль низких частот.

Числовой остается разницей между двумя его функциями, и его высокие звуковые частоты упоминаются, когда его частота имеет более высокие числовые значения.

Если вы хотите ощутить звук окружающей среды, то это подходящий усилитель класса D, который также может похвастаться конструкцией радиатора, которая гарантирует отсутствие повреждений в цепи.

Цены взяты из Amazon Product Advertising API на:

Цены на продукты и их наличие действительны на указанную дату / время и могут быть изменены. Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

Цены взяты из Amazon Product Advertising API на:

Цены на продукты и их наличие действительны на указанную дату / время и могут быть изменены.Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

Технические характеристики

• Наименование продукта — Моноблок Skar Audio RP-350.1D, класс D
Марка
• — Skar
• Вес изделия — 4,4 фунта

Основные характеристики

• Регулятор низких частот
• Конструкция радиатора

Что нам нравится

• Он может похвастаться прочным внутренним компонентом
• Имеет широкий частотный диапазон

Что нам не нравится

• Работает только с автомобильными спектрами

5.SMSL SA50 50Wx2 TDA7492 Усилитель класса D

Известно, что усилители

обладают более совершенной и интересной технологией, которая позволяет очень легко преобразовывать файлы данных в вибрации. Однако качество материала, из которого изготовлен усилитель класса D, имеет жизненно важное значение, что делает этот усилитель класса D высочайшим качеством.

Он изготовлен с использованием компонентов и материалов премиум-класса, которые не гарантируют только высокое качество звука; его материалы гарантируют, что он прослужит дольше, чем ожидалось.

Цены взяты из Amazon Product Advertising API на:

Цены на продукты и их наличие действительны на указанную дату / время и могут быть изменены. Любая информация о цене и доступности, отображаемая на [соответствующих сайтах Amazon, если применимо] во время покупки, будет применяться к покупке этого продукта.

Технические характеристики

• Название продукта — SMSL SA50 50Wx2 TDA7492 Усилитель класса D
Марка
• — SMSL
• Вес изделия — 1,1 фунта

Основные характеристики

• Источник питания 24 В
• Компактный и простой дизайн

Что нам нравится

• Имеет лучшую комнатную модель
• Алюминиевый корпус Topnotch
• Имеет облегченную конструкцию

Что нам не нравится

• Не работает с сабвуферами
• Он не может работать с велосипедами и автомобилями

Пополнение словарного запаса домашней стереосистемы сделает покупку усилителя класса D очень простой, и при покупке надежного усилителя класса D следует учитывать несколько показателей.

Как только вы сможете определить правильные показатели, поверьте мне, когда я скажу, что у вас не будет никаких проблем с поиском подходящего усилителя класса D для использования. Обсуждаемые здесь показатели имеют решающее значение и упростят поиск подходящего усилителя.

Вы видели эту статью: Лучший ламповый стереоусилитель до $ 1000

Заключение — лучший бюджетный усилитель класса D

Заканчивая это очень занимательное и интересное руководство, мы хотим отметить, что качество звука динамика делает его очень привлекательным.Таким образом, вам нужен мощный усилитель класса D, чтобы добиться нужного звука при просмотре фильма или прослушивании музыки.

Сопряжение подходящего усилителя со стереосистемой откроет путь к лучшему сигналу, а точное качество звука динамика — еще одно отдельное преимущество.

Мы надеемся, что вы сможете выбрать из продуктов, которые мы обсуждали в этом руководстве, так что удачи в вашем поиске.