Razredi Ojačevalnikov Zvoka: Klasifikacija - D, A, B, C, AB In Drugi. Ultra Linearno In Digitalno. Kateri Razred Je Boljši?

2024 Avtor: Beatrice Philips | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 05:58

Zagotovo so mnogi slišali, da lahko sodobni ojačevalci pripadajo različnim razredom. Ljudje, ki so daleč od zvočnih sistemov in tehničnih značilnosti zvočne opreme, pa si težko predstavljajo, kaj se skriva za črkovnimi oznakami.

V našem pregledu bomo podrobneje govorili o tem, kakšni so razredi ojačevalnikov, kakšni so in kako izbrati optimalen model.

Razvrstitev

Razred ojačevalnika je vrednost izhodnega signala, pri katerem ga poganja sinusni vhodni signal v funkcionalnem vezju v enem obratovalnem ciklu in se zaradi tega vpliva. Razvrstitev ojačevalnikov v razrede je odvisna od parametrov linearnosti načina, ki se uporablja za ojačanje vhodnih signalov iz kategorij s povečano natančnostjo s precej zmanjšano učinkovitostjo do popolnoma nelinearnega . V tem primeru natančnost reprodukcije zvoka signala ni tako velika, vendar je učinkovitost precej visoka. Vsi drugi razredi ojačevalnikov so nekakšni vmesni modeli med tema dvema skupinama.

Prva skupina

Vse razrede ojačevalnikov lahko pogojno razdelimo v dve podskupini. Prvi vključuje klasične nadzorovane modele razredov A, B ter AB in C . Njihovo kategorijo določa parameter njihove prevodnosti v določenem delu izhodnega signala. Tako se delovanje vgrajenega tranzistorja na izhodu nahaja na sredini med "off" in "on".

Druga skupina

Druga kategorija naprav vključuje sodobnejše modele, ki veljajo za tako imenovane stikalne razrede - to so modeli D, E, F, pa tudi G, S, H in T.

Ti ojačevalniki uporabljajo modulacijo širine impulza in digitalno vezje za neprekinjeno pretvorbo signala med popolnoma izklopljenim in vklopljenim . Posledično obstaja močan izhod v območju nasičenosti.

Opis priljubljenih razredov

Podrobneje bomo govorili o različnih razredih ojačevalnikov.

ALI

Modeli razreda A se zaradi enostavnosti oblikovanja najpogosteje uporabljajo. To je posledica več parametrov popačenja vhodnega signala in s tem visoke kakovosti zvoka v primerjavi z vsemi drugimi kategorijami ojačevalnikov. Za modele te kategorije je značilna visoka linearnost v primerjavi z drugimi.

Običajno ojačevalniki razreda A pri svojem delu uporabljajo eno samo različico tranzistorjev . Priključen je na osnovno konfiguracijo oddajnika za dve polovici signala, tako da bo germanijev tranzistor vedno prehajal skozi njega, tudi če ni faznega signala. To pomeni, da stopnja na izhodu ne bo v celoti prešla v območje prekinitve in nasičenosti signala. Ima svojo lastno točko odmika približno na sredini tovorne črte. Ta struktura vodi do dejstva, da se tranzistor preprosto ne aktivira - to velja za eno njegovih osnovnih pomanjkljivosti.

Da bi lahko napravo uvrstili v ta razred, mora biti ničelni tok brez obremenitve v izhodni stopnji enak ali celo preseči mejo toka obremenitve, da se zagotovi največji izhodni signal.

Ker so naprave razreda A enosmerne in delujejo v linearnem območju vseh določenih krivulj, gre ena izhodna naprava skozi polnih 360 stopinj, v tem primeru naprava kategorije A v celoti ustreza trenutnemu viru.

Ker ojačevalci v tej kategoriji delujejo, kot smo že povedali, v ultra-linearnem območju, je treba DC pristranskost pravilno nastaviti .- to bo zagotovilo pravilno delovanje in dalo zvočni tok z močjo 24 vatov. Ker pa je izhodna naprava vedno v izklopljenem stanju, neprestano prevaja tok, kar ustvarja pogoje za stalno izgubo moči v celotni strukturi. Ta lastnost vodi do sproščanja velike količine toplote, medtem ko je njihov izkoristek precej nizek - manj kot 40%, zaradi česar so nepraktični, ko gre za nekakšne zmogljive zvočne sisteme. Poleg tega, zaradi povečanega toka brez obremenitve napeljave mora biti napajalnik ustreznih dimenzij in čim bolj filtriran, sicer se zvoku ojačevalnika in šumu tretjih oseb ni mogoče izogniti . Zaradi teh pomanjkljivosti so proizvajalci še naprej delali na ojačevalcih v učinkovitejši kategoriji.

IN

Ojačevalniki razreda B so bili oblikovani s strani proizvajalcev za reševanje težav z nizko učinkovitostjo in pregrevanjem, povezanih s prejšnjo kategorijo. Pri svojem delu modeli kategorije B uporabljajo par dodatnih tranzistorjev, običajno bipolarnih . Njihova razlika je v tem, da je za obe polovici signala izhodna fronta zgrajena v skladu s potisnim vezjem, zato vsaka tranzistorska naprava omogoča ojačanje le polovice izhodnega signala.

V ojačevalnikih tega razreda ni osnovnega pristranskega toka na ravni enosmernega toka, saj je njegov tok v mirovanju nič, zato so parametri enosmerne moči običajno majhni. V skladu s tem je njegova učinkovitost veliko večja kot pri napravah A. Hkrati ko je signal pozitiven, ga tranzistor s pozitivnim nagibom poganja, negativni pa ostane izklopljen . Podobno se v trenutku, ko vhodni signal postane negativen, pozitivni izklopi, negativno pristranski tranzistor pa se, nasprotno, aktivira in zagotavlja negativno polovico signala. Posledično tranzistor med svojim delovanjem porabi 1/2 cikla le v pozitivnem ali negativnem polciklu vhodnega signala.

V skladu s tem lahko katera koli tranzistorska naprava v tej kategoriji prehaja le skozi del izhodnega signala, medtem ko je v jasnem izmenjavanju.

Ta potisno-vlečna zasnova je približno 45-60% učinkovitejša od ojačevalnikov razreda A. Težave pri tovrstnih modelih so v tem, da v času prehoda zvočnega signala povzročajo znatna popačenja zaradi "mrtve cone" tranzistorjev v hodniku vhodnih napetosti z vrednostmi od -0,7 V do +0,7 V.

Kot vsi vedo iz tečaja fizike, mora osnovni oddajnik dati napetost približno 0,7 V, da bi bipolarni tranzistor začel polno ožičenje. Dokler ta napetost ne preseže te oznake, se izhodni tranzistor ne premakne v položaj za vklop. To pomeni, da se bo polovica signala, ki gre na koridor 0,7 V, začela netočno reproducirati. Zato so naprave kategorije B praktično neprimerne za uporabo v natančnih zvočnih instalacijah.

Za to za premagovanje teh popačenj so bile ustvarjene tako imenovane kompromisne naprave razreda AB.

AB

Ta model je nekakšen tandemski dizajn kategorije A in kategorije B. Danes ojačevalniki tipa AB veljajo za eno najpogostejših oblikovalskih možnosti. Po principu delovanja so nekoliko podobni izdelkom kategorije B, z edino izjemo, da lahko obe tranzistorski napravi hkrati vodita signal v bližini presečišča oscilogramov . To popolnoma odpravlja vse težave s popačenjem signala prejšnjega ojačevalnika skupine B. Razlika je v tem, da ima par tranzistorjev precej nizko pristransko napetost, običajno 5 do 10% toka mirovanja. V tem primeru ostane prevodna naprava vklopljena dlje od časa enega polcikla, hkrati pa je veliko manjša od celotnega cikla vhodnega signala.

To je varno reči Naprava tipa AB velja za odličen kompromis med modeli razreda A in razreda B glede učinkovitosti in linearnosti .in medtem ko je učinkovitost pretvorbe zvočnega signala približno 50%.

Z

Zasnova enot razreda C ima največjo učinkovitost, a hkrati precej slabo linearnost v primerjavi z vsemi drugimi kategorijami. Ojačevalnik razreda C je precej opazen, zato je vhodni tok na nič in tam ostane več kot 1/2 cikla vhodnega signala . Trenutno je tranzistor v stanju pripravljenosti, da ga izklopi.

Ta oblika pristranskosti tranzistorja zagotavlja največjo učinkovitost naprave, njegova učinkovitost je približno 80%, hkrati pa v izhodni signal vnaša precej pomembna zvočna popačenja.

Te oblikovne lastnosti onemogočajo uporabo ojačevalnikov v sistemih zvočnikov . Praviloma so ti modeli našli svoje področje uporabe v visokofrekvenčnih generatorjih, pa tudi v nekaterih različicah radijskih frekvenčnih ojačevalnikov, kjer se trenutni impulzi, ki se oddajajo na izhodu, pretvorijo v sinusne valove dane frekvence.

D

Ojačevalnik kategorije D se nanaša na dvokanalne nelinearne impulzne modele, imenujemo jih tudi PWM ojačevalniki.

V veliki večini avdio sistemov izhodne stopnje delujejo v razredu A ali AB . V integriranih ojačevalcih skupine D je poraba moči linijskih vhodov pomembna tudi v primeru njihove največje popolne, skoraj idealne izvedbe. To daje modelom razreda D znatno prednost na večini področij uporabe zaradi minimalne proizvodnje toplote, zmanjšane teže in dimenzij naprave ter s tem nižjih stroškov izdelkov, medtem ko se življenjska doba baterij v takšnih modelih podaljša v primerjavi z modeli drugi modeli.

Praviloma so to visokonapetostni modeli, zasnovani so za ploščo 10.000 vatov.

Drugo

Ojačevalnik razreda F . Ti modeli zagotavljajo povečano učinkovitost, njihova učinkovitost je približno 90%.

Ojačevalnik razreda G . Ta ojačevalnik je pravzaprav izboljšana zasnova visoke linearnosti naprave osnovnega razreda AB na TDA. Modeli v tej kategoriji lahko samodejno preklapljajo med različnimi daljnovodi v primeru spremembe parametrov vhodnega signala. Takšno preklapljanje znatno zmanjša porabo energije in s tem zmanjša porabo energije zaradi toplotnih izgub.

Ojačevalnik razreda I . Takšni modeli imajo nekaj sklopov dodatnih izhodnih naprav. Pred vklopom se nahajajo v konfiguraciji push-pull. Prva naprava preklopi pozitivni del signala, druga pa je odgovorna za preklop negativnega dela, na primer ojačevalniki kategorije B. Če na vhodu ni zvočnega signala ali če signal doseže ničelno točko, se preklopni mehanizem se vklopi in izklopi hkrati z glavnim ciklom.

Ojačevalnik razreda S . Ta razred ojačevalnikov je razvrščen kot nelinearni preklopni mehanizem. Po svojem mehanizmu delovanja so nekoliko podobni ojačevalnikom kategorije D. Takšen ojačevalnik analogne vhodne signale pretvori v digitalne in jih večkrat ojača. Tako je za povečanje izhodne moči običajno digitalni signal stikalne naprave v celoti vklopljen ali popolnoma izklopljen, zato je lahko učinkovitost takšnih naprav 100%.

Ojačevalnik razreda T . Druga možnost za digitalni ojačevalnik. Danes takšni modeli pridobivajo vse večjo priljubljenost zaradi prisotnosti mikrovezja, ki omogočajo digitalno obdelavo vhodnega signala, pa tudi vgrajenih večkanalnih 3D ojačevalnikov zvoka. Ta učinek zagotavlja zasnova, ki omogoča pretvorbo analognih signalov v višje digitalne zvoke PWM. Zasnova naprav razreda C združuje značilnosti nizkega popačenega signala, podobnega kategoriji AV, hkrati pa ohranja učinkovitost na ravni modelov razreda D.

Kako določiti?

Najprej se osredotočimo na načelo delovanja ojačevalnika. Zagotovo boste presenečeni, v resnici pa tovarniški ojačevalnik ne ojača ničesar. Pravzaprav, mehanizem njegovega delovanja je podoben delovanju najpreprostejšega žerjava: zavrtite ročaj in voda iz vodovoda se začne vlivati, močnejša ali šibkejša, in če ga zavrtite, bo tok blokiran. V ojačevalnikih vsi procesi potekajo na enak način. Iz močnega napajalnega modula tok teče skozi zvočnik, priključen na napravo. V tem primeru funkcijo pipe prevzamejo tranzistorji - na izhodu stopnjo njihovega zapiranja in odpiranja nadzoruje signal, ki prehaja na ojačevalnik. Od tega, kako natančno ta žerjav deluje, torej kako delujejo izhodni tranzistorji, in razred ojačevalnikov je določen.

Če govorimo o napravah AB, imajo lahko tranzistorji v njih neprijetno lastnost odpiranja in zapiranja nesorazmerno glede na signale, ki prihajajo do njih. Tako njihovo delo ostane nespremenjeno. Če se vrnemo k analogiji s pipo - lahko obrnete ročaj pipe, vendar bo voda sprva šibko tekla, nato pa se bo pretok nenadoma povečal.

Zaradi tega razloga tranzistorji kategorije AB morajo biti odprti, tudi če ni signala . To je potrebno, da začnejo takoj delovati in ne čakajo, da signal doseže določeno raven - le v tem primeru bo ojačevalnik lahko reproduciral zvok z minimalnim popačenjem. V praksi to pomeni, da se del koristne energije zapravi. Predstavljajte si, da odprete vse pipe za vodo v stanovanju, iz njih pa bo neprestano tekel majhen curek vode. Posledično učinkovitost takšnih modelov ne presega 50-70%, ravno nizka učinkovitost je glavna pomanjkljivost ojačevalnikov razreda AV.

Če govorimo o napravah razreda D, potem je načelo njihovega delovanja popolnoma enako: imajo lastne izhodne tranzistorje, ki se lahko vklopijo in izklopijo. Tako je reguliran prehod toka skozi zvočnike, povezane z njimi, vendar signal že nadzoruje njihovo odpiranje, ki je po svoji konfiguraciji zelo daleč od vhodnega.

Tako se signal dovaja do izhodnih tranzistorjev naprav razreda D. V tem primeru bodo delovali popolnoma drugače: bodisi se bodo popolnoma zaprli ali odprli brez vmesnih vrednosti. To pomeni, da je učinkovitost takšnih modelov lahko blizu 100%.

Seveda je še prezgodaj za pošiljanje takšnih signalov v avdio sisteme, najprej bi se morali vrniti v standardno konfiguracijo. To lahko naredimo s pomočjo izhodne dušilke in kondenzatorja - po njihovi obdelavi se na izhodu oblikuje ojačan signal, ki v svoji obliki popolnoma ponovi vhodni signal. On se prenaša na govorce.

Glavna prednost naprav razreda D je povečana učinkovitost . in posledično bolj nežno porabo energije

Dolgo je veljalo, da za povezovanje visokokakovostnih zvočniških sistemov bodo ojačevalniki AB optimalna rešitev … Modeli kategorije D so pretvorbo dohodnega signala v impulzni signal z zmanjšano frekvenco, posledično so dali dober zvok le v načinu nizkotonca. Dandanes je tehnologija naredila velik korak naprej in danes že obstajajo hitri tranzistorji, ki se lahko odprejo in tudi skoraj takoj zaprejo, v trgovinah je kar nekaj širokopasovnih naprav razreda D.

Ti modeli so namenjeni uporabi ne samo s globokotonci, ampak tudi s sodobnimi zvočniki vseh vrst. Za tiste možnosti, kjer velika moč ni potrebna, je smiselno kupiti dokaj kompakten ojačevalnik.

Če imate torej dovolj prostora za priključitev zvočnika, potem lahko izberete model razreda AV. Že nekaj desetletij obstoja so vezja teh modelov dobro razvita, dajejo precej dobro kakovost zvoka, v primeru okvare pa jih lahko preprosto popravite v najbližjem servisnem centru.

Če je območje za zvočno namestitev omejeno, si morate podrobneje ogledati širokopasovne modele skupine D . Z enakimi parametri moči kot izdelki razreda AV so veliko manjši in lažji, poleg tega se manj segrejejo, nekateri modeli pa jim celo omogočajo skrivno namestitev z najmanj motenji.

Za priključitev nizkotoncev razred D določa največjo prednost , ker je nizkotonski blok najbolj energetsko porabljiv frekvenčni razpon-v tem primeru je učinkovitost izdelka temeljnega pomena in v tem preprosto ni konkurentov izdelkom razreda D.

V tem videoposnetku se lahko jasneje seznanite s razredi ojačevalnikov zvoka.